الاثنين، 28 ديسمبر 2020

PIPING DESIGN -Air conditioning

 piping design-genaral

Piping characteristics that are common to normal air conditioning, heating and refrigeration systems are presented in this chapter. The areas discussed include piping material, service limitations, expansion, vibration,fittings, valves, and pressure losses. These areas are of prime consideration to the design engineer since they influence the piping life, maintenance cost and first cost.

The basic concepts of fluid flow and design information on the more specialized fields such as high temperature water of low temperature refrigeration systems are not included; this information is available in other authoritative sources.






SERVICE LIMITATIONS

 The safe working pressure and temperature for steel pipe and copper tubing, including fittings, are limited by the USAS codes. Check those codes when there is doubt
about the ability of pipe, tubing, or fittings to withstand pressures and temperatures in a given installation. In many instances cost can be reduced and over – design eliminated. For example, if the working pressure is to be 175 psi at 250 F, a 150 psi, class A, carbon steel flange can be safely used since it can withstand a pressure of 225 psi at 250 F. If the code is not checked, a 300 psi flange must be specified because the 175 si working pressure exceeds the 150 rating of the 150 psi flange. The safe working pressure and temperature for copper tubing is dependent on the strength of the fittings and tube, the composition of the solder used for making a
joint, and on the temperature of the fluid conveyed. Table 4 indicates recommended service limits for copper tubing.

EXPANSION OF PIPING

 All pipe lines which are subject to changes in temperature changes are anticipated, piping members
capable of absorbing the resultant movement must be included in the design. Table 5 give the thermal linear expansion of copper tubing and steel pipe.
 There are three methods commonly used to absorb pipe expansion and contraction:
1. Expansion loops and offsets 
Table 6 gives the minimum length from an elbow to expansion – type supports required for offsets in
steel piping up to 5 inches. Expansion loop sizes may be reduced by cold  springing them into place. The pipe lines are cut short at about 50% of expansion travel and the expansion loop is then sprung into place. Thus, the loops are subject to only one – half the stress when expanded or contracted. 
2. Expansion joints – There are two types available the slip type and the bellows type. The slip type expansion joint has several disadvantages: (a) Itrequires packing and lubrication, which dictates that it be placed in an accessible location; (b) Guides must be installed in the lines to prevent the pipesfrom bending and binding in the joint. Bellows type expansion joints are very satisfactory for short travels, but must be guided or in some other way retrained to prevent collapse.
Air conditioning

Air conditioning

Pipe design

3. Flexible metal and rubber hose – Flexible hose, to absorb expansion, is recommended for smaller size pipe or tubing only. It is not recommended forlarger size pipe since an excessive length is required. Where flexible hose is used to absorb expansion, it should be installed at right angles to the motion of the pipe. The devices listed above are not always necessary to absorb expansion and contraction of piping. In fact they can be omitted in the great majority of piping systems by taking advantage of the changes in direction normally required in the layout. Consider, for example, a heat exchanger unit and a pump located 50 ft, apart.

Sufficient flexibility is normally assured by running the piping up to the ceiling at the pump and back down at the heat exchanger, provided the piping is merely hung from hangers and anchored only at the ends where it is attached to the pump and the heat exchanger.

PIPING SUPPORTS AND ANCHORS

 All piping should be supported with hangers that can withstand the combined weight of pipe, pipe fittings, valves, fluid in the pipe, and the insulation. They must also be capable of keeping the pipe in proper alignment when necessary. Where extreme expansion or contraction exists, roll – type hangers or saddles should be used. The pipe supports must have a smooth, flat bearing surface, free from burrs or other sharp projections which would wear or cut the pipe. The controlling factor in the spacing of supports for horizontal pipe lines is the deflection of piping due to its own weight, weight of the fluid, piping accessories, and the insulation. Table 7 lists the recommended support spacing for Schedule 40 pipe, using the listed conditions with water as a fluid. The support spacing for copper tubing is given in Table 8 which includes the weight of the tubing filled with water.Tables 7 and 8 are for “dead level” piping. Water and refrigerant lines are normally run level; steam lines are pitched. Water lines are pitched when the line must be drained. For pitched steam pipes, refer to Table 22, page 82, for support spacing when Schedule 40 pipe is used. Unless pipe lines are adequately and properly anchored, expansion may put excessive strain on fittings and equipment. Anchors are located according to job conditions. For instance, on a tall building, i.e. 20 stories, the risers could be anchored on the 5 th floor and on the 15 th floor with an expansion device located at the 10 th floor. This arrangement allows the riser to expand in both directions from the 5 th and 15 th floor, resulting in less pipe travel at headers, whether they are located at the top or bottom of the building or in both locations.


On smaller buildings, i.e. 5 stories, risers are anchored but once. Usually this is done near the header, allowing the riser to grow in one direction only, either up or down depending on the header location. The main point to consider when applying pipe support anchors and expansion joints is that expansion takes place on a temperature change. The greater the temperature change, the greater the expansion. The supports. Anchors and guides are applied to restrain the expansion in a desired direction so that trouble does not develop because of negligent design or installation. For example, if a take – off connection from risers or headers is located close to floors, beams or columns as shown in Fig. 1 , a change in temperature may cause a break in the take – off with subsequent loss of fluid and flooding damage. In this figure trouble develops when the riser expands greater than dimension “X.” Proper consideration of these items is a must when designing piping systems.

VIBRATION ISOLATION OF PIPING SYSTEMS

The undesirable effects caused by vibration of the piping are:

1. Physical damage to the piping, which results in the rupture of joints. For refrigerant pipnig, loss of refrigerant charge results.

2. Transmission of noise thru the piping itself or thru the building construction where piping comes into direct contact. It is always difficult to anticipate trouble resulting from vibration of the piping system. For this reason, recommendations made toward minimizing the effects of vibration are divided into two categories:

1.Design consideration – These involve design precautions that can prevent trouble effectively.

2.Remedies or repairs – These are necessary where precautions are not taken initially or, in a minority of cases, where the precautions prove to be insufficient

Design Considerations for Vibration Isolation
1. In all piping systems vibration has an originating source. This source is usually a moving component such as a water pump or a compressor. When designing to eliminate vibration, the method of
supporting these moving components is the prime consideration. For example:
a.The weight of the mass supporting the components should be heavy enough to minimize the intensity of the vibrations transmitted to the piping and to the
surrounding structure. The heavier the stabilizing mass, the smaller the intensity of the vibration.
b.Vibration isolators can also be used to minimize the intensity of vibration.
c. A combination of both methods may be required.
2. Piping must be laid out so that none of the lines are subject to the push – pull action resulting from vibration. Push – pull action resulting from vibration. Push – pull vibration is best dampened in torsion or
bending action.
3. The piping must be supported securely at the proper places. The supports should have a relatively wide bearing surface to avoid a swivel action and to prevent cutting action on the pipe. The support closest to the source of vibration should be an isolation hanger and the succeeding hangers should have isolation sheaths as illustrated in Fig. 2, page 8. Non – isolated hangers ( straps or rods attached directly to the pipe ) should not be used on
piping systems with machinery having moving parts.
4. The piping must not touch any part of the building when passing thru walls, floors, of furring. Sleeves which contain isolation material should be used
wherever this is anticipated. Isolation hangers should be used to suspend the piping from walls and ceilings to prevent transmission of vibration to the building
Isolation hangers are also used where access to piping is difficult after installation.
5. Flexible hose is often of value in absorbing vibration on smaller sizes of pipe. Tobe effective, these flexible connectors are installed at right angles to the direction of the vibration.


