Дизель түлш шатдаг уу? Энэ нь шатаж, нэлээд хүчтэй. Урьдчилан холимог шаталтанд оролцоогүй үлдэгдэл нь хувьсах хурдтай шаталтын үе шатанд зарцуулагддаг.
Дизель хөдөлгүүрт шаталт маш хэцүү байдаг. 1990-ээд он хүртэл түүний нарийн механизмыг сайн ойлгоогүй байсан. Шатаах камер дахь дизель түлшний шаталтын температур нь тохиолдол бүрт өөр өөр байдаг. Хэдэн арван жилийн турш энэ үйл явцын нарийн төвөгтэй байдал нь "ил тод" хөдөлгүүрт ашигладаг өндөр хурдны гэрэл зураг, орчин үеийн компьютеруудын боловсруулах хүчин чадал, олон тооны математик загварууд зэрэг орчин үеийн хэрэгслүүд байгаа хэдий ч түүний олон нууцыг задлах судлаачдын оролдлогыг үгүйсгэж байсан юм. дизель түлшний шаталтыг дуурайх зориулалттай 1990-ээд онд уламжлалт дизель түлшний шаталтын процесст хуудасны лазер дүрслэлийг ашигласан нь энэ үйл явцын талаарх ойлголтыг эрс сайжруулах түлхүүр болсон.
Энэ нийтлэлийг хамрах болносонгодог дизель хөдөлгүүрт зориулсан хамгийн батлагдсан процессын загвар. Энэхүү ердийн дизель түлшний шаталтыг голчлон холих замаар удирддаг бөгөөд энэ нь гал асаахаас өмнө түлш болон агаар тархсанаас болж үүсдэг.
Шаталтын температур
Дизель түлш ямар температурт шатдаг вэ? Хэрэв өмнө нь энэ асуулт хэцүү мэт санагдаж байсан бол одоо түүнд хоёрдмол утгагүй хариулт өгөх боломжтой. Дизель түлшний шаталтын температур ойролцоогоор 500-600 хэм байна. Температур нь түлш, агаарын хольцыг асаахад хангалттай өндөр байх ёстой. Орчны бага температур давамгайлдаг хүйтэн орнуудад хөдөлгүүрүүд хөдөлгүүрийг асаахад туслах оролтын нүхийг халаадаг гэрэлтүүлэгч залгууртай байв. Ийм учраас та хөдөлгүүрийг асаахаас өмнө хяналтын самбар дээрх халаагчийн дүрс унтартал хүлээх хэрэгтэй. Мөн дизель түлшний шаталтын температурт нөлөөлдөг. Түүний бүтээлд өөр ямар нюанс байдгийг авч үзье.
Онцлогууд
Гадны удирдлагатай шатаагчаар дизель түлш шатаах гол урьдчилсан нөхцөл нь түүнд хуримтлагдсан химийн энергийг ялгаруулах өвөрмөц арга юм. Энэ процессыг явуулахын тулд шаталтыг хөнгөвчлөхийн тулд хүчилтөрөгчтэй байх ёстой. Энэ үйл явцын хамгийн чухал талуудын нэг нь түлш, агаар холилдох бөгөөд үүнийг ихэвчлэн урьдчилан холих гэж нэрлэдэг.
Дизель шаталтын катализатор
Дизель хөдөлгүүрт түлшийг шахалтын төгсгөлд хөдөлгүүрийн цилиндрт шахаж, дээд цэгээс хэдхэн градусын өмнө тахир голын өнцгөөр шахдаг. Шингэн түлшийг ихэвчлэн нэг буюу хэд хэдэн тийрэлтэт хөдөлгүүрт өндөр хурдтайгаар форсункийн үзүүр дэх жижиг нүх эсвэл хошуугаар шахаж, нарийн ширхэгтэй дусал болгон атомчилж, шаталтын камерт ордог. Атомжуулсан түлш нь эргэн тойрон дахь халсан шахсан агаараас дулааныг шингээж, ууршиж, хүрээлэн буй орчны өндөр температурт өндөр даралтын агаартай холилддог. Поршений дээд үхсэн цэгт (TDC) ойртох тусам хольцын температур (ихэвчлэн агаар) гал асаах температурт хүрдэг. Webasto дизель түлшний шаталтын температур нь бусад төрлийн дизель түлшнээс ялгаагүй бөгөөд ойролцоогоор 500-600 градус хүрдэг.
