Je, mafuta ya dizeli huwaka? Inaungua, na kwa nguvu kabisa. Masalio yake ambayo hayakushiriki katika mwako uliochanganyika awali hutumika katika awamu ya kubadilika ya kasi ya mwako.
Mwako katika injini za dizeli ni mgumu sana. Hadi miaka ya 1990, mifumo yake ya kina haikueleweka vizuri. Halijoto ya mwako wa mafuta ya dizeli kwenye chumba cha mwako pia ilitofautiana kutoka kesi hadi kesi. Kwa miongo kadhaa, ugumu wa mchakato huu ulionekana kupinga majaribio ya watafiti kufichua siri zake nyingi, licha ya kupatikana kwa zana za kisasa kama vile upigaji picha wa kasi unaotumika katika injini "zilizo wazi", nguvu ya usindikaji ya kompyuta za kisasa, na mifano mingi ya hisabati. iliyoundwa kuiga mwako katika dizeli Utumiaji wa taswira ya leza ya karatasi kwa mchakato wa mwako wa dizeli katika miaka ya 1990 ulikuwa ufunguo wa kuboresha kwa kiasi kikubwa uelewa wa mchakato huu.
Makala haya yatashughulikiamfano wa mchakato ulioanzishwa zaidi kwa injini ya dizeli ya kawaida. Mwako huu wa kawaida wa mafuta ya dizeli hudhibitiwa hasa kwa kuchanganya, ambayo inaweza kutokea kutokana na mtawanyiko wa mafuta na hewa kabla ya kuwashwa.
joto la mwako
mafuta ya dizeli huwaka kwa halijoto gani? Ikiwa mapema swali hili lilionekana kuwa gumu, sasa linaweza kutolewa jibu lisilo na utata kabisa. Joto la mwako wa mafuta ya dizeli ni kuhusu digrii 500-600 Celsius. Joto lazima liwe juu ya kutosha kuwasha mchanganyiko wa mafuta na hewa. Katika nchi za baridi ambapo halijoto ya chini ya mazingira hutawala, injini zilikuwa na plagi ya mwanga inayopasha joto lango la kuingilia ili kusaidia kuwasha injini. Hii ndiyo sababu unapaswa kusubiri kila wakati hadi ikoni ya hita kwenye dashibodi izime kabla ya kuwasha injini. Pia huathiri joto la mwako wa mafuta ya dizeli. Wacha tuangalie nuances gani zingine katika kazi yake.
Vipengele
Sharti kuu la kuchoma mafuta ya dizeli katika kichomea kinachodhibitiwa na nje ni njia yake ya kipekee ya kutoa nishati ya kemikali iliyohifadhiwa ndani yake. Ili kutekeleza mchakato huu, oksijeni lazima iwepo kwake ili kuwezesha mwako. Mojawapo ya vipengele muhimu zaidi vya mchakato huu ni kuchanganya mafuta na hewa, ambayo mara nyingi hujulikana kama kuchanganya kabla.
Kichocheo cha mwako wa dizeli
Kwenye injini za dizeli, mafuta mara nyingi hudungwa kwenye silinda ya injini mwishoni mwa mpigo wa mbano, digrii chache tu za pembe ya crankshaft kabla ya kituo cha juu kabisa. Mafuta ya kioevu kawaida hudungwa kwa kasi ya juu katika jeti moja au zaidi kupitia mashimo madogo au nozzles katika ncha ya injector, atomized katika matone laini, na kuingia katika chumba mwako. Mafuta ya atomi hufyonza joto kutoka kwa hewa yenye joto iliyobanwa inayoizunguka, huyeyuka na kuchanganyika na halijoto ya juu hewa yenye shinikizo la juu. Pistoni inapoendelea kusogea karibu na kituo cha juu kilichokufa (TDC), halijoto ya mchanganyiko (hasa hewa) hufikia halijoto yake ya kuwasha. Halijoto ya mwako wa mafuta ya dizeli ya Webasto si tofauti na ya viwango vingine vya dizeli, na kufikia takriban digrii 500-600.
Uwakaji wa haraka wa baadhi ya mafuta na hewa iliyochanganyika awali hutokea baada ya kuchelewa kwa muda wa kuwasha. Uwashaji huu wa haraka unachukuliwa kuwa mwanzo wa mwako na unaonyeshwa na ongezeko kubwa la shinikizo la silinda wakati mchanganyiko wa mafuta ya hewa unapotumiwa. Shinikizo lililoongezeka linalotokana na mwako uliochanganyika awali hubana na kupasha joto sehemu ambayo haijachomwa ya chaji na kufupisha kuchelewa kabla ya kuwaka. Pia huongeza kiwango cha uvukizi wa mafuta iliyobaki. Kunyunyizia kwake, uvukizi, kuchanganya na hewa huendelea mpaka yote yamechomwa. Halijoto ya mwako wa mafuta ya taa na dizeli katika hali hii inaweza kuwa sawa.
