جملة التغذية بالوقود

​

جملة التغذية بالوقود:

يحتاج محرك الديزل لدارة خاصة من أجل تزويده بالوقود وبما أنه يعتمد على الحواقن وهذه قطع ذات دقة عالية وتتضمن ثقوب صغيرة جداً فإن الوقود المرسل إلى المحرك يجب أن يكون نظيفة للغاية وخالية من الشوائب.

وهكذا يجب أن تقوم جملة الوقود ليس بتأمين الوقود وحسب بل ضمان نظافته، يتحقق هذا بواسطة سلسلة من المصافي (الفلاتر) المتتالية، عادةً يصفى الوقود خارج المحرك ثم يدخل إلى مصفاة ضمن المحرك، تقع على خط الوقود المؤدي إلى كل حاقن تكون جملة الوقود في محرك الديزل أعقد من نظيرتها لمحرك البنزين وذلك لسببين: أولهما تزويد المحرك بالوقود لأجل عمله والسبب الثاني قيام الوقود بتبريد الحواقن ولتحقيق الهدف الثاني تتم المحافظة على جريان الوقود في جملة الوقود بمعدل أعلى بكثير من اللازم لتشغيله.

و الوقود الفائض يعاد إلى مضخة الوقود أو إلى خزان الوقود تبع المجال الاستخدام، قبل البدء بدراسة تفاصيل أجزاء دارة تغذية المحرك بالوقود، لابد من أن نشير بأن جملة الوقود على السفينة تتألف من جزأين: الدارة العامة للوقود و الدارة الخاصة بالمحرك.

الدارة العامة للوقود: تتألف هذه الدارة من خزانات الوقود التي تغذي المحرك بالوقود ومضخات نقل وتحريك الوقود والأنابيب ووسائط المراقبة والتحكم.

تتلخص مهمة هذه الدارة بتخزين الوقود و تنظيم مراحل استهلاكه و ضخه ونقله بين الخزانات للمحافظة على اتزان السفينة.

الأجزاء الرئيسية للدارة العامة للوقود

 الدارة الخاصة بالمحرك: تتألف هذه الدارة من خزانات الخدمة، مضخات نقل الوقود إلى المحرك، المنقيات الدوارة، جهاز الوقود.

تتلخص مهمة هذه الدارة في تأمين وصول الوقود إلى المحرك بالمواصفات المطلوبة.

الأجزاء الرئيسية لدارة الوقود الخاصة بالمحرك

تقوم جملة الوقود الخاصة بالمحرك بتنفيذ الوظائف التالية:

- تنظيم عملية حقن الكمية اللازمة من الوقود إلى داخل الأسطوانات في اللحظة المناسبة

- تفتيت قطرات الوقود إلى ذرات دقيقة جدا atomization

- تأمين وصول كميات متساوية من الوقود إلى جميع أسطوانات المحرك.

تستعمل الآن بشكل واسع أجهزة الحقن بالضخ وتجهز بها الغالبية العظمى من المحركات ويوضح الشكل التالي رسماً تخطيطياً لأهم القطع الأساسية التي تدخل في تركيب هذا النوع من أجهزة الوقود والتي تشمل مصفاة الوقود ومضخة الوقود (أو مضخة الضغط العالي) والحاقنات وأنابيب التوصيل.

يرد الوقود من الخزان تحت تأثير مضخة التغذية (غير مبينة على الشكل التي تدفعه إلى مضخة الحقن بعد أن يمر عبر مصفاة الوقود لسحب الشوائب العالقة به وتسوق مضخة الحقن كمية معينة من الوقود تحت تأثير الضغط العالي إلى الحاقنات التي تقوم بدورها بتوصيل الكمية اللازمة إلى الأسطوانة بينما ترسل الكمية الفائضة من كل حاقن عبر أنبوب خاص وتلتقي مجاري الفائض في أنبوب رئيسي يصب أخيرة في خزان الوقود.

طريقة حقن الوقود بالضخ Injection Pump

بنية ومبدأ عمل المضخات ذات الكباسات:

في هذا النوع من المضخات تتم معايرة كمية الوقود بواسطة تغيير طول الشوط المفيد للكباس أي بتغيير ذلك القسم من الشوط الذي يتم خلاله توريد الوقود إلى الحاقن ويتحقق ذلك بتغيير التوضع النسبي للكباس plunger (البلونجر) بالنسبة لعلبة المضخة.