Урьдчилан холилдсон зарим түлш, агаар хурдан асдаг. Энэхүү хурдан гал асаах нь шаталтын эхлэл гэж тооцогддог бөгөөд агаарын түлшний хольц зарцуулагдах үед цилиндрийн даралтын огцом өсөлтөөр тодорхойлогддог. Урьдчилан холилдсон шаталтын үр дүнд нэмэгдэж буй даралт нь цэнэгийн шатаагүй хэсгийг шахаж, халааж, гал авалцахаас өмнө саатлыг богиносгодог. Энэ нь мөн үлдсэн түлшний ууршилтын хурдыг нэмэгдүүлдэг. Үүнийг цацах, ууршуулах, агаартай холих нь бүхэлдээ шатах хүртэл үргэлжилнэ. Энэ талаар керосин болон дизель түлшний шаталтын температур ойролцоо байж болно.
Онцлог
Эхлээд тэмдэглэгээг авч үзье: дараа нь A нь агаар (хүчилтөрөгч), F нь түлш юм. Дизель түлшний шаталт нь нийт A/F харьцаа багатай байдаг. Хамгийн бага дундаж A/F нь ихэвчлэн оргил моментийн нөхцөлд ажиглагддаг. Хэт их утаа үүсэхээс сэргийлэхийн тулд A/F оргил эргүүлэх хүчийг ихэвчлэн 25:1-ээс дээш буюу стехиометрийн (химийн хувьд зөв) эквивалент харьцааны ойролцоогоор 14.4:1-ээс хамаагүй өндөр түвшинд байлгадаг. Энэ нь бүх дизель шаталтын идэвхжүүлэгчид хамаарна.
Турбо хөдөлгүүртэй дизель хөдөлгүүрт сул зогсолтын үед A/F харьцаа 160:1-ээс хэтэрч болно. Үүний үр дүнд түлш шатсаны дараа цилиндрт байгаа илүүдэл агаар нь шатаж буй болон аль хэдийн дууссан хийтэй холилдсон хэвээр байна. Яндангийн хавхлагыг нээх үед илүүдэл агаар нь шаталтын бүтээгдэхүүний хамт гадагшилдаг бөгөөд энэ нь дизель түлшний исэлдэлтийн шинж чанарыг тайлбарладаг.
Дизель түлш хэзээ шатдаг вэ? Энэ процесс нь ууршсан түлш нь агаартай холилдож, орон нутгийн баялаг хольц үүсгэдэг. Мөн энэ үе шатанд дизель түлшний зохих шаталтын температурт хүрдэг. Гэхдээ нийт A/F харьцаа бага байна. Өөрөөр хэлбэл, дизель хөдөлгүүрийн цилиндрт орж буй агаарын ихэнх хэсэг нь шахагдаж, халдаг боловч шаталтын процесст хэзээ ч оролцдоггүй гэж хэлж болно. Илүүдэл агаар дахь хүчилтөрөгч нь хийн нүүрсустөрөгч болон нүүрстөрөгчийн дутуу ислийг исэлдүүлэхэд тусалдаг бөгөөд энэ нь яндангийн хий дэх маш бага концентрацийг бууруулдаг. Энэ процесс нь дизель түлшний шаталтын температураас хамаагүй чухал юм.
Хүчин зүйлс
Дизель түлшний шаталтын процесст дараах хүчин зүйлс гол үүрэг гүйцэтгэдэг:
- Агаарын өдөөгдсөн цэнэг, түүний температур, хэд хэдэн хэмжээст кинетик энерги.
- Тарих түлшний атомчлал, ус цацах, температур, химийн шинж чанар.
