|
محركات البنزين ومحركات الديزل
Gasoline (Petrol) and Diesel Engines
|
محرك البنزين
Gasoline (Petrol) 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 إمداد 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)
- سهولة بدأ الإدارة, والقدرة على التكييف بالعمل في الأجواء الباردة
- البنزين أقل تأثر بتلوث الوقود عن الديزل
- له نسبة السطح/ للحجم أقل من محرك الديزل (النسبة تزيد مع زيادة نسبة الإنضغاط).
وهي تدل على الفقد الحراري
- له نسبة قدرة/وزن أعلى من محرك الديزل
|
- أكثر اقتصاد للوقود, يستخدم وقود أقل من محرك البنزين للحصول على نفس القدرة
-
وقود الديزل به طاقة حرارية
12%
أكثر من وقود البنزين
(حيث أن كثافة الديزل أعلى من كثافة البنزين, والطاقة بالنسبة للوقودين لنفس الوزن
متقاربة, لذا فإن الطاقة الموجودة لنفس الحجم من الوقودين بالديزل أعلى)
- نظام العادم يعيش أكثر, لأن عادم الديزل لا يسبب تآكل مثل عادم البنزين
- عمر تشغيلي أعلى, ثلاث أضعاف العمر لمحرك البنزين بسبب تصميم وقوة الأجزاء وإن وقود
الديزل له خاصية التزييت أفضل من وقود البنزين
- دورة الديزل أكثر كفاءة من دورة البنزين, وعليه محرك الديزل
30% إلى
40% 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)
- لا يؤثر على استقبال وإرسال الموجات اللاسليكية (عدم وجود شمعات إشعال, وملفات
وأسلاك كهربائية)
- لا يحدث انحباس بخاري
vapor lock في أنابيب الوقود
- وقود الديزل به خاصية التزييت أحسن من البنزين
- يقبل الشحن الجبري لضغوط عالية (ليس هناك مشاكل بالحريق (الصفع)
- نسبة أول أكسيد الكربون بالعادم تكاد تكون معدومة (يمكن استخدامه في الأمكان
المغلقة والمناجم) - خصائص أحسن للعزم (نقطة أقصى عزم عند سرعات منخفضة, تحكم أحسن في الحركة عند
السرعات البطيئة (الشاحنات)
|
العيوب
|
- أكثر استهلاكا للوقود
- زيادة التلوث من العادم 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
- يتأثر بالأجواء الرطبة
- خطورة العمل في الأماكن المغلقة (أبخرة قابلة للاشتعال, غاز أول أكسيد الكربون
بالعادم
- الشوشرة على مواجات الإتصال والإرسال والاستقبال
- قد يسبب التعامل مع نظام الإشعال التعرض لجهد كهربائي عالي
- يحتاج إلى أنظمة متعددة للتحكم في غازات العادم
- لا يحتاج إلى صندوق تروس ذو نقلات متعددة كما هي الحاجة لمحركات الديزل
- المحرك معرض لظاهرة الصفع
detonation, الإشعال
المبكر
pre ignition
نتيجة متاعب الحريق.
|
- أثقل وزناً, أجزاء أكبر لتحمل الإجهادات العالية
- نسبة منخفضة للقدرة/ الوزن, وتتحسن مع استخدام الشحن الجبري
- 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
- المحرك حساس لتلوث وقود الديزل بالماء أو الأتربة, يحتاج إلي تغيير فلتر الوقود
بشكل دوري أكثر من فلتر البنزين
- يتعرض المحرك لظاهرة الدق
diesel knock
نتيجة تأخر
فترة الإشعال للوقود المحقون مما يؤدى إلى إشتعال كمية كبيرة من الوقود مرة واحدة
تعمل على أرتفاع الضغط وحدوث ظاهرة الدق
- في الأجواء الباردة يحتاج 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
- يسبب الحاقن مشاكل في الصيانة حيث يشكل الضغط المتبقي بأنابيب الوقود بإصابات
بليغة
- غازات عادم محرك الديزل تسبب سرطان الرئة
- محركات الديزل لها نطاق سرعة ضيق (مدى السرعة بين أقصى عزم وأقصى قدرة) ولذا
يحتاج إلى صندوق تروس متعدد النقلات تصل إلي
16 نقلة في
الشاحنات
- الديزل عرضة لتكون مواد صمغية وبلورات بالوقود
- 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
|
* rial'>*
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 |
https://en.wikipedia.org/wiki/Petrol_engine
https://en.wikipedia.org/wiki/Diesel_engine
|
|