فيلترهاي سوخت

گزارش كارآموزي مكانيك

گزارش كارآموزي مكانيك

موتور

ساختمان موتور

ساختمان موتورها بسيار گوناگون ولي در عين حال از لحاظ اصول كلي بسيار مشابه است. مثلا همه موتورهاي احتراقي داراي يك محفظه براي فشرده كردن سيال مي‌باشند كه سيلندر نام دارد. يا اينكه همگي داراي يك قطعه متحرك رفت و برگشتي مي‌باشند كه پيستون نام دارد و ... ليكن ساختار موتورهاي برقي متفاوت است. همگي آنها داراي يك سيم پيچ ثابت مي‌باشد كه ميدان مغناطيسي ايجاد مي‌كند. در ميان اين سيم پيچ ميدان ، يك آرميچر (روتور) وجود دارد كه با تغييرات ميدان مغناطيسي انرژي الكتريكي را به انرژي جنبشي تبديل مي‌كند (به شكل چرخش) و ... .

طرز كار موتور

موتورهاي الكتريكي از لحاظ تجهيزات و ساختار نسبتا ساده تر از موتورهاي احتراقي هستند. البته طرز كار آنها نيز نسبتا ساده تر است. اين موتورها با ايجاد يك ميدان مغناطيسي و تغييرات مكرر اين ميدان مغناطيسي باعث به چرخش درآمدن روتور مي‌شوند. و اين چرخش توسط ميله اي از محفظه موتور خارج و مورد استفاده قرار مي‌گيرد. موتورهاي احتراقي بصورت نوساني كار مي‌كنند يعني اينكه قطعات متحرك آنها (پيستونها) كه قابل انتقال انرژي هستند، حركت رفت و برگشتي دارند. براي تبديل اين حركات رفت و برگشتي به حركت چرخشي وسيله‌اي به‌ نام ميل لنگ استفاده مي‌شود. ليكن در نهايت انرژي جنبشي اين موتورها هم بصورت چرخش يك ميله از محفظه موتور به خارج فرستاده مي‌شود.

قدم مهم در توسعه موتورهاي امروزي (كه اغلب موتورهاي احتراق داخلي هستند) زماني برداشته شد كه بودورثا مهندس فرانسوي چهار اصل عمده را كه براي كار موثر اين موتورها الزامي بودند، ارائه كرد. اين اصول چهارگانه به قرارزيرند:

اتاقك احتراق بايد كوچكترين نسبت سطح به حجم ممكن را داشته باشد.

فرآيند انبساط مخلوط گاز هوا و سوخت بايد تا حد امكان سريع انجام شود.

تراكم مخلوط در ابتداي مرحله انبساط بايد تا حد امكان زياد باشد.

كورس پيستون مي بايست تا حد امكان زياد باشد.

انواع موتور

موتورها را بر اساس منبع تامين كننده انرژي به دو دسته موتورهاي برقي و موتورهاي احتراقي تقسيم مي كنند.

موتورهاي احتراقي: با سوزاندن مواد سوختي (اغلب سوخت هاي فسيلي) توليد انرژي مي كنند.

موتورهاي برون سوز: در اين موتورها احتراق در بيرون از موتور صورت مي گيرد (مانند موتور بخار)

موتورهاي درون سوز: در اينگونه موتورها ماده سوختني مستقيما در داخل موتور سوزانده مي شود.

موتورهاي درون سوز خود به دو گروه تقسيم مي شوند:

موتورهاي اشتعال جرقه اي: سوخت به كمك يك جرقه الكتريكي در اين موتورها مشتعل مي شود.

موتورهاي ديزل: در اين موتورها سوخت بواسطه حرارت بالاي ايجاد شده بوسيله فشار مشتعل مي گردد

موتورهاي ديزل

موتورهاي ديزل نيز مانند ساير موتورهاي احتراق داخلي بر مبناهاي مختلفي قابل طبقه‌بندي هستند. مثلا مي‌توان موتورهاي ديزل را بر حسب مقدار دفعات احتراق در هر دور گردش ميل لنگ به موتورهاي ديزل دوزمانه و يا موتورهاي ديزل چهارزمانه تقسيم‌بندي نموده و يا بر حسب قدرت توليدي كه به شكل اسب بخار بيان مي‌گردد. يا بر حسب تعداد سيلندر و يا شكل قرارگيري سيلندرها كه بر اين اساس به دو نوع موتورهاي خطي و موتورهاي V يا خورجيني تقسيم بندي مي‌كردند و ...