Хэдийгээр эдгээр хоёр хүчин зүйл хамгийн чухал боловч хөдөлгүүрийн гүйцэтгэлд ихээхэн нөлөөлдөг бусад үзүүлэлтүүд байдаг. Тэд шаталтын процесст хоёрдогч боловч чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Жишээ нь:
- Оролтын дизайн. Энэ нь цэнэгийн агаарын хөдөлгөөн (ялангуяа цилиндрт орох үед) болон шатаах камер дахь холих хурдад хүчтэй нөлөө үзүүлдэг. Энэ нь бойлер дахь дизель түлшний шаталтын температурыг өөрчлөх боломжтой.
- Ороох портын загвар нь цэнэглэх агаарын температурт мөн нөлөөлж болно. Усны хантаазаас дулааныг оролтын гадаргуугаар дамжуулах замаар үүнийг хийж болно.
- Орох хавхлагын хэмжээ. Цилиндрэнд орж ирэх агаарын нийт массыг тодорхой хугацаанд хянадаг.
- Шахалтын харьцаа. Энэ нь бойлер дахь дизель түлшний шаталтын температураас үл хамааран ууршилт, холих хурд, шаталтын чанарт нөлөөлдөг.
- Тарилгын даралт. Энэ нь өгөгдсөн цорго нээх параметрийн тарилгын үргэлжлэх хугацааг хянадаг.
- Атомжуулалтын геометр нь дизель түлш, бензиний чанар, шаталтын температурт шууд нөлөөлдөг.агаарын ашиглалтын данс. Жишээлбэл, илүү том шүршигч конусын өнцөг нь задгай камертай DI дизель хөдөлгүүрт түлшийг поршений дээд талд болон шатаах савны гадна талд байрлуулж болно. Түлш нь агаарт нэвтрэхийг хориглодог тул энэ нөхцөл байдал нь хэт их "тамхи татах" шалтгаан болдог. Өргөн конусын өнцөг нь түлшийг шаардлагатай газарт шатаах камерын дотор биш харин цилиндрийн хананд цацахад хүргэдэг. Цилиндрийн хананд цацвал эцэст нь газрын тосны тогоо руу шилжиж, тосолгооны материалын ашиглалтын хугацааг богиносгодог. Шүрших өнцөг нь форсункийн гаралтын ойролцоох түлшний тийрэлтэт агаарын холилтын хурдад нөлөөлдөг хувьсах хэмжигдэхүүнүүдийн нэг тул энэ нь ерөнхий шаталтын процесст чухал нөлөө үзүүлдэг.
- Инжекторын байрлалыг хянадаг хавхлагын тохиргоо. Хоёр хавхлагатай систем нь инжекторын хазайсан байрлалыг бий болгодог бөгөөд энэ нь жигд бус шүрших гэсэн үг юм. Энэ нь түлш, агаар холилдохыг зөрчихөд хүргэдэг. Нөгөөтэйгүүр, дөрвөн хавхлагатай хийц нь форсункийг босоо суурилуулж, түлшийг тэгш хэмтэй атомчлах, атомжуулагч бүрийн боломжтой агаарт тэгш нэвтрэх боломжийг олгодог.
- Поршений дээд цагирагийн байрлал. Энэ нь поршений дээд хэсэг ба цилиндрийн доторлогооны хоорондох үхсэн зайг хянадаг. Энэхүү үхсэн орон зай нь шаталтын процесст оролцохгүйгээр шахаж, тэлэх агаарыг барьж авдаг. Тиймээс дизель хөдөлгүүрийн систем нь зөвхөн шатаах камер, форсунк, хошуугаар хязгаарлагдахгүй гэдгийг ойлгох нь чухал юм.тэдний ойрын орчин. Шаталт нь үйл явцын эцсийн үр дүнд нөлөөлж болох аливаа хэсэг эсвэл бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг агуулдаг. Тиймээс дизель түлш шатдаг эсэхэд хэн ч эргэлзэх ёсгүй.
Бусад дэлгэрэнгүй мэдээлэл
Дизель түлшний шаталт нь A/F харьцаатай маш бага байдаг:
- 25:1 оргил үед.
- 30:1 нэрлэсэн хурд болон хамгийн их чадалтай.
- Турбо хөдөлгүүрт сул зогсолтод 150:1-ээс их.