تحوي المضخة على عدد من عناصر الضخ كما يتضح من الشكل التالي، يختص كل عنصر بأسطوانة من أسطوانات المحرك وتحتضن جميعها في علبة واحدة يتم تشغيلها جميعاً بواسطة محور الكامات الخاص بالمضخة ويوضح الشكل التالي بنية هذه المضخة وطريقة عملها، تتميز كباسات هذا النوع من المضخات بوجود مجری ذي بنية خاصة في المنطقة العلوية.

الأقسام الرئيسية لإحدى مجموعات الضخ

يتم تشكيله كما يلي:

بالاتجاه المحوري: يوجد إفريز لوبي 12 يبدأ على مسافة محددة من السطح العلوي للكباس.

بالاتجاه القطري: يوجد إفريز حلقي 13.

يتصل سطح الكباس مع المجرى المذكور بواسطة أخدود مواز لمحور الكباس 6، أسطوانة الكباس تملك نافذة أو اثنتين 7 تتصلان مع منطقة الامتصاص (السحب) التي تحيط بالأسطوانة من الخارج.

يقع فوق هذه الأسطوانة صمام التصريف (الطرد) 11، ونابضه 10 الذي يتوضع ضمن هيكل خاص 9.

يتلخص مبدأ عمل المضخة كما يلي: أثناء حركة الكباس إلى الأسفل يتدفق الوقود إلى الفراغ المتشکل فوق سطح الكباس عبر نوافذ الأسطوانة (الوضعية 1).

في بداية حركة الكباس نحو الأعلى يعود قسم من الوقود (عبر نوافذ الأسطوانة) إلى منطقة الامتصاص (الوضعية (II.

مع استمرار حركة الكباس نحو الأعلى يقوم الكباس بإغلاق نوافذ الأسطوانة (الوضعية III) وبعد ذلك يبدأ ضخ الوقود باتجاه البخاخ، تنتهي عملية الضخ عندما تنفتح نوافذ الأسطوانة بواسطة الإفريز اللوبي المحفور علی سطح الكباس (الوضعية IV).

من هذه اللحظة حتى لحظة وصول الكباس إلى أعلى نقطة يتحرك الوقود الموجود فوق سطح الكباس وينساب عبر الأخدود الموازي للمحور إلى المجرى المحصور بين الإفريز اللوبي والإفريز الحلقي وينتقل عبر نوافذ الأسطوانة إلى منطقة الامتصاص.

يتوقف حجم الوقود الذي يتم ضخه باتجاه البخاخ على طول شوط الكباس الذي يمتد من لحظة إغلاق نوافذ الأسطوانة (الوضعية III) إلى لحظة فتح هذه النوافذ بواسطة الإفريز اللوبي (الوضعية IV).

يسمى هذا القسم من شوط الكباس بالشوط الفعال، يمكن التحكم بكمية الوقود التي يتم حقنها عن طريق التحكم بطول الشوط الفعال الكباس وذلك بتدوير الكباس ضمن أسطوانته بزاوية محددة، مما يؤدي إلى تغيير لحظة فتح نوافذ الأسطوانة (إنهاء الضخ) بواسطة الإفريز اللوبي (تأخير أو تسبيق).

لتدوير الكباس نستخدم القدمة 1 التي تتوضع ضمن تجويف جلبة المعايرة 2 المركبة على أسطوانة الكباس 4 من الخارج، يثبت على جلبة المعايرة من الخارج مسنن قرصي 5 يتعشق مع الجريدة المسننة 14.

يؤدي تحريك الجريدة المسننة إلى دوران جلبة المعايرة 2 وبالتالي تدوير الكباس 3 ضمن أسطوانته، يوضح الشكل أعلاه تأثير تدوير الكباس على كمية الوقود التي يتم ضخها خلال دورة واحدة للمحرك، في جميع الحالات يبدأ ضخ الوقود عندما يقوم الكباس بإغلاق نوافذ الأسطوانة (الوضعية A)، وعند العمل الطبيعي للمحرك (الوضعية B) يبلغ طول الشوط الفعال للكباس h₁.

