naZZima
פורום נזימה עבר למערכת חדשה, לחץ כאן כדי לעבור לפורום החדש.
עזרה חיפוש רשומים קבוצות הרשמה פרופיל תיבת דואר התחבר


שיפורי מנוע 5 -"יחס דלק/אויר - בעירה תחת זכוכית מגדלת

 
תגובה להודעה    עמוד פורום ראשי -> טרקטורונים ואופנועים - טכני ושיפורים
צפה בנושא הקודם :: צפה בנושא הבא  
מחבר הודעה
YAM.S
נזימאי טכני
נזימאי טכני


הצטרף בתאריך: 03/02/2008 ב- 14:39:08
הודעות: 539
מיקום: קיבוץ מפלסים

הודעהנשלח: 12:41:30 19/09/08    כותרת הודעה: שיפורי מנוע 5 -"יחס דלק/אויר - בעירה תחת זכוכית מגדלת תגובה עם ציטוט

שיפורי מנוע 5 - "יחס דלק / אויר - בעירה תחת זכוכית מגדלת"
V-1.00

בפרק הקודם - פרק ד' , ראינו סיקור מקיף על מערכת הזרקת הבנזין, מהמחשב דרך החיישנים ועד למפעילים המבצעים פעולה מכנית ומזיזים את גלגלי המכונה.
בכתבה נכתב רבות על הצורך בניטור מדוייק ומתמיד של כל הפרמטרים השונים במנוע במטרה לדייק באספקת תערובת הדלק/אויר.
במנוע בנזין, חשיבות היחס בין האויר לדלק היא מכרעת והובא לתשומת ליבי שבכלל לא נגענו בנושא בצורה מקיפה.
כפי שאני אומר תמיד , בסדרת כתבות צנועה זו אני מנסה לדבוק בעיקר, שהוא "שיפורי מנוע" ברמה הקלילה והעניינית , ללא יותר מידי תוכן פיזיקלי/כימי/מתמטי שהוא מעבר לעניין של הקורא המתעניין הממוצע.
אך אין ספק שתחום זה דורש פירוט מעמיק במטרה להתקדם לפרק הבא , העוסק כולו בתערובת הדלק.
כמו הכתבה הקודמת גם כתבה זו היא בעצם כתבת מבוא שמטרתה להכניס אתכם לכתבות הבאות ולתחום השיפורים בכלל , מצוידים בכלים הנכונים - מהבסיס הפשוט ועד לראש הפרמידה.
או בקיצור , הפעם אכלתם אותה.
כרגיל אני רוצה לציין לחיוב את הגולשים שקוראים , מגיבים, מעירים , מבקרים ועושים לי חיים קשים בעיקר בהתכתבות פרטית - אתם פה כדי שאני לא אעשה פאדיחות.
מעתה והלאה בראש הכתבה תצויין הגרסא , שתשתנה בכל עריכת הכתבה , הסיבה לכך היא שלעיתים אני או גולשים אחרים נכנסים לכתבה לאחר זמן מה מפרסומה ומוצאים נקודות בהם המידע לא מדוייק/לא עדכני/מיותר/או לא מספיק נרחב, הן כמובן מתוקנות, נערכות ועולות מחדש.


אז קדימה בואו נפרק את העניין לגורמים -

ידוע וברור שמקור הכוח של מנוע הבנזין הוא הבנזין עצמו שנשרף בתאי השריפה, מפעיל לחץ על ראשי הבוכנות ואלו בתורן מעבירות אותו לגל הארכובה המתרגם את האנרגיה הקווית לאנרגיה קינטית סיבובית.
אנרגיה זו עוברת דרך המצמד אל תיבת ההילוכים ,ממנה דרך שרשרת או גל ההינע אל הציר האחורי ומשם אל הגלגלים המניעים את כלי הרכב.

מהו הבנזין בכלל ?

הבנזין הוא בבסיסו "פחמימן" , תערובת נוזלית אורגנית המורכבת מתרכובות של פחמן ומימן בסידור מולקולרי שונה, למען האמת באזור ה500 תרכובות שונות.
מקורו של הבנזין הוא בזיקוקו של נפט גולמי , תערובת פחמימנים גסה מאוד המכילה אלפי תרכובות פחממניות שונות.
תהליך הזיקוק הפשוט מבוסס על הרתחה של הנפט הגולמי לטמפ' רתיחה קבועות של התרכובות השונות ובצורה זו מיונם לתתי תערובות וחזרה על התהליך עד לקבלת מספר מצומצם של תוצרים המכילים קבוצות קרובות של תרכובות פחממניות.
קבוצות אלו הן חומרי הבסיס לייצור בנזין , סולר , נפט , שמן סיכה ועוד...
אחת מקבוצות התרכובות הקלות יחסית שנוצרות בזיקוק, זו אשר מכילה בין שישה לשניים עשר מולקולות פחמן עתידה להיות הבסיס לייצור הבנזין ( בזיקוק טוב יותר הטווח מצטמצם כך שהשרשראות המהוות את בסיס הבנזין הן מ C7H16 ועד C11H24 , כולן מתאדות מתחת לטמפ' הרתיחה של המים ).
הבנזין , כאחת מהתרכובות היותר "קלות" בחבורה, מזוקק בצורה זו ,ב"פיצוח" - פירוק של פחמימנים כבדים לפחמימנים קלים בעזרת טמפ' ולחצים גבוהים ביותר, וגם בתהליך הפוך - התרכבות של פחממנים קלים לתרכובת כבדה יותר("פילמור").
צורות ייצור אלו פותחו בעקבות הדרישה ההולכת וגדלה לבנזין על חשבון שאר תוצרי הנפט, ומאפשרות הפקה של יותר בנזין מהנפט הגולמי.
הבנזין הגולמי מכיל עוד מספר חומרים בריכוזים קטנים שמקורם בנפט הגולמי, חלקם לא ממש רצויים, למשל - גופרית ומתכות שונות.
לכן במטרה להשביחו ולהתאימו למנועי בעירה פנימית הבנזין מנוקה ממזהמים אלו ומקבל תוספת תוספים במטרה להעלות את אוקטן הדלק( יכולת הדלק להתנגד להצתה עצמית ).
בגלון דלק אגורה אנרגיה המשתווה לאנרגיה חשמלית של קצת מעל 36.5 אלף וואט/שעה.
לשם השוואה , זאת כמות האנרגיה הדרושה להפעלת קומקום מים ביתי בעוצמה מלאה למשך 16 שעות (!!!) בקירוב.


