Avtomobil Mühərriklərində Əsas Yanma Sistemləri
Yanma sistemi, xüsusən də daxili yanma mühərriklərində avtomobil mühərriklərinin işləməsinin "ürəyidir". Yanma yolu ilə yanacağın kimyəvi enerjisi istilik enerjisinə, daha sonra pistonları, krank mili və nəticədə avtomobilin təkərlərini hərəkət etdirə bilən mexaniki enerjiyə çevrilir. Yanma sisteminin əsaslarını anlamaq, mühərriklərin niyə güclü olduğunu, yanacaq sərfiyyatının niyə israfçı və ya qənaətcil ola biləcəyini və işlənmiş qazların niyə təmiz və ya həddindən artıq ola biləcəyini anlamağımıza kömək edir. Bu məqalədə yanmanın əsas anlayışları, dəstəkləyici komponentlər, proses mərhələləri və avtomobil mühərriklərində səmərəliliyə və emissiyalara təsir edən amillər müzakirə olunur.
1. Avtomobil Mühərriklərində Yanmanın Anlaşılması
Yanma, yanacaq və oksigen arasında istilik yaradan sürətli kimyəvi reaksiyadır. Avtomobil mühərriklərində bu istilik yanma kamerasındakı qaz təzyiqini artırmaq və porşenin hərəkət etməsinə imkan vermək üçün istifadə olunur. Ümumiyyətlə, "yaxşı" yanma aşağıdakı yanmadır:
1. Düzgün vaxtda baş verdi,
2. sabit və bərabər şəkildə baş verir,
3. optimal güc istehsal edir,
4. zərərli emissiyaları minimuma endirmək,
5. döyülmə (detonasiya) və ya yanma (yanmama) kimi qeyri-adi simptomlara səbəb olmur.
Təcrübədə yanma yalnız "alovların yanması" ilə bağlı deyil, həm də yanacağın atomlaşdırılması/çilənməsi, hava-yanacaq qarışığı, sıxılma, alovlanma və ya alovlanma sistemi və yanma kamerasının dizaynı ilə əlaqədardır.
2. Mühərriklərin növləri və yanma üsulları
Müasir nəqliyyat vasitələrində daxili yanma mühərriklərinin iki əsas növü var:
a) Benzin Mühərriki (Qığılcımlı Alovlanma/SI)
Benzin mühərrikləri qığılcım yaratmaq üçün qığılcım şamlarından istifadə edir. Hava-yanacaq qarışığı silindrdə sıxılır və qığılcım şamı dəqiq vaxtda alovlanır və yanmağa səbəb olur. Bu sistem qığılcım alovlanması adlanır, çünki alovlanma qığılcım tərəfindən tetiklenir.
b) Dizel Mühərriki (Sıxılma ilə Alovlanma/Sıxılma)
Dizel mühərrikləri (adətən olduğu kimi) qığılcım şamlarından istifadə etmir. Hava yüksək sıxılma nisbətində sıxılır və bu da havanın temperaturunu artırır. Daha sonra dizel yanacağı yanma kamerasına vurulur; havanın temperaturu onsuz da çox yüksək olduğundan, yanacaq avtomatik olaraq alovlanır. Bu prosesə sıxılma ilə alovlanma deyilir.
Hər ikisi porşenə basmaq üçün qaz təzyiqi yaratmağı hədəfləyir, lakin yanma xüsusiyyətləri, dəstəkləyici komponentlər və qarışığın idarə olunması üsulu fərqlidir.
3. Yanmanı dəstəkləyən əsas komponentlər
Yanma sistemi tək deyil; bir neçə vacib alt sistemi əhatə edir:
1. Hava giriş sistemi: filtr, qaz pedalı (benzinlə işləyən) və giriş manifoldu vasitəsilə təmiz hava təmin edir.
2. Yanacaq sistemi: yanacaq karbürator (köhnə nəqliyyat vasitələri) və ya injektor (EFI/GDI/CRDI) vasitəsilə təmin edilir.
3. Yanma kamerası və sıxılma mexanizmi: silindr, piston, piston halqası, silindr başlığı və yanma kamerası dizaynından ibarətdir.
4. Alovlanma sistemi (benzin mühərriki): ECU/alovlandırıcı, spiral, qığılcım şamları, sensorlar (CKP/CMP) və alovlanma vaxtı parametrlərini əhatə edir.