Where the vibration is not limited to one plane or direction, two flexible connectors are used and installed at right angles to each other. The flexible hose must not restrain the vibration machine to which
it is attached. At the opposite end of the hose or pair of hoses, a rigid but isolated anchor is secured to the connecting pipe to minimize vibration. Generally, flexible hose is not recommended in systems subject to pressure conditions. Under
pressure they become stiff and transmit vibration in the same manner as a straight length of pipe. Flexible hose is not particularly efficient in absorbing vibration on larger sizes of pipe. Efficiency is
impaired since the length – to diameter ratio must be relatively large to obtain full flexibility from the hose. In practice the length which can be used is often
limited, thus reducing its flexibility.
Remedies or Repairs for Vibration Isolation After Installation
1. Relocation of the piping supports by trial and error tends to dampen extraordinary pipe vibration. This relocation allows the piping to take up the
vibration in bending and helps to correct any vibrations which cause mechanical resonance.
2. If relocation of the pipe supports does not eliminate the noise problem caused by vibration, there are several possible recommendation:
a. The pipe may be isolated from the support by means of cork, hair felt, or pipe insulation as shown in Fig. 2.
b. A weight may be added to the pipe before the first fixed support as illustrated in Fig . 3 . This weight adds mass to the pipe, reducing vibration.
c. Opposing isolation hangers may be added.

FITTINGS

Elbows are responsible for a large percentage of the pressure drop in the piping system. With equal velocities the magnitude of this pressure drop depends upon the sharpness of the turn. Long radius rather than short radius elbows are recommended wherever possible. When laying out offsets, 45 ells are recommended over 90 ells wherever possible. See Fig . 4. Tees should be installed to prevent “bullheading” as illustrated in Fig. 5. “Bullheading” causes turbulence which adds greatly to the pressure drop and may also introduce hammering in the line. If more than one tee is installed in the line, a straight length of 10 pipe diameters between tees is recommended. This is done to reduce unnecessary turbulence. To facilitate erection and servicing, unions and flanges are included in the piping system. They are installed where equipment and piping accessories must be removed for servicing. The various methods of joining fittings to the piping are described on page 12.

GENERAL PURPOSE VALVES

An important consideration in the design of the piping system is the selection of valves that give proper performance, long life and low maintenance.



Each valve has a definite purpose in the control of fluids in the system. Before discussing the various valve types, the construction details that are similar in all of the valves are presented. These construction details are made available to familiarize the engineer with the various aspects of valve selection.

VALVE CONSTRUCTION DETAILS

Bonnet and Body Connections The bonnet and body connections are normally made in five different designs, namely threaded, union, bolted, welded and pressure – seal. Each design has its own particular use and advantage.

1. Threaded bonnets are recommended for low pressure service. They should not be used in a piping system where there may be frequent dismantling and reassembly of the valve, or where vibration, shock, and other server conditions may strain and distort the valve body. Threaded bonnets are economical and very compact. Fig . 6 illustrates a threaded or screwed – in bonnet and body connection in an angle valve.

2. Union bonnet and body constructions illustrated in Fig. 7.This type of bonnet is normally not made in size above 2 in. because it would require an extremely large wrench to dismantle. A union bonnet connection makes a sturdy, tight joint and in easily dismantled and reassembled.


3. Bolted bonnets are used on practically all large size valves; they are also available for small sizes. This type of joint is readily taken apart of reassembled. The bolted bonnet is practical for high working pressure and is of rugged, sturdy construction. Fig . 8 is a gate valve illustrating a typical bolted bonnet and body valve construction.

4. Welded bonnets are used on small size steel valves only, and then usually for high pressure, high temperature steam service ( Fig. 9 ) . Welded bonnet construction is difficult to dismantle and reassemble. For the reason these valves are not available in larger sizes.


5. Pressure – seal bonnets are for high temperature steam. Fig. 10 illustrates a pressure – seal bonnet and body construction used on a gate valve. Internal pressure keeps the bonnet joint tight. This type of bonnet construction simplifies “making” and“breaking” the bonnet joint in large high pressure valves.


Valve stem operation

In most applications the type of stem operation does not affect fluid control. However, stem construction may be important where the need for indication of valve position is required or where head room is critical. There are four types of stem construction: rising stem with outside screw ; rising stem with inside screw ; non – rising stem with inside screw ; and sliding stem ( quick opening).

1. Rising stem with outside screw is shown in Fig .

8 . The gate valve illustrated in this figure has the stem threads outside of the valve body in both the open and closed position. Stem threads are , therefore, Rising

2. stem with inside screw is probably the most common type found in the smaller size valves. This type of stem is illustrated in an angle valve in Fig. 6 , and in a globe valve in Fig. 7 . The stem turns and rises on threads inside the valve body. The position of the stem also indicates position of the valve disc. The stem extends beyond the bonnet when the valve is open and, therefore, requires more headroom. In addition it is subject to damage.

3. Non – rising stem with inside screw is generally used on gate valves. It is undesirable for use with fluids that may corrode or erode the threads since the stem is tin the path of flow. Fig. 11 shows a gate valve that has a non – rising stem with the threads inside the valve body. The non – rising stem feature makes the valve ideally suited to applications whereheadroom is limited. Also, the stem cannot be easily damaged. The valve disc position is not indicated with this stem.

4. Sliding stem ( quick opening ) is useful where quick opening and closing is desirable. A lever and sliding stem is used which is used which is suitable for both manual or power operation as illustrated in Fig. 12 . The handwheel and stem threads are eliminated.



Pipe Ends and Valve Connections

It is important to specify the proper end connection for valves and fittings. There are six standard methods of joints available. These are screwed, welded, brazed, soldered, flared, and flanged ends, and are described in the following: 

1. Screwed ends are widely used and are suited for all pressures. To remove screwed end valves



 

and fittings from the line, extra fittings (unions) are required to avoid dismantling a considerable portion of the piping. Screwed end connections are normally confined to smaller pipe sizes since it is more difficult to make up the screwed joint on large pipe sizes. Fig. 7 is a globe valve with screwed ends that connect to pipe or other fittings.

2. Welded ends are available for steel pipe, fittings , and valves. They are used widely for all fitting connections, but for valves they are used mainly for high temperature and high pressure services. They are also used where a tight, leak – proof connection is required over a long period of time. The welded ends are available in two designs, butt weld or socket weld. Butt weld valves and fittings come in all sizes; socket weld ends are usually limited to the smaller size valves and fittings. Fig. 10 illustrates a gate valve with ends suitable for welding.

3. Brazed ends are designed for brazing alloys. This type of joint is similar to the solder joint but can withstand higher temperature service because of the higher melting point of the brazing alloy. Brazing joints are used principally on brass valves and fittings.

4. Soldered ends for valve and fitting are restricted to copper pipe and also for low pressure service. The use of type of joint for high temperature service is limited because of the low melting point of the solder.

5. lared end connections for valves and fittings are commonly used on metal and plastic tubing. This type of connection is limited to pipe sizes up to 2 in. Flared connections have the advantage of being easily removed form the piping system at any time.

6. Flanged ends are higher in first cost than any of the other end connections. The installation cost is also greater because companion flanges, gaskets, nuts and bolts must be provided and installed. Flanged end connections, although made in small sizes, are generally used in larger size piping because they are easy to assemble and take down. It is very important to have matching flange facing for valves and fittings. Some of the common flange facings are plain face, raised face, male and female joint, tongue and groove joint, and a ring joint. Flange facings should never be mixed in making up a joint. Fig . 8 illustrates a gate valve with a flanged end.

GATE VALVES

A gate valve is intended for use as a stop valve. It gives the best service when used in the fully open or closed position. Figures 8 and 10 thru 14 are typical gate valves commonly used in piping practice. An important feature of the gate valve is that there is less obstruction and turbulence within the valve and , therefore, a correspondingly lower pressure drop than other valves. With the valve wide open, the wedge or disc is lifted entirely out of the fluid stream, thus providing a straigth flow area thru the valve.