טוב , אוקיי...בנזין יש לנו, מה הלאה? איך בנזין יוצר את הכוח שמניע את הגלגלים?

תהליך הפקת האנרגיה מהבנזין נקרא "בעירה" וכדי להבין אותו כמו שצריך ,קודם כל בואו נלמד אילו מולקולות נכנסות למנוע , לאחר מכן איזה תהליך הן עוברות ולבסוף מה התוצאות של תהליך זה.
אל המנוע אנו מכניסים בנזין - כלומר פחמימן שמעכשיו נתייחס אליו בלועזית בעזרת הסימון HC
( HC = HIDROCARBON ) משום שלמרות שישנם מאות סוגי שונים של פחמימנים הנכנסים למנוע , כולם מגיבים עם חמצן באותה הצורה , אך בכמויות שונות.
יחד איתו אנחנו מכניסים אויר אטמוספרי שמורכב מ 21% "חמצן" בקירוב ( O2 ),
78% חנקן בקירוב ( N2 ) ועוד 1% בקירוב של מספר גזים שונים שהשפעתם על בעירה פנימית במנוע בנזין לא רלוונטית במיוחד.
כלומר אל המנוע נכנסים - O2,N2,HC - חמצן , חנקן ובנזין.
כדי להפיק כוח במנוע בעירה פנימית יש ליצור לחץ על ראש הבוכנה בכל פעימת עבודה , כדי ליצור את אותו הלחץ על ראש הבוכנה אנו מבעירים דלק במטרה לתרגם חום לגזים המתפשטים ומתרחבים במהירות גבוהה, היוצרים את הלחץ המיוחל על ראש הבוכנה. ( שאלת בונוס , מישהו יודע מי גילה והגה את התיאוריה הזאת? האומרת שחימום מולקולות בכלי סגור גורם לעליית הלחץ? )
כדי ליצור את החום המניע את התהליך אנו "מחמצנים" את הדלק.


אמרנו שבנזין הוא סוג של פחמימן - תרכובת אורגניות שככלל אצבע אוהבת להתרכב עם חמצן , או "להתחמצן".
פעולת ה"חימצון" של הפחמן ( C ) ושל המימן ( H2 ) דורשת לפרק את מרכיבי הפחמימנים הללו למולקולות/אטומי חומר בודדים במטרה לאפשר להם להתרכב עם החמצן ו"להתחמצן" , פירוק זה דורש השקעת חום במטרה לשחרר ולפרק את מבנה המולקולות של הבנזין, כך שמרכיביו יוכלו "להתחמצן".
האנרגיה המושקעת נקראת "אנרגיית שפעול" ומתבטאת במנוע בנזין בניצוץ הנוצר בין אלקטרודות הפלאג.
בחומו...ניצוץ זה מתחיל את פירוק הפחמימן ומתחיל תגובת שרשרת שגורמת להעלאת החום בתא הבעירה והמשך הפירוק של שאר הבנזין בצילינדר.