Гэхдээ энэ нэмэлт агаар нь шаталтын процесст ороогүй болно. Энэ нь маш их халж, шавхагдаж, үүний үр дүнд дизель түлшний утаа мууддаг. Агаар-түлшний дундаж харьцаа муу байгаа ч дизайн хийх явцад зохих арга хэмжээ авахгүй бол шатаах камерын хэсгүүд түлшээр баялаг бөгөөд хэт их утаа ялгаруулж болзошгүй.
Шатаах камер
Загварын гол зорилго бол түлшээр баялаг хэсгүүдийн нөлөөллийг бууруулах, хөдөлгүүрийг гүйцэтгэл болон ялгаруулалтын зорилтод хүрэх боломжийг олгохын тулд түлш, агаарыг хангалттай холих явдал юм. Шаталтын камерын доторх агаарын хөдөлгөөн дэх үймээн самуун нь холих процесст тустай бөгөөд үүнд хүрэхийн тулд ашиглаж болно гэдгийг олж мэдсэн. Оролтын улмаас үүссэн эргүүлэг нь олширч, бүлүүр үүсгэж болноПоршений толгой дахь аяганы зөв хийцээс шалтгаалан шахалтын үед илүү их үймээн үүсгэхийн тулд цилиндрийн толгойд ойртох үед шахаж байна.
Шатаах камерын загвар нь тоосонцор ялгаруулалтад хамгийн их нөлөө үзүүлдэг. Мөн шатаагүй нүүрсустөрөгч болон CO-д нөлөөлж болно. Хэдийгээр NOx ялгаруулалт нь аяганы загвараас хамаардаг [De Risi 1999] ч задгай хийн шинж чанар нь яндангийн хийн түвшинд маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Гэсэн хэдий ч NOx/PM-ийн солилцооны улмаас NOx ялгаруулалтын хязгаар багасах тусам шатаах зуухны загвар өөрчлөгдөх шаардлагатай болсон. Энэ нь үндсэндээ өөрөөр тохиолдох PM ялгаруулалтыг нэмэгдүүлэхгүйн тулд шаардлагатай.
Оновчилол
Хөдөлгүүр дэх дизель түлшний шаталтын системийг оновчтой болгох чухал үзүүлэлт бол энэ процесст оролцох боломжтой агаарын эзлэх хувь юм. K хүчин зүйл (поршений аяганы эзэлхүүний клиренсийн харьцаа) нь шатаахад бэлэн байгаа агаарын эзлэх хувийн жингийн ойролцоо хэмжүүр юм. Хөдөлгүүрийн шилжилтийг багасгах нь харьцангуй K коэффициентийг бууруулж, шаталтын шинж чанарыг улам дордуулах хандлагатай байдаг. Өгөгдсөн нүүлгэн шилжүүлэлт ба тогтмол шахалтын харьцаатай үед урт цус харвалт сонгох замаар K хүчин зүйлийг сайжруулж болно. Цилиндрийн цооног ба хөдөлгүүрийн харьцааг сонгоход K хүчин зүйл болон хөдөлгүүрийн савлагаа, цооног, хавхлага гэх мэт олон хүчин зүйл нөлөөлж болно.
Боломжтой хүндрэлүүд
Тохиргоо хийх үед онцгой чухал асуудалЦилиндр ба цус харвалтын хамгийн их харьцаа нь цилиндрийн толгойн маш нарийн төвөгтэй савлагаанд оршдог. Энэ нь дөрвөн хавхлагатай хийц болон голд байрлах форсунк бүхий нийтлэг төмөр замын түлш шахах системийг байрлуулахад зайлшгүй шаардлагатай. Цилиндрийн толгой нь ус хөргөх, цилиндрийн толгойн бэхэлгээний боолт, ороох болон яндангийн порт, форсунк, гэрэлтүүлэгч залгуур, хавхлага, хавхлагын иш, хонхорцог ба суудал, зарим загварт яндангийн хийн эргэлтэнд ашиглагддаг бусад суваг зэрэг олон сувагтай тул нарийн төвөгтэй байдаг.
Орчин үеийн шууд тарилгатай дизель хөдөлгүүрийн шатаах камерыг нээлттэй эсвэл хоёрдогч шаталтын камер гэж нэрлэж болно.