Tabia
Kwanza, tushughulikie nukuu: kisha A ni hewa (oksijeni), F ni mafuta. Mwako wa dizeli una sifa ya uwiano wa chini kabisa wa A/F. Wastani wa chini kabisa wa A/F mara nyingi huzingatiwa chini ya hali ya kilele cha torati. Ili kuepuka uzalishaji wa moshi kupita kiasi, torque A/F ya kilele kwa kawaida hudumishwa zaidi ya 25:1, zaidi ya uwiano wa stoichiometric (sahihi kemikali) wa takriban 14.4:1. Hii inatumika pia kwa viwezeshaji vyote vya mwako wa dizeli.
Katika injini za dizeli zenye turbo, uwiano wa A/F bila kufanya kitu unaweza kuzidi 160:1. Kwa hiyo, hewa ya ziada iliyopo kwenye silinda baada ya mwako wa mafuta inaendelea kuchanganya na gesi zinazowaka na tayari zimechoka. Vali ya kutolea nje inapofunguliwa, hewa ya ziada huisha pamoja na bidhaa za mwako, ambayo inaelezea asili ya oksidi ya moshi wa dizeli.
mafuta ya dizeli huwaka lini? Utaratibu huu hutokea baada ya mafuta ya mvuke kuchanganyika na hewa na kuunda mchanganyiko wa ndani wa tajiri. Pia katika hatua hii, joto sahihi la mwako wa mafuta ya dizeli hufikiwa. Hata hivyo, uwiano wa jumla wa A/F ni mdogo. Kwa maneno mengine, inaweza kusemwa kuwa hewa nyingi inayoingia kwenye silinda ya injini ya dizeli imekandamizwa na joto, lakini haishiriki kamwe katika mchakato wa mwako. Oksijeni iliyo katika hewa ya ziada husaidia kuoksidisha hidrokaboni za gesi na monoksidi kaboni, na kuzipunguza hadi viwango vya chini sana katika gesi za kutolea nje. Mchakato huu ni muhimu zaidi kuliko halijoto ya mwako wa mafuta ya dizeli.
Vipengele
Vipengele vifuatavyo vina jukumu kubwa katika mchakato wa mwako wa dizeli:
- Chaji inayotokana na hewa, halijoto yake na nishati yake ya kinetiki katika vipimo kadhaa.
- Kuamilishwa kwa mafuta yaliyodungwa, kupenya kwa maji, halijoto na sifa za kemikali.
Ingawa vipengele hivi viwili ni muhimu zaidi, kuna vigezo vingine vinavyoweza kuathiri pakubwa utendakazi wa injini. Wanacheza jukumu la sekondari lakini muhimu katika mchakato wa mwako. Kwa mfano:
- Muundo wa ingizo. Ina ushawishi mkubwa juu ya harakati ya hewa ya malipo (hasa wakati inapoingia kwenye silinda) na kwa kiwango cha kuchanganya katika chumba cha mwako. Hii inaweza kubadilisha halijoto ya mwako wa mafuta ya dizeli kwenye boiler.
- Muundo wa mlango wa kuingilia unaweza pia kuathiri halijoto ya hewa ya chaji. Hili linaweza kufikiwa kwa kuhamisha joto kutoka kwa jaketi la maji kupitia sehemu ya uso ya ghuba.
- Ukubwa wa vali ya kuingiza. Hudhibiti jumla ya wingi wa hewa inayoingizwa kwenye silinda kwa muda mfupi.
- Uwiano wa mbano. Huathiri uvukizi, kasi ya kuchanganya na ubora wa mwako, bila kujali halijoto ya mwako wa mafuta ya dizeli kwenye boiler.
- Shinikizo la sindano. Hudhibiti muda wa kudunga kwa kigezo fulani cha ufunguzi wa pua.
