Dizel yoqilg'isi yonadimi? U yonadi va juda kuchli. Oldindan aralashtirilgan yonishda ishtirok etmagan uning qoldig'i o'zgaruvchan tezlikda yonish bosqichida iste'mol qilinadi.
Dizel dvigatellarda yonish juda qiyin. 1990-yillarga qadar uning batafsil mexanizmlari yaxshi tushunilmagan edi. Yonish kamerasida dizel yoqilg'isining yonish harorati ham har bir holatda o'zgarib turardi. O'nlab yillar davomida bu jarayonning murakkabligi tadqiqotchilarning "shaffof" dvigatellarda qo'llaniladigan yuqori tezlikda suratga olish, zamonaviy kompyuterlarning qayta ishlash quvvati va ko'plab matematik modellar kabi zamonaviy vositalari mavjudligiga qaramay, uning ko'plab sirlarini ochishga urinishlariga qarshi bo'lib tuyuldi. dizelda yonishni simulyatsiya qilish uchun mo'ljallangan 1990-yillarda an'anaviy dizel yonish jarayoniga varaqli lazer tasvirini qo'llash bu jarayonni tushunishni sezilarli darajada yaxshilash uchun kalit bo'ldi.
Ushbu maqolani qamrab oladiklassik dizel dvigatel uchun eng o'rnatilgan jarayon modeli. Dizel yoqilg'isining bu an'anaviy yonishi, birinchi navbatda, aralashtirish orqali boshqariladi, bu yonishdan oldin yoqilg'i va havoning tarqalishi tufayli yuzaga kelishi mumkin.
Yonish harorati
Dizel yoqilg'isi qanday haroratda yonadi? Agar ilgari bu savol qiyin bo'lib tuyulgan bo'lsa, endi unga mutlaqo aniq javob berish mumkin. Dizel yoqilg'isining yonish harorati taxminan 500-600 daraja Selsiy. Yoqilg'i va havo aralashmasini yoqish uchun harorat etarlicha yuqori bo'lishi kerak. Past atrof-muhit harorati hukmron bo'lgan sovuq mamlakatlarda dvigatellarda dvigatelni ishga tushirishga yordam berish uchun kirish portini isituvchi yondiruvchi vilka mavjud edi. Shuning uchun dvigatelni ishga tushirishdan oldin asboblar panelidagi isitgich belgisi o'chguncha kutishingiz kerak. Bu dizel yoqilg'isining yonish haroratiga ham ta'sir qiladi. Keling, uning ijodida yana qanday nuanslar borligini ko'rib chiqaylik.
Xususiyatlar
Dizel yoqilg'isini tashqi tomondan boshqariladigan gorelkada yoqishning asosiy sharti unda saqlanadigan kimyoviy energiyani chiqarishning o'ziga xos usulidir. Ushbu jarayonni amalga oshirish uchun yonish jarayonini osonlashtirish uchun kislorod mavjud bo'lishi kerak. Bu jarayonning eng muhim jihatlaridan biri yoqilg'i va havoni aralashtirishdir, bu ko'pincha oldindan aralashtirish deb ataladi.
Dizel yonish katalizatori
Dizel dvigatellarda yonilg'i ko'pincha dvigatel tsilindriga siqish zarbasi oxirida, yuqori o'lik nuqtadan oldin tirsakli valda bir necha daraja burchak ostida yuboriladi. Suyuq yoqilg'i odatda injektor uchidagi kichik teshiklar yoki nozullar orqali bir yoki bir nechta jetlarda yuqori tezlikda AOK qilinadi, mayda tomchilarga atomizatsiya qilinadi va yonish kamerasiga kiradi. Atomlashtirilgan yoqilg'i atrofdagi isitiladigan siqilgan havodan issiqlikni yutadi, bug'lanadi va atrofdagi yuqori haroratli yuqori bosimli havo bilan aralashadi. Piston yuqori o'lik nuqtaga (TDC) yaqinlashishda davom etar ekan, aralashmaning harorati (asosan havo) uning tutashuv haroratiga etadi. Webasto dizel yoqilg'isining yonish harorati boshqa dizel yoqilg'isidan farq qilmaydi, taxminan 500-600 darajaga etadi.