אטומים לעולם ישאפו למצב כמה שיותר יציב( יציבות אלקטרונים בקליפות ) , אטומים מסויימים נחשבים יציבים יחסית אך באפשרותם לשפר יציבותם בהתרכבות עם אטומים אחרים במטרה ליצור מולקולות יציבות ( וכך גם עם מולקולות לא יציבות ), כאשר מצב זה אפשרי האטום שואף להתרכב עם אטום אחר.
לפיכך הפחמן והמימן שואפים ליצור הרכב יציב יותר , עצם הגדרתם "אורגניים" הופכת אותם לחובבי חמצן רציניים ואת החמצן לחוליה החסרה במטרה להשיג יציבות כימית טובה יותר , כאשר הפחמן שואף להפוך לדו תחמוצת הפחמן (CO2) ומימן למימן החמצני (H2O) שאנחנו מעדיפים לקרוא לו פשוט - מים.
ברמה האטומית התרכבות זו של הפחמן והמימן עם החמצן היא "תנועה" מוחשית ( שוב, ברמה האטומית )אנרגית המשיכה בין האטומים השונים במטרה להתרכב ולהגיע למבנה יציב יותר היא אנרגיה לכל דבר.
כמו שהבדלי פוטנציאלים חשמליים יוצרים אנרגיה מעצם שאיפת הזרם לנוע בכיוון מסויים , כך גם בין אטומי המימן והפחמן השואפים להתרכב עם החמצן.
אנרגיה זו של התרכבות, תזוזה וחיכוך, פולטת אנרגיית חום.
עכשיו קחו את האנרגיה הקטנה הזאת והכפילו אותו בטריליארדי האטומים הנוכחים בכל מהלך עבודה של המנוע - וקיבלתם חום רציני.
אנשים קצת פחות משועממים פשוט אומרים - הבנזין בוער, פולט חום, חום זה גורם להתרחבות הגזים בתא השריפה וליצירת לחץ על ראש הבוכנה, סה טו.



אחלה... אז בנזין יש לנו , חמצן יש לנו, ניצוץ יש לנו , קומפרסיה מומלץ ואף רצוי שתהיה לנו... לכאורה כל התנאים לבעירה מושלמת !

ובכן...למעשה פה לא מסתיים מירוץ החימוש בדרך לבעירה מושלמת וכדי להבין למה, אנחנו שוב חוזרים לכימיה.

אמרנו שלמנוע נכנסים HC - O2 - N2 , אמרנו גם שצריכים לחמצן אותם כדי להפיק מהם חום אבל
כיצד נדע כמה חמצן יספיק בכדי לחמצן XYZ דלק?
מה יקרה אם יהיה יותר מידי דלק? מה יקרה אם פחות מידי? כיצד זה ישפיע על עוצמת המנוע? כיצד על הגזים הנפלטים מהאגזוז?


בעירת בנזין בזכוכית מגדלת -

"בעירה מושלמת" של הבנזין מוגדרת כחימצון הפחמן ( C ) לפחמן דו חמצני (CO2 ), חימצון המימן (H2 ) למימן חמצני ( H20 ) ומעבר של החנקן (N2 ) דרך תהליך הבעירה ללא השפעה על הרכבו.
בפועל בעירה "מושלמת" זו לעולם לא מתקיימת במנוע בנזין( פירוט בהמשך ) , בואו נראה את התרכובות הנוצרות בתהליך זה ונפריד בין "הטובות" "לרעות".
בבעירת הדלק בצילינדר , החנקן, מימן, חמצן, פחמן ואחוז החומרים הקטנטן המצטרף אליהם מתחילים את התהליך כ HC - O2 - N2 + כמה פיציפקס, ומסיימים אותו בהופכם לכמה וכמה חומרים ותרכובות, העיקריות שבהן -

1. H20 - המימן מתרכב עם חמצן ויוצר את המימן החמצני...המים.

2. CO - התרכבות חלקית של הפחמן עם החמצן ליצירת פחמן חמצני. שאיפת הפחמן היא להתחמצן לפחמן דו חמצני ( CO2 ),אך כאשר אין מספיק חמצן בסביבת הבעירה הפחמן מתרכב ליצירת הפחמן החמצני, גז רעיל ומסוכן.

3. CO2 - פחמן דו חמצני , "גז החממה" , בבעירה מלאה של הבנזין הפחמן מתחמצן כולו לפחמן דו חמצני.

4. HC - O2 - N2 - החומרים ההתחלתיים שלא הצליחו להתרכב עם חומרים אחרים , בנזין לא שרוף( HC ), חמצן( O2 ) וחנקן ( N2 ).

5. NOX - משפחת תחמוצות החנקן, נוצרות בהתחמצנות החנקן בהשפעת טמפ' ולחצים גבוהים - מזהמים (ע"ע OZONE ) , רעילים לנו,לבע"ח ולצמחייה ,לא טוב .

6. H/C , אטומי פחמן ומימן שהתפרקו( בניגוד לHC שלא מתפרק ) ולא התרכבו עם חמצן בתהליך השריפה. H = מימן(ברוב המקרים לא כאטום בודד אלה בצירוף אטום אחר ).

C = פחמן בצורתו הטבעית. חלקיקי פחמן - העישון השחור הנראה לעין בתערובת עשירה, לא אהוד במיוחד על הירוקים ( SOOT - פליטת חלקיקי פחמן , פיח ).

7. SO2 , דו תחמוצת הגופרית הנוצרת כתוצאה מחימצון שאריות הגופרית החומקות בתהליך השבחתו של הבנזין , כאשר יש ממיר קטליטי הוא מחמצן חלק נרחב יותר לתלת תחמוצת הגופרית SO3 שמתרכבת עם מים ליצירת חומצה גופרתית - H2SO4 ( מוכרת גם כ"חומצה סולפרית" ) חומצה זו נוצרת גם בתא השריפה בכמויות מינוריות מאוד ומאכלת את רכיבי המנוע ללא ההגנה המתאימה.
לבסוף החומצה הגופרתית מגיבה עם המימן הנותר בצנרת הפליטה ליצירת מימן גופרתי הגורם לעיתים לנינוח פליטה מרענן בריח ביצים סרוחות. התוצרים בכל שלב בתהליך בכלל לא ידידותיים לסביבה.

