كتاب باللغة العربية: عن محركات الديزل

المصدر: كتاب باللغة العربية: عن محركات الديزل
في منتدى : قسم تبادل الخبرات الهندسية

محرك و طريقة الديزل برؤية التحريك الحراري

يعتبر محرك الديزل من محركات الاحتراق الداخلي حيث يقوم بتحويل الطاقة الكيميائية الكامنة في وقود (زيت الغاز)الى طاقة حركية. أول من اخترع المحرك الديزل هو رودولف ديزل في عام 1892 و الهدف من وراء هذا الإختراع هو إيجاد محرك ذو كفاءة أعلى من كفاءة محرك البنزين. وتأتي الزيادة في الكفاءة من إرتفاع نسبة االضغط (compresses ratio) في محركات الديزل حيث تتراوح ما بين 1:14 إلى 1:25 أما البنزين فيتراوح ما بين 1:8 إلى 1:12 و كما هو معروف أن كفاءة المحرك تتناسب طرديا مع نسبة االضغط.
يمكن تفسير كيفية عمل محرك الديزل إستناداً إلى الترموديناميكا التي تصف عملية الديزل (Diesel Process) على النحو التالي:
1. يتم ضغط الغاز تحت ظروف إيزونتروبية أي أن الغاز يضغط دون تبادل للحرارة مع المحيط الخارجي للآلة الضاغطة(النظام).
2. إضافة حرارة للمنظومة مع الإحتفاظ بنفس الضغط (isobaric).
3. تمدد الغاز إيزونتروبيا.
4. إخراج الحرارة من الآلة الضاغطة مع المحافظة على نفس الحجم.
v البنية الميكانيكية لمحرك الديزل
يتكون المحرك من مجموعه من المكابس تتناوب في حركة إزاحة ذهابا وإيابا من أجل إدارة عمود ( الكرنك ) وبذلك تتولُّد حركة دورانية من حركه ترددية منتظمة.
· شرح كيفية عمل الكباس الواحد
1. يهبط الكباس في الاسطوانه المحكمة الغلق علية ليسحب الهواء ويملاء به الفراغ داخل الأسطوانة.
2. حين صعود الكباس يقوم بضغط الهواء كلما اقترب من أعلى الأسطوانة.
3. وعند مكان معين من صعوده يتم حقن الديزل اللازم للإشتعال.
4. تحت الضغط العالي والحرارة الكافية مع وجود وقود يحدث احتراق قوي كاف لدفع الكباس إلى أسفل الأسطوانة.
5. يتصل الكباس بوصلات وأجزاء ميكانيكية، تساعد ميكانيكيتها على دوران عمود الكرنك المطلوب دورانه في تحريك القطع الأخرى.
1. دورة المحرك:
تتكون دورة المحرك من أربع مراحل هي: 1/ السحب. 2/ الانضغاط. 3/ الإشتعال أو الإحتراق. 4/ العادم.
v ميزات و مساوئ محرك ديزل
1. ذو كفاءة عالية مقارنة بمحرك البنزين. لنفس حجم المحرك يكون محرك الديزل ذو قدرة و عزم دوران أعلى من محرك البنزين..
2. يعتبر وقود الديزل ذو تكلفة منخفضة مقارنة بباقي أنواع الوقود كما أن الطاقة الكامنة فيه أعلى من الطاقة الكامنة في وقود البنزين.
3. إن نسبة الضغط العالية في محركات الديزل والتي تصل إلى 1:25 يجبر المصمم على زيادة حجم ووزن المحرك مما يؤدي إلى غلاء محركات الديزل نسبيا.
4. تستخدم محركات الديزل بكثرة في المعدات التي تحتاج قدرة وعزماً عاليين، على سبيل المثال مولدات الكهرباء الضخمة والآليات الكبيرة، لأن الكتلة الكبيرة لمحركات الديزل تجعل تعجيل التسارعي للمحرك قليلا مقارنة بمحرك البنزين مما يقلل من رغبة في استخدامها في السيارات الصغيرة.