Avvaldan aralashtirilgan yoqilgʻi va havoning tez yonishi, tutash kechikishidan keyin sodir boʻladi. Bu tez yonish yonishning boshlanishi hisoblanadi va havo-yonilg'i aralashmasi iste'mol qilinganda silindr bosimining keskin oshishi bilan tavsiflanadi. Oldindan aralashtirilgan yonish natijasida paydo bo'lgan ortib borayotgan bosim zaryadning yonmagan qismini siqadi va isitadi va yonishdan oldin kechikishni qisqartiradi. Bundan tashqari, qolgan yoqilg'ining bug'lanish tezligini oshiradi. Uning püskürtülmesi, bug'lanishi, havo bilan aralashishi hammasi yonib ketguncha davom etadi. Bu jihatdan kerosin va dizel yoqilg'isining yonish harorati o'xshash bo'lishi mumkin.
Xususiyatlar
Avval, belgi bilan shug'ullanamiz: keyin A havo (kislorod), F - yoqilg'i. Dizelning yonishi past umumiy A / F nisbati bilan tavsiflanadi. Eng past o'rtacha A / F ko'pincha eng yuqori moment sharoitida kuzatiladi. Haddan tashqari tutun hosil bo'lishiga yo'l qo'ymaslik uchun A/F cho'qqi momenti odatda 25:1 dan yuqori bo'lib, staxiometrik (kimyoviy jihatdan to'g'ri) ekvivalentlik nisbati taxminan 14,4:1 dan ancha yuqori bo'ladi. Bu barcha dizel yonish faollashtiruvchilariga ham tegishli.
Turbo zaryadlangan dizel dvigatellarda ishlamay qolganda A/F nisbati 160:1 dan oshishi mumkin. Binobarin, yonilg'i yoqilgandan keyin silindrda mavjud bo'lgan ortiqcha havo yonayotgan va allaqachon tugagan gazlar bilan aralashishda davom etadi. Egzoz klapan ochilganda, ortiqcha havo yonish mahsulotlari bilan birga chiqariladi, bu dizel egzozining oksidlanish xususiyatini tushuntiradi.
Dizel yoqilg'isi qachon yonadi? Bu jarayon bug'langan yoqilg'i havo bilan aralashib, mahalliy darajada boy aralashmani hosil qilgandan keyin sodir bo'ladi. Shuningdek, ushbu bosqichda dizel yoqilg'isining to'g'ri yonish haroratiga erishiladi. Biroq, umumiy A / F nisbati kichik. Boshqacha qilib aytganda, dizel dvigatelining tsilindriga kiradigan havoning ko'p qismi siqilgan va isitiladi, lekin hech qachon yonish jarayonida qatnashmaydi, deb aytish mumkin. Haddan tashqari havodagi kislorod gazsimon uglevodorodlar va uglerod oksidi oksidlanishiga yordam beradi, ularni chiqindi gazlardagi juda past konsentratsiyalarga kamaytiradi. Bu jarayon dizel yoqilg'isining yonish haroratidan ko'ra muhimroqdir.
Omillar
Dizelni yoqish jarayonida quyidagi omillar katta rol o'ynaydi:
- Havoning induksiyalangan zaryadi, uning harorati va bir necha oʻlchamdagi kinetik energiyasi.
- Injeksion yoqilg'ining atomizatsiyasi, chayqalishning kirib borishi, harorat va kimyoviy xarakteristikalar.
Bu ikki omil eng muhim boʻlsa-da, dvigatel ishiga sezilarli taʼsir koʻrsatadigan boshqa parametrlar ham mavjud. Ular yonish jarayonida ikkinchi darajali, ammo muhim rol o'ynaydi. Masalan:
- Kirishning dizayni. Bu zaryadlangan havoning harakatiga (ayniqsa, u silindrga kirgan paytda) va yonish kamerasidagi aralashtirish tezligiga kuchli ta'sir ko'rsatadi. Bu qozondagi dizel yoqilg'isining yonish haroratini o'zgartirishi mumkin.
- Qabul qilish portining dizayni zaryadlash havosining haroratiga ham ta'sir qilishi mumkin. Bunga suv ko'ylagidan issiqlikni kirish joyi yuzasi orqali o'tkazish orqali erishish mumkin.
- Qabul qilish klapanining oʻlchami. Cheklangan vaqt ichida silindrga kiradigan havoning umumiy massasini boshqaradi.
- Siqish nisbati. Bu qozondagi dizel yoqilg'isining yonish haroratidan qat'iy nazar bug'lanish, aralashtirish tezligi va yonish sifatiga ta'sir qiladi.
- In'ektsiya bosimi. U ko‘krakni ochish parametri uchun inyeksiya davomiyligini boshqaradi.