מלבד H2 ,H20 , CO2 , N2, O2 - כל שאר התוצרים הם מזהמי אויר ו/או רעילים לסביבה בצורה ישירה.

מערכות הזרקה...לפני שהן מחפשות ביצועים, הן "מחפשות" את האפשרות להיות בכלל מורכבות חוקית על הכלי, לכן השיקול הראשון במערכת הזרקה סטנדרטית היא עמידה בתקנות הזיהום.
תקנות זיהום האויר ההולכות ומחמירות מתייחסות בעיקרן לארבעה תרכובות - NOX,CO,HC ,SOOT כתרכובות שיש להפחיתן ומצד שני לCO2 כגז שיש להפחית את פליטתו ביחס לנסועה של הרכב(חיסכון בדלק) משום שנטען שהוא הגורם העיקרי לחימום כדור הארץ בשנים האחרונות. אמנם פליטתו באחוזים גבוהים מכלל הפליטה בבעירת הבנזין בצילינדר דווקא מראה על עליה ביעילות וירידה בזיהום האויר.

בתמונה לפניכם , ריכוז המזהמים המרכזיים.
בתמונה הבאה ריכוז גזים יותר נרחב.

אז כיצד אנו מפחיתים את התרכובות הללו?

האמת זה די פשוט , שליטה על היחס שבין החמצן לדלק בצילינדר יקבע את רמת החימצון של הבנזין הנכנס לצילינדר.
אחלה...אז איך קובעים כמה חמצן להכניס ליחידת דלק?

בעירה אסימטרית -

בעירת בנזין במנוע בעירה פנימית , לעולם לא תהיה מושלמת , הסיבות לכך מרובות ומגוונות.

* נתחיל בעובדה שהיכולת לנטר דינאמית יחס דלק/אויר קרוב מספיק "למושלם" היא בלתי אפשרית במערכות הזרקה מבחינת מוגבלות ניטור וביצוע מדוייק.
* נמשיך בעובדה שהיכולת לערבב דינאמית כך וכך חלקי אויר בכך וכך חלקי דלק באופן שקרוב "למושלם" בטווח נרחב של פעולות המנוע גם לא מתאפשר במערכות הזרקה מודרניות.
( 2 הסעיפים הנ"ל הן מטרות שאולי ניתן להשיג היום , אך הדבר ידרוש מערכת מתוחכמת ויקרה בעליל, שלא באה בחשבון בשלב זה )

הלאה לתנאים משתנים בתא השריפה -

* טמפ' שונות בנקודות שונות בתא השריפה ובנקודות שונות על ציר זמן הבעירה.
* זמן מוגבל ביותר למפגש בין כל חלקיקי החומר הנמצאים בתוך הצילינדר.
* קוואנצ'ינג - בעירה לא מושלמת עקב כיבויה כתוצאה מטמפ' נמוכה מידי, בסופה של הבעירה או במגע עם אלמנטים "קרים" בתא השריפה - למשל קירות התא.
* משקעים בצילינדר מבעירות קודמות , מוצקים, נוזליים ותוצרי פליטה גזיים.
נוסיף על כך משתנים אחרים כמו הרכב דלק מעט שונה בכל פעם( תרכובות שונות,משקלים שונים , יכולת עירבוב שונה, כמות מזהמים שונה), קומפרסיה וכדומה...
והגענו למצב שלא מאפשר לנו להגיע לבעירה קרובה לבעירה המושלמת, לבעירה המושלמת לא נגיע לעולם במנוע הבנזין אך השאיפה היא כמובן להגיע כמה שיותר קרוב , לעמדה בה פליטת המזהמים תהיה כמה שיותר קטנה.
כל סטייה מהבעירה המושלמת מייצרת תוצרי פליטה מזהמים ולא רצויים ולכן אנו שואפים להגיע כמה שיותר קרוב אליה.
בימים אלו אנו עוד רחוקים מהלפוך את פליטת המזהמים של מנוע הבנזין לכמעט זניחה ( הפליטה הסופית נקייה בהרבה תודות למערכות אנטי זיהום כמו הממיר הקטליטי עליו יפורט בהמשך ,מערכת הEGR ועוד...).

יחס "אידיאלי" , מעשה בניגודיות מעצבנת -

בפסקה הקודמת ראינו מספר סיבות לכך שנכון להיום אנו לא מסוגלים להגיע לבעירה מספיק טובה ואחידה כדי להשיל מעלינו את עניין הזיהום , למרות השיפור הענק שנעשה בשנים האחרונות
אנחנו עוד רחוקים מהמטרה הסופית.
בתוך המגבלות הללו כיצד אנו מצליחים בכל זאת להפחית את פליטת ה - NOX,CO,HC,SOOT ?



מברירה התחלתית באפשרויות נראה שאם פליטת הCO ו/או הHC גבוהה, נוסיף חמצן לתערובת ונוכל להפוך HC ו CO ל H20 וCO2 ,כך לא יהיה דלק שרוף למחצה ולכן גם לא תהיה פליטת חלקיקים גבוהה ( SOOT ).
פיס אוף קייק...חיסלנו 3 מתוך 4.
ומצד שני כדי להפחית פליטת תחמוצות של חנקן (NOX)פשוט נוריד את כמות החמצן בתערובת... 4 מתוך 4 ?

