מנוע דיזל צילינדר של ב בעירת הדלק : הנושא
Transcription
מנוע דיזל צילינדר של ב בעירת הדלק : הנושא
כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני-ים עכו /מגמת מכונאות ימית פתרון שאלות הבגרות במכונאות מנוע מן השנים 1985-2009 הנושא :בעירת הדלק בצילינדר של מנוע דיזל קיימים מספר גורמים לפליטת עשן שחור ממנוע דיזל) .א( ציין שלושה גורמים לפליטת עשן שחור הנובעים מתקלות בציוד הזרקת הדלק .בר אחד מן הגורמים שציינת והסבר כיצד נוצרת בגללו פליטת העשן השחור) .ב( ציין שני גורמים לפליטת עשן שחור הנובעים מתקלות באספקת אוויר למנוע .בחר אחד הגורמים והסבר כיצד נוצרת בגללו פליטת העשן השחור] .קיץ [2003 עשן שחור נגרם כתוצאה משריפה לא מושלמת .שריפה בלתי מושלמת פירושה ,שלא כל אטומי הפחמן שבדלק מצאו אטומי חמצן להתחבר אליהם ,והם נפלטים בלתי שרופים ומעניקים לגזי הפליטה צבע שחור. א. גורמים אפשריים לעשן שחור הקשורים במערכת הדלק: .1מרסס דלק פגום )שסתום מחטי דולף( .דליפת השסתום המחטי בסיום ההזרקה גורמת להתרוקנות חלקית של הדלק במרסס .בפעימת ההזרקה הבאה תצטרך משאבת ההזרקה לספק כמות דלק מסוימת כדי למלא קודם את החסר ,ועקב כך ייגרם איחור בהזרקה ,יישמעו נקישות בצנרת הלחץ מן המשאבה אל המרסס ,והשריפה תהיה מאוחרת וכתוצאה מכך גם בלתי מושלמת. .2דלק מאיכות לא מתאימה )נקודת הצתה נמוכה מדי( או טמפרטורת דלק כבד נמוכה מדי. .3משאבת הזרקה אינה תקינה )טובלן שחוק ,כיוון שגוי של כמות הדלק המוזרקת או של תחילת הזרקה(. ב. גורמים אפשריים לעשן שחור הקשורים במערכת אספקת האוויר: .1כמות האוויר המסופקת לשריפה אינה מספקת .מסנן אוויר סתום ,מצנן אוויר טעינה סתום ,מדחס אוויר במטען הטורבו מלוכלך או פגום ,טורבינת גזי פליטה מלוכלכת או פגומה ,טבעת נחירים במטען הטורבו פגומה או מלוכלכת – כל אלה יגרמו לאספקת אוויר בכמות בלתי מספקת. .2טמפרטורת אוויר הטעינה גבוהה מדי .צפיפות אוויר הטעינה נמוכה מדי ,וכתוצאה מכך משקל האוויר המסופק לצילינדרים קטן מדי. .3סעפת פליטה מזוהמת )לחץ נגדי גבוה מדי של גזי הפליטה יקטין את נצילות השטיפה, ובצילינדרים יישארו גזי שריפה שיתפסו את מקום האוויר הטרי(. )א( ציין ארבעה תנאים הנחוצים לבעירה תקינה של המנוע) .ב( ציין שלושה גורמים שיכולים להביא לפליטת עשן שחור מצילינדר בודד .הסבר כיצד יכול להיווצר כל אחד מהגורמים שציינת. )ג( כיצד אפשר לאתר את הצילינדר ה"מעשן"? ]קיץ [2000 א. התנאים הדרושים לבעירה תקינה: .1יחס מתאים בין משקל הדלק המוזרק למשקל האוויר בצילינדר; .2פירוק הדלק לטיפות בגודל המתאים; .3פיזור הדלק בצורה אחידה וסימטרית בכל חלל השריפה; .4התלקחות הדלק בעיתוי הנכון וטמפרטורת אוויר דחוס מתאימה. ב. גורמים לפליטת עשן שחור מצילינדר בודד: .1כמות דלק מוזרקת גדולה מדי ביחס למשקל האוויר בצילינדר; גורמים אפשריים הם: עומס יתר ,מסנן אוויר סתום ,מטען טורבו אינו תקין ,כיוון שגוי של משאבת ההזרקה. פתרון שאלות הבגרות במכונאות מנוע /בעירת הדלק )(1985-2009 עמוד 1מתוך 3 כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני-ים עכו /מגמת מכונאות ימית .2שריפה מאוחרת; גורמים אפשריים הם תזמון שגוי של משאבת הזרקה ,שסתום מחטי במרסס דולף )גורם להתרוקנות חלקית של מרסס הדלק בסוף ההזרקה( ,לחץ הזרקה גבוה מדי. .3הדלק אינו מתפזר בצורה אחידה וסימטרית בכל חלל הצילנדר עקב מרסס פגום )לחץ הזרקה נמוך מדי או נחירי ריסוס סתומים(. ג. ניתן לאתר את הצילינדר המעשן על פי טמפרטורת גזי פליטה גבוהה מזו של יתר הצילינדרים או על ידי ניטרול כל אחת ממשאבות ההזרקה ובדיקת צבע העשן היוצא מהארובה. הסבר בקצרה חמישה מהנושאים הבאים )בהתייחס למנוע דיזל() :א( עומס יתר )ב( טעינת יתר )ג( חפיפת שסתומים )ד( חפיפת שסתומי התנעה )ה( הזרקה מאוחרת )ו( הצתה מאוחרת] .