- Atomizatsiya geometriyasi, dizel yoqilg'isi va benzinning sifati va yonish haroratiga bevosita ta'sir qiladi.havodan foydalanish hisobi. Misol uchun, kattaroq purkagich konusning burchagi yoqilg'ini pistonning tepasida va yonish tankining tashqarisida ochiq kamerali DI dizel dvigatellarida joylashtirishi mumkin. Bu holat haddan tashqari "chekish" ga olib kelishi mumkin, chunki yoqilg'ining havoga kirishi taqiqlanadi. Keng konusning burchaklari, shuningdek, yoqilg'ining zarur bo'lgan yonish kamerasi ichida emas, balki silindr devorlariga sochilishiga olib kelishi mumkin. Silindr devoriga püskürtülür, u oxir-oqibat moy idishiga tushadi va moylash moyining ishlash muddatini qisqartiradi. Spray burchagi injektor chiqishi yaqinidagi yonilg'i oqimida havo aralashuv tezligiga ta'sir qiluvchi o'zgaruvchilardan biri bo'lgani uchun u umumiy yonish jarayoniga sezilarli ta'sir ko'rsatishi mumkin.
- Injektor holatini boshqaruvchi valf konfiguratsiyasi. Ikki valfli tizimlar egilgan injektor holatini yaratadi, bu notekis püskürtmeyi anglatadi. Bu yoqilg'i va havo aralashmasining buzilishiga olib keladi. Boshqa tomondan, to'rt valfli dizaynlar injektorni vertikal o'rnatish, nosimmetrik yoqilg'i atomizatsiyasi va har bir atomizator uchun mavjud havodan teng foydalanish imkonini beradi.
- Yuqori piston halqasining joylashuvi. U pistonning yuqori qismi va silindrli layner orasidagi o'lik bo'shliqni boshqaradi. Bu o'lik bo'shliq hatto yonish jarayonida ishtirok etmasdan siqilib, kengayib boradigan havoni ushlab turadi. Shuning uchun, dizel dvigatel tizimi yonish kamerasi, injektor nozullari va nozullari bilan chegaralanmaganligini tushunish muhimdir.ularning bevosita muhiti. Yonish jarayonning yakuniy natijasiga ta'sir qilishi mumkin bo'lgan har qanday qism yoki komponentni o'z ichiga oladi. Shuning uchun hech kim dizel yoqilg'isi yonishiga shubha qilmasligi kerak.
Boshqa tafsilotlar
Dizel yonishi A/F nisbati bilan juda zaif ekanligi ma'lum:
- 25:1 maksimal momentda.
- 30:1 nominal tezlikda va maksimal quvvatda.
- Turbo dvigatellar uchun boʻsh turganda 150:1 dan ortiq.
Ammo bu qoʻshimcha havo yonish jarayoniga kiritilmagan. U juda ko'p qiziydi va tugaydi, buning natijasida dizel chiqindisi yomonlashadi. O'rtacha havo-yonilg'i nisbati yomon bo'lsa ham, loyihalash jarayonida tegishli choralar ko'rilmasa, yonish kamerasi joylari yoqilg'iga boy bo'lishi va ortiqcha tutun chiqishiga olib kelishi mumkin.
Yonish kamerasi
Dizaynning asosiy maqsadi yoqilgʻiga boy hududlarning taʼsirini yumshatish uchun yoqilgʻi va havoning yetarlicha aralashishini taʼminlash hamda dvigatelning unumdorligi va emissiyasi boʻyicha maqsadlariga erishishiga imkon berishdir. Yonish kamerasi ichidagi havo harakatidagi turbulentlik aralashtirish jarayoni uchun foydali ekanligi va bunga erishish uchun ishlatilishi mumkinligi aniqlandi. Kirish tomonidan yaratilgan vorteks kuchaytirilishi va pistonni yaratishi mumkinpiston kallagidagi chashka toʻgʻri tuzilgani tufayli siqish harakati paytida koʻproq turbulentlikka yoʻl qoʻyish uchun silindr boshiga yaqinlashganda siqish.
Yonish kamerasining dizayni zarrachalar chiqindilariga eng katta ta'sir ko'rsatadi. Bu yonmagan uglevodorodlar va CO ga ham ta'sir qilishi mumkin. NOx emissiyasi idishning dizayniga bog'liq bo'lsa-da [De Risi 1999], quyma gazning xususiyatlari ularning chiqindi gazlari darajasida juda muhim rol o'ynaydi. Biroq, NOx / PM almashinuvi tufayli, NOx emissiya chegaralari kamayganligi sababli, yonuvchi konstruktsiyalar rivojlanishi kerak edi. Bu, asosan, aks holda yuzaga keladigan PM emissiyalarining ko'payishini oldini olish uchun talab qilinadi.