אההההה....אופס....
ניגודיות מעצבנת כבר אמרנו?


אם נוסיף מזה...נגרע מההוא...וההפך , אז היכן נקודת האמצע?

יחס סטוייכומטרי -

היחס ה"אידיאלי" למנוע בנזין במטרה להפחית את פליטת המזהמים ככל הניתן נקרא "היחס הסטוייכומטרי".
כפי שעיניכם רואות בתמונה , נבדק ונמצא שהיחס הסטוייכומטרי הוא 14.7 חלקי אויר לחלק אחד של בנזין.
יחס זה הוא יחס משקלי ולא יחס נפחי !!!
כלומר 14.7 קילו של אויר ל- 1 קילו של דלק ולא 14.7 ליטר של אויר ל-1 ליטר דלק.
יחס זה מקבל אי שם בהיסטוריה את הכינוי "למבדה" ( נהגה "למדה" - LAMDA ) ואת המספר " 1 " נומרולוגית , כל סטייה עשירה מהיחס הסטוייכומטרי היא לכיוון ה0.9 וכל סטייה ענייה 1.05.
ומעכשיו אני מבקש את רשותכם לקצר סטוייכומטרי ב - סטויכ למען פרקי האצבעות שלי והשיניים שלכם.

יחס זה מבטא תיאורטית את כמות החמצן הדרושה במטרה לחמצן בדיוק את כל הדלק הפחמימני בצילינדר מבלי לחמצן את החנקן.
תסריט תיאורטי זה לעולם לא מתקיים במנוע בעירה פנימית מהסיבות המפורטות מעלה,לכן למעשה היחס מבטא בצורה מעשית את כמות החמצן שמאפשרת חימצון כמו שיותר מלא של הבנזין(הפחמימן) תו"כ שמירה על חימצון מינימלי של החנקן.
כל סטייה "ענייה" מהסטויכ תגרום לשריפת פחמימנים שלמה יותר ( פחות HC ,פחות SOOT, פחות CO , יותר CO2, הרבה יותר NOX ) אך בעת ובעונה אחת ליצירת הרבה הרבה יותר תחמוצות חנקן רעילות ( וניתן לראות את קיצוניות הדבר בצורה מעולה בתמונות ).
כל סטייה "עשירה" מהסטויכ תגרום לשריפת פחמימנים לא שלמה ( יותר HC , יותר SOOT , יותר CO , פחות CO2 , פחות NOX [שעולה ממש מעט בתנאי עומס קיצוניים] ) אך לכמות תחמוצות חנקן נמוכה בהרבה מפאת חוסר החמצן בתערובת ותנאי השריפה המתונים יותר ( לחמצן קל יותר להתרכב ביחד עם HC מאשר עם חנקן , הדורש תנאים קיצוניים יותר בכדי להתחמצן ).
קיצוניות תכולת החמצן החופשי באגזוז מחוץ לסטויכ , בין תערובת עניה לעשירה - היא זו שגורמת לחיישן החמצן עליו דיברנו בכתבה הקודמת לתפקד בדומה למתג ON/OFF.
חיישן אחר , המסוגל לנטר את התערובת ביתר דיוק נפגוש בכתבה הבאה - "חיישן ה - WIDEBAND".



במטרה לנטרל את המזהמים משני צידי הסקאלה ולהוריד משמעותית את כמויותיהם הוכנסו לשימוש מערכות "אנטי זיהום אויר" דוגמת - הממיר הקטליטי , מערכת מיחזור גזי הפליטה ( EGR ) משאבות הזרקת אויר למערכת הפליטה, מסנני חלקיקים וכדומה.

הממיר הקטליטי -

בקצרה על הרכיב הזה...למה בקצרה? מהסיבה הפשוטה שקשה לי לדמיין שרכיב זה יגיע לטרקטורוני הספורט בשנים הקרובות. אך לבסוף לא יהיה מנוס מהרכבתו בכדי לעמוד בתקני הזיהום.



ממיר קטליטי תלת שלבי פשוט בנוי מכמה חומרים קטליטיים ( זרזים ) שמטרתם היא להאיץ פעולה כימית כלשהי, במקרה שלנו חימצון וחיזור ( OXIDATION / REDUCTION ).
קודם ראינו את תוצאותיה של הבעירה הלא מושלמת ואת תוצרי הפליטה המזהמים "המנוגדים" אחד לשני כתוצאה ממנה.
כדי ליצור פליטה נקייה יותר אנחנו צריכים לקחת ממזהם אחד את החלק שחסר לחברו וכך "לנטרל" את שניהם, אחד בפירוקו ( NOX ) ואחרים בחימצונם ( HC , CO ).
אותו מרכיב הוא החמצן - (הנלקח או... מהNOX , או שנמצא בתערובת השרופה, ו/או אם יש כזו - מוזרם בעזרת משאבת האויר ) המזורז בממיר להתרכבות עם הפחמימנים שלא נשרפו במלואם בבעירה.
ללא הממיר הקטליטי לא יתאפשר לתערובת להתאזן בצורה זו משום שהתרכובות השונות לא היו מתפרקות במהירות מספקת, ואחרות לא היו מתרכבות במהירות מספקת - הממיר מזרז תהליך זה.
כדי להשיג זאת הממיר מורכב משלושה סוגי זרזים ממשפחת מתכות הפלטינה ( PGM , ישנם גם מתכות לא אצילות - פחות נפוצות) , הסידור הנפוץ משתמש ב -

