تكنولوجيا المحركات الخضراء - لمحركات البترول(البانزين)

مجموعة الاجراس

عضو جديد
إنضم
22 فبراير 2011
المشاركات
24
مجموع الإعجابات
0
النقاط
0
Green Engine Technology - Petrol Engines



تكنولوجيا المحركات الخضراء - لمحركات البترول(البانزين)
من مكتب الاجراس \ بغداد- العراق

Lean Burn Engine محرّك الحرق الطريِ



أساساً، المحرّكات التي يُمْكِنُ أَنْ تَعْملَ في الخليط الطري جداً الهواءِ / الوقودِ تسمى "محرّكات حرقِ طريةِ" ". شركات صنع السيارات اليابانية، وعلى رأسها شركة تويوتا، الزعماءَ في هذه التقنيةِ.



على ما يبدو، الخليط الأكثر طراوة الهواء / وقودِ ، هو الأكثر اقتصاداً للمحرّك. لكن هناك سببان تَمْنعانِ المحرّكات تقليدية من الاشتغال في الخليط الطريِ الهواء / الوقودِ :



1. إذا الخَلِيْطِ طريُ جداً، المحرّك سَيُخفقُ في الاحتراق.


2. طبيعياً، يُؤدّي تركيزُ وقودِ أوطأ إلى أقل قدرة في الناتج.



تَتفادى محرّكاتُ الحرقِ الطريةِ هذه المشاكلِ بتَبنّي عملية الخَلْط الكفوءةِ جداً. يَستعملونَ المكابسَ ذات الشكلِ الخاصّ ،و بأنابيب المداخل المتفرعةِ المحدّدَة للمكان وبمُجَاراة إشكال المكابسِ المطورة، الهواء الداخل سَيُولّدُ دوّامات داخل غرفةِ الاحتراق. تُؤدّي الدوّامات إلى الخَلْط الأكثرِ كمالاً بنسبة الهواء \ الوقود المثالية في المحركات التقليدية والّتي سَتُنزّلُ مِنْ 1 مِنْ الوقودِ والهواءِ ، هكذا يُخفّضُ جزيئاتَ الوقودِ المُخْتَلَطةِ بشكل سيئ وبشكل كبير، والتي لَنْ تُحرَقُ في المحرّكاتِ التقليديةِ. هذا يُمكّنُ من تحقيق الاحتراق الأكثرَ كمالاً، لا يُخفّضَ المفقودات من الوقود والتلوث الناتج عنها فقط، لكن يَسْمحُ أيضاً: 14 إلى 1: 25 بدون تَعديل القدرة الناتجِة أو تخفيضها.



اليوم، تقنية الحرقِ الطريةِ تَطوّرتْ إلى الحقنِ المباشرةِ، التي أساساً المُشكِّلُ أضافَ بحقنِ الوقودِ المباشرةِ . تويوتا، متسوبيشي ونيسان وكُلّ الشركات المركزين على تطويرِ محرّكاتِ الحقن المباشر للوقود .




محرك الحقن المباشر للبترول- متسوبيشي "GDI"



المتسوبيشي حالياً زعيمُ "جي دي آي" ( تقنية الحقن المباشر للغازولينَ ) .تم تطبيق تقنية "جي دي آي" في المحرّكاتِ المختلفةِ، مِنْ 1.5 إلى 4.5 لتر إلى المحركات ذات الثمانية اسطوانات (V 8) الآن أغلب محرّكاتِ إنتاجِها هي مجهزة من تقنية "جي دي آي"

ونحن في مكتب ******* قد جربنا التعامل مع بعض انواع هذه المحركات ومن متسوبيشي ايضاً واطلعنا على تقنياتها و نجحنا في اصلاح البعض منها ...أثبت المتسوبيشي أن المحرك بتقنية"جي دي آي" يَستهلكُ 20 إلى 35 % أقل وقود، ويُولّدُ 20 % أقل من انبعاثات ثاني اوكسيد الكاربون وله 10 % قوَّة أكثر مِنْ المحرّكاتِ التقليديةِ. كَيْفَ يَكُونُ هذا العمل السحريَ جداً؟ الفَقَرات التالية سَتُخبرُك سِرَّه السحري.