Optimallash
Dvigatelda dizel yoqilg'isining yonish tizimini optimallashtirishning muhim parametri bu jarayonda ishtirok etadigan mavjud havoning nisbati. K omili (piston kosasi hajmining bo'shliqqa nisbati) yonish uchun mavjud bo'lgan havo nisbatining taxminiy o'lchovidir. Dvigatelning siljishini kamaytirish K nisbiy koeffitsientining pasayishiga va yonish xususiyatlarini yomonlash tendentsiyasiga olib keladi. Berilgan siljish va doimiy siqilish nisbati uchun K faktorini uzoqroq zarbani tanlash orqali yaxshilash mumkin. Tsilindr teshigi va dvigatel nisbatini tanlashga K omili va dvigatel o'rami, teshiklar va klapanlar va boshqalar kabi bir qator boshqa omillar ta'sir qilishi mumkin.
Imumkin qiyinchiliklar
Sozlashda ayniqsa muhim muammoSilindrning zarbaga maksimal nisbati silindr boshining juda murakkab o'rashida yotadi. Bu to'rt valfli dizaynni va markazda joylashgan injektorli umumiy temir yo'l yonilg'i quyish tizimini joylashtirish uchun zarur. Silindr kallaklari ko'plab kanallar, jumladan, suvni sovutish, silindr boshini ushlab turish murvatlari, qabul qilish va chiqarish portlari, injektorlar, yoqish vilkalari, klapanlar, vana novdalari, chuqurchalar va o'rindiqlar va ba'zi dizaynlarda chiqindi gazni qayta aylantirish uchun ishlatiladigan boshqa kanallar tufayli murakkab.
Zamonaviy to'g'ridan-to'g'ri in'ektsiyali dizel dvigatellaridagi yonish kameralari ochiq yoki ikkilamchi yonish kameralari deb nomlanishi mumkin.
Ochiq kameralar
Agar pistondagi idishning yuqori teshigi bir xil idish parametrining maksimal diametridan kichikroq diametrga ega bo'lsa, u qaytariladigan deb ataladi. Bunday kosalarda "lab" bor. Agar yo'q bo'lsa, unda bu ochiq yonish kamerasi. Dizel dvigatellarda bu meksikalik shlyapa kosasi dizaynlari 1920-yillardan beri ma'lum. Ular 1990 yilgacha og'ir dvigatellarda ishlatilgan, shunda qaytib keladigan idish avvalgidan ko'ra muhimroq bo'lib qoldi. Yonish kamerasining bu shakli nisbatan ilg'or in'ektsiya vaqtlari uchun mo'ljallangan, bu erda kosa yonayotgan gazlarning ko'p qismini o'z ichiga oladi. U kechiktirilgan inyeksiya strategiyalari uchun mos emas.
Dizel dvigatel
U ixtirochi Rudolf Dizel sharafiga nomlangan. Bu ichki yonish dvigateli bo'lib, unda AOK qilingan yoqilg'ining yonishi ko'payishi natijasida yuzaga keladimexanik siqilish tufayli silindrdagi havo harorati. Dizel faqat havoni siqish orqali ishlaydi. Bu silindr ichidagi havo haroratini shu darajada oshiradiki, yonish kamerasiga yuborilgan atomlashtirilgan yoqilg'i o'z-o'zidan alangalanadi.
Bu benzin yoki LPG kabi uchqunli dvigatellardan farq qiladi (benzindan ko'ra gazsimon yoqilg'idan foydalanadi). Ular havo-yonilg'i aralashmasini yoqish uchun shamdan foydalanadilar. Dizel dvigatellarda, sovuq havoda, shuningdek, past siqilish nisbatlarida ishga tushirishga yordam berish uchun yoqish shamlari (yonish kamerasi isitgichlari) ishlatilishi mumkin. Asl dizel asta-sekin yonishning doimiy bosim aylanishida ishlaydi va tovushli bum hosil qilmaydi.
Umumiy xususiyatlar
Dizel o'zining juda yuqori kengayish nisbati va o'ziga xos ozg'in yonish xususiyati tufayli har qanday amaliy ichki va tashqi yonish dvigatellarining eng yuqori issiqlik samaradorligiga ega, bu ortiqcha havo issiqlikni tarqatib yuborishga imkon beradi. To'g'ridan-to'g'ri quyishsiz samaradorlikning kichik yo'qolishi ham oldini oladi, chunki vana yopilganda yonmagan yoqilg'i bo'lmaydi va yoqilg'i to'g'ridan-to'g'ri qabul qilish (injektor) qurilmasidan egzoz trubasiga oqmaydi. Kemalarda ishlatiladigan past tezlikli dizel dvigatellari 50 foizdan ortiq issiqlik samaradorligiga ega bo'lishi mumkin.