1. פלאדיום ו/או פלטינה - זרזים המחמצנים HC ו CO ל H2O ו CO2.
2. רודיום - זרז המחזר NOX ל N2 וO2 וכתוצאה משחרר את החמצן ומאפשר לו להתרכב לCO2 ול H2O.
3. סיריום - המאחסן חמצן לחימצון עתידי של פחמימנים.

כדי להעלות את אפקטיביות הממיר התערובת צריכה להיות באזור היחס הסוייכומטרי, כדי קודם כל להיות בטווח של פליטת מזהמים סבירה ואיזון יחסי בכמויותיהם
וגם במטרה לאפשר קפיצה מתמדת בין תערובת ענייה לעשירה, אחרת יעילות הממיר יורדת בצורה מורגשת.

בפשטות , הממיר "משלים" את הבעירה של הפחממנים ומנטרל תחמוצות חנקן רעילות.
הממיר זקוק לקפיצה בין תערובת ענייה לעשירה כדי "לחמצן" את תוצרי הפחממנים שלא התחמצנו במלואם בבעירה.
אותה קפיצה בין התערובות היא קודם כל מחוייבת המציאות משום שכל נסיון להצמד לתערובת הסטוייכ יראה כגל סינוס בין תערובת ענייה ועשירה,
ובנוסף הצורך נובע ממבנה הממיר - המחזר NOX בתערובת ענייה , אשר ברגע שתערובת הדלק הופכת עשירה( וגם בזמן התערובת הענייה ) ניתן בעזרתו לחמצן את הפחמימנים.
הממיר מפרק ("מחזר") את הNOX לחמצן וחנקן בלתי מזיקים ומחבר את אותו חמצן לפחמימנים שלא נשרפו במלואם וכך מנטרל אותם לתוצרים בלתי מזיקים מ- HC ו CO לCO2 ו H2O.



בתערובת ענייה מעט אוגרים חמצן מפירוק הNOX (ניתן גם ללכוד NOX ולחזר אותו מאוחר יותר בסוג ממירים אחר) ואז מחמצנים בעזרתו תוצרים של תערובת עשירה המגיעה בהמשך.
הקפיצה מאפשרת לממיר בעצם לפרוק את החמצן מתחמוצת החנקן(ניטרול ה-NOX )ולאגור אותו, ובכך "לטעון את עצמו בחמצן" שיתרכב בעתיד עם התערובת העשירה וינטרל את מזהמיה , צורת עבודה זו תורמת לניצול מקסימלי של פעולת הממיר משום שהיא קודם כל מבטלת מזהם אחד בצורה מסודרת יחסית ואז בעזרתו מבטלת מזהם שני בצורה אגרסיבית יותר ומסודרת יותר = יעילה יותר.
קפיצה זו היא לא בגדר חובה אלה רק מגדילה את יעילות הממיר ,הוא עובד ומנטרל בכל יחס תערובת. אך היא כן גורמת להרכב פליטה העשיר בעיקר במזהם מסוג אחד ופחות "עירבוביה"( שום...באופן יחסי ).
כלומר בידול יחסי זה בין התערובות , בעצם מאפשר שליטה על כל מזהם "בנפרד" - שיטה יעילה יותר.
כמובן שבכל תערובת יופיעו כל סוגי הגזים והממיר הקטליטי "מטפל" בכולם כל הזמן , ללא קשר לתערובת.
הפלטינה והפלדיום מחמצנים את הפחממנים עם חמצן חופשי הנמצא באגזוז , הרודיום מחזר את תחמוצות החנקן- לחנקן וחמצן המתרכב עם הפחמימנים החופשיים באגזוז והסיריום אוגר חמצן לחימצון אותם פחמימנים כאשר התערובת בממיר עשירה בפחמימנים, במטרה להעלות את יעילות הממיר.

התוצאה של תהליך זה הוא ניטרול הדדי בין המזהמים מה שמוריד פלאים את כמות המזהמים הסופית היוצאת מהאגזוז.


יחס דלק/ אויר - הכי יעיל/חסכוני ? הכי חזק? הכי נקי?

עד עכשיו למדנו על תהליך השריפה והשפעת יחס הדלק על זיהום האויר ולבסוף... על החובה של מערכות ההזרקה לעמוד בתקנים , מידע זה הכרחי בכדי להבין את צורת הפקת הכוח של מנוע הבנזין ואת האילוצים הגורמים למערכת ההזרקה הסטנדרטית לספק ביצועים נמוכים יותר בכל הקשור בהספק ומומנט.
מעתה והלאה חדל סדר כימיה ותחילת סדר "טיונינג" ( טוב בעצם עוד טיפל'ה טיפל'ה כימיה , אתם סוחבים? ).