- Jiometri ya atomization, ambayo huathiri moja kwa moja ubora na halijoto ya mwako wa mafuta ya dizeli na petroli kwaakaunti ya matumizi ya hewa. Kwa mfano, pembe kubwa ya koni ya kunyunyizia inaweza kuweka mafuta juu ya pistoni na nje ya tanki la mwako kwenye chumba wazi cha injini za dizeli za DI. Hali hii inaweza kusababisha “kuvuta sigara” kupita kiasi kwani mafuta hayo yananyimwa hewa. Pembe za koni pana pia zinaweza kusababisha mafuta kunyunyiza kwenye kuta za silinda badala ya ndani ya chemba ya mwako inapohitajika. Kunyunyiziwa kwenye ukuta wa silinda, hatimaye itashuka kwenye sufuria ya mafuta, kufupisha maisha ya mafuta ya kulainisha. Kwa sababu pembe ya kunyunyuzia ni mojawapo ya vigeu vinavyoathiri kasi ya mchanganyiko wa hewa katika jeti ya mafuta karibu na sehemu ya kuingiza ndani, inaweza kuwa na athari kubwa kwa mchakato mzima wa mwako.
- Mipangilio ya vali ambayo inadhibiti nafasi ya kidunga. Mifumo ya valves mbili huunda nafasi ya injector iliyoinama, ambayo inamaanisha kunyunyizia dawa isiyo sawa. Hii inasababisha ukiukwaji wa kuchanganya mafuta na hewa. Kwa upande mwingine, miundo ya vali nne huruhusu kupachika kwa kidunga kiwima, uwekaji wa atomi wa mafuta linganifu, na ufikiaji sawa wa hewa inayopatikana kwa kila atomiza.
- Msimamo wa pete ya bastola ya juu. Inadhibiti nafasi iliyokufa kati ya sehemu ya juu ya pistoni na mjengo wa silinda. Nafasi hii iliyokufa hunasa hewa ambayo inabana na kupanuka bila hata kushiriki katika mchakato wa mwako. Kwa hiyo, ni muhimu kuelewa kwamba mfumo wa injini ya dizeli sio mdogo kwa chumba cha mwako, nozzles za injector na.mazingira yao ya karibu. Mwako ni pamoja na sehemu au sehemu yoyote ambayo inaweza kuathiri matokeo ya mwisho ya mchakato. Kwa hivyo, hakuna mtu anayepaswa kuwa na shaka yoyote kuhusu ikiwa mafuta ya dizeli yanawaka.
Maelezo mengine
Mwako wa dizeli unajulikana kuwa mdogo sana kwa uwiano wa A/F:
- 25:1 kwenye torque ya kilele.
- 30:1 kwa kasi iliyokadiriwa na nguvu ya juu zaidi.
- Zaidi ya 150:1 bila kufanya kitu kwa injini za turbocharged.
Hata hivyo, hewa hii ya ziada haijajumuishwa katika mchakato wa mwako. Ina joto sana na imepungua, kama matokeo ya ambayo kutolea nje ya dizeli inakuwa duni. Ingawa wastani wa uwiano wa mafuta ya hewa na hewa ni duni, ikiwa hatua zinazofaa hazitachukuliwa wakati wa mchakato wa kubuni, maeneo ya chemba za mwako yanaweza kuwa na mafuta mengi na kusababisha utoaji wa moshi mwingi.
Chumba cha mwako
Lengo kuu la muundo ni kuhakikisha mchanganyiko wa kutosha wa mafuta na hewa ili kupunguza athari za maeneo yenye mafuta mengi na kuruhusu injini kufikia utendakazi na malengo yake ya utoaji wa hewa safi. Imegundua kuwa mvuruko katika harakati za hewa ndani ya chumba cha mwako ni manufaa kwa mchakato wa kuchanganya na inaweza kutumika kufikia hili. Vortex iliyoundwa na inlet inaweza kuimarishwa na pistoni inaweza kuundakuminya inapokaribia kichwa cha silinda ili kuruhusu mtikisiko zaidi wakati wa mgandamizo kutokana na muundo sahihi wa kikombe kwenye kichwa cha bastola.
Muundo wa chumba cha mwako una athari kubwa zaidi kwa utoaji wa chembechembe. Inaweza pia kuathiri hidrokaboni ambazo hazijachomwa na CO. Ingawa uzalishaji wa NOx hutegemea muundo wa bakuli [De Risi 1999], sifa za gesi nyingi huchukua jukumu muhimu sana katika viwango vyake vya gesi ya kutolea nje. Hata hivyo, kutokana na ubadilishanaji wa NOx/PM, miundo ya vichomaji ilibidi ibadilike kadiri vikomo vya utoaji wa NOx vilipungua. Hili linahitajika hasa ili kuepuka ongezeko la utoaji wa hewa chafu kwenye PM ambalo lingetokea vinginevyo.