Нээлттэй камер
Хэрэв поршений аяганы дээд нүх нь ижил савны параметрийн дээд хэмжээнээс бага диаметртэй байвал түүнийг буцаах боломжтой гэж нэрлэдэг. Ийм аяганд "уруул" байдаг. Хэрэв тийм биш бол энэ нь нээлттэй шаталтын камер юм. Дизель хөдөлгүүрт эдгээр Мексик малгайны савны загварууд 1920-иод оноос хойш мэдэгдэж байсан. Тэд 1990 он хүртэл хүнд даацын хөдөлгүүрт ашиглагдаж, буцах аяга нь өмнөхөөсөө илүү чухал болсон. Шаталтын камерын энэ хэлбэр нь аяга нь шатаж буй хийн ихэнх хэсгийг агуулдаг шахах харьцангуй дэвшилтэт хугацаанд зориулагдсан. Энэ нь хойшлуулсан тарилгын стратегид тохиромжгүй.
Дизель хөдөлгүүр
Зохион бүтээгч Рудольф Дизелийн нэрээр нэрлэгдсэн. Энэ нь тарьсан түлшний гал асаах нь ихэссэнээс үүсдэг дотоод шаталтат хөдөлгүүр юммеханик шахалтын улмаас цилиндр дэх агаарын температур. Дизель түлш нь зөвхөн агаарыг шахаж ажилладаг. Энэ нь цилиндр доторх агаарын температурыг шаталтын камерт цацсан атомжуулсан түлш аяндаа асдаг хэмжээнд хүртэл өсгөдөг.
Энэ нь бензин эсвэл LPG (бензин гэхээсээ илүү хийн түлш ашигладаг) зэрэг оч асаагч хөдөлгүүрээс ялгаатай. Тэд агаарын түлшний хольцыг асаахын тулд оч залгуурыг ашигладаг. Дизель хөдөлгүүрт гэрэлтүүлэгч залгуурыг (шаталтын камерын халаагуур) хүйтэн цаг агаар, түүнчлэн бага шахалтын харьцаатай үед эхлүүлэхэд туслах зорилгоор ашиглаж болно. Жинхэнэ дизель түлш нь аажмаар шатах тогтмол даралтын цикл дээр ажилладаг бөгөөд дуу авианы тэсрэлт үүсгэдэггүй.
Ерөнхий шинж чанарууд
Дизель түлш нь маш өндөр тэлэлтийн харьцаатай бөгөөд илүүдэл агаарыг дулааныг гадагшлуулах боломжийг олгодог тул дотоод болон гадаад шаталтат хөдөлгүүрүүдээс хамгийн өндөр дулааны үр ашигтай байдаг. Хавхлага хаагдах үед шатаагүй түлш байхгүй, түлш нь оролтын (инжектор) төхөөрөмжөөс яндангийн хоолой руу шууд урсдаггүй тул шууд шахахгүйгээр үр ашгийг бага зэрэг алдахаас сэргийлдэг. Усан онгоцонд ашигладаг бага хурдтай дизель хөдөлгүүрүүд 50 хувиас дээш дулааны үр ашигтай ажилладаг.
Дизель түлшийг хоёр болон дөрвөн шатлалт хэлбэрээр зохион бүтээх боломжтой. Тэдгээрийг анхлан ашиглаж байсансуурин уурын хөдөлгүүрийг үр дүнтэй солих. 1910 оноос хойш тэдгээрийг шумбагч онгоц, усан онгоцонд ашиглаж эхэлсэн. Дараа нь зүтгүүр, ачааны машин, хүнд даацын машин, цахилгаан станцад ашиглах. Өнгөрсөн зууны 30-аад онд тэд хэд хэдэн машины загварт байр сууриа олсон.
Давуу болон сул тал
1970-аад оноос хойш АНУ-д дизель хөдөлгүүрийг том оврын болон бартаат замын тээврийн хэрэгсэлд ашиглах нь нэмэгдсэн. Британийн мотор үйлдвэрлэгчид ба үйлдвэрлэгчдийн нийгэмлэгийн мэдээлснээр дизель хөдөлгүүртэй автомашины ЕХ-ны дундаж нь нийт борлуулалтын 50% (түүний дотор Францад 70%, Их Британид 38%) байна.