הלכנו מספיק סחור סחור אז ניגש ישר לעניין , אותנו מעניין איך מגיעים ליחס דלק / אויר שמייצר הכי הרבה כוח.

בכותרת מוצגות שלוש שאלות להן תשובות תיאורטיות מאוד , תיאורטיות ומעשיות - שונות לגמרי אחת מהשניה.




תיאורטית מאוד -
בעולם בו מתקיימת בעירה מושלמת במנוע בעירה פנימית היחס הסוייכומטרי הוא התשובה לכל השאלות.
מהסיבה הפשוטה שפשוט כל הדלק מתחמצן במלואו , אין הפסדים ואין בעירה לא מושלמת , כל חלקיק של דלק מחומצן עד תם.
תוצרי הפליטה נקיים ומאוזנים לגמרי - הכי נקי.
חימצון הדלק נעשה באופן מלא - הכי יעיל - הכי חזק.

תיאורטית -
מכיוון שאין לנו בעירה מושלמת אנחנו נאלצים להתחיל ולהפריד את כל הקטגוריות.

הכי יעיל - כדי להיות הכי יעילים אנחנו צריכים לשרוף כל פיסת דלק במלואה ולהרוויח את כל הערך הקלורי שלה , כלומר לחמצן את הדלק באחוזים גבוהים ביותר.
דבר זה קורה רק כאשר הצילינדר רווי בחמצן ביחס לכמות הדלק , אך לא רווי מידי בכדי לבזבז אפשרות לחימצון מלא של עוד כמה חלקיקי דלק( בזבוז פוטנציאל פעימת העבודה ) ומהצד השני לא עשיר מידי בדלק בכדי לגרום לביזבוז מיותר של דלק שלא נשרף עקב הבעירה הלא מושלמת - היחס מתאזן כפי שניתן לראות באיור באזור ה1-1/15.5.
מה שאנו רואים פה הוא בעצם שבעקבות הבעירה הלא מושלמת ,כדי להבטיח בעירה של רוב רובם של חלקיקי הדלק יש לגרום לתערובת ענייה מעט מהסטוייכ ( לספק יותר חמצן כדי להעלות את הסיכוי שהוא יפגש עם הדלק ).
יחס זה גורם להתחממות יותר גדולה של המנוע למרות הירידה בכוח - הסיבה לכך היא כמות החום ביחס לכמות הדלק , הידוע כמקרר וסופג חום.
התחמצנות מלאה יותר של מימן ופחמן בתערובת ענייה יוצרת הרבה יותר קלוריות ביחס לכמות הדלק משום שהבעירה יותר יעילה ויותר מלאה.
במספרים - בעירה של חלקיק פחמן והפיכתו לפחמן חד חמצני ( CO )בבעירה דלת חמצן משחררת כ- 26.5 אלף קלוריות ( בקירוב, קלוריה היא אמת מידה לאנרגיה ), בעוד חימצונו של הפחמן לפחמן דו חמצני (CO2 ) משחרר כ94 אלף קלוריות. ובתערובת ענייה יש יותר CO2.
( המימן משחרר בהתרכבותו למים - כ68.5 אלף קלוריות , נמוך מהפחמן בהתרכבותו לCO2. אך חלקיק המימן קטן בהרבה - כלומר בעירתו יעילה יותר ולכן הוא דלק "יותר טוב". לידע כללי התרכבות כימית של פחמימן למטרת יצירת אנרגיה לא חייבת להיות תגובה עם חמצן, אך אז היא לא תוגדר כ"בעירה".)
כמובן שעצם העובדה שבתערובת זו נשארים פחות חלקיקים לא שרופים גם לא תורמת לקירור המנוע.
כלומר יש תפוקת חום מקסימלית ביחס לכמות הדלק , אין הרבה דלק שיקרר את המנוע וגזי הפליטה חמים ביותר משום שאין בהם חלקיקים "קרים" לא שרופים - לכן המנוע מתחמם.



הכי נקי - אין בכלל ספק - יחס סטוייכומטרי , הרי הוא נקבע בעיקר ע"פ פרמטר זה, אין מה להרחיב, הגרפים מדברים בעד עצמם.

הכי חזק - כבר מרגישים בבית , רוצים דלק והרבה דלק ועוד דלק , ואם אפשר גם עוד קצת דלק בצלוחית בצד ואם ניתן אז גם תארוז לי עוד קצת דלק TAKE AWAY....אההה ואני מגדיל בשקל תשעים.