ساختمان

ساختار موتورهاي ديزل نه تنها در سيستم تغذيه و تنظيم سوخت با موتورهاي اشتعال جرقه‌اي تفاوت مي‌كند. بنابراين ساختارهاي بسيار مشابهي ميان اين موتورها وجود دارد و تنها تفاوت ساختماني آنها قطعات زير است كه در موتورهاي ديزل وجود دارد و در ساير موتورهاي احتراق داخلي وجود ندارد.

• _پمپ انژكتور :__ وظيفه تنظيم ميزان سوخت و تامين فشار لازم جهت پاشش سوخت را به عهده دارد.
• انژكتورها : باعث پودر شدن سوخت و گازبندي اتاقك احتراق مي‌شوند.
• فيلترهاي سوخت : باعث جداسازي مواد اضافي و خارجي از سوخت مي‌شوند.
• لوله‌هاي انتقال سوخت : مي‌بايست غيرقابل اشباع بوده و در برابر فشار پايداري نمايند.
• توربوشارژر : باعث افزايش هواي ورودي به سيلندر مي‌شوند.

طرزكار

همانگونه كه اشاره شد موتورهاي ديزل بر اساس نحوه كاركردن به دو دسته موتورهاي 4 زمانه و 2 زمانه تقسيم مي‌شوند. ليكن در هر دوي اين موتورها چهار عمل اصلي انجام مي‌گردد كه عبارتند از مكش يا تنفس - تراكم - انفجار و تخليه اما بر حسب نوع موتورها ممكن است اين مراحل مجزا و يا بصورت توام انجام گيرند.

سيكل موتورهاي ديزل چهارزمانه

• زمان تنفس :
  پيستون از بالاترين مكان خود (نقطه مرگ بالا) به طرف پايين‌ترين مكان خود در سيلندر (نقطه مرگ پايين) حركت مي‌كند در اين زمان سوپاپ تخليه بسته است و سوپاپ هوا باز است. با پايين آمدن پيستون يك خلا نسبي در سيلندر ايجاد مي‌شود و هواي خالص از طريق مجراي سوپاپ هوا وارد سيلندر مي‌گردد. در انتهاي اين زمان سوپاپ هوا بسته شده و هواي خالص در سيلندر حبس مي‌گردد.
• زمان تراكم :
  پيستون از نقطه مرگ پايين به طرف بالا (تا نقطه مرگ بالا) حركت مي‌كند و در حاليكه هر سوپاپ بسته‌اند (سوپاپ هوا و سوپاپ تخليه) هواي داخل سيلندر متراكم مي‌گردد و نسبت تراكم به 15 تا 20 برابر مي‌رسد. فشار داخل سيلندر تا حدود 40 اتمسفر بالا مي‌رود و بر اثر اين تراكم زياد حرارت هوا داخل سيلندر به شدت افزايش يافته و به حدود 600 درجه سانتيگراد مي‌رسد.
• زمان قدرت :
  در انتهاي زمان تراكم در حاليكه هر دو سوپاپ همچنان بسته‌اند و پيستون به نقطه مرگ بالا مي‌رسد مقداري سوخت روغني (گازوئيل) به درون هوا فشرده و داغ موجود در محفظه احتراق پاشيده مي‌شود و ذرات سوخت در اثر اين درجه حرارت زياد محترق مي‌گردند. پس از خاتمه تزريق سوخت عمل سوختن تا حدود 3/2 از زمان قدرت ادامه پيدا مي‌كند.
  فشار زياد گازهاي منبسط شده (به علت احتراق) پيستون را به طرف پايين و تا نقطه مرگ پايين مي‌راند. حركت پيستون از طريق شاتون به ميل‌لنگ منتقل مي‌شود و موجب گردش ميل‌لنگ مي‌گردد. در اين مرحله حرارت گازهاي مشتعل شده به 2000 درجه سانتيگراد مي‌رسد و فشار داخل سيلندر تا حدود 80 اتمسفر افزايش مي‌يابد.
• زمان تخليه :
  با رسيدن پيستون به نقطه مرگ پايين در مرحله قدرت ، سوپاپ تخليه باز مي‌شود و به گازهاي سوخته تحت فشار اوليه اجازه مي‌دهد سيلندر را ترك كند. پس پيستون از نقطه مرگ پايين به طرف بالا حركت مي‌كند و تمام گازهاي سوخته را بيرون از سيلندر مي‌راند. در پايان پيستون يكبار ديگر به طرف پايين حركت مي‌كند و با شروع زمان تنفس سيكل جديدي آغاز مي‌گردد.