Theory of GDiنظرية نظام "GDI" الحقن المباشر للوقود

تقنيةَ الحقنِ المباشر للغازولين(البانزين) إحدى فروعِ "تقنية الحرقِ الطريةِ"


الذي يَختلفُ بالحرقِ الطريِ عن باقي الأنظمة بتبني نظامِ الحقنِ المباشر للوقودِ(البانزين)
حقن الوقودِ المباشر أستعمل في محرّكاتِ الديزلِ لعدّة سَنَوات، لكن لَيسَ في محرّكِ البنزينِ حتى فترة قريبة. الى ان اطلعنا في مكتب ******* على هذه التقنيات في متسوبيشي باجيرو 2003...؟



أصلاً، الحقن المباشر لَه فائدتان:



1- لكون الوقودِ مَحْقُونُ تحت الضغطِ العاليِ ومباشرة إلى غرفةِ الاحتراق، ومباشرةً قبل إلأيقاد بشمعةِ القدح، هذا سوف يَسْمحُ للسيطرةِ الدقيقةِ لتطبّيقِ الشحنة الحيويةِ لإشْعال خليط الهواءِ / الوقودِ الطري جداً



2-أنظمة الحقنُ المباشر تستغني عن الحاجةِ أيضاً إلى الصمام الخانق ، لذا يُزيلُ الخسارةَ الحاصلة في الضغط لذا ارتبطت بسحب الهواءِ حول صمام "الفراشةِ" للمحرّكِ تقليديِ



في المحرّكاتِ التقليديةِ، حقن الوقودِ حتى في تصاميم،VMPI" (الحقن المتعددة النقط) ، يَتجمع الوقودَ المَحْقُونَ في ميناءِ المدخلَ (قُرْب صماماتِ الإدخال) قبل دُخُول غُرَفِ الاحتراق. لماذا لا يَحْقنُ مباشرة إلى الأسطوانة؟ لأنه من المستحيلُ لنشر الوقودِ بالتساوي في كل مكان. بالعكس، يَحْقنُ إلى المدخلِ الرئيسيِ (ميناء المدخل) يُخلطُ هناك كُلّ المزيج الجوي بالوقودِ في نفس النسبةِ.



كَيْفَ تستطيع المتسوبيشي أن تطبّقُ الحقنَ المباشر بدون مثل هذه المشاكل؟ دعنا نَنْظرُ إلى

التخطيطاتِ التاليةِ:





على خلاف المحرّكاتِ التقليديةِ، يَستعملُ "GDI" ميناء الإدخال العلوي المباشر، ويُرافقُ مَع سطح مكبسِ ذو قسمِ مقعّرِ، التدفق ألدوامي للهواء سَيُتولّدُ أثناء شوط الضغطِ وعندما يَحْقنُ الوقودَ مباشرة إلى غرفةِ الاحتراق،تساعدُ هذه الدوّامات على خَلْط الهواءِ بالوقودِ وبشكل جيد.



إنّ حاقنَ الوقودَ هو ميزّةُ جديدةُ أخرى. يَدفع الوقودَ في الضغطِ الأعلى، وبذلك يُتمكّنُ بشكل أفضل من تحقيق الامتزاج والانتشار الأكثر وعلى شكل رذاذ دقيق .



تَحْدثُ عملية حقنُ الوقودِ في مرحلتين. أثناء شوط الإدخال، بَعْض كميةِ الوقودِ الأولية تحقن إلى غرفةِ الاحتراق، يُبرّدُ الهواءَ القادمَ وهكذا يُحسّنُ كفاءته الحجميةً، ويَضْمنُ وقوداً متساوياًً للخَلِيْط الهواء\والوقود في كل مكان..

الحقن الرئيسي يحْدثُ بينما يَقتربُ المكبسُ مِنْ النقطة الميتةِ العلياِ في شوط الضغطَ، قبل فترة قليلة من الإيقادِ بواسطة شمعات القدح. كما موضح في الصورِ أعلاهِ، حيث يدفع و يُركّز ُالقسمِ المقعّرِ للمكبس الوقودِ بشكل أكثرِ حول شمعةِ القدح ، هذا يَسْمحُ لإيقادِ ناجحِ بدون فشلِ حتى عندما يكون خليط الهواءِ/ الوقودِ طريُ جداً (أي نسبة الوقود فيه قليلة). هذا يُوضّحُ لِماذا "GDI" يُمْكِنُ أَنْ يَشتغلَ تحت نسبة الهواءِ / الوقود أكثر مِنْ 1: 40 تحت الحملِ الخفيفِ، الذي أكثر طراوةُ حتى مِنْ محرّكاتِ الحرقِ الطريةِ. وكنتيجة لذلك ،نحصل على احتراق أكثر كمالاً .