קיץ [1999 ו. הזרקה מאוחרת מתבצעת אחרי העיתוי שנקבע לכך ,לדוגמה ב 150-לפני נמ"ע במקום ב250- לפני נמ"ע .זוהי תקלה ,הנגרמת על ידי כיוון שגוי של תחילת ההזרקה במשאבת ההזרקה או עקב תקלה במשאבת ההזרקה .הזרקה מאוחרת גוררת אחריה שריפה מאוחרת ,וניתן לאבחן אותה על פי ירידת ההספק ,טמפרטורת גזי פליטה גבוהה מדי ועשן שחור. ז. הדלק המוזרק לתוך הצילינדר מתלקח 3-5אלפיות השניה לאחר המגע הראשון שלו עם האוויר הדחוס והחם בצילינדר .בפרק זמן זה טיפות הדלק קולטות חום מן האוויר החם ,מתאדות ומתלקחות .הצתה מאוחרת פירושה ,שההתלקחות הראשונית מתבצעת אחרי פרק זמן גדול מכפי שנקבע ,כך ששיא הלחץ נבנה הרבה אחרי נמ"ע ,תוך כדי מהלך העבודה .פיגור ההצתה מושפע על ידי סוג הדלק )נקודת ההצתה שלו( ועל ידי טמפרטורת האוויר הדחוס בצילינדר. הסבר בעזרת שרטוט את מטרתם ,מבנם ופעולתם של החלקים הבאים ,המתייחסים בעיקר למנועים בעלי מהירות בינונית או גבוהה) :א( תא שריפה מוקדמת) ,ב( תא מערבולת אוויר) ,ג( תא חצי דחיסה] .קיץ [1985 א. תא שריפה מוקדמת ) (pre-combustion chamberמותקן במנועי דיזל מהירים .מטרתו לשפר את ערבול הדלק עם האוויר לשם השגת שריפה מושלמת בזמן הקצר המוקצב לכך .בתוך ראש הצילינדר מותקן תא שריפה קטן משני ,המחובר אל חלל השריפה הראשי בצילינדר באמצעות נחיר אחד או כמה נחירים .לקראת סוף הדחיסה ותחילת ההזרקה נוצרת בתא השריפה מערבולת אוויר ללא כיוון מוגדר .מרסס הדלק מזריק את הדלק לתוך התא בסילון אחד ,הדלק מתערבב עם האוויר ורק חלק ממנו מתלקח ,משום שכמות האוויר בתא קטנה .תערובת גזי השריפה והדלק שעדיין לא נשרף פורצים בלחץ לתוך הצילינדר ,והשריפה נמשכת בחלל השריפה הראשי. כאשר שורפים דלק בזמן קצר ביותר ,כפי שמתחייב במנועים מהירים ,עליית לחץ גזי השריפה חדה מאוד .כתוצאה מכך נוצרת דטונציה ,הבאה לידי ביטוי ב"נקישות" מנוע ומאמצים גבוהים ופתאומיים על הבוכנה ומסבי הטלטל וגל הארכובה .תא השריפה המוקדמת תורם לעלייה מתונה יותר של לחץ השריפה בהשוואה למנוע בעל הזרקה ישירה ,משום שהיא מתרחשת למעשה בשני שלבים – ראשיתה בתא והמשכה בצילינדר. לחץ ההזרקה נמוך יחסית ) (80-100 barוהדלק מוזרק בסילון אחד ,משום שאין צורך לפרקו לטיפות או להעניק לו תוספת מהירות כדי שיחדור לתוך האוויר הדחוס בצילינדר .הדבר נעשה על ידי מערבולת גזי השריפה. ב. תא מערבולת אוויר ) (swirl chamberנועד אף הוא לשפר את ערבול הדלק והאוויר במנועים מהירים לשם השגת שריפה מושלמת בזמן קצר .בניגוד לתא שריפה מוקדמת ,כניסת האוויר לתא נעשית בכיוון משיקי ,כך שהאוויר מסתחרר בתוך התא בצורה מעגלית מסודרת. פתרון שאלות הבגרות במכונאות מנוע /בעירת הדלק )(1985-2009 עמוד 2מתוך 3 כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני-ים עכו /מגמת מכונאות ימית ג. תא חצי דחיסה ) (half-compression chamberהוא אמצעי נושן ,שאינו בשימוש יותר ,להקלת ההתנעה ביד של מנועי דיזל מהירים בעלי 1-3צילינדרים .העיקרון הוא יצירת חלל דחיסה בעל נפח משתנה ,הניתן להגדלה בשעת ההתנעה ולהקטנה לאחריה. תא שריפה מוקדמת פתרון שאלות הבגרות במכונאות מנוע /בעירת הדלק )(1985-2009 תא ערבול עמוד 3מתוך 3