Uboreshaji
Kigezo muhimu cha kuboresha mfumo wa mwako wa mafuta ya dizeli kwenye injini ni uwiano wa hewa inayopatikana inayohusika katika mchakato huu. Kipengele cha K (uwiano wa kiasi cha kikombe cha pistoni kwa kibali) ni kipimo cha takriban cha uwiano wa hewa inayopatikana kwa mwako. Kupunguza uhamishaji wa injini husababisha kupungua kwa mgawo wa jamaa K na tabia ya kuzidisha sifa za mwako. Kwa uhamishaji fulani na kwa uwiano wa ukandamizaji wa mara kwa mara, kipengele cha K kinaweza kuboreshwa kwa kuchagua kiharusi cha muda mrefu. Uteuzi wa uwiano wa kipeo cha silinda kwa injini unaweza kuathiriwa na kipengele cha K na idadi ya vipengele vingine kama vile ufungashaji wa injini, vibomba na vali, na kadhalika.
Shida zinazowezekana
Tatizo kubwa hasa wakati wa kusanidiUwiano wa juu wa silinda na kiharusi iko katika ufungaji ngumu sana wa kichwa cha silinda. Hii ni muhimu ili kushughulikia muundo wa valves nne na mfumo wa sindano ya mafuta ya reli ya kawaida na injector iko katikati. Vichwa vya silinda ni changamano kutokana na njia nyingi, ikiwa ni pamoja na kupoeza maji, boli za kubakiza vichwa vya silinda, bandari za kuingiza na kutolea moshi, sindano, plugs za mwanga, vali, shina za valves, pa siri na viti, na njia nyinginezo zinazotumiwa kwa mzunguko wa gesi ya kutolea nje katika baadhi ya miundo.
Vyumba vya mwako katika injini za kisasa za dizeli zinazodungwa moja kwa moja vinaweza kujulikana kama vyumba vya mwako vilivyo wazi au vya pili.
Fungua kamera
Ikiwa shimo la juu la bakuli kwenye pistoni lina kipenyo kidogo kuliko upeo wa parameta sawa ya bakuli, basi inaitwa inayoweza kurudishwa. Vipu vile vina "mdomo". Ikiwa sio, basi hii ni chumba cha mwako wazi. Katika injini za dizeli, miundo hii ya bakuli ya kofia ya Meksiko imejulikana tangu miaka ya 1920. Zilitumiwa hadi 1990 katika injini za kazi nzito hadi mahali ambapo bakuli la kurudi likawa muhimu zaidi kuliko hapo awali. Aina hii ya chumba cha mwako imeundwa kwa nyakati za juu za sindano, ambapo bakuli ina gesi nyingi zinazowaka. Haifai kwa mbinu za kuchelewa kwa sindano.
Injini ya dizeli
Imepewa jina la mvumbuzi Rudolf Diesel. Ni injini ya mwako wa ndani ambayo kuwaka kwa mafuta yaliyoingizwa husababishwa na kuongezekajoto la hewa katika silinda kutokana na ukandamizaji wa mitambo. Dizeli hufanya kazi kwa kubana hewa tu. Hii huongeza halijoto ya hewa ndani ya silinda kiasi kwamba mafuta ya atomi yanayoingizwa kwenye chemba ya mwako huwaka yenyewe.
Hii ni tofauti na injini za kuwasha cheche kama vile petroli au LPG (kutumia mafuta ya gesi badala ya petroli). Wanatumia cheche ili kuwasha mchanganyiko wa mafuta ya hewa. Katika injini za dizeli, plugs za mwanga (hita za chumba cha mwako) zinaweza kutumika kusaidia kuanzia katika hali ya hewa ya baridi na pia kwa uwiano wa chini wa compression. Dizeli asili hufanya kazi kwa mzunguko wa shinikizo la kila wakati wa mwako polepole na haitoi kasi ya sauti.
Sifa za jumla
Dizeli ina ufanisi wa juu zaidi wa mafuta kuliko injini yoyote ya mwako ya ndani na nje kutokana na uwiano wake wa juu sana wa upanuzi na mwako asilia usio na nguvu, hivyo kuruhusu hewa kupita kiasi kufisha joto. Hasara ndogo ya ufanisi pia huzuiwa bila sindano ya moja kwa moja, kwani mafuta yasiyochomwa haipo wakati valve inafungwa, na mafuta haitoi moja kwa moja kutoka kwa kifaa cha kuingiza (injector) kwenye bomba la kutolea nje. Injini za dizeli zenye kasi ya chini, kama zile zinazotumika kwenye meli, zinaweza kuwa na utendakazi wa joto unaozidi asilimia 50.