v محرك الديزل الحديث في السيارات
تعتمد محركات الديزل على مبدئ الإشتعال الذاتي لخليط الوقود بالهواء إلا أن هذا الخليط تطبيقيا لا يشتعل حين يكون المحرك باردا مما يجعل محرك الديزل يحتاج رغم كونه محرك إشتعال ذاتي إلى شموع إشعال. كما أن المحرك يحتاج ليبدئ عمله إلى أن يطلقه محرك كهربائي. أي أنه في البداية يقوم محرك كهربائي بتحريكه و بضخ الهواء فيه. تستعمل العديد من المحركات تقنية صمام الضخ الموحد common rail الذي يمكن من الوصول إلى درجات عالية من الضغط بالوقود و التحكم في في ضخه في غرف إحتراق المحرك و هو نظام موجود تقريبا في معظم المحركات ذلت الضخ المباشر أي المحركات التي يتم مباشرة إحراق الوقود فيها بعد خروجه من المضخة على عكس أنظمة الضخ الغير المباشرة حيث تكون طريقة بناء غرفة الإحتراق و الضخ بكيفية تجعل الخليط يختلط جيدا قبل الإحتراق حيث أن هذه التقنية لا لزوم لها في تقنية الضخ المباشر. محركات الديزل الحديثة كلها متحكم فيها عن طريق حاسوب إلكتروني مضمن في السيارة يقوم بالتحكم في كمية الوقود المضخة في غرف الإحتراق بالإضافة إلى التحكم في العديد من المعاملات الأخرى إنطلاقا إما من نماذج عن تلك العمليات أو عن مستشعرات مثل مستشعر لمدا أو مستشعر التدفق الهوائي. يمكن التحكم في محركات الديزل من الوصول إلى خاصيات أفضل و الحصول على قوة أكبر باستهلاك أقل للديزل بالإضافة إلى التحكم في نسبة الإنبعاثات.
v محرك و طريقة الديزل برؤية التحريك الحراري
يعتبر محرك الديزل من محركات الاحتراق الداخلي حيث يقوم بتحويل الطاقة الكيميائية الكامنة في وقود (زيت الغاز)الى طاقة حركية. أول من اخترع المحرك الديزل هو رودولف ديزل في عام 1892 و الهدف من وراء هذا الإختراع هو إيجاد محرك ذو كفاءة أعلى من كفاءة محرك البنزين. وتأتي الزيادة في الكفاءة من إرتفاع نسبة االضغط (compresses ratio) في محركات الديزل حيث تتراوح ما بين 1:14 إلى 1:25 أما البنزين فيتراوح ما بين 1:8 إلى 1:12 و كما هو معروف أن كفاءة المحرك تتناسب طرديا مع نسبة االضغط.
يمكن تفسير كيفية عمل محرك الديزل إستناداً إلى الترموديناميكا التي تصف عملية الديزل (Diesel Process) على النحو التالي:
1. يتم ضغط الغاز تحت ظروف إيزونتروبية أي أن الغاز يضغط دون تبادل للحرارة مع المحيط الخارجي للآلة الضاغطة(النظام).
2. إضافة حرارة للمنظومة مع الإحتفاظ بنفس الضغط (isobaric).
3. تمدد الغاز إيزونتروبيا.
4. إخراج الحرارة من الآلة الضاغطة مع المحافظة على نفس الحجم.
v البنية الميكانيكية لمحرك الديزل
يتكون المحرك من مجموعه من المكابس تتناوب في حركة إزاحة ذهابا وإيابا من أجل إدارة عمود ( الكرنك ) وبذلك تتولُّد حركة دورانية من حركه ترددية منتظمة.
· شرح كيفية عمل الكباس الواحد
1. يهبط الكباس في الاسطوانه المحكمة الغلق علية ليسحب الهواء ويملاء به الفراغ داخل الأسطوانة.