إذا دورنا الكباس باتجاه عقارب الساعة (النظر من الأعلى) أي الوضعية C فإن الشوط الفعال الكباس يتناقص ويصبح h₂ وبالتالي تنخفض كمية الوقود التي يتم ضخها إلى الحاقن، إذا تم تدوير الكباس وفق الوضعية D أي عندما يتوضع الأخدود الموازي المحور الكباس مقابل نوافذ الأسطوانة فإن ضخ الوقود سيتوقف تماماً لأن الوقود، الموجود فوق سطح الكباس سينساب عبر الأخدود ويتجه إلى منطقة الامتصاص وضعية الضخ الصغرى).

مصفاة الوقود filter:

تعتبر مصفاة الوقود أداة ضرورية وقطعة أساسية في جهاز الوقود المستخدم في محركات الديزل، وذلك لحماية مضخة الضغط العالي من خطر وصول الشوائب الغريبة الموجودة في الوقود، ولوقاية الأجزاء الدقيقة الصنع المنتشرة في شتى مجموعات جهاز الوقود، وتوجد أنواع عديدة من المصافي تحوي جميعها على عنصر تصفية قد يكون مصنعاً من الورق أو القماش أو اللباد أو القماش واللباد معاً أو غير ذلك.

يوضح الشكل التالي مصفاة نموذجية.

مصفاة الوقود

تدل الأسهم الموجودة على اتجاه حركة الوقود وكيفية تنقيته من الأوساخ، يدخل الوقود إلى المصفاة بواسطة الأنبوب المتصل بالمأخذ 3 والقادم من الخزان ويمر حول عنصر التصفية 6 ومن ثم يخترق هذه الكتلة الورقية ويغادر المصفاة بالقناة الموصولة بمأخذ الخروج 10.

يزود عنصر التصفية بزوج من ملاطات (جوانات) الإحكام 5 وذلك لمنع اختلاط الوقود المصفى مع الوقود الخام ويقوم النابض 7 بتطبيق الضغط اللازم على هذه الجوانات.

يتوجب تبديل عناصر التصفية الموجودة المصنوعة من الورق بصورة دورية تعتمد مدتها على نوعية الورق المستخدم وينطبق ذلك على المصافي التي تحتوي عناصر تصفية مصنوعة من القماش أما العناصر المصنوعة من اللباد فيمكن غسلها وإعادة استعمالها ثانية.

مضخة التغذية feed pump:

تستخدم مضخة التغذية لضخ الوقود من الخزان عبر مصفاة الوقود ومن ثم توصيله إلى مضخة الحقن، في المحركات الصغيرة يمكن أن تركب على جسم مضخة الحقن ذاتها أو أن تكون مستقلة.

المضخة المسننية

يمكن أن تكون هذه المضخة إما من النوع المسنني كما في الشكل السابق أو ذات الكريات كما في الشكل التالي

مضخة ذات كريات

1 حجرة الانضغاط 2 غلاف 3 حجرة الامتصاص 4 كرية 5 الجزء الدوار 6 التصريف

 أو المكبسي كما في الشكل التالي

مضخة مكبسية

 أو ذات الحجاب الحاجز (الممبران) كما في الشكل التالي

مضخة من النوع الممبراني

مضخة الحقن (مضخة الضغط العالي) High pressure injection pump:

تقوم مضخة الحقن بضغط الوقود وإيصاله إلى الحاقنات المركبة في غطاء أسطوانات المحرك، تتراوح قيمة ضغط الوقود الضروري لإنجاز عملية التذرير بشكل جيد ضمن الجمال MPa (150- 50).

بالإضافة إلى ذلك تقوم مضخة الوقود بعملية التحكم بكمية الوقود المناسبة لنظام عمل المحرك، وإيصال هذه الكمية إلى الحاقن تحت ضغط عال في لحظة معينة على أن يتم تصريفها خلال فترة محددة أيضاً، تتألف المضخة عادة من مجموعة كتل (أو عناصر) للضخ عددها يساوي عدد الأسطوانات، وتوضع هذه المجموعات في علبة واحدة وتعمل بواسطة محور كامات واحد يحصل على القوة اللازمة لدورانه من عمود المرفق في المحرك بواسطة سلسلة أو مجموعة مسنات، يجب أن تكون كميات الوقود التي تقوم مجموعات الضخ بإرسالها إلى الأسطوانات متساوية، في أسوأ الحالات يجب أن لا تتجاوز الفروقات في الكميات أكثر من %5 على نظام العمل الاسمي (الكامل للمحرك) توجد عدة أنواع مختلفة من مضخات الحقن لكن أكثرها استعمال المضخات ذات الكباسات Plungers.

الحاقن أو البخاخ