دانلود مقاله بررسی اثر کوبش در موتورهای احتراق داخلی وارائه راهکارهایی برای مقابله با آن
چکیده:
از زمان اختراع موتورهای احتراق داخلی و خودرو، تلاشهای زیادی برای بهبود عملکرد و سودمند نمودن آنها صورت گرفت. از جمله این تلاشها، تلاش برای رسیدن به نسبت تراکم بالا (به منظور افزایش بازده) در موتور احتراق داخلی میباشد. خودسوزی یا اشتعال خودبخودی سوخت مانعی برای رسیدن به این هدف بود. در نسبتهای تراکم بالا مشاهده میشد، مخلوط سوخت و هوای نسوختهی واقع در انتهای سیلندر قبل از رسیدن شعله ناشی از شمع، محترق شده و موجهای فشار قوی در سیلندر بوجود میآورد (پدیده کوبش) که موجب ایجاد سر و صدا، لرزش موتور، فرسوگی قطعات و کاهش راندمان احتراق میشد.
افزودن مواد بالا برنده عدد اکتان به سوخت به منظور افزایش مقاومت سوخت در برابر اشتعال خودبخودی متداولترین شیوه برای مقابله با این مشکل بود. در گذشته از موادی چون تترا اتیل سرب و تترا متیل سرب استفاده میشد اما امروزه استفاده از این مواد بدلیل سمی بودن اکسیدهای سرب خروجی از موتور منسوخ گردیده است. پس از حذف سرب از بنزین در جهت رعایت مقرات محیط زیست دو نوع ماده اکسیژنه ( الکلها و اترها) با ترکیب با بنزین قرار میگیرد. این مواد به دلیل داشتن اکسیژن، سبب بالا رفتن عدد اکتان بنزین و در نتیجه بهبود احتراق سوخت و کاهش انتشار مونوکسید کربن، مواد آلی فرار و هیدرو کربنهای اشباع شده میگردند.
استفاده از اتانول از سال ۱۹۳۰ و متیل تترا بوتیل اتر، [۱]MTBE از سال ۱۹۷۳ به عنوان مکمل سوخت و ماده اکسیژنه مورد استفاده قرار گرفته است. در کشور ما نیز از سال ۱۳۸۱ و در راستای اجرای مصوبه هیأت دولت ترکیبات سرب بطور کلی از فرمولاسیون ساخت بنزین حذف و بجای آن از MTBE با فرمول شیمیاییC5H12O که از نظر شیمیایی از خانواده اترها محسوب میشود استفاده میگردد.
فصل اول:
تاریخچه و مقدمه
مقدمه
موتورهای احتراق داخلی به منظور تولید توان مکانیکی از انرژی ذخیره شده در سوخت بوجودآمدند. انرژی شیمیایی سوخت، ابتدا توسط احتراق یا اکسیداسیون با هوا در داخل موتور، به انرژی حرارتی تبدیل میشود. این انرژی حرارتی، باعث افزایش دما و فشار گازهای داخل موتور میگردد، و سپس گاز با فشار زیاد، در برابر مکانیزمهای مکانیکی موتور منبسط میشود. این انبساط، توسط اتصالات مکانیکی موتور، به حرکت یک میللنگ دوار تبدیل میگردد، که خروجی موتور میباشد. در موتورهای احتراق داخلی بر خلاف موتورهای احتراق خارجی، این انرژی با اکسیداسیون یا اشتعال سوخت در موتور آزاد میشود. مخلوط سوخت و هوا پیش از احتراق و محصولات سوخته شده پس از احتراق، سیال در گردش واقعی موتور میباشند. کاری که توان خروجی را ایجاد میکند مستقیما بین این سیال در گردش و اجزای مکانیکی موتور مبادله میشود.
با توجه به کاربرد وسیع موتورهای احتراق داخلی در زندگی بشر ( از دستگاه چمنزنی گرفته تا کابرد این موتورها در هواپیماها) تحقیق و بررسی در مورد بهبود عملکرد این موتورها از اهمیت ویژهای برخوردار است. در این نوشته موتورهای اشتعال جرقهای را مورد بررسی قرار میدهیم. اشتعال خودبخودی سوخت مورد استفاده در این موتورها (بنزین) مانعی برای رسیدن به نسبتهای تراکم بالا و افزایش بازده این موتورها میباشد. رسیدن به نسبتهای تراکم بالا معادل با افزایش بازده این موتورها میباشد که موضوع اصلی این مقاله میباشد.
در فصل اول به بیان تاریخچه موتورهای احتراق داخلی و ذکر انواع این موتورها میپردازیم. در فصل دوم موتورهای اشتعال جرقهای و احتراق در این موتورها را بررسی میکنیم. در فصل سوم پدیدهی کوبش و عواملی که در تشکیل این پدیده نقش دارند را مورد بحث قرار میدهیم. سپس عدد اکتان که مقیاسی برای مقاومت سوخت در بربر اشتعال خودبخودی است را معرفی میکنیم. در فصل آخر سیر تکاملی افزودنیهای بنزین را به منظور افزایش عدد اکتان را مرور میکنیم.
علاوه بر تغییرات در سوخت مورد استفاده به منظور بالا بردن نسبت تراکم، تغییرات در سیستم سوخترسانی نیز میتواند ما را در رسیدن به نسبتهای تراکم بالا یاری دهد که در آخر به این موضوع میپردازیم.
۱-۲ تاریخچه موتورهای احتراق داخلی
در دهه ۱۸۶۰ موتور احتراق داخلی جنبهی عملی به خود گرفت. موتورهای اولیه بر اساس سوزاندن هوا و گاز ذغال سنگ در فشار اتمسفر و بدون انجام عمل تراکم پیش از احتراق، بوجود آمدند. جی. جی. ای. لنوا[۲](۱۹۰۰-۱۸۲۲) نخستین موتور قابل فروش از این نوع را اختراع کرد (شکل ۱-۱). در نیمه نخست حرکت پیستون، گاز و هوا به داخل سیلندر کشیده میشد. سپس این مخلوط توسط جرقه شمع مشتعل میشد و فشار افزایش مییافت. آنگاه در نیمه دوم حرکت، گازهای سوخته شده قدرت را به پیستون انتقال میداد. این چرخه با مرحله خروج دود تکمیل میشد. در فاصله سالهای ۱۸۶۰ تا ۱۸۶۵ حدود ۵۰۰۰ دستگاه از این موتورها در اندازههای مختلف با حداکثر توان ۶ اسب بخار ساخته شد. بیشترین راندمان این موتورها حدود ۵ درصد بود.
فرمت فایل: word
تعداد صفحات: 60
مطالب مرتبط