Автомашины хөдөлгүүрийн үндсэн шаталтын системүүд
Шаталтын систем нь автомашины хөдөлгүүрийн ажиллагааны "зүрх" бөгөөд ялангуяа дотоод шаталтын хөдөлгүүрт байдаг. Шаталтын явцад түлшний химийн энерги нь дулааны энерги болж, дараа нь поршень, тахир гол, эцэст нь тээврийн хэрэгслийн дугуйг хөдөлгөх боломжтой механик энерги болж хувирдаг. Шаталтын системийн үндсийг ойлгох нь хөдөлгүүр яагаад хүчирхэг, түлшний зарцуулалт яагаад үрэлгэн эсвэл хэмнэлттэй байж болох, утааны ялгаруулалт яагаад цэвэр эсвэл хэт их байж болохыг ойлгоход тусалдаг. Энэ нийтлэлд шаталтын үндсэн ойлголтууд, туслах бүрэлдэхүүн хэсгүүд, үйл явцын үе шатууд, автомашины хөдөлгүүрийн үр ашиг, ялгаралтад нөлөөлдөг хүчин зүйлсийг авч үзэх болно.
1. Автомашины хөдөлгүүрийн шаталтыг ойлгох нь
Шаталт гэдэг нь түлш болон хүчилтөрөгчийн хооронд явагддаг хурдан химийн урвал бөгөөд дулаан ялгаруулдаг. Автомашины хөдөлгүүрт энэ дулааныг шаталтын камер дахь хийн даралтыг нэмэгдүүлэхэд ашиглаж, поршенийг хөдөлгөх боломжийг олгодог. Ерөнхийдөө "сайн" шаталт гэдэг нь:
1. зөв цагтаа болсон,
2. тогтвортой, жигд явагддаг,
3. оновчтой хүчийг бий болгодог,
4. хортой ялгарлыг багасгах,
5. тогших (дэлбэрэх) эсвэл буруу галлах (шатахгүй байх) зэрэг хэвийн бус шинж тэмдэг үүсгэдэггүй.
Практикт шаталт нь зөвхөн "дөл шатаах" тухай биш, мөн түлшийг атомжуулах/шүрших, агаар-түлшний холих, шахах, асаах эсвэл асаах систем, шаталтын камерын дизайнтай холбоотой юм.
2. Хөдөлгүүрийн төрөл ба шаталтын аргууд
Орчин үеийн тээврийн хэрэгсэлд дотоод шаталтын хөдөлгүүрийн хоёр үндсэн төрөл байдаг:
a) Бензин хөдөлгүүр (Spark Ignition/SI)
Бензин хөдөлгүүр нь оч үүсгэхийн тулд очлуур ашигладаг. Агаар-түлшний хольцыг цилиндрт шахаж, очлуур нь яг тохирсон мөчид асч, шаталтыг эхлүүлдэг. Энэ системийг очлуур асаах гэж нэрлэдэг, учир нь асаалт нь очноос эхэлдэг.
б) Дизель хөдөлгүүр (Шахалтын асаалт/CI)
Дизель хөдөлгүүрт очлуур ашигладаггүй (нийтлэг байдаг шиг). Агаарыг өндөр шахалтын харьцаагаар шахаж, агаарын температурыг нэмэгдүүлдэг. Дараа нь дизель түлшийг шаталтын камерт шахдаг; агаарын температур аль хэдийн маш өндөр байдаг тул түлш автоматаар асдаг. Энэ процессыг шахалтын асаалт гэж нэрлэдэг.
Хоёулаа поршенийг түлхэхийн тулд хийн даралт үүсгэхийг зорьдог боловч шаталтын шинж чанар, дэмжих бүрэлдэхүүн хэсгүүд, хольцыг хянах арга нь өөр өөр байдаг.
3. Шаталтыг дэмждэг үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд
Шаталтын систем нь дангаараа байдаггүй; энэ нь хэд хэдэн чухал дэд системүүдийг агуулдаг:
1. Агаар нэвтрүүлэх систем: шүүлтүүр, хурдны хайрцаг (бензинээр) болон агаар нэвтрүүлэх коллектороор дамжуулан цэвэр агаар нийлүүлдэг.
2. Түлшний систем: түлшийг карбюратор (хуучин тээврийн хэрэгсэл) эсвэл шахах систем (EFI/GDI/CRDI)-ээр хангадаг.
3. Шаталтын камер ба шахалтын механизм: цилиндр, поршен, поршений цагираг, цилиндрийн толгой, шаталтын камерын загвараас бүрдэнэ.
4. Гал асаах систем (бензин хөдөлгүүр): ECU/гал асаагч, ороомог, оч залгуур, мэдрэгч (CKP/CMP) болон гал асаах хугацааны тохиргоог багтаана.
5. Яндангийн систем: утааны хийг яндангийн олон талт, каталитик хөрвүүлэгч, дуу намсгагч болон O2/AFR мэдрэгчээр дамжуулан ялгаруулалтыг хянахын тулд яндангийн хийг зайлуулдаг.
Хэрэв эд ангийн аль нэг нь оновчтой ажиллахгүй байвал (жишээлбэл, сул оч залгуур, бохирдсон форсунк, шахалт гоожих эсвэл агаар бөглөрөх) шаталтын чанар буурна.
4. Ажлын мөчлөгийн дагуу шаталтын процессын үе шатууд
4 шатлалт хөдөлгүүрт (хамгийн түгээмэл) шаталт дараах үе шатуудад явагддаг.
1. Соролтын цохилт: поршен