سيكل موتور دوزمانه ديزل

در اين نوع موتورهاي دوزمانه سوپاپ تنفس هواي تازه ، نظير آنچه در موتورهاي چهارزمانه ذكر شد وجود ندارد. و به جاي آن در فاصله معيني از سه سيلندر ، مجراهايي در بدنه سيلندر تعبيه شده است. كه پيستون در قسمتي از مسير خود جلوي آنها را مي‌بندد، اصول كار اين موتورها در دوزمان است، كه در واقع در هر دور چرخش ميل‌لنگ اتفاق مي‌افتد.

• زمان اول :
  پيستون از نقطه مرگ پايين به طرف بالا و تا نقطه مرگ بالا حركت مي‌كند. در اين زمان پيستون پس از عبور از جلو مجاري تنفس هواي تازه را تاحد معيني متراكم مي‌سازد. در طول اين زمان سوپاپ تخليه كه در قسمت فوقاني سيلندر و در داخل سه سيلندر قرار دارد كماكان بسته مانده است.
• زمان دوم :
  در انتهاي زمان اول مقداري سوخت روغني (گازوئيل) به صورت پودرشده به درون هواي متراكم شده و داغ موجود در محفظه احتراق پاشيده مي‌شود و ذرات سوخت محترق مي‌گردد. فشار زياد گازهاي محترق شده پيستون را به طرف پايين مي‌راند. پيستون در مسير حركت روبه پايين خود جلو مجاري تنفس هواي تازه را باز مي‌كند. در اين موقع هواي تازه به شدت وارد سيلندر مي‌گردد. در همين حال سوپاپ تخليه نيز باز مي‌گردد و گازهاي حاصل از احتراق بوسيله هواي تازه از سيلندر خارج مي‌گردند. پس از رسيدن پيستون به نقطه مرگ پايين سيكل جديدي آغاز مي‌شود.

شكل زير طرح بندي نوعي از يك موتور ديزل دو زمانه را نشان مي دهد:

در بالاي سيلندر،نوعأ دو يا چهار دريچه ي خروج وجود دارد كه هم زمان با هم باز مي شوند.همچنين تزريق كننده ي سوخت ديزل نيز وجود دارد ( در بالا با رنگ زرد مشخص شده است). پيستون كشيده (دراز) در نظر گرفته شده، مانند موتور دو زمانه ي بنزيني، بنابراين مي تواند به عنوان دريچه ي مكش هوا عمل كند.در حركت به سمت پايين پيستون،پيستون ورودي مكش هوا را باز مي نمايد.هواي ورودي توسط يك توربو شارژر يا يك سوپرشارژر تنظيم فشار مي شود (آبي روشن). محفظه كارتل آب بندي شده و حاوي روغن مي باشد همچون يك موتور چهار زمانه.

چرخه موتور دوزمانه ي ديزل بدين صورت است:

١- وقتي پيستون در حركت به سمت بالا مي باشد،سيلندر شامل يك هواي بسيار فشرده مي باشد.سوخت ديزل توسط تزريق كننده به درون سيلندر اسپري مي شود و به دليل گرما و فشار درون سيلندر به سرعت مشتعل مي شود.

۲- فشار توليد شده توسط احتراق سوخت، پيستون را به سمت پايين مي راند.اين مرحله ي قدرت مي باشد.

٣- زماني كه پيستون به نزديكي پايين حركتش مي رسد تمامي دريچه هاي خروج باز مي شوند، گازهاي سوخته شده (دود) از سيلندر خارج مي شوند وفشار كاهش مي يابد.

٤- زماني كه پيستون به پايين ترين نقطه ي حركتش مي رسد، ورودي ها ي مكش هوا را باز مي نمايد وهواي فشرده سيلندر را پر مي كند و گازهاي سوخته شده ي (دود)  باقي مانده را خارج مي كند.

۵- دريچه هاي سوخت بسته مي شوند و پيستون به سمت بالا برگردد و ورودي هاي مكش هواي فشرده را مي بندد.اين مرحله ي تراكم مي باشد.

۶- زماني كه پيستون به بالاي سيلندر نزديك مي شود ، چرخه دوباره از مرحله ي اول تكرار مي شود.