2. حين صعود الكباس يقوم بضغط الهواء كلما اقترب من أعلى الأسطوانة.
3. وعند مكان معين من صعوده يتم حقن الديزل اللازم للإشتعال.
4. تحت الضغط العالي والحرارة الكافية مع وجود وقود يحدث احتراق قوي كاف لدفع الكباس إلى أسفل الأسطوانة.
5. يتصل الكباس بوصلات وأجزاء ميكانيكية، تساعد ميكانيكيتها على دوران عمود الكرنك المطلوب دورانه في تحريك القطع الأخرى.
1. دورة المحرك:
تتكون دورة المحرك من أربع مراحل هي: 1/ السحب. 2/ الانضغاط. 3/ الإشتعال أو الإحتراق. 4/ العادم.
v ميزات و مساوئ محرك ديزل
1. ذو كفاءة عالية مقارنة بمحرك البنزين. لنفس حجم المحرك يكون محرك الديزل ذو قدرة و عزم دوران أعلى من محرك البنزين..
2. يعتبر وقود الديزل ذو تكلفة منخفضة مقارنة بباقي أنواع الوقود كما أن الطاقة الكامنة فيه أعلى من الطاقة الكامنة في وقود البنزين.
3. إن نسبة الضغط العالية في محركات الديزل والتي تصل إلى 1:25 يجبر المصمم على زيادة حجم ووزن المحرك مما يؤدي إلى غلاء محركات الديزل نسبيا.
4. تستخدم محركات الديزل بكثرة في المعدات التي تحتاج قدرة وعزماً عاليين، على سبيل المثال مولدات الكهرباء الضخمة والآليات الكبيرة، لأن الكتلة الكبيرة لمحركات الديزل تجعل تعجيل التسارعي للمحرك قليلا مقارنة بمحرك البنزين مما يقلل من رغبة في استخدامها في السيارات الصغيرة.
v محرك الديزل الحديث في السيارات
تعتمد محركات الديزل على مبدئ الإشتعال الذاتي لخليط الوقود بالهواء إلا أن هذا الخليط تطبيقيا لا يشتعل حين يكون المحرك باردا مما يجعل محرك الديزل يحتاج رغم كونه محرك إشتعال ذاتي إلى شموع إشعال. كما أن المحرك يحتاج ليبدئ عمله إلى أن يطلقه محرك كهربائي. أي أنه في البداية يقوم محرك كهربائي بتحريكه و بضخ الهواء فيه. تستعمل العديد من المحركات تقنية صمام الضخ الموحد common rail الذي يمكن من الوصول إلى درجات عالية من الضغط بالوقود و التحكم في في ضخه في غرف إحتراق المحرك و هو نظام موجود تقريبا في معظم المحركات ذلت الضخ المباشر أي المحركات التي يتم مباشرة إحراق الوقود فيها بعد خروجه من المضخة على عكس أنظمة الضخ الغير المباشرة حيث تكون طريقة بناء غرفة الإحتراق و الضخ بكيفية تجعل الخليط يختلط جيدا قبل الإحتراق حيث أن هذه التقنية لا لزوم لها في تقنية الضخ المباشر. محركات الديزل الحديثة كلها متحكم فيها عن طريق حاسوب إلكتروني مضمن في السيارة يقوم بالتحكم في كمية الوقود المضخة في غرف الإحتراق بالإضافة إلى التحكم في العديد من المعاملات الأخرى إنطلاقا إما من نماذج عن تلك العمليات أو عن مستشعرات مثل مستشعر لمدا أو مستشعر التدفق الهوائي. يمكن التحكم في محركات الديزل من الوصول إلى خاصيات أفضل و الحصول على قوة أكبر باستهلاك أقل للديزل بالإضافة إلى التحكم في نسبة الإنبعاثات.







​

 

​

 

​

 

​

 

​

 

​

 

​

 

​

 

​

 

​

 

​

 

​

 

​

 

​

 

​

 

​

 

​

 

​