دانلود پاورپوینت آشنایی با مبانی سیستم های احتراق پاک و کاهش آلاینده ها در موتورهای خودرو

امروزه با توجه به افزایش نگرانی‌های زیست‌محیطی و وضع قوانین سخت‌گیرانه برای حفظ کیفیت هوا، تحولات عظیمی در مهندسی موتورهای درون‌سوز رخ داده است. در این راستا، بکارگیری سیستم های احتراق پاک به عنوان راهکاری بنیادی برای دستیابی به راندمان حرارتی بالاتر و کاهش چشمگیر آلاینده‌های خروجی، در صدر اولویت‌های خودروسازان جهان قرار گرفته است.

فرآیند احتراق در موتورهای خودرو، یک واکنش شیمیایی پیچیده و سریع است که طی آن انرژی شیمیایی سوخت به انرژی مکانیکی تبدیل می‌شود، اما این فرآیند در شرایط واقعی هرگز به صورت ایده‌آل رخ نمی‌دهد. در حالت ایده‌آل، سوخت‌های هیدروکربنی باید پس از ترکیب با اکسیژن تنها دی‌اکسید کربن و بخار آب تولید کنند، اما به دلایلی نظیر عدم اختلاط کامل سوخت و هوا، تغییرات دمایی موضعی و زمان محدود واکنش، محصولات جانبی مضری تولید می‌شوند. شناخت این آلاینده‌ها که شامل اکسیدهای نیتروژن (NOx)، مونوکسید کربن (CO)، هیدروکربن‌های نسوخته (HC) و ذرات معلق (PM) هستند، اولین گام در طراحی سیستم‌های نوین است. مهندسی احتراق مدرن بر این اصل استوار است که به جای صرفاً تصفیه گازهای خروجی در اگزوز، شرایط ترمودینامیکی و شیمیایی داخل سیلندر را به گونه‌ای مدیریت کند که از همان ابتدا تشکیل این آلاینده‌ها به حداقل ممکن برسد.

دستیابی به احتراق پاک نیازمند کنترل دقیق پارامترهای متعددی نظیر زمان‌بندی پاشش سوخت، فشار تزریق، و نحوه اختلاط هوا و سوخت (توربولانس) در محفظه احتراق است. فناوری‌های پیشرفته‌ای مانند تزریق مستقیم سوخت (GDI) و سیستم‌های زمان‌بندی متغیر سوپاپ‌ها (VVT) به مهندسان اجازه می‌دهند تا کنترل بی‌نظیری بر فرآیند اتمیزاسیون سوخت و شکل‌گیری شعله داشته باشند. علاوه بر این، استراتژی‌های نوین احتراق مانند احتراق تراکمی بار همگن (HCCI) یا احتراق در دمای پایین (LTC)، تلاش می‌کنند تا مزایای موتورهای دیزلی و بنزینی را تلفیق کرده و با پایین نگه داشتن دمای شعله، از تشکیل اکسیدهای نیتروژن جلوگیری کنند؛ چرا که این آلاینده‌ها عمدتاً در دماهای بسیار بالا تشکیل می‌شوند. همزمان، بهبود طراحی هندسی تاج پیستون و سرسیلندر باعث می‌شود تا جریان‌های گردابی هوا بهینه شده و سوختن مخلوط به کامل‌ترین شکل ممکن و با کمترین هدررفت انرژی صورت گیرد.

در نهایت، رویکرد جامع در کاهش آلایندگی تنها به تغییرات مکانیکی محدود نمی‌شود، بلکه نیازمند تلفیقی هوشمندانه از الکترونیک و مکانیک است. واحد کنترل الکترونیکی موتور (ECU) با دریافت لحظه‌ای داده‌ها از سنسورهای مختلف (مانند سنسور اکسیژن، دمای هوا و ضربه)، نسبت سوخت به هوا را در حد استوکیومتری یا شرایط “Lean-Burn” (سوزاندن رقیق) تنظیم می‌کند تا کاتالیزورها و فیلترهای ذرات که در مسیر اگزوز نصب شده‌اند، با حداکثر راندمان عمل کنند. در واقع، سیستم های احتراق پاک مدرن حلقه‌ای از مدیریت دقیق احتراق در داخل سیلندر و پس‌الایش گازها در خروجی هستند که هدف نهایی آن‌ها رساندن آلاینده‌های خطرناک به سطحی نزدیک به صفر است، بدون آنکه قدرت و گشتاور مورد نیاز راننده قربانی شود. این تکامل مداوم، تضمین‌کننده بقای موتورهای درون‌سوز در عصر گذار به انرژی‌های پاک‌تر خواهد بود.