5. Egzoz sistemi: emissiya nəzarəti üçün işlənmiş qazları egzoz manifoldu, katalitik çevirici, səsboğucu və O2/AFR sensoru vasitəsilə xaric edir.
Əgər hissələrdən biri optimal şəkildə işləmirsə (məsələn, zəif qığılcım şamları, çirkli enjektorlar, sızan sıxılma və ya tıxanmış giriş havası), yanma keyfiyyəti azalacaq.
4. İş Dövrünə Görə Yanma Prosesinin Mərhələləri
4 vuruşlu mühərrikdə (ən çox yayılmış) yanma aşağıdakı mərhələlərdə baş verir:
1. Giriş vuruşu: piston aşağı hərəkət edir, giriş klapanı açılır, hava (və müəyyən sistemlərdə yanacaq) silindirə daxil olur.
2. Sıxılma vuruşu: Porşen qalxır, giriş və çıxış klapanları bağlanır. Qarışıq (benzin mühərriki) və ya təkcə hava (dizel mühərriki) sıxılır və təzyiq və temperatur artır.
3. Güc addımları:
– Benzin mühərriki: sıxılmanın sonunda qığılcım şamı qığılcımlar yaradır, alov yayılır, təzyiq artır, piston aşağı itələnir.
– Dizel mühərriki: injektor yanacaq püskürür, qısa alovlanma gecikməsi olur, sonra yanma baş verir və porşen itələyir.
4. Egzoz vuruşu: piston yenidən qalxır, egzoz klapanı açılır, qalan yanma qazları buraxılır.
Məhz burada vaxt vacibdir: qığılcım şamı nə vaxt yanır və ya injektorun püskürtməsi güc, səmərəlilik və emissiyaları müəyyən edir.
5. Hava-Yanacaq Qarışıq Nisbəti (AFR)
Ən vacib anlayışlardan biri hava-yanacaq nisbətidir (AFR).
– Benzin mühərriklərində ideal kimyəvi (stexiometrik) qarışıq ümumiyyətlə kütləcə 14,7:1 (hava:benzin) nisbətindədir. Bu qarışıq katalitik çeviricinin CO, HC və NOx emissiyalarını effektiv şəkildə azaltmasına imkan verir.
– Həddindən artıq zəngin (artıq yanacaq) qarışıq müəyyən şərtlər altında yüksək enerji istehsal etməyə meyllidir, lakin israfçılığa səbəb olur və CO/HC emissiyaları artır.
– Həddindən artıq yağsız (artıq hava) qarışıq müəyyən şərtlər altında daha qənaətcil ola bilər, lakin gücün azalması, yüksək yanma temperaturuna (NOx-in artması) və həddindən artıq olduqda yanma ehtimalının artması riskini daşıyır.
Dizel mühərriklərində nəzarət adətən vurulan yanacaq miqdarından daha çox asılıdır, hava isə nisbətən bol (arıq) olur. Buna görə də, dizel səmərəliliyi ilə tanınır, lakin NOx və hissəcikləri (his) idarə etmək çətindir.
6. Normal Yanma vs Anormal Yanma
Benzin mühərrikində normal yanma, idarə olunan alovun qığılcım şamı nöqtəsindən qarışıq boyunca yayılması nəticəsində baş verir. Bununla belə, aşağıdakı kimi qeyri-adi hallar mövcuddur:
1. Tıqqıltı (detonasiya): qarışıq normal alov dövrü başa çatmamışdan əvvəl başqa yerdə kortəbii şəkildə alovlandıqda baş verir. Bu, "tıqqıltı" səsinə, temperatur və təzyiqin qəfil artmasına səbəb olur və uzun müddətdə pistona və ya halqalara zərər verə bilər.
2. Əvvəlcədən alovlanma: qarışıq, adətən karbon çöküntüləri, həddindən artıq qızmış qığılcım şamı və ya həddindən artıq qızmış komponentlər kimi isti nöqtələr səbəbindən qığılcım şamı alovlanmadan əvvəl alovlanır.
3. Yanlış alovlanma: yanma prosesi sıradan çıxır və ya natamam olur, bu da mühərrikin yanmasına, gücün azalmasına, sərfiyyatın artmasına və karbohidrat emissiyalarının artmasına səbəb olur.
