تحقیق مقاله سیستم های کنترلی و سخت افزاری مرسوم

مقدمه

تصفیه و تهیه بنزین اتومبیل – بنزین یکی از چند مشتقات نفتی است که از نفت خام بدست می آید نفت خام در تصفیه خانه و در داخل یک مخزن بلند فلزی تقطیر می شود . این مخزن را برج تقطیر جزء به جزء‌(Fractionating  Tower)  می گویند .

نفت خام در داخل کوره گرم شده و به درجه حرارتی می رسد که تمام مشتقاتی که باید تهیه گردند بصورت گاز در می آیند . گاز متصاعد شده پس از عبو از مراحل مختلف تقطیر شده و به مایع تبدیل می گردد .

بنزینی که از برج تقطیر بدست می آید دارای اکتان پایین است وبایستی عمل آورده شود و اکتان مناسب را کسب نماید و فرآیندی را طی نماید که عوامل زنگ زدگی و چسبندگی را از بین برده و یا اینکه حداقل آنها را بی اثر نماید . سپس به گرید یا درجات مختلف جداسازی شده و برای افزایش مقاومت آنها در برابر انفجار و نیز چلوگیری از یخ زدن کاربراتور، افزودنی های لازم به آن اضافه می شود .

بنزین ، مخصوصاً‌ برخی از گرید های بالا بعنوان فرآورده جانبی و به روش شیمیایی نیز تولید می گردد اما منبع اکثر بنزین ها نفت خام می باشد .

سیستم سوخت

1-چگونگی کار سیستم سوخت : برای اینکه موتور به راحتی روشن شود و بدون اشکال گاز خورده . از نظر مصرف سوخت نیز مقرون به صرفه باشد و درعین حال بتواند تمام قدرت را تولید نماید و د رحین رانندگی خاموش نشود ، کاربراتور نقش اساسی خواهد داشت .

به طور خلاصه ، وظیفه کا ربراتور مخلوط کردن مقدار صحیح از سوخت با مقدار متناسب از هوا جهت احتراق در سیلندرها و نیز ارسال به موقع  از مخلوط تبخیر شده مذکور به هر سیلندر و برابر نیاز آن می باشد . سیکل کامل کاربراتور از لحظه مخلوط شدن سوخت با هوا شروع شد ه و تا لحظه احتراق در سیلندرها ادامه دارد . از اینرو این سیکل شامل کاربراتور ، منیفولد هوا ، سوپاپ هوا ، وحتی اتاق احتراق و پیستون نیز می گردد .

سوخت لازم برای کاربراتور از طریق سیستم سوخت تامین می گردد و این سیستم شامل باک بنزین ، تلمبه یا پمپ بنزین و تعدادی صافی بنزین می باشد . پمپ بنزین ،‌سوخت را با فشار به پیاله سوخت که دارای شناور است می فرستد و صافی نیز از ورود مواد زاید به سیستم سوخت جلوگیری می نماید .

نسبت اختلاط سوخت و هوا : بنزین از نظر درجه اکتان انواع مختلفی دارد و در مورد اکثر آنان تناسب صحیح اختلاط بنزین و هوا از حیث وزن عبارت است از حدود 15 قسمت هوا به 1 قسمت از بنزین که آنرا « نسبت شیمیایی » اختلاط گویند و احتراق کامل سوخت را تضمین می نماید . اما در عمل این اختلاط یا نسبت بنزین و هوا حداکثر قدرت راتولید نمی کند و از نظر مصرف بنزین اقتصادی نمی باشد . برای رانندگی معمولی و سرعت اقتصادی نسبت اختلاط حدود 16 به 1 یعنی 16 قسمت هوا و یک قسمت بنزین لازم است .درحالیکه روشن کردن موتور در هوای سرد ممکن است حتی به مخلوطی از 1 قسمت بنزین و 1 قسمت هوا نیاز باشد . به طور کلی نسبت اختلاط در شرایط مختلف به شرح زیر می باشد :

لحظه استارت زدن با نسبت اختلاط کمتر و متوسط

در سرعتهای پایین و دور آرام با نسبت اختلاط کمتر و متوسط

در سرعت اقتصادی با نسبت اختلاط ضعیف ( 16 به 1 )

هنگام گاز دادن و سرعت های بالا با نسبت اختلاط قوی

ا زسوختن بنزین و هوا موادی باقی می ماند که شامل مونوکسید کربن (CO) ، انیدرید کربنیک (CO2) و هیدروکرتن های مختلف و اکسیدهای ازت می باشد . میزان این مواد در دود اگزوز بستگی به مقدار بنزین در مخلوط سوخت و هوا دارد .