Dizellar ikki zarbli yoki to'rt zarbali sifatida ishlab chiqilishi mumkin. Ular dastlab sifatida ishlatilganstatsionar bug 'dvigatellarini samarali almashtirish. 1910 yildan beri ular suv osti kemalari va kemalarda ishlatilgan. Keyinchalik lokomotivlar, yuk mashinalari, og'ir uskunalar va elektr stantsiyalarida foydalanish. O'tgan asrning 30-yillarida ular bir nechta avtomobillar dizaynida o'z o'rnini topdilar.
Afzalliklar va kamchiliklar
1970-yillardan boshlab AQShda dizel dvigatellaridan kattaroq yoʻl va yoʻldan tashqari transport vositalarida foydalanish koʻpaydi. Britaniya Dvigatel ishlab chiqaruvchilar va ishlab chiqaruvchilar jamiyati ma'lumotlariga ko'ra, dizel avtomobillari bo'yicha Evropa Ittifoqi o'rtacha umumiy savdosining 50% ni tashkil qiladi (ulardan Frantsiyada 70% va Buyuk Britaniyada 38%).
Sovuq havoda yuqori tezlikda ishlaydigan dizel dvigatellarini ishga tushirish qiyin bo'lishi mumkin, chunki blok va silindr boshi massasi siqilish issiqligini o'zlashtiradi va sirt va hajm nisbati yuqori bo'lganligi sababli olovni oldini oladi. Ilgari bu qurilmalarda yorug‘lik vilkasi deb ataladigan kameralar ichida kichik elektr isitgichlardan foydalanilgan.
Koʻrishlar
Ko'pgina dvigatellar kirish havosini isitish va ishga tushirish yoki ish haroratiga yetguncha kirish manifoldidagi qarshilik isitgichlaridan foydalanadi. Sovuq iqlim sharoitida tarmoqqa ulangan rezistorli dvigatel blokining elektr isitgichlari qo'llaniladi. Bunday hollarda ishga tushirish vaqtini qisqartirish va eskirish uchun uni uzoq vaqt (bir soatdan ortiq) yoqish kerak.
Blokli isitgichlar, shuningdek, dizel generatorlari bilan favqulodda quvvat manbalari uchun ishlatiladi, ular elektr uzilib qolganda quvvatni tezda tushirishi kerak. O'tmishda sovuq boshlash usullarining kengroq turlari qo'llanilgan. Detroit Diesel kabi ba'zi dvigatellar yonishni boshlash uchun assimilyatsiya manifoltiga oz miqdorda efir kiritish tizimidan foydalangan. Boshqalar esa metanol yonishiga chidamli isitgich bilan aralash tizimdan foydalanganlar. Doimiy usul, ayniqsa ishlamaydigan dvigatellarda, zaruriy suyuqlik bo'lgan aerozol qutisini havo oqimiga qo'lda purkash (odatda kirish havosi filtri qurilmasi orqali).
Boshqa dvigatellardan farqlari
Dizel sharoitlari turli termodinamik sikl tufayli uchqunli dvigateldan farq qiladi. Bundan tashqari, uning aylanish kuchi va tezligi tsiklik dvigatelda bo'lgani kabi havo emas, balki yoqilg'i bilan to'g'ridan-to'g'ri boshqariladi. Dizel yoqilg'isi va benzinning yonish harorati ham farq qilishi mumkin.
O'rtacha dizel dvigatel benzinli dvigatelga qaraganda kamroq quvvat va vazn nisbatiga ega. Buning sababi, ish bosimiga bardosh berish uchun og'irroq va kuchli qismlarga tizimli ehtiyoj tufayli dizelning pastroq aylanish tezligida ishlashi kerak. Bu har doim dvigatelning yuqori siqilish nisbati tufayli yuzaga keladi, bu esa inertsiya kuchlari tufayli qismdagi kuchlarni oshiradi. Ba'zi dizellar tijorat maqsadlarida foydalanish uchun mo'ljallangan. Bu amalda bir necha bor tasdiqlangan.
Odatda dizel dvigatellariuzoq vaqt insultga ega bo'ling. Asosan, bu kerakli siqish nisbatlariga erishishni osonlashtirish uchun kerak. Natijada, piston og'irroq bo'ladi. Xuddi shu narsani novdalar haqida ham aytish mumkin. Pistonning momentumini o'zgartirish uchun ular va krank mili orqali ko'proq kuch o'tkazilishi kerak. Bu dizel dvigatel benzinli dvigatel bilan bir xil quvvatga ega bo'lishining yana bir sababidir.