با اين توضيح ,شما مي توانيد تفاوت بزرگ بين يك موتور دو زمانه ديزل  و يك موتور دو زمانه ي بنزيني را درك كنيد.در موتورديزل فقط هوا وارد سيلندر مي شود، به جاي اينكه مخلوط هوا و سوخت وارد شود.اين بدين معني است كه موتور ديزل دو زمانه هيچ كدام از مشكلات محيطي كه موتور دو زمانه ي بنزيني باعث آن مي شود را ايجاد نمي كند.در مقابل يك موتور دوزمانه ي ديزلي بايد يك توربو شارژر يا يك سوپرشارژر داشته باشد و اين بدين معني است كه شما هرگز يك موتور ديزل دو زمانه را روي يك اره موتوري نخواهيد يافت.چون در اين صورت بسيار گران تمام مي شود.

قسمتهاي موتور

سيلندر

تقسيمات و انواع سيلندر

همانطور كه ذكر شد سيلندر‌ها داراي طيف وسيعي از اندازه و تعداد مي‌باشند. ليكن تقسيم‌بندي سيلندرها را مي‌توان بر اساس نحوه ساخت و ريخت داخلي آنها انجام داد. چرا كه هر گروه از سيلندرها در ابعاد و تعداد مختلف ساخته مي‌شوند. بدنه موتورها يا همان بلوك سيلندر معمولا به شكل ريخته‌گري و از جنس چدن يا آلياژ آلومينيم مي‌سازند. در حين ساخت اين قطعه ريخته‌گري مجاري عبور آب را نيز در درون آن تعبيه مي‌كنند. پس از توليد بدنه مجاري عبور روغن از طريق سوراخكاري در بدنه بلوك سيلندر ايجاد مي‌شوند. البته ممكن است اين مجاري نيز در مرحله ريخته‌گري تعبيه شوند. براي سيلندرهايي كه پيستون درون آنها حركت مي‌كند مي‌توان يكي از ساختارهاي زير را بكار برد.

• بلوك يكجا :
  در موتور اكثر وسايل نقليه از آرايش بلوك يكجا استفاده مي‌شود. كه در آن سيلندرها مستقيما در بدنه بلوك سيلندر ريخته‌گري مي‌شوند.

بلوك سيلندر :
به مجموعه سيلندرهاي كنار يكديگر و مجاري آب و روغن اطراف آنها اتلاق مي‌گردد.

• بوش خشك :
  در اين بلوك سيلندر ديواره داخلي سيلندر را از يك استوانه قابل تعويض مي‌سازند كه اصطلاحا به اين استوانه قابل تعويض بوش مي‌گويند. كلمه خشك را نيز به اين دليل به كار مي‌برند كه آب خننك كننده موتور مستقيما با ديواره اين بوش در تماس نيست.
• بوش تر :
  در اين بلوك سيلندر ديواره داخلي سيلندر را يك بوش تشكيل مي‌دهد ليكن اين بوش بصورت مستقيم با آب سيستم خنك كاري موتور در تماس است و با آن از طريق مستقيم تبادل حرارتي انجام مي‌دهد.

ساختار

سيلندرها استوانه‌هاي توخالي هستند كه محل بالا و پايين رفتن پيستون مي‌باشند. ليكن چگونگي و كيفيت سطح داخلي سيلندرها كه در تماس با پيستون است بسيار مهم است. ديواره‌هاي چدني يا آلو مينيمي سيلندرها به منظور فراهم آوردن يك سطح صاف براي حركت پيستون‌ها بايد صيقل زده شود. صيقلي بودن سطح داخلي سيلندرها به خاطر كم كردن اصطكاك ميان پيستون و جداره سيلندر است. البته بديهي است كه اصطكاك باعث توليد حرارت اضافي و هدر رفتن انرژي مي‌شود كه مي‌بايست تا حدامكان از آن جلوگيري كرد.
براي اين منظور از روغن نيز استفاده مي‌شود. سيلندرها و بوش‌ها داراي سطح پرداخت شده‌اي (صيقل خورده) مي‌باشند كه داراي هاشورهاي (شيارهاي) بسيار كوچكي است كه به شكل متقاطع و در حين حركت بالا و پايين سنگ سمباده در درون سيلندر ايجاد شده است. اين هاشورهاي متقاطع از گير كردن رينگ‌هاي پيستون جلوگيري كرده و در ضمن سطحي را براي نگهداري روغن روان‌ساز فراهم مي‌آورند.