2-لوله کشی سوخت  

  بنزین از باک بنزین که در عقب اتومبیل قراردارد به محفظه شناور کاربراتور جریان می یابد . از آنجایی که این محفظه در سطحی بالاتر از باک بنزین قرار گرفته ،‌یک عدد پمپ در مسیر قرار دارد تا بنزین را با فشار به کاربراتور بفرستد که معمولاً در نزدیکی کاربراتور قرار گرفته است .

3-ساختمان کاربراتور ساده  

 هوا پس از عبور از صافی به داخل «‌دهانه مخروطی* » مکیده می شود . این کانال در یک نقطه باریک است و باعث می گردد تا در آن نقطه هوا با سرعت بیشتری حرکت کند و فشار کمتر شود ( زیرا حاصلضرب فشار در سرعت مقداری ثابت است .)

در دهانه مخروطی یک نوع خلاء جزیی ایجاد می گردد و بنزین در اثر آن از پیاله کاربراتور کشیده شده و پس از مخلوط شدن با هوا از طریق منیفولد هوا به داخل موتور فرستاده می شود . مقدار و سرعت جریان مخلوط بنزین و هوا توسط پدال گاز کنترل می گردد .

سوزن شناور برای کنترل جریان سوخت از باک بنزین بوده و شناور نیز همواره سطح بنزین در پیاله را کنترل می کند . هرزمان که سطح بنزین در پیاله بالارود ، شناور نیز بالارفته و به کمک اهرم ، سوزن را به طرف بالا حرکت می دهد و روزنه را تنگتر یا مسدود می نماید .

اصول کاربراتور 

همان طور که دربالا گفته شد هوا تحت تأثیر خلاء ایجاد شده د ردهانه مخروطی به داخل اتاق احتراق کشیده می شود د رحقیقت این خلاء وقتی ایجاد می شود که پیستون در داخل سیلندر برای نفس کشی (مرحله تنفس ) پایین می رود و همزمان سوپاپ هوا نیز باز شده و مرحله تنفس آغاز می گردد هوایی که از کاربراتور می گذرد به وسیله یک درچه لولایی به نام دریچه کفگیرک گاز کنترل شده که آن نیز به نوبه خود به وسیله پدال گاز کم و زیاد می شود مقدار این هوا علاوه بر وضعیت و قرارگرفتن دریچه گاز به سرعت موتور نیز بستگی دارد این وظیفه کاربراتوراست که تعیین نماید که بنزین مجاز که به داخل جریان هوا کشیده شده یا مخلوط مورد نیاز به اتاق احتراق  فرستاده می شود .

بنزین از مخزن ذخیره یا پیاله کارپراتور تا دهانه مخروطی لوله کشی شده و وارد جریان ها که به سوی اتاق احتراق در حرکت است می گردد . دهانه ‌ مخروطی بر اساس اصل  نهاده شده در همین اساس نیز کار می کند اصل   می گوید اگر در نقطه ای سرعت جریان آب یا گاز زیر فشار در آن نقطه کمتر می شود به طوریکه حاصلضرب فشار در سرعت در هر نقطه همواره مقداری ثابت است .

وقتی هوا از قسمت باریک دهانه مخروطی عبور می کند ، سرعت آن افزایش یافته و در معرض فشار هوای کمتر قرار می گیرد و لذا بنزین از ژیگلور به داخل محفظه کشیده شده و به همراه جریان هوا به اتاق احتراق می رسد . سرعت زمانی حداکثر خواهد بود که اتومبیل با حداکثر سرعت در حرکت و دریچه یا کفگیرک گاز نیز کاملاً باز باشد و سرعت عبور هوا از داخل دهانه مخروطی بیشتر باشد ، مقدار بیشتری بنزین مکیده شده و به اتاق احتراق فرستاده می شود . درعمل ، یک کاربراتور با چنین مکانیزم ساده ،‌کارآیی نداشته و قابل قبول نخواهد بود زیرا بنزین و هوا از نظر سرعت و غیره دارای خصوصیات مشترک نیستند .