Dizeli zinaweza kuundwa kama mipigo miwili au minne. Hapo awali zilitumika kamauingizwaji mzuri wa injini za mvuke zilizosimama. Tangu 1910 zimetumika kwenye manowari na meli. Tumia katika injini za treni, lori, vifaa vizito na mitambo ya nguvu ikifuatiwa baadaye. Katika miaka ya thelathini ya karne iliyopita, walipata nafasi katika muundo wa magari kadhaa.
Faida na hasara
Tangu miaka ya 1970, matumizi ya injini za dizeli katika magari makubwa ya ndani na nje ya barabara nchini Marekani yameongezeka. Kulingana na Jumuiya ya Watengenezaji na Watengenezaji wa Magari ya Uingereza, wastani wa EU kwa magari ya dizeli ni 50% ya mauzo yote (kati yao 70% nchini Ufaransa na 38% nchini Uingereza).
Katika hali ya hewa ya baridi, kuanzisha injini za dizeli ya kasi inaweza kuwa vigumu kwani uzito wa block na kichwa cha silinda hufyonza joto la mgandamizo, hivyo basi kuzuia kuwaka kwa sababu ya uwiano wa juu wa uso na ujazo. Hapo awali, vitengo hivi vilitumia hita ndogo za umeme ndani ya chemba zinazoitwa glow plugs.
Mionekano
Injini nyingi hutumia hita za kustahimili uwezo wa kustahimili uwezo wa kuhimili joto katika mfumo mwingi wa kuingiza joto ili kupasha joto hewa inayoingia na kuanza au hadi halijoto ya kufanya kazi ifikiwe. Hita za kuzuia injini za kuzuia umeme zilizounganishwa na mains hutumiwa katika hali ya hewa ya baridi. Katika hali kama hizi, inahitaji kuwashwa kwa muda mrefu (zaidi ya saa moja) ili kupunguza muda wa kuanza na kuvaa.
Vipima vya kuzuia pia hutumika kwa vifaa vya dharura vya umeme vilivyo na jenereta za dizeli, ambazo zinahitaji kupakua umeme haraka endapo umeme utakatika. Katika siku za nyuma, aina mbalimbali za mbinu za kuanza baridi zimetumika. Baadhi ya injini, kama vile Dizeli ya Detroit, zilitumia mfumo wa kuanzisha kiasi kidogo cha etha kwenye wingi wa ulaji ili kuanza mwako. Wengine wametumia mfumo mchanganyiko na hita ya upinzani inayowaka methanoli. Mbinu isiyo ya kawaida, haswa kwenye injini zisizofanya kazi, ni kunyunyizia kwa mikono kopo la erosoli la kioevu muhimu kwenye mkondo wa hewa wa kuingiza (kwa kawaida kupitia kichujio cha hewa ya kuingiza).
Tofauti na injini zingine
Hali ya dizeli ni tofauti na injini ya kuwasha cheche kutokana na mzunguko tofauti wa hali ya joto. Kwa kuongezea, nguvu na kasi ya kuzunguka kwake inadhibitiwa moja kwa moja na usambazaji wa mafuta, na sio hewa, kama kwenye injini ya mzunguko. Halijoto ya mwako wa mafuta ya dizeli na petroli pia inaweza kutofautiana.
Wastani wa injini ya dizeli ina uwiano wa chini wa nguvu-hadi-uzito kuliko injini ya petroli. Hii ni kwa sababu dizeli inapaswa kukimbia kwa RPM ya chini kwa sababu ya hitaji la kimuundo la sehemu nzito na zenye nguvu kuhimili shinikizo la kufanya kazi. Daima husababishwa na uwiano wa juu wa ukandamizaji wa injini, ambayo huongeza nguvu kwa sehemu kutokana na nguvu za inertia. Baadhi ya dizeli ni kwa ajili ya matumizi ya kibiashara. Hili limethibitishwa mara kwa mara katika mazoezi.
Injini za dizeli kwa kawaidakuwa na kiharusi kirefu. Kimsingi, hii ni muhimu ili kuwezesha kufanikiwa kwa uwiano unaohitajika wa ukandamizaji. Matokeo yake, pistoni inakuwa nzito. Vile vile vinaweza kusema juu ya viboko. Nguvu zaidi lazima isambazwe kupitia kwao na crankshaft ili kubadilisha kasi ya pistoni. Hii ni sababu nyingine kwa nini injini ya dizeli inahitaji kuwa na nguvu zaidi ili kutoa nishati sawa na injini ya petroli.