Dizel mühərriklərində ümumi problemlərə gecikmiş alışma, dizel mühərrikinin uzun müddətli alışma gecikməsi səbəbindən döyülməsi, həddindən artıq tüstü (qara/ağ) və titrəmə daxildir.
7. Yanma Səmərəliliyinə Təsir Edən Faktorlar
Yanmanın yaxşı və ya pis olub olmadığını müəyyən edən bir neçə əsas amil bunlardır:
– Sıxılma nisbəti: istilik səmərəliliyi potensialı nə qədər yüksəkdirsə, benzində bu, döyülmə riski ilə məhdudlaşır.
– Yanacağın atomizasiya keyfiyyəti: yaxşı bir injektor asanlıqla qarışan və mükəmməl yanan incə damcılar əmələ gətirir.
– Turbulentlik və yanma kamerasının dizaynı: hava hərəkəti (burulma/dönüş) qarışmağa kömək edir və yanmanı sürətləndirir.
– Alovlanma/injeksiya vaxtı: çox irəli və ya çox gecikdirilmiş alışma gücü azalda və emissiyaları artıra bilər.
– Qığılcım şamı vəziyyəti (benzin mühərrikləri): elektrod boşluğu, çöküntülər və qığılcım şamı istilik səviyyəsi qığılcım keyfiyyətinə təsir göstərir.
– Sensorlar və ECU idarəetmələri: müasir mühərriklər qarışığı və vaxtı dəqiq tənzimləmək üçün O2/AFR, MAP/MAF, temperatur, detonasiya sensorları və daha çoxundan istifadə edir.
8. Egzoz Qazı Emissiyaları və Onların Yanma ilə Əlaqəsi
İdeal yanmanın əsas məhsulları CO2 və H2O-dur. Lakin, real mühərrikdə yanma digər emissiyalar da yaradır:
– CO (karbonmonoksit): qarışıq çox zəngin olduqda və ya yanma tamamlanmadıqda artır.
– HC (karbohidrogenlər): yanmamış yanacaqdan əmələ gəlir, tez-tez yanma zamanı və ya zəif karbürasiya zamanı görünür.
– NOx (azot oksidləri): yüksək yanma temperaturlarında artır, tez-tez yağsız qarışıqlar və müəyyən vaxtlamalarla əlaqələndirilir.
– Hissəciklər (PM/his): dizel mühərrikində dominantdır və nəzarət optimal deyilsə, birbaşa enjeksiyon benzinində (GDI) da görünə bilər.
Buna görə də müasir nəqliyyat vasitələri katalitik çeviricilərdən, EGR, O2 sensorlarından istifadə edir və dizel mühərriklərində emissiyaları azaltmaq üçün DPF və SCR əlavə olunur.
Nəticə
Avtomobil mühərriklərindəki əsas yanma sistemi yanacaq enerjisini idarə olunan yanma reaksiyası vasitəsilə gücə çevirməyi əhatə edir. Benzin mühərrikləri qarışığı qığılcım şamı ilə alovlandırır, dizel mühərrikləri isə vurulan yanacağı alovlandırmaq üçün sıxılma istiliyindən istifadə edir. Uğurlu yanma hava-yanacaq qarışığının keyfiyyətindən, sıxılma nisbətindən, alovlanma/injeksiya vaxtı, yanma kamerasının dizaynından və ECU elektron idarəetməsindən təsirlənir. Yaxşı yanma optimal güc, səmərəli yanacaq sərfiyyatı və aşağı emissiyalar yaradır, döyülmə və yanlış alovlanma kimi anormal yanma isə performansa zərər verə və mühərrikin zədələnməsini sürətləndirə bilər. Əsasları başa düşməklə, texniki xidməti daha asan yerinə yetirə, problemləri diaqnoz edə və mühərrikin işini dəstəkləyən yanacaq və sürücülük üslublarını seçə bilərik.
İstəsəniz, O2 sensorlarının və qapalı dövrəli yanacaq nəzarətinin rolu, AFR hesablamaları və stexiometriya və ya EFI, GDI və karbüratorlarda yanma fərqləri kimi daha çox texniki alt məqalələrlə davam edə bilərəm.