قوَّة أكثر



محرك المتسوبيشي "GDI" لَهُ نسبةُ انضغاطِ عاليةِ جداً أكثر مِنْ 12.5: 1 هذا ربما السجل الأعلى لإنتاج محرّكِ بنزينِ . إنّ النتيجةَ النهائية هي قدرة وطاقة أعلى للمحرك وعن طريق كمية الوقود الأقل و الانبعاثات الملوثة للبيئة الاوطأ....


كَيْفَ يَمْنعُ دقةَ احتراق تحت مثل هذا الضغطِ؟ إنّ السِرَّ عمليةُ الحقنَ المسبق الأولية . أثناء ضغطِ، الهواء الساخن يبرّدُ برذاذِ الوقودَ، هكذا عملية الدق (الطرق)ُ يُصبحُ أقل أمكانية للحدوث.....



انبعاث "إن أو أكس" اكاسيد النتروجين



إحدى عوائقِ محرّكِ "GDI" مستوى انبعاث اكاسيد النتروجين "NOX" الأعلى. لحسن الحظ تم تطوّيرَ (محولِ مغير للتفاعلات محفز إشعاعيا) كعامل مساعدةِ أحدث ارتياح مَعه للتخلص من هذه الانبعاثات غير المرغوب بها ....


على الرغم من هذا، الولايات المتحدة الأمريكية والعديد مِنْ الدول الناميةِ لا يُمْكن أنْ تُستَفادَ منها لأن البنزينَ لديهم ذو نسب كبريتِ عاليِة وسَيُتلفُ المحفّزَ المغير للتفاعلات الذي طور لهذا الغرض.



مشكلة "جي دي آي" في أوروبا


كما هو مُختبر من قبل مجلة بريطانية متخصصة، متسوبيشي كريسما "GDI" لَمْ يُستطيع تقديم كفاءةَ وقودِ أعلى كثيراً مِنْ المنافسين بالمحرّكاتِ التقليديةِ، مختلفة جداً عن الذي ادعت الشركةِ بتقديمه... هذا ببساطة لَيسَ قابل للتوضيحَ حتى أطلقَ "رينو" محرّك بنزينِ الحقنِ المباشرِ الخاص بها مؤخراً. في بيان رينو الصحفي، هناك نتيجة "ذلك أن التصميم الياباني " يَعاني مِنْ وقودِ الكبريتِ العاليِ نسبياً في أوروبا، الذي (150 بي بي أم )مقارنةُ مَع اليابان (10-15 بي بي أم ) (بالرغم من أنه ما زالَ منخفضُ كثيراً مِنْ تلك التي في الولايات المتّحدةِ). في اليابان، "GDI" يَحتاجُ محفّز خاصّ للتَخلص من تَوليد "GDI" المفرط تحت الاحتراق الطريِ جداً. على أية حال، وقود الكبريتِ العاليِ يُمْكِنُ أَنْ "يُلوّثَ" المحفّزَ ويَجْعلُه غير مؤثّر و بشكل دائم....



لذا كريسما "جي دي آي" الأوروبي ذو خَلِيْط هواء\وقود أغنى كثيرِ مِنْ أخواتِها في اليابان لكي يُخفّضَ "NOX"، يَتطلّبُ لِذلك فقط محفّز طبيعي بينما "GDI" الياباني يُنجزُ هواء\وقود أكثر مِنْ 1: 40 في الحملِ الخفيفِ، و "GDI" الأوروبي يُمْكِنُ فقط أَنْ يَصِلُ إلى 1: 20 ولذا يُقارنُ مع المحرّكِ التقليديِ 1: 14 وهذا يُخفّضُ الكفاءةَ الوقودِية في أداء المحرك كثيراً.