وقتی هوا سریعتر حرکت کند ، غلظت یا چگالی آن کمتر می شود ، در حالیکه غلظت بنزین در سرعتهای مختلف تغییر نمی کند . از آنجایی که برای احتراق مفید و مؤثر ، بنزین و هوا باید به صورت وزنی مخلوط شوند ( بانسبت اختلاط حدود 15به1 ) با افزایش سرعت هواکه موجب نزول غلظت آن می گردد ، مخلوط از نظر مقدار بنزین تدیجاً  غلیظ تر و غنی تر شده و در نهایت آنقدر غنی می شود که قابل احتراق در سیلندر نخواهد بود و این مشکلی بود که باید چاره جویی می گردید . برای غلبه بر این مشکل دو راه حل اتخاذ گردید . در کاربراتور های با ژیگلور ثابت ، بنزین قبل از اینکه از ژیگلور عبور کند با مقداری هوا مخلوط شده و سپس از طریق لوله سوراخدار             (Emulsion  Tube) * و یا ژیگلور کمکی (Correction  jec?) خارج می شود را محل دوم استفاده از کاربراتورهای با ژیگلور متغیر می باشد که مقدار عبور بنزین از پیگلور و نیز دهانه مخروطی آن بر حسب نیاز تغییر می کند و لذا نسبت صحیح اختلاط بنزین و هوا حفظ می گردد .

سطح بنزین بوسیله والو و سوزن شناور در داخل پیاله کاربراتور حفظ و کنترل می شود . انتهای لوله بنزین در دهانه مخروطی نیز بایستی اندکی بالاتر از سطیح بنزین در پیاله باشد تا از سرریز کردن بنزین جلوگیری نماید . این بدان معنی است که قبل از اینکه بنزین بتواند وارد جریان هوا در دهانه مخروطی گردد بایستی مقداری ( حدود نیم سانتیمتر ) به بالا کشیده شود و در این حالت خلاء ایجاد شده کافی خواهد بود تا بنزین را به بالای لولهیا ژیگلور کشیده و به صورت ذرات ریز وارد محفظه نماید .

علاوه برمکش مخلوط بنزین و هوا ، سیستم کاربراتور باید قادر باشد که بنزین را تبخیر نموده و آنرا کاملاً باهوا مخلوط کند و سپس به طور یکسان بین سیلندرها تقسیم نماید .

بنزین به صورت قطره وارد دهانه مخروطی می شود ؛چنانکه کاربراتور دارای ژیگلور ثابت باشد قبلاً باهوا مخلوط و آماده می شود ؛ اما اگر دارای ژیگلور متغیر باشد ،‌قطرات بنزین توسط سرعت جریان هوا به صورت پودر و تبخیر شده در می آید .

وقتی هوا و بنزین به صورت اسپری یا افشان از ژیگلور خارج می شود ، با ناحیه ای که بر اثر مکش پیستون از قبل در آن خلاء به وجود آمده ، مواجه گشته و تغییر شکل می دهد و به گاز مبدل می گردد . درجه و شدت تبخیر بستگی به میزان خلاء در منیفولد ورودی داشته که آن نیز با سرعت موتور و مقدار باز و بسته بودن کفگیرک گاز تغییر می کند .

در سرعت بالا وقتی دریچه گاز کاملاً  باز شود ، خلاء ایجاد شدهمی تواند به حدی پایین باشد که قسمت اعظم بنزین که هنوز به صورت مایع است به همراه هوا و یا از ناحیه جدار منیفولد به سوی اتاق احتراق حرکت نماید .

* گاهی اوقات به آن دهانه ونچوری یا ونتوری نیز اطلاق می گردد .

* درقسمتی از کاربراتور ژیگلور ثابت می باشد و تشکیل دشه از یک یا چند لوله با تعدای سوراخ د رجدار آنها و برای جلوگیری ؟؟؟؟ درمورد مخلوط سوخت و هوا ، مقدار بیشتری هوا وارد مخلوط می سازد .