פה יש לנו בדיוק ההפך מ"הכי יעיל" - במטרה לייצר כמה שיותר לחץ בצילינדר אנחנו צריכים לנצל את החמצן בצילינדר במלואו , כלומר כל מולקולת חמצן שנכנסה לצילינדר צריכה "להפרות" ולחמצן בנזין.
בעוד במצב "הכי יעיל" אנחנו מחמצנים את רוב רובו של הדלק + משאירים עודף במטרה לנצל את הדלק במלואו ( אנרגיה פר כמות דלק ), פה אנחנו מנסים לנצל את כל המילוי הנפחי של הצילינדר למטרת הפקת כוח ( אנרגיה פר פעימת עבודה ) ולאו דווקא למטרת ניצול הדלק , בעצם מקריבים כמה חלקיקי דלק מיותרים במטרה לנצל את כל החמצן.
ככל שיותר בנזין יתחמצן במלואו נקבל יותר כוח , בגישה זו כל חמצן שישאר חופשי בצילינדר הוא בזבוז ויכולנו לדחוף עליו עוד חלקיק בנזין ולייצר עוד אנרגיה.
שוב , בכדי להגיע למצב זה הבעירה הלא מושלמת מאלצת אותנו לעבור על היחס הסטוייכמטרי ולהכניס יותר דלק מהחמצן היכול לחמצן אותו לגמרי באותו הרגע.
דבר המוביל להתכלות של רוב רובו של החמצן בצילינדר אך משאיר עודפים של דלק לא שרוף ופחמן חד חמצני, מסיבה זו ומהסיבה שמשתמשים ביותר דלק מלכתחילה תערובת זו פולטת תוצרי פליטה "קרים" יותר ומקררת את המנוע. עם זאת יש לזכור שהיא מפעילה יותר לחץ על חלקי המנוע , מה שמתורגם בסופו של דבר לחום.
פר פעימת עבודה תערובת זו יוצרת יותר אנרגיה.
פר כמות דלק - היא לא מנצלת את הערך הקלורי שלו באחוזים גבוהים.
היחס התיאורטי למקסימום תפוקה של כוח מתאזן באזור ה13.3.
יחס עשיר יותר יגרום לבעירה חלקית גדולה מהרצוי , לירידה בעוצמת המנוע ועליה חדה בצריכת הדלק ופליטת המזהמים.

מעשית - השינוי היחידי שמבוצע בפועל הוא תוצאה של חום ודטונציות , דהיינו תוספת דלק במטרה לקרר את המנוע ולמנוע דטונציות.
הדבר מתבטא בעיקר בהעלאה של יחס הדלק לביצועים מקסימליים לאזור ה1 / 1.12.6,
פשוט כי לא ניתן לעמוד ביחס "טוב" יותר מבלי לסבול מחימום יתר ודטונציות, אילוצים...



יחסי התערובת המתוארים מעלה משתנים בין מנוע זה לאחר ובין מנועים שונים מאותו הדגם , מסיבה זו כל מנוע זקוק לכיוון אינדיבידואלי במטרה להגיע ליעדים הנדרשים.

עד כאן להפעם...בפעם הבאה נראה כיצד אנחנו משיגים טיונינג אידיאלי של המנוע?
מהם האילוצים של המערכת המקורית?
ולמה המחשב ומערכת ההזרקה המקורית לא יכולים לספק לנו אותו בלחיצת כפתור?

מקווה שנהנתם...
שבת שלום ושנה טובה !
ים סוסנה
_________________
There Is More To Livin' Then Only Survival
מנצח ליגת "כבד הברזל 2008".


נערך בפעם אחרונה על-ידי YAM.S בתאריך 13:59:47 19/09/08, נערך בסך הכל 4 פעמים
חזור למעלה
צפה בכרטיס האישי של המשתמש שלח מסר אישי
ben1993
נזימאי חדש
נזימאי חדש


הצטרף בתאריך: 31/08/2007 ב- 14:09:12
הודעות: 63

הודעהנשלח: 12:50:08 19/09/08    כותרת הודעה: אחלה כתבה תגובה עם ציטוט

אחלה כתה אחי בוכה
חזור למעלה
צפה בכרטיס האישי של המשתמש שלח מסר אישי
YAM.S
נזימאי טכני
נזימאי טכני


הצטרף בתאריך: 03/02/2008 ב- 14:39:08
הודעות: 539
מיקום: קיבוץ מפלסים

הודעהנשלח: 12:59:46 19/09/08    כותרת הודעה: תגובה עם ציטוט

ד"ר ריד , פעם הבאה מומלץ אשכרה לקרוא לפי שמגיבים.
בכל מקרה תודה.
_________________
There Is More To Livin' Then Only Survival
מנצח ליגת "כבד הברזל 2008".
חזור למעלה
צפה בכרטיס האישי של המשתמש שלח מסר אישי
ZiB
נזימאי חדש
נזימאי חדש


הצטרף בתאריך: 08/03/2008 ב- 03:07:00
הודעות: 50

הודעהנשלח: 18:34:55 19/09/08    כותרת הודעה: תגובה עם ציטוט

כל הכבוד על הכתבות וההסברי ים. מגניב
תרומה אדירה לפורום.
בוא נגיד ככה,אם ההית אישה ההיתי מתחתן איתךP:
חזור למעלה
צפה בכרטיס האישי של המשתמש שלח מסר אישי
הצג הודעות קודמות:   
תגובה להודעה    עמוד פורום ראשי -> טרקטורונים ואופנועים - טכני ושיפורים כל הזמנים הם GMT + 3 שעות
עמוד 1 מתוך 1

 
עבור:  
אתה לא יכול לשלוח הודעות בפורום זה
אתה לא יכול להגיב להודעות בפורום זה
אתה לא יכול לערוך את הודעותיך בפורום זה
אתה לא יכול למחוק את הודעותיך בפורום זה
אתה לא יכול להצביע למשאלים בפורום זה



Powered by phpBB © 2001, 2005 phpBB Group
Powered by phpBBHeb © 2002 phpBBHeb