Disc Construction

Gate valves should not be used for throttling flow except in an emergency. They are not designed for this type of service and consequently it is difficult to control flow with any degree of accuracy. Vibration and chattering of the disc occurs when the valve is used for throttling. This results in damage to the seating surface. Also, the lower edge of the disc may be subject to severe wire drawing effects. The wedge of disc in the gate valve is available in several forms: solid wedge, split wedge , flexible wedge, and double disc parallel seat. These are described in the following:

1.Solid wedge disc is the most common type. It has a strong, simple design and only one part. This type of disc is

1. shown in Figs. 8 and 11 . It can be installed in any position without danger of jamming or misalignment of parts. It is satisfactory for all types of service except where the possibility of extreme temperature changes exist. Under this condition it is subject to sticking.

2. Split wedge disc is designed to prevent sticking, but it is subject to undesirable vibration intensity. Fig . 13 is a typical illustration of this type of disc.

3. Flexible wedge disc construction is illustrated in Fig. 10 . of disc is primarily used for high temperature,high pressure application and where extreme temperature changes are likely to occur. It is solid in the center portion and flexible around the outer edge. This design helps to eliminate sticking and permits the disc to open easily under all conditions.

4. Double disc parallel seat ( Fig. 14 ) has aninternal wedge between parallel discs. Wedge action damage at the seats is minimized and transferred to the internal wedge where reasonable wear does not prevent tight closure.


The parallel sliding motion of the discs tends to clean the seating surfaces and prevents foreign material from being wedged between disc and seat. Since the discs are loosely supported except when
wedged closed, this design is subject to vibration of the disc assembly parts when partially open.


When used in steam service, the closed valve may trap steam between the discs where it condenses and creates a vacuum. This may result in leakage at the valve seats.

GLOBE, ANGLE AND “ Y ” VALVES

These three valves are of thee same basic design, use and construction. They are primarily intended for throttling service and give close regulation of flow. The method of valve seating reduces wire drawing and seat erosion which is prevalent in gate valves when used for throttling service.

The angle or “Y” valve pattern is recommended for full flow service since it has a substantially lower pressure drop at this condition than the globe valve. Another advantage of the angle valve is that it can be located to replace an elbow, thus eliminating one fitting. Fig. 7 , page 10 , is a typical illustration of a globe valve, and Fig. 6 . page 10 , shows an angle valve. The “Y” valve is illustrated in Fig. 15. Globe, angle and “Y” valves can be opened or closed substantially faster than a gate valve because of the shorter lift of the disc. When the valves are to be operated frequently of continuously , the globe valve provides the more convenient operation. The seating surfaces of the globe, angle or “Y” valve are less subject to wear and the discs and seats are more easily replaced than on the gate valve.

Disc Construction

There are several different disc and seating arrangements for globe, angle and “Y” valves, each of which has its own use and advantage. The different types are plug disc, narrow seat ( or conventional disc ) , needle valve, and composition disc.

1. The plug disc has a wide bearing surface on a long, tapered disc and matching seat. This type of construction offers the greatest resistance to the cutting effects of dirt, scale and other foreign matter. The plug type disc is ideal for the toughest flow control service such as throttling, drip and drain lines, blow – off , and boiler feed lines, It is available in a wide variety of pressure temperature ranges. Fig 7 , page 10 , shows a plug disc seating arrangement in a globe valve.

2. Narrow seat ( or conventional disc ) is illustrated in an angle valve in Fig . 6 . This type of disc does not resist wire drawing or erosion in closely throttled high velocity flow. It is also subject to erosion from hard particles. The narrow seat disc design is not applicable for close throttling.




3 Needle valves, sometimes referred to as expansion valves, are designed to give fine control of flow in small diameter piping. The disc is normally an integral part of the stem and has a sharp point which fits into the reduced area seat opening. Fig . 16 is an angle valve with a needle type seating arrangement.
4 Composition disc is adaptable to many services by simply changing the material of the disc. It has the advantage of being able to seat tight with less power than the metal type discs . It is also less likely to be
damaged by dirt or foreign material than the metal disc. A composition disc is suitable to all moderate pressure services but not for close regulation and throttling. Fig. 15 shows a composition disc in a “Y” valve. This type ;of seating design is also illustrated in Fig . 19 in a swing check valve and in Fig . 20 in a lift check valve.



PLUG COCKS

Plug cocks are primarily used for balancing in a piping system not subject to frequent changes in flow. They are normally less expensive than globe type valves and the setting cannot be tampered with as easily as a globe valve. Plug cocks have approximately the same line loss as a gate valve when in the fully open position. When partially closed for balancing, thus line loss increases substantially. Fig. 17 is a lubricated type plug valve.

REFRIGERANT VALVES

Refrigerant valves are back – seating globe valves of either the packed or diaphragm packless type. The packed valves are available with either a hand wheel or a wing type seal cap. The wing type seal cap is preferable since it provides the safety of an additional seal. Where frequent operation of the valve is required, the diaphragm packless type is used. The diaphragm acts as a seal and is illustrated in the “Y” valve construction in Fig. 18 . The refrigerant valve is available in sizes up to 15 / 8 in OD. For larger sizes the seal cap type packed valve is used.

CHECK VALVES

There are two basic designs of check valves, the swing check and the lift check. The swing check valve may be used in a horizontal or a vertical line for upward flow. A typical swing check valve is illustrated in Fig. 19 . The flow thru the swing check is in a straight line and without restriction at the seat. Swing checks are generally used in combination with gate valves.




The lift check operates in a manner similar to that of aglobe valve and, like the globe valve, its flow is restricted as illustrated in Fig. 20 . The disc is seated by backflow or by gravity when there is no flow, and is free to rise and fall, depending on the pressure under it. The liftcheck should only be installed in horizontal pipe lines and usually in combination with globe, angle and “Y” valves.


SPECIAL SERVICE VALVES

There are several types of valves commonly used in different piping applications that do not necessarily fall into the classification of general purpose valves. Expansion, relief, and solenoid valves are some of the more common special purpose valves. A relief valve is held closed by a spring or some the line or container pressure in excess of its setting. In general a relief valve should be installed wherever there is any danger of the fluid prissure rising above the design working pressure of the pipe fittings or pressure vessels.


VALVE AND FITTING PRESSURE LOSSES

To properly design any type of piping system conveying a fluid, the losses thru the valves and fittings in system must be realistically evaluated. Tables have been prepared for determining these losses in terms of equivalent length of pipe. These values are then used with the correct friction chart for the particular fluid flowing thru the system. Table 10 gives valve losses with screwed, flanged, flared, welded, soldered, of brazed connections.Table 11 gives fitting losses with screwed, flanged, flared, welded, soldered, of brazed connections. Table 12 lists the losses for special types of fittings sometimes encountered in piping applications.







الجمعة، 25 ديسمبر 2020

المحرك الديزل

اختالفات بين محرك الديزل والبنزين

الاختلافات الرئيسية بين محرك الديزل والبنزين

الاختلافات الرئيسية بين محرك الديزل والبنزين

- أنواع محركات الديزل

 - أيهما أفضل سيارات الديزل أم البنزين

 - الفرق بين مولدات الديزل والبنزين

 -- دورة الوقود في محركات الديزل

 - أفضل محرك ديزل 

- دورة الوقود في محركات البنزين 

- صيانة محركات البنزين

لان محركات إشعال الضغط تسحب الهواء فقط، يمكنها ضغطه إلى مستوى يعد أعلى بكثير منه في محرك إشعال الشرر باستخدام خليط الهواء والوقود. ومن خلال القدرة الشاملة التي يتحلى بها محرك الديزل؛ فإنه يعد أكثر محركات الاحتراق فعالية. وينتج عنه استهلاك أقل للوقود، مصحوب بانخفاض مستوى الملوثات في غاز العادم ومستويات ضوضاء أقل بكثير، كل ذلك يصب في صالح محرك الديزل. 