Хүйтэн цаг агаарт блок болон цилиндрийн толгойн масс нь шахалтын дулааныг шингээж, гадаргуу ба эзэлхүүний харьцаа өндөр байдаг тул гал асаахаас сэргийлдэг тул өндөр хурдны дизель хөдөлгүүрийг асаахад хэцүү байдаг. Өмнө нь эдгээр төхөөрөмжүүд нь гэрэлтүүлгийн залгуур гэж нэрлэгддэг камер дотор жижиг цахилгаан халаагуур ашигладаг байсан.
Үзсэн тоо
Олон хөдөлгүүрүүд оролтын агаарыг халаах, ажиллуулахын тулд эсвэл ажиллах температурт хүрэх хүртэл сорох олон талт эсэргүүцэл халаагчийг ашигладаг. Сүлжээнд холбогдсон цахилгаан эсэргүүцэлтэй хөдөлгүүрийн блок халаагчийг хүйтэн цаг агаарт ашигладаг. Ийм тохиолдолд асаах хугацаа болон элэгдлийг багасгахын тулд үүнийг удаан хугацаанд (нэг цагаас илүү) асаах шаардлагатай.
Блок халаагчийг мөн дизель генератор бүхий яаралтай тэжээлийн хангамжид ашигладаг бөгөөд цахилгаан тасарсан үед эрчим хүчийг хурдан хугацаанд нь унтраадаг. Өнгөрсөн хугацаанд илүү олон төрлийн хүйтэн эхлэх аргыг хэрэглэж ирсэн. Детройт Дизель гэх мэт зарим хөдөлгүүрүүд шаталтыг эхлүүлэхийн тулд бага хэмжээний эфирийг оролтын олон талт руу оруулах системийг ашигласан. Бусад нь метанол шатаах эсэргүүцэх халаагуур бүхий холимог системийг ашигласан. Хөдөлгөөнгүй арга бол, ялангуяа ажиллахгүй хөдөлгүүрт шаардлагатай шингэнийг аэрозолийн савыг оролтын агаарын урсгал руу гараар шүрших явдал юм (ихэвчлэн агаарын шүүлтүүрийн угсралтаар).
Бусад хөдөлгүүрээс ялгаа
Термодинамикийн өөр өөр мөчлөгийн улмаас дизель түлшний нөхцөл нь оч асаах хөдөлгүүрээс ялгаатай. Нэмж дурдахад түүний эргэлтийн хүч, хурд нь мөчлөгт хөдөлгүүртэй адил агаар биш харин түлшний хангамжаар шууд хянагддаг. Дизель түлш болон бензиний шаталтын температур өөр байж болно.
Дундаж дизель хөдөлгүүр нь бензин хөдөлгүүртэй харьцуулахад хүч жингийн харьцаа багатай байдаг. Учир нь ажлын даралтыг тэсвэрлэхийн тулд илүү хүнд, хүчтэй хэсгүүдийн бүтцийн хэрэгцээ шаардлагаас болж дизель нь бага эргэлттэй ажиллах ёстой. Энэ нь үргэлж хөдөлгүүрийн шахалтын өндөр харьцаанаас болж үүсдэг бөгөөд энэ нь инерцийн хүчний улмаас хэсэг дээрх хүчийг нэмэгдүүлдэг. Зарим дизель түлш нь арилжааны зориулалттай. Үүнийг практикт удаа дараа нотолсон.
Дизель хөдөлгүүрүүд ихэвчлэнудаан цус харвах. Үндсэндээ энэ нь шаардлагатай шахалтын харьцааг хангахад шаардлагатай юм. Үүний үр дүнд поршений жин улам хүндрэх болно. Савааны талаар ижил зүйлийг хэлж болно. Поршений импульсийг өөрчлөхийн тулд тэдгээр болон тахир голоор дамжуулан илүү их хүчийг дамжуулах шаардлагатай. Энэ нь дизель хөдөлгүүр нь бензин хөдөлгүүртэй ижил хүчин чадалтай байх ёстой гэсэн бас нэг шалтгаан юм.
