|
محركات البنزين ومحركات الديزل
Gasoline and Diesel Engines
|
|
محرك البنزين
Gasoline Engine
|
محرك الديزل
Diesel Engine
|
|
|
|
|
|
الدورة الحرارية:
|
دورة أوتو (دورة ثبوت الحجم)
|
دورة ديزل (دورة ثبوت الضغط)
|
|
الوقود:
|
البنزين C9H20
|
الديزل C14H30
|
|
تقيم جودة
الوقود:
نقطة
الوميض للوقود:
كثافة الوقود:
كثافة الطاقة للوقود:
|
رقم الأوكتان-
مقاومة الوقود للصفع. في حدود ≈ 80- 95
- 30 درجة مئوية
720 جم/ لتر
34.8 ميجا جول/ لتر
44.4 ميجا جول/ كجم |
رقم السيتان-
سرعة الإشعال (كفاءة بدأ الإدارة) في حدود ≈
40- 55
+ 60 درجة مئوية
850 جم/ لتر
38.6 ميجا
جول/لتر
45.4 ميجا جول/ كجم |
|
نسبة الهواء للوقود:
|
12:1-18:1
|
الحمل الكامل 20:1
الحمل الخالي 100:1
|
|
نسبة الانضغاط:
|
8:1 – 12:1
|
14:1 – 25:1
|
|
الكفاءة
الحرارية: |
12% : 25% |
25% : 36% |
|
درجة
حرارة العادم: |
700 : 1000 درجة
مئوية |
500 : 600
درجة مئوية |
|
القدرة النوعية |
0.8- 1.6 كيلووات/ كجم
|
0.6- 0.72 كيلووات/ كجم
|
|
السرعة
القصوى: |
3500 : 7000
لفة/ دقيقة |
2000 : 3500
لفة/ دقيقة |
|
أقصى
ضغط: |
30: 40 بار |
60: 80 بار |
|
الضغط
المتوسط البياني |
7: 10 جوي |
5: 6 جوي
|
|
الاستهلاك النوعي للوقود |
300 جرام/
(كيلووات ساعة) |
230-260
جرام/(كيلووات ساعة) |
|
السحب داخل الاسطوانة:
|
خليط وقود وهواء
|
هواء فقط
|
|
التحكم في القدرة:
|
كمي (زيادة كمية الخليط)
الضغط على البدال يزيد كمية الخليط
|
كيفي (زيادة نسبة الوقود إلى الهواء)
الضغط على البدال يزيد نسبة الوقود إلى الهواء
|
|
نوع الإشعال:
|
بالشرارة spark ignition
SI
|
بالضغطcompression
ignition CI
|
|
الفرق:
|
- توجد شمعات إشعال لإشعال الخليط
- نظام إشعال
- يوجد خانق للتحكم في
كمية الشحنة
- نظام وقود مغذي, أو
حقن وقود بنزين, ضغط منخفض
- نظام خانق بدأ الحركة
للتقويم على البارد
- ضغط للشحنة هواء+ بنزين (أثناء شوط الضغط)
|
- مضخة حقن الوقود
- بخاخات, حقن مباشر
داخل الاسطوانة, حقن ضغط عالي
- ضغط هواء فقط (أثناء شوط الضغط)
يستخدم عند تقويم (بدأ إدارة المحرك):
- شمعة تسخين glow plug,
- وفي الأجواء الباردة يستخدم:
- سخان بمجمع السحب,
resistive grid heaters
- سخان لجسم المحرك, Engine block heaters
يستخدم لمنع تبلور الوقود:
- سخان بخزان الوقود وحول أنابيب الوقود
-
إضافة خاصة للوقود لمنع التبلور (جيل)
التحكم في السرعة القصوى:
- لا يوجد صمام خانق
- منظم السرعة (المحركات القديمة)
شكل غرفة الاحتراق:
- غرفة مسبقة الاحتراق
Pre-combustion chamber لمعظم محركات الديزل
-
العديد من محركات الديزل بها مبرد لزيت المحرك يعمل
بالزيت
- حجم صمامات السحب والعادم متساويان تقريباً, حيث أن صمام السحب يمر به الهواء
فقط, وأن المحرك يعمل عند سرعات بطيئة
- بعض الصمامات لها روافع متدحرجة لتقليل الاحتكاك بين الكامة والرافعة
- جدران الاسطوانة أكثر سمكاً
- نظام بدأ الإدارة Starter يعطي عزم أعلى من نظام بدأ الإدارة للبنزين
|
|
|
محرك البنزين
|
محرك الديزل
|
|
المميزات
|
-
أرخص سعرا
- أقل ضوضاء
- أكثر انتشار
- توفر مضخات البنزين في جميع محطات التموين.
- مصمم ليعطي قدرة أعلى من محرك الديزل
- تسارع أعلى
- سهولة الصيانة
- تكلفة صيانة أقل
- سرعة السيارة أعلى (عدد لفات محرك البنزين أعلى)
- قدرة أعلى لنفس سعة المحرك بالنسبة للديزل (سرعة دوران أعلى للبنزين, واحتكاك
أعلى للديزل)
|
-
أكثر اقتصاد للوقود, يستخدم وقود أقل من محرك البنزين للحصول على نفس القدرة
-
وقود الديزل به طاقة حرارية 12% أكثر من وقود البنزين
- نظام العادم يعيش أكثر, لأن عادم الديزل لا يسبب تآكل مثل عادم البنزين
- عمر تشغيلي أعلى, ثلاث أضعاف العمر لمحرك البنزين
- دورة الديزل أكثر كفاءة من دورة البنزين, وعليه محرك الديزل 30% إلى 40% أكثر
اقتصاد في الوقود من محرك البنزين المشابه عند الحمل الكامل, وعند ثلث حمل يكون
أكثر اقتصاد بمقدار 50%
- أكثر أمان من ناحية أخطار الحريق (وقود ذو نقطة وميض عالية, درجة حرارة
أنبوب العادم أقل, عدم وجود كبلات الضغط العالي للإشعال)
- زيادة التلوث بمعدل أبطئ مع زيادة عمر المركبة, وبعض الملوثات مثل أكاسيد
النيتروجين NOx تقل مع زيادة عمر المركبة.
- مصمم ليعطي عزم أعلى من محرك البنزين
- محرك الديزل يستخدم ثلث الوقود الذي يستخدمه محرك البنزين المشابه عند سرعة
اللاحمل
idle
- تقطع السيارة بمحرك الديزل عدد كيلومترات أكثر لنفس السيارة بمحرك بنزين نفس
كمية الوقود
- سعر وقود الديزل أرخص, تكلفة أقل في عملية التكرير
- الكثير من أنظمة التحكم في ملوثات العادم لا يحتاجها محرك الديزل
- لا يوجد مشاكل مع تعرض المحرك للمياه أو الرطوبة (مشاكل نظام الإشعال)
- أقل مشاكل وأقل متطلبات صيانة
- لا يوجد احتمال مشكلة الحريق الخلفي
backfire
- أكثر مساواة لقدرة الاسطوانات (للمعايرة الدقيق لمضخة
الحقن)
|
|
العيوب
|
-
أكثر استهلاكا للوقود
- زيادة التلوث بمعدل عالي مع زيادة عمر المركبة
- الملوثات من العادم لكل كيلومتر يكون أكثر من محرك الديزل المتساوي معه في
المقاس, مع وجود نظم التحكم في التلوث لكل المحركين
- أكثر تلوث للغازات المسببة لارتفاع درجة حرارة الجو* (زيادة 35% عن
محرك الديزل), والهيدروكربون (زيادة 170% عن محرك الديزل), وأول أكسيد الكربون
(زيادة 415% عن محرك الديزل)– وتزداد تلك النسب بمقدار 50% مع المقارنة بمحرك يعمل بالديزل
الحيوي Biodiesel
- عرضة أكثر لحوادث الحريق, تسرب البنزين يؤدي إلى حدوث حريق
- يحتاج إلى احتياطيات عالية لتخزين البنزين والتعامل معه
- وجود فقد كبير للقدرة عند السرعات المنخفضة نتيجة فقد الضخ
pumping losses حيث أن
التحكم عن طريق الخانق
|
-
أثقل وزناً, أجزاء أكبر لتحمل الإجهادات العالية
- أكثر ضوضاء, خاصة عند سرعة الحمل الخالي
- تعجيل أبطئ من محرك البنزين, ولكن يمكن التغلب على ذلك عن طريق تربو ديزل
- تغيير زيت المحرك بمعدل أعلى, بسبب تلوث الزيت عن طريق الديزل أعلى من البنزين
- في الأجواء الباردة تحتاج إلى إضافات للوقود لمنع تحوله إلى جيلي
- صعوبة بدأ التشغيل في الأجواء الباردة, بسبب الزيت الثقيل الذي يحتاجه محرك
الديزل, وعدم وصول درجة حرارة غرفة الاحتراق إلى درجة الاشتعال الذاتي للديزل
- المحرك أغلى سعراً, حيث أن الأجزاء مصممة لتحمل إجهادات عالية
- رائحة بالعادم منفرة, لوجود نسبة من الكبريت بوقود الديزل
-
يحتوي العادم على أكاسيد الكبريت SOx
, التي عند اتحادها مع المياه تكون حامض الكبريتيك المسبب
للأمطار الحامضية.
- أكثر تلوث بالنسبة للأجسام الصلبة (الهباب soot) (زيادة 70% عن محرك البنزين),
أكسيد النيتروجين NOx
(زيادة 55% عن محرك البنزين)- وتقل تلك النسب مع استخدام الديزل
الحيوي Biodiesel
- تكلفة صيانة دورية أعلى, كمية زيت أكبر
- عدم توفر وقود الديزل في جميع محطات تموين الوقود, وعدم انتشار سيارات الديزل,
أدت في بعض المناطق لارتفاع سعر وقود الديزل, وعدم تشجع المستهلك لشراء سيارات
الديزل
|
*
جدول مقارنة نسبة الغازات: الفرق في غازات العادم لمحرك البنزين, ومحرك الديزل
الحيوي مقارنة بمحرك الديزل. محرك الديزل وضع كحد للمقارنة وينسب نسبة الغازات
بالزائد والناقص عن انبعاث الديزل:
|
Biodiesel ديزل حيوي
|
Gasoline
|
Petro-Diesel
ديزل- بترول
|
|
|
-78% to -100%
|
+35%
|
0
|
ثاني أكسيد الكربون Greenhouse Gases
|
|
-55%
|
-70%
|
0
|
جزئيات صلبة (هباب)
Particulates
|
|
+ or - 5%
|
-55%
|
0
|
أكاسيد النيتروجين
Nitrous Oxides
|
|
-55%
|
+170%
|
0
|
هيدروكربون
Volatile Organics
|
|
-45%
|
+415%
|
0
|
أول أكسيد الكربون
Carbon Monoxide
|
يضاف على الجدول أكاسيد الكبريت SOx
التي هي مرتفعة في محركات الديزل عن محركات البنزين
|
Emissions |
Petrol up to |
Diesel up to |
| Carbon Monoxide |
63% less |
- |
| Hydrocarbons |
40% less |
70% less |
| Oxides of Nitrogen |
82% less |
99% less |
| Carbon Dioxide |
13% less |
- |
| Particulates |
50% less |
98% less |
|
|