خطوات تطوير أنظمة التحكم في محرك الديزل 

تستمر الزيادة في الطلب على نظام حقن محرك الديزل نتيجة للقوانين الصارمة المتزايدة التي تحكم انبعاثات العادم والضوضاء والحاجة لاستهلاك وقود أقل. وعند النظر إلى نظام التحكم في المحرك من البداية؛ نجد أن التحكم كان يتم بطرق ميكانيكية، مثل مضخة الموزع. وكان من الصعب مع هذا النظام الحصول على كفاءة المحرك المثلى مع وجود قوانين التحكم في االنبعاثات. ثم كانت مرحلة التطور التالية وهي مضخة التوزيع الإلكترونية )F-COVEC )من Zexel .وآخر أجيال نظام حقن الديزل هو الحقن المباشر للقضيب المشترك CRDI والذي يتكون حاليًا من مستشعرات مختلفة تستشعر حالات عمل المحرك. وتستخدم المشغلات للتأثير على حالات العمل بالتبعية، وذلك بمعالجتها بجهاز إلكتروني وبوحدة التحكم. وتعالج وحدة التحكم البيانات المكتسبة من المستشعرات لتحديد أفضل حالات العمل ثم توجه المشغلات تبعًا لذلك. ولنبدأ بالتشغيل الاساسي للمحرك لمعرفة متطلبات التحكم بدقة.


أساسيات حول الاحتراق:

كما سبق؛فإن محرك الديزل هو محرك إشعال الضغط. ويتكون الخليط عادة داخل غرفة الاحتراق. وتوجد الحواقن داخل رأس الاسطوانة وتحقن الوقود مباشرة في غرفة الاحتراق، حيث يختلط بالهواء. وخلال أول شوط؛ تسحب حركة الكباس لأ سفل الهواء غير المخنوق عبر صمام السحب المفتوح. وفي الشوط الثاني - المسمى شوط الانضغاط - يضغط الكباس المتحرك لآعلى الهواء المحجوز في الاسطوانة )55-32 بار(. وتبلغ نسبة الانضغاط 1:25 .وفي هذه العملية؛ تبلغ درجة حرارة الهواء 800 درجة مئوية. وفي نهاية شوط الانضغاط تحقن الفوهة الوقود في الهواء المسخن. ويختلف ضغط الحقن بين 250 - 1600 بار، تبعًا لحالة تحميل المحرك ونظام الحقن المستخدم. وبعد تأخر الأشعال؛ في بداية الشوط الثالث يشتعل الوقود المرشوش أخيرا نتيجة للاشتعال الذاتي ويحترق تماما في الغالب. ثم تسخن شحنة الاسطوانة أكثر ويزيد ضغط الاسطوانة ثانية. وتقع الطاقة المحررة بالاحتراق 
على الكباس. فتجبره على الحركة لأسفل وتتحول طاقة الاحتراق إلى طاقة ميكانيكية. وفي الشوط الرابع؛ يتحرك الكباس لأعلى ثانية ويخرج الغازات المحترقة عبر صمام العادم المفتوح. ثم تسحب شحنة جديدة من الهواء للداخل ثانية وتتكرر دورة العمل.

وقود الديزل

الديزل أو وقود الديزل هو قطارة تفاصلية معينة من زيت الوقود )البترول في الغالب( يستخدم كوقود لمحرك الديزل. وباعتباره خليطا هيدروكربونيًا؛ فإنه يتم الحصول عليه بالتقطير التفاصلي للنفط الخام في ضغط جوي بين  250 و350 درجة مئوية. ويعد وقود الديزل زيت وقود وهو أكثف من البنزين بنسبة 18 %تقريبًا. ومع ذلك فإن وقود الديزل يحتوي على كميات كبيرة من

الكبريت. وفي أوروبا؛ أجبرت معايير الانبعاثات مصافي النفط على تقليل مستوى الكبريت في وقود الديزل لأ نه يضر بالبيئة. فالكبريت يمنع استخدام مرشح أجسام الديزل الحفازة للتحكم في انبعاثات أجسام الديزل. ومع ذلك؛ فإن خفض الكبريت يقلل زلوقية الوقود، بمعنى أنه يجب وضع إضافات في الوقود للمساعدة في تزييت مكونات نظام الحقن. ويحتوي الديزل على 18 %تقريبًا طاقة أكثر لكل وحدة كمية من الوقود، بما يساهم - بالإضافة إلى زيادة كفاءة محركات الديزل - في توفير الوقود.

الديزل الحيوي

يمكن الحصول على الديزل الحيوي من زيت الخضروات والدهون الحيوانية. والديزل الحيوي هو وقود غير أحفوري ويتكون من إستر الكيل (الميثيل عادة) بدلا  من الألكان، والهيدروكربونات العطرية في الديزل المشتق من البترول. ولكن، لا توصي شركة هيونداي موتور باستخدام الديزل الحيوي في أي محرك ديزل.

تأثير المركب المخلوط 


محركات الاحتراق

تتكون مجموعة من رواسب الاحتراق المختلفة عند احتراق وقود الديزل. وتعتمد نواتج التفاعل هذه على تصميم المحرك، وتصميم نظام الحقن، وخرج قدرة المحرك، وحمولة العمل وينتج أولآ H2O وثاني أكسيد الكربون غير الضار CO2 .كما تنتج المواد التالية بتركيزات أقل نسبيًا:

▪ أول أكسيد الكربون CO

▪هيدروكربونات غير محترقة HC

▪أكسيد النيتروجين NOx

▪ثاني أكسيد الكبريت SO2 وحمض الكبريتيك H2SO4 

▪ جزيئات السخام

عندما يكون المحرك باردًا؛ فإن مكونات غاز العادم التي تلحظ فورأ  هي الهيدروكربونات غير المؤكسدة أو المؤكسدة جزئيًا فقط التي تظهر في شكل دخان أبيض أو أزرق، والالديهايد قوي الرائحة.


الأقسام الفرعية لنظام حقن الديزل 

في نظام حقن وقود الديزل ينقسم توصيل الوقود وتسليمه إلى تسليم منخفض الضغط ومرتفع الضغط. ويتكون نظام حقن الديزل عمو ًما من الاقسام الرئيسية التالية:

▪نظام تسليم الوقود، ويشمل خزان الوقود وخطوط الإمداد، ومرشح الوقود، ومضخة الإمداد الأولية )الكهربية أو الميكانيكية(، ومضخة الضغط المرتفع، وأنبوب الضغط المرتفع. 

▪ نظام مساعدة البدء ويشمل شمعات الاشعال ووحدة التحكم في شمعات الاشعال سواء كانت منفصلة أو داخل وحدة التحكم في المحرك.

▪نظام حث الهواء، ويشمل مرشح الهواء وإعادة تدوير غاز العادم 

▪نظام العادم، ويشمل محفز الأكسدة ومرشح الاجسام CRDI فقط

▪ نظام التحكم الإلكتروني، ويشمل المستشعرات والمشغلات مضخة التوزيع الإلكتروني وCRDI فقط

▪نظام الفراغ

مرشح الوقود وفاصل الماء 

مرشح الوقود وفاصل الماء


الملوثات في الوقود قد تؤدي إلى تلف نظام الحقن. ولذا، فإن هذا الأمر يستلزم استخدام مرشح الوقود الموافق خصيصا لمتطلبات نظام حقن معين، وإلا فإنه لا يمكن ضمان العمل دون أخطاء ولا إطالة عمر الخدمة. يمكن أن يحتوي وقود الديزل على ماء سواء في شكل مترابط مستحلب أو حر مثل تكثف الماء بسبب تغير درجات الحرارة. إذا دخل هذا الماء نظام الحقن؛ فيمكن أن يؤدي إلى التلف نتيجة التآكل.  

المصباح التحذيري لفاصل الماء

أدت زيادة عدد محركات الديزل المستخدمة في سيارات الركاب إلى الحاجة لجهاز تحذير تلقائي ينبه السائق عند الحاجة إلخراج الماء من فلتر الوقود.