تَستندُ المشكلةُ الأخرى على طريقةِ الاختبار المختلفةِ بين اليابان وأوروبا. الاختبار نفّذَ بقسمِ نقلِ اليابان عُمِلتْ على طريق وشروط يَشْملانِ عمليةِ حملِ خفيفةِ في الغالب، التي تُناسبُ هدف نظام "GDI" (في الحملِ الخفيفِ "جي دي آي" يُستهدف النسبة 1: 40 للنمط الطري، ما عدا ذلك في الـ1: 14.5 للنمط الطبيعي) وبينما يَتطلّبُ اختبار الدورةِ الأوروبيِ الحملِ العاليِ أكثر بكثيرِ، وعملية السرعةِ العاليةِ، وهكذا يُؤدّي إلى تشخص نسبة الاستهلاك ميل\غالون أسوأ بكثير مما أدعى اليابانيون.....




رينو "اّي دي أي" (الحقن الجوهري المباشر)"

أطلقَ رينو محرّك بنزينِ الحقنِ المباشرِ الأوروبيِ الأولِ. ليَتفادى المشاكلَ التي صادفتْ بالمتسوبيشي وبالتَطبيق عَلى نَحوٍ مختلف جداً...بدلاً مِنْ أنْ يُتابعَ الطريَ جداً الهواء/ الوقودِ، يَتبنّونَ مستوى عالي جداً من نظام "EGR" (إعادة توزيعِ غازِ عادمِ) "EGR"، كما هو مذكور هنا قبل ذلك، يُخفّضُ استهلاك وقود وذلك بتَخفيض ضخّ الخسارةِ وكذلك من قبل يُخفّضُ قدرةَ المحرّكِ الفعّالةِ أثناء حملِ الجزئي أَو الخفيف وفي الحملِ الأخفِّ، محرّك "IDD" رينو يُتمكّنُ بقدر أكثر من 25 % مقارنة بنظام "إي جي أر" بالسيارةِ التقليديةِ 10-15 %....؟!!!


كَيْفَ يمكن لمحرّك "IDD" أن يُستهدف 25 % "EGR" بدون إخْفاق في الاحتراق؟ يعود ذلك إلى الحقنِ المباشر ، والتي في المركز الرئيسِ في الأسطوانة بدلاً مِنْ شمعةَ القدح.. ويُنْقَلُ شمعة القدح إلى الجانبِ القريبِ، قريب جداً من مخرجِ الحاقنَ.. ويَحْقنُ حاقنُ سيمينز الوقود بضغطِ ومستوى عالي (في 100 بار أَو 1450 PSI) مباشرة إلى غرفةِ الاحتراق.. بينما حدّدُ مكان شمعةُ القدح المَميلة فقط في طريقِ رذاذِ الوقودَ الخارج من الحاقن، الاحتراق ناجح ومضمونُ حتى في 25 % غاز عادمِ في الغرفةِ...


بدون الحقنِ المباشرةِ الدقيقةِ، تَدفع المحرّكاتَ التقليديةَ رذاذَ الوقودَ في ميناءِ الحثَّ وهكذا يَدْخلُ غرفةَ الاحتراق غير متجانس وغير مركز باتجاه او زاوية محددة... وكنتيجة هو مستحيلُ لتَركيز وقودِ أكثرِ إلى مكان شمعةِ القدح دون غيره..


بالاعتماد على حملِ المحرّكِ، يُستهدف "IDD" أحد المجموعات الـ 3 من نسب "EGR" حيث أن نمطِ الحملِ الكاملِ لَيْسَ لهُ إعادة توزيعِ غازِ عادمِ مطلقاً للحاجةِ إلى القوَّةِ القصوى... لذا، مثل "GDI" ، ليَبْلغُ الحملَ الكاملَ لَنْ يُوفّرَ أي وقودِ.. على أية حال، إعلان رينو عموماً يَدّعي 16 % تخفيض وقودِ في العالم الحقيقي، ذلك، طبقاً لطريقةِ الاختبار الأوروبيةِ..انه جيد..


مُلاحَظَة أخرى هي تحسّينُ الأداءِ.. محركات ذات(1998 CC) يكون ناتج المحرّكِ من القدرة هو 140 حصان ويصنفِ العزم (148 LPFT) وكمقارنة، للبدون "IDD" لكن مجهزة بنظام توقيت الصمامِ المتغيّرِ (VVT) أنتجَ نفس (140 حصان) كقدرة لكن مجرّد (139 LPTF) للعزم .. لذا حتى نظام توقيت الصمام المتغير(VVT) لا يستطيع أن يَجاري نظام الحقن الجوهري "IDD


أزداد الأداءَ بسبب زيادةِ نسبةِ الانضغاط إلى المستوى العالي جداً 11,5: 1 وفي نظام (GDIيصل إلى المستوى 12.5: 1) مثل المتسوبيشي , الحقن المسبق قبل الحقنِ الرئيسي الطبيعي تُساعدُ على تَبريد غرفةِ الاحتراق، وهكذا يَرْفعُ المقاومةَ للدق وتُمكّنُ من نسبة انضغاط أعلى عن طريق رفع مستوى الكفاءة الحجمية للهواء بالتبريد الوقودي ..


انبعاثات التشغيل-البارد هو بؤرةُ الانتباه في آخر تصاميمِ المحرّكِات. طبقاً للتعليمات الأوربية الأحدثِ والتي أُصبحُت سارية المفعول في سنةِ 2000، الانبعاثات أثناء فترةِ التشغيل-البارد يجب أن تَكُونُ مسيطرة عليها تماماً.. في المحولِ العامل المساعدِ في الماضيِ ويُستَعملُ لتَوفير إخمادِ الإنبعاثات المقنعِ بَعْدَ أَنْ يكون وَصلَ إلى درجةَ حرارة تشغيله لحوالي 300 درجة مئوية، لكن لَيسَ أثناء بدايةِ باردةِ.



لتَخفيض الوقتِ تقرر جَلْب المحفّزِ إلى درجةِ حرارة تشغيله، جزء عن طريق استعمال المحولِ المُزَاوَجِ-المغلق النهاية والمحرّكَ ذو التسخين المسبق ، حاولتْ مرسيدسَ أيضاً أَنْ تُخفّضَ المنطقةَ السطحيّةَ مِنْ ميناءِ العادمَ - باستعمال صمام العادمِ الوحيدِ في كُلّ أسطوانة بدلاً مِنْ 2



يَرى الكثيرُ الانتقال مِنْ 4 صماماتِ إلى 3 صماماتِ كعمل رجعي وعكسي في التطور، لكن المرسيدسَ أدعت أن هذا الطريقُ الوحيدُ للمحرّكِ مَع على الأقل 6 أسطوانات لعُبُور متطلبِات الإتحاد الأوربي لــ 2004 (بالرغم من أنّني لا أَعتقدُ، لا يَعمَلُ كُلّ شركات صنع السيارات الأخرى). تَرْفعُ منطقةُ المخفّضُ لميناءَ العادمِ السطحيّةِ درجةِ حرارة لـ70 درجة مئوية، وتقصّرَ الفترةَ ما قَبْلَ التسخين بشكل واسع



بالطبع، العائق بَعْض الخسارة ِفي القدرة.. لذا العديد مِنْ التقنيةِ الأخرى استخدمت للتَعويض عن هذه الخسارة - توقيت صمامِ متغيّرِ(VVT)، أنبوب مدخل متفرع متغيّرِ(VIML) والشرارةً التوائم..

البحث معه صور تعذر علينا ارفاقها ..نرفقها لكم لاحقاً....

وما أوتيتم من العلم الا قليلاً


ترجمة وتنقيح للعربية (مكتب الاجراس)





المصدر لهذا البحث هو التالي للرجوع إليه عند الحاجة
autoZine Technical School
 

moayd

عضو جديد
إنضم
30 يناير 2009
المشاركات
3
مجموع الإعجابات
0
النقاط
0
مشكور اخوية مجموعة مكتب الاجراس
 

مجموعة الاجراس

عضو جديد
إنضم
22 فبراير 2011
المشاركات
24
مجموع الإعجابات
0
النقاط
0
اشكر مروركم اخواني وانا حبيت ان اشارككم بهذه المعلومات القيمة والتي ستغير نظرة العالم الى ميكانيك السيارات
 

saad_srs

عضو جديد
إنضم
9 أكتوبر 2010
المشاركات
1,125
مجموع الإعجابات
140
النقاط
0
جزاكم الله خيرا
مع تمنياتي للمجموعة الموفقية والنجاح الدائم
 

طارق حسن محمد

عضو جديد
إنضم
23 نوفمبر 2009
المشاركات
1,186
مجموع الإعجابات
33
النقاط
0
شكرأ للمجموعة اللطيفة على هذه الواضيع الرائعة
 
أعلى