طريقة تصريف الماء

يحتاج نظام حقن الديزل إلى مرشح ماء مع خزان ماء، ويجب إفراغ الماء منه على فترات منتظمة أو عند إضاءة المصباح التحذيري لفاصل الماء. افتح سدادة التصريف لأخراج الماء من خزان الماء. فإذا لم يخرج ماء؛ فافتح سدادة تصريف الهواء في أعلى عنصر المرشح. 

استبدال مرشح الوقود

1-نظف مبيت المرشح

2 فك عنصر المرشح بتدويره عكس اتجاه عقارب الساعة

3 .نظف سطح تلامس المرشح

4 ركب عنصر مرشح جديدًا، واربطه بتدويره في اتجاه عقارب الساعة.

وضع

يجب إفراغ النظام عند استبدال أي من مكونات نظام الديزل. إذا كان النظام يوجد به هواء؛ فسيكون من الصعب بدء المحرك أو قد يعمل بشكل سيئ. وتختلف طريقة تفريغ الهواء من طراز آلخر. ولذا يجب الرجوع إلى دليل الورشة أو المالك لالستزادة من المعلومات. 

صمام تصريف الضغط

تحتوي بعض المرشحات مثل CRDI Bosch على صمام تصريف الضغط الموجود في أعلى مجموعة مرشح الوقود. وفي حالة وجود إعاقة داخل المرشح أو في جانب مخرج المرشح؛ فإن صمام تصريف الضغط يفتح، بما يتيح للوقود العودة إلى خزان الوقود.

أنظمة تسخين الوقود

يتحول وقود الديزل إلى مادة هالمية في درجات الحرارة دون التجمد. فتتشكل كريستالات البارافين في الوقود، جاعلة المزيج المعلق الهلامي يظهر مغيما. وعندما تمر تلك الشرائح المعلقة عبر المرشح؛ فإنها تسد سطح التمرير الدقيق. وخلال فترة بسيطة؛ لن يتدفق الوقود عبر المرشح إلى مضخة الحقن. والنتيجة: يفقد المحرك الطاقة ويتوقف عن العمل. ولا يضمن ديزل الشتاء المصمم خصيصا للاستخدام في الشتاء عمل المحرك بسالسة. وقد تم اختبار ديزل الشتاء في المعمل عند درجة -20 مئوية / -4 فهرنهايت (حسب الدولة). وفي درجات الحرارة التي تكون أقل و / أو رياح التجميد؛ لا يبدو أن المحرك سيعمل. ومهما يكن؛ فإن المحرك سيعمل بصورة سيئة؛ بما يؤدي إلى استهلاك قدر كبير من الوقود. وبعد انسداد مرشح الوقود؛ فإن وصول الحرارة قد يحل المشكلة بسرعة. ويطلق على الحل: أنظمة تسخين الوقود. 

سخان وقود الديزل Delphi( في عبوة)

في أنظمة حقن الديزل للقضيب المشترك Delphi؛ يمكن تركيب شريط ثنائي المعدن داخل عبوة مرشح الوقود. وفي الأحوال الباردة؛ فإن الوقود العائد من مضخة الضغط المرتفع يوجه عبر مبيت المرشح ليمتزج مع الوقود الجديد المتجه إلى مضخة الضغط المرتفع. ونتيجة للاحتكاك والانضغاط داخل مضخة الضغط المرتفع؛ فإن درجة حرارة وقود التسرب تزيد بسرعة. وعندما تصل الحرارة إلى 40 °مئوية تقريبًا؛ فإن الشريط ثنائي المعدن يحرر الكرة المعدنية ليغلق المنفذ، بما يتيح للوقود العائد التدفق إلى خزان الوقود.

نظام التسخين الأولي (Delphi/Bosch)

يتم إبعاد قرصي تلامس معدنيين باستخدام 4 أشباه موصلات. وتوقع لوحة زنبركية الضغط للمحافظة على التلامس. ومع وصول التيار؛ تبدأ أشباه الموصالت في السخونة، وبالتالي تسخين وقود الديزل المار فوقها. وفي أنظمة Bosch؛ يوجد عنصر تسخين مرشح الوقود بين رأس المرشح وعنصر المرشح. وفي أنظمة Delphi؛ يوجد عنصر التسخين بجانب مرشح الوقود. ويعمل السخان باستخدام الاشارات من مستشعر حرارة الوقود المثبت في مبيت المرشح.


أنظمة مساعدة البدء 

أنظمة مساعدة البدء

أنظمة مساعدة البدء مسؤولة عن ضمان كفاءة البدء البارد وتقصير فترة الإحماء، وهي حقيقة ترتبط كثيرا بانبعاثات العادم. ولقدح شمعات الاشعال؛ تزود وحدة التحكم في االأشعال بمرحل قدرة وعدد من إشارات الدخل، مثل درجة حرارة سائل التبريد، والطرف L( لمراقبة جهد النظام(، وسرعة المحرك وكمية الوقود المحقون )لحساب مدة التسخين اللاحقة(. وتتحكم مثالً في مدة توهج شمعات الاشعال أو تحتوي على وظائف السلامة والمراقبة. ولتفادي انخفاض الجهد؛ تزود شمعات الاشعال بالتيار عبر مسامير أو 

قوابس مخددة مناسبة. وتتشابه وظائف شمعة إشعال ومفتاح بدء محرك الديزل مع مفتاح الاشعال والبدء المستخدم في محرك إشعال الشرر. فالانتقال لموضع "تشغيل الاشعال" يبدأ عملية التسخين الأولي ويضيء مؤشر شمعة الاشعال. وعندما ينطفئ ثانية؛ فإنه يدل على أن شمعات الاشعال ساخنة بما يكفي لبدء المحرك. وفي مرحلة البدء التالية؛ فإن قطيرات الوقود المحقون تشتعل في الهواء الساخن المضغوط. والحرارة المحررة نتيجة لذلك تؤدي إلى بدء عملية الاحتراق. وفي مرحلة الإحماء التي تلي بدء المحرك الناجح؛ يساهم التسخين الأولي في عمل المحرك دون أعطال والحصول على تشغيل ولا تعشيق للمحرك دون دخان. وفي نفس الوقت؛ عندما يكون المحرك باردًا؛ فإن التسخين الأولي يقلل ضوضاء الاحتراق. يمكن أن تكون وحدة التحكم في الاشعال مرفقة أو موجودة في وحدة التحكم في المحرك بحيث يمكن استخدام المعلومات المتاحة في وحدة التحكم في المحرك للتحكم الأمثل في شمعات الاشعال وفقً لخاصة.


شمعة الاشعال:

شمعة الاشعال هي أنبوب معدني مقاوم للتآكل والغازات الحارة. وتحتوي على عنصر توهج السخان مضمن في مسحوق أكسيد المغنسيوم. ويتكون عنصر السخان من مقاومين متصلي المجموعة: سلك السخان في رأس أنبوب التوهج، وسلك التحكم. وحيث تظل مقاومة أسلاك السخان مستمرة فعليًا بغض النظر عن الحرارة؛ فإن سلك التحكم يصنع من مادة ذات مكافئ حراري موجبPTC .وتزيد مقاومته بسرعة مع زيادة الحرارة أكثر مما هو عليه في حالة شمعات الاشعال )التقليدية( السابقة. وهذا يعني أن شمعات الاشعال الجديدة تتميز ببلوغ درجة الحرارة المطلوبة للاشعال أسرع بكثير )850 درجة مئوية خالل 4 ثوان(. كما تتميز بدرجة حرارة ثابتة منخفضة بما يعني أن حرارة شمعات الاشعال محدودة بمستوى غير حرج. والنتيجة أن شمعة الاشعال يمكن أن تظل عاملة لمدة تصل إلى 3 دقائق بعد بدء المحرك. 

عنصر التسخين:

بدالً من شمعات الاشعال؛ يستخدم عنصر التسخين في نظام CRDI Delphi .يوجد عنصر التسخين في مجمع السحب. والتحكم فيه مشابه لتحكم شمعات الاشعال. والفرق الوحيد هو إشارة الضغط الجوي الإضافية المطلوبة لحساب كثافة الهواء لتفادي تلف عنصر التسخين بسبب زيادة الحرارة.

تشخيص شمعة الاشعال 

يجب فحص نظام التوهج عند وجود شكاوى بشأن القدرة على البدء البارد وظهور دخان بعد بدء المحرك. وفي محركات الديزل الحديثة؛ يمكن قراءة رموز تشخيص المشاكل. ويشمل فحص نظام التوهج قياس استهالك التيار لشمعات الاشعال. ولذلك يمكن استخدام مشبك أمبير. يبلغ استهالك التيار لشمعة الاشعال 10-15 أمبير تقريبًا، وعليه فإن إجمالي استهلاك التيار في محرك ديزل رباعي الأسطوانات يبلغ 40-60 أمبير تقريبًا. ويؤدي قياسإجمالي استهلاك التيار إلى النتيجة التالية:

40أمبير - كل شمعات الاشعال سليمة

30أمبير - يوجد شمعة إشعال معيبة

20أمبير - يوجد شمعتا إشعال معيبتان 

10أمبير - يوجد ثالث شمعات إشعال معيبة

0أمبير - كل شمعات الاشعال معيبة أو المنصهر تالف

يجب تنظيف شمعة الاشعال بفرشاة قبل قياس المقاومة. فإن كانت المقاومة المقيسة لا نهائية؛ فإن شمعة الاشعال تكون تالفة. وتبلغ قيمة المقاومة المقيسة عادة أقل من 1 أوم. لا يوصى بتوصيل شمعة الاشعال مباشرة بالبطارية، لأن ذلك قد يؤدي إلى التلف. كذلك يمكن التعرض لإصابة شخصية. 

أعطال شمعة الاشعال العادية تنتج عن الخطأ في توقيت الحقن أو الخطأ في طريقة رش الحاقن، أو توزيع الوقود غير الصحيح، أو الاحتراق الناقص الناتج عن تسرب الزيت في حلقات الكباس أو موجه الصمام. تأكد أن الحز نظيف عند تركيب شمعة الاشعال. واحرص دائما على ربط شمعات الاشعال ومسمار التوصيل بعزم الربط.


إعادة تدوير غاز العادم

محركات الاحتراق

كما سبق؛ تساعد إعادة تدوير غاز العادم في تقليل تكون أكسيد النيتروجين. ومع هذه الخاصية؛ يتم تحويل جزء من غازات العادم إلى منطقة السحب أثناء التحميل الجزئي. ولا يقتصر ذلك على تقليل محتوى الأكسجين، ولكنه يقلل أيضأ من معدل الاحتراق ودرجة حرارة الذروة في مقدمة الشعلة، بما ينتج عن انخفاض انبعاثات أكسيد النيتروجين. وفي حالة إعادة تدوير الكثير من غاز العادم بما يزيد عن 40 %من مقدار هواء السحب؛ فإن السخام وانبعاثات أكسيد الكربون والهيدروكربونات واستهالك الوقود تزيد بسبب نقص الأكسجين. وتتحقق إعادة التدوير عادةً بتوجيه أنبوب من مجمع العادم إلى مجمع المدخل. ويعمل صمام التحكم EGR العامل بالملف أو كهربيًا - في الدائرة على تنظيم وتوقيت تدفق الغاز. ويجب الانتباه إلى أن إعادة تدوير غاز العادم تقلل كفاءة وقود المحرك، وبالتالي زيادة إنتاج غاز ثاني أكسيد الكربون بدلا من انبعاثات أخرى كثيرة من أكسيدات النيتروجين.



إعادة تدوير غاز العام في أنظمة CRDI 

إعادة تدوير غاز العام في أنظمة CRDI  في المركبات ذات أنظمة الحقن المباشر للقضيب ا


في المركبات ذات أنظمة الحقن المباشر للقضيب المشترك؛ فإن تشغيل إعادة تدوير غاز العادم هو وظيفة ذات حلقة مفرغة. فكمية هواء سحب المحرك والتي تكون نسبية إلى معدل إعادة تدوير غاز العادم تقاس بمستشعر تدفق هواء كتلي MAF وتقارن في وحدة التحكم في المحرك مع القيمة المحددة لخريطة إعادة تدوير غاز العادم، حيث يوضع في الحسبان أي بيانات إضافية عن المحرك والحقن في كل نقطة تشغيل. وعند وجود اختالف؛ تعدل وحدة التحكم في المحرك إشارة القدح الواقعة على ملف إعادة تدوير غاز العادم. والذي بدوره يضبط صمام إعادة تدوير غاز العادم على المعدل الصحيح. ويمكن تحسين إعادة تدوير غاز العادم باستخدام صمام تحكم كهربي في هذه العملية و / أو باستخدام مستشر أكسجين، والذي يتيح التحكم بشكل أدق في نواتج هذه العملية. ولكي تتدفق إعادة تدوير غاز العادم؛ يجب اختلاف الضغط في مجمع السحب والعادم، وينشأ ذلك بواسطة صمام التحكم في الهواء والذي يقلل ضغط السحب لتدفق إعادة تدوير غاز العادم. 

مبرد إعادة تدوير غاز العادم:

في محركات الديزل الحديثة؛ يتم تبريد غاز إعادة تدوير غاز العادم من خالل مبدل الحرارة للسماح بتقديم كتلة أكبر في الغاز المعاد تدويره.

ملاحظة:

عند استبدال تدفق الهواء الكتلي MAF في المحركات المزودة بمرشح الأجسام المحفزة، يجب إعادة ضبط القيم باستخدام -HI Pro SCAN 


صمام التحكم في الهواء 


صمام التحكم في الهواء يعمل بملف الغرض من صمام التحكم في الهواء هو تقليل الضغط الزائد في مجمع السحب لزيادة معدل إعادة تدوير غاز العادم. ويتحكم في صمام التحكم في الهواء مشغل صمام التحكم الذي يتلقى الفراغ من ملف صمام التحكم في الهواء. ويعمل صمام التحكم في الهواء على سرعات المحرك المنخفضة، وينغلق عندما يتوقف المحرك. 

صمام التحكم في الهواء يعمل بموتور التيار المستمر

في المركبات ذات مرشح الأجسام المحفزة، يستخدم صمام التحكم في الهواء العامل بموتور التيار المستمر. ووظائفه هي ذاتها في النوع العامل بالملف. ولاعادة إنشاء مرشح الاجسام المحفزة؛ تعمل وحدة PCM/ECM على الإغلاق الجزئي للصمام، لتقليل كمية هواء السحب بما ينتج عن درجات حرارة مرتفعة في العادم والتي تكون الزمة لحرق أجسام السخام.

مشغل التدويم المتغير 

نظرا لانخفاض سرعة هواء السحب مع سرعة المحرك المنخفضة؛ يتأثر المدّوم وبالتالي لا يصبح خليط الهواء / الوقود كافيًا، بما ينتج عن انخفاض قدرة المحرك وارتفاع انبعاثات العادم. يتصل مشغل التدويم المتغير VSA بذراع يتصل بها أربعة صمامات تحكم في التدويم (واحد لكل اسطوانة).  وتظل منافذ السحب الأخرى (واحد لكل اسطوانة)دون تحكم (مفتوحة).وفي حالة الالتعشيق والتحميل الجزئي؛ يزيد مشغل التدويم المتغير سرعة هواء السحب بسد أحد منفذي السحب؛  بالتالي زيادة تأثير المدّو وبالتالي تقليل انبعاثات المحرك وزيادة عزم المحرك. ولتكييف موضع الموتور ولمنع التلف في الموتور نتيجة رواسب الكربون؛ فإن مشغل التدويم المتغير يتحرك لوضع الفتح والغلق الكامل عند إيقاف مفتاح الاشعال.

ملاحظة

عند استبدال مشغل التدويم المتغير، يجب إعادة ضبط القيم باستخدام Pro SCAN-HI.

محفز الأكسدة

محركات الاحتراق


من خصائص محرك الديزل هي تكّون مادة هبابية. وتتكون أساسا من جزيئات الكربون (السخام) ورباط هيدروكربون وكبريتات من الكبريت في وقود الديزل. ويؤدي استخدام حفاز معدني جيد في نظام العادم إلى تقليل انبعاث الهيدروكربونات. وتحترق نسبة معينة من الهيدروكربونات مع الأكسجين الموجود في غاز العادم. ولا يمكن تشغيل محركات الديزل إلا  بالهواء الزائد. ولهذا السبب؛ فإن هذا الحفاز لا يساعد في تقليل انبعاثات أكسيدات النيتروجين عند استخدامه مع محركات الديزل. والفكرة في محفز الاكسدة أنه يسبب تفاعلات كيماوية دون تغييره أو استهلاكه. ويطلق عليه محفز الأكسدة لأنه يحول الملوثات إلى غازات غير ضارة عن طريق الأكسدة. ومع عادم الديزل؛ فإن المحفز يؤكسد أول أكسيد الكربون والهيدروكربونات الغازية، والهيدروكربونات السائلة الممتصة في جزيئات الكربون. ويتكون محول تحفيز الأكسدة من حاوية ستانلستيل تحتوي عادة على هيكل يشبه قرص العسل يطلق عليه القوام أو دعامة التحفيز. ويغطى القوام بمادة تحفيز نفيسة مثل البالتينيوم أو البالديوم.

مرشح الأجسام المحفزة



كما ذكر سابقا؛ فإن أحد الملوثات الرئيسية الناتجة من محرك الديزل هي المواد الهبابية (السخام). ويمكن أن تحتوي بعض الطرز بشكل إضافي على مرشح جزيئات (تبعًا للسوق / اختياري) لحجز السخام، والذي يحترق فور امتلاء الحاجز. ويطلق على هذه العملية إعادة التوليد. ويتكون حاجز الجزيئات من جسم تمرير، مشابه للمحول الحفاز به العديد من الممرات الصغيرة مع جدران تمرير. ويتم سد أي ممر آخر من الخلف (ممر الدخول) وأي ممر آخر من الأمام (ممر الخروج). فيجبر غاز العادم على التدفق عبر الممر المسدود من الخلف (ممر الدخول). ويحاط هذا الممر بممرات خروج. فيمر غاز العادم في ممر الدخول عبر جدران التمرير المرور في حين تظل جزيئات السخام التي تكون أكبر من أن تمر داخل حاجز الجزيئات.
ملاحظة
عند استبدال مرشح الأجسام المحفزة، يجب إعادة ضبط القيم باستخدام Pro SCAN-HI .

مضخة الفراغ 



المركبات ذات محرك البنزين بها ضغط مجمع سحب مرتفع يستخدم كمصدر للفراغ. ولكن محركات الديزل العاملة ضمن دورة إشعال الانضغاط ال تنتج نفس المستوى من ضغط المجمع. ولهذا السبب؛ يجب أن تزود محركات الديزل بمضخات فراغ إضافية. وتنشئ هذه المضخات الفراغ اللازم لتشغيل تعزيز الكبح )معزز( والمشغالت، مثل صمام إعادة تدوير غاز العادم. ويمكن تشغيل المضخة بعمود كامات المحرك، أو بتركيبها في مولد التيار المتردد. ويعمل الدوار مختلف المركز على توجيه المروحة والتي تدور حول وضع فريد. وفي كل طرف من المروحة؛ تحافظ الأطراف الطافية على كفاءة السد. ولتشحيم المكونات الداخلية ولضمان سد الاجزاء المتحركة؛ يجب تغذية الزيت في المضخة عبر دائرة تشحيم المحرك.

مضخة حقن وقود الموزع 



تولد مضخة الحقن الضغط المطلوب لحقن الوقود. ويجبر الوقود المضغوط على الدخول عبر أنبوب حقن الوقود مرتفع الضغط إلى فوهة الحقن والتي تعمل بدورها على حقنه في غرفة الاحتراق. ولمتابعة الطلبات المتزايدة بشأن نظام حقن وقود الديزل؛ كان من اللازم متابعة تحسين وتطوير مضخة حقن الوقود. وتستخدم الأنواع التالية من مضخات التوزيع في مركبات هيونداي:
- مضخة حقن الموزع ذات الضابط الميكانيكي Doowon/Lucas
- مضخة حقن الموزع ذات الضابط الإلكتروني وجهاز التوقيت F-Covec Zexel يعمل عمود تشغيل الموزع على محامل في مبيت المضخة ويشغل مضخة توريد وقود المروحة. ويوجد محمل الدوار داخل المضخة في طرف عمود التشغيل على الرغم من اتصاله به. وتنتقل حركة الدوران الترددية إلى كباس الموزع بلوحة الكامة التي يحركها عمود الدخل وتركب على الدوارات في حلقة الدوار. ويتحرك الكباس داخل رأس الموزع المربوط في مبيت المضخة. وينقل الضابط موضع حلقة التحكم على كباس المضخة. وفي الجانب العلوي من آلية الضابط يوجد ياي الضابط الذي يتعشق بذراع التحكم الخارجية عبر عمود ذراع التحكم. ويستخدم ذراع التحكم للتحكم في عمل المضخة. 
يوجد جهاز التوقيت في أسفل المضخة بزاوية قائمة على محور المضخة الطولي. ويتأثر عمله بضغط المضخة الداخلي والذي يتحدد بالتالي بمضخة توريد وقود المروحة وبصمام تنظيم الضغط. ويعد جهاز التوقيت هو أهم معيار فيما يتعلق بتوقيت ومدة حقن الوقود. 

مشغل المضخة

تعمل مضخة حقن الموزع بمحرك الديزل من خالل وحدة تشغيل خاصة. وفي المحركات رباعية الأشواط؛ يتم تشغيل المضخة بنصف سرعة المحرك بالضبط. ويجب تشغيل مضخة الموزع إيجابيًا بحيث يكون عمود تشغيلها متزامنًا مع حركة كباس المحرك.

الحواقن 



كما سبق ذكره؛ يتم تسليم الوقود المضغوط إلى الحواقن. وفي نظام حقن الوقود لمحرك الديزل؛ تعد الفوهات في حوامل الفوهات المعنية وصلة هامة بين المحرك ومضخة الحقن. وتكون مهمتها هي قياس الوقود المحقون، وإدارة وإعداد رذاذ الوقود، وتحديد معدل منحنى التفريغ وعزل نظام الحقن عن غرفة الاحتراق. يتم حقن وقود الديزل بضغط مرتفع. ولتفادي ارتداد الغازات عالية الضغط من غرفة الاحتراق عند فتح فوهة الحاقن؛ يجب أن يكون الضغط في غرفة ضغط الفوهة أعلى منه في غرفة الاحتراق دائما. وهذا الأمر يصعب االلتزام به في نهاية عملية الحقن عندما ينخفض ضغط الحقن مع تزايد ارتفاع ضغط الاحتراق، ويتطلب الموافقة بحذر بين مضخة الحقن والفوهة وزنبرك الضغط.

فوهة الفتحة 


تستخدم فوهة الفتحة في محركات الحقن المباشر ذات غرف الحقن المنقسمة. ويجب تركيب فوهات الفتحة في موضع معين. وتكون فتحات الرش على زوايا مختلفة في الفوهة، ويجب التأكد من صحة محاذاتها مع غرفة الاحتراق. ولذلك يتم ربط مجموعة الفوهة والحامل في الاسطوانة ببراغ مجوفة أو مخالب. ويتكون التصميم الأساسي للحاقن من فوهة الحقن وحامل الفوهة. وتتكون الفوهة نفسها من جسم الفوهة وإبرة الفوهة التي تتحرك بحرية في تجويف موجه جسم الفوهة، مع عزلها في الوقت نفسه عن ضغوط 
الحقن المرتفعة
في طرف غرفة الاحتراق؛ تحتوي إبرة الفوهة على قمع عزل يلصقه زنبرك الضغط على سطح العزل المخروطي لجسم الفوهة وهي مغلقة. ويعد قطر موجه الإبرة أكبر قليلا  من قطر المقعد. ويقع الضغط الهيدروليكي لمضخة الحواقن على المنقطة التفاضلية بين القسم المتعارض في الإبرة والمنطقة المغطاة بالمقعد. وبمجرد أن يتجاوز الضغط قوة زنبرك الضغط؛ فإن الفوهة تفتح. وينتج صوت الطنين الذي يمكن سماعه عن إبرة الفوهة التي تهتز بسرعة كبيرة وترش الوقود المحقون في غرفة الاحتراق. ثم تغلق الفوهة ثانية عندما ينخفض الضغط عن ضغط اإلغالق فقط والذي هو أقل من ضغط الفتح. ويبلغ ضغط الفتح لحاقن فوهة الفتحة 150 - 250 بار تقريبًا في العادة، ويمكن ضبطه بإدخال رفائد تحت زنبرك الضغط.

فوهة المحور الخانق



تستخدم فوهة المحور الخانق في محركات الغرف أو الاضطراب أو التدويم السابقة. وتحقن هذه الفوهة نفثة محورية الشكل من الوقود، الإبرة تفتح عادة للداخل. ومن الخصائص المميزة لفوهة المحور الخانق التحكم في القسم المستعرض للتفريغ، وبمعنى آخر، كمية التدفق الشاملة، كوظيفة مباشرة لرفع الإبرة. وفي حالة فوهة الفتحة حيث يزيد القسم المستعرض بشكل كبير بمجرد فتح الإبرة، فإن فوهة المحور الخانق تتميز بخصائص عادية للقسم المستعرض في مدى أشواط صغيرة للابرة. وفي هذا النطاق؛ فإن 
إبرة المحور الخانق - وهي وصلة على شكل دبوس في إبرة الفوهة - تظل داخل فتحة الرش، ويظل جزء صغير من المنطقة الحلقية الصغيرة بين فتحة الرش والمحور متاحة كقسم مستعرض للتدفق. وعندما تحدث أشواط الإبرة الكبيرة؛ فإن المحور يرفع فتحة الرش تما ًما ويزيد القسم المستعرض للتدفق بسرعة. وإلى درجة معينة؛ فإن هذا التغير في القسم المستعرض كوظيفة في شوط الإبرة يتحكم في منحنى معدل الحقن، أي: كمية الوقود المحقونة لكل وحدة زمنية. وفي بداية الحقن؛ يمكن أن تترك كمية صغيرة من الوقود الفوهة فقط، في حين تنبثق كمية كبيرة في نهاية عملية الحقن. وقبل كل شيء؛ فإن هذه الخاصية لها تأثير إيجابي على ضوضاء احتراق المحرك.

تسليم منخفض الضغط 



تسحب مضخة توريد الوقود المروحية الوقود من الخزان. وتوجد المضخة المروحية حول عمود تشغيل مضخات الحقن. وعندما يدور عمود التشغيل؛ فإن قوى الطرد المركزي تدفع أربعة مراوح دوارة للخارج تجاه داخل الحلقة اللامتراكزة. والوقود بين المراوح تحت الدافع يعمل على دعم الحركة الخارجية للمراوح. ويدخل الوقود عبر ممر الدخول وفجوة على شكل الكلية في مبيت المضخة، ويمأل المساحة التي شكلها الدافع والمروحة وداخل الحلقة اللامتراكزة. والحركة الدوارة تجعل الوقود بين المراوح يدخل في فجوة )الخروج( العلوية التي على شكل الكلية وعبر الممر إلى داخل المضخة. يوجد صمام التحكم في الضغط لضمان الحفاظ على الضغط المحدد داخل مضخة الحقن. وبكلمات أخرى؛ كلما كانت سرعة المضخة أعلى؛ كان الضغط داخل المضخة أعلى. ويتدفق بعض الوقود عبر صمام التحكم في الضغط ويعود إلى جانب الشفط. كما يتدفق بعض آخر من الوقود عبر حاجز زيادة التدفق ويعود إلى مضخة الحقن. ويمكن تركيب صمام زيادة التدفق بدالً من حاجز زيادة التدفق.

صمام التحكم في الضغط:

يتصل صمام التحكم في الضغط عبر ممر بفجوة )الخروج( العلوية وهو مركب مباشرة بجوار مضخة توريد الوقود. وهو صمام زنبركي ملفوف يمكن تغيير ضغط المضخة الداخلي من خالله كوظيفة لكمية الوقود الجاري تسليمها. وإذا زاد ضغط الوقود عن القيمة المعطاة؛ فإن ملف الصمام يفتح ممر الرجوع لكي يعود الوقود إلى جانب شفط مضخة التوريد. وإذا كان ضغط الوقود منخفضا جدًا؛ فإن ممر العودة يغلق بالزنبرك. ويمكن ضبط الشد الأولي للزنبرك لتحديد ضغط فتحة الصمام. 

حاجز زيادة التدفق:

يتصل حاجز زيادة التدفق بداخل المضخة. ويسمح لكمية متغيرة من الوقود بالعودة إلى خزان الوقود عبر ممر ضيق. ولهذا الوقود؛ يشكل الحاجز مقاومة تدفق تساعد في الحفاظ على الضغط داخل مضخة الحقن. إن حاجز زيادة التدفق وصمام التحكم في الضغط يتطابقان بدقة مع بعضهما البعض

تسليم مرتفع الضغط


ضغط الوقود المطلوب لحقن الوقود ينشأ في مرحلة الضغط المرتفع في مضخة الحقن. ثم ينتقل الوقود المضغوط بعد ذلك إلى فوهات الحقن عبر صمامات التسليم وأنابيب حقن الوقود. وتنتقل الحركة الدوارة لعمود التشغيل إلى كباس الموزع عبر وحدة توصيل. وتتعشق األقدام في لوحة الكامة وعمود التشغيل مع الفتحات في المقرن، وهي موجودة بين طرف عمود التشغيل ولوحة الكامة. ويتم ضغط لوحة الكامة على

الحلقة الدوارة بزنبرك. وعندما تدور تعمل فصوص الكامة على دوارات الحلقة على تحويل الحركة الدائرية لعمود التشغيل إلى حركة دوارة ترددية للوحة الكامة. ويحتجز كباس الموزع في لوحة الكامة بقطعة التركيب الاسطوانة ويثبت في موضعه في لوحة الكامة بمسمار. ويتم ضغط كباس الموزع ألعلى إلى الموضع العلوي األوسط النهائي بالكامات على لوحة الكامة، ويضغطه زنبركا ارتداد الكباس متماثال الترتيب ثانية ألسفل إلى الموضع السفلي الأوسط النهائي. ويقع أحد زنبركي ارتداد الكباس بالقرب من أحد الطرفين في رأس الموزع، واآلخر في الطرف الآخر، وتوجه قوتهما إلى الكباس عبر عنصر ربط. كما أن هذين الزنبركين يمنعان لوحة الكامة من القفز عن الدوارات أثناء التسارع الشديد. وقد تم مطابقة أطوال زنبركي الارتداد مع بعضهما بحيث لا يتحرك الكباس عن الموضع الأوسط.
جميع الحقوق محفوظة © 2013 Scientific community
تصميم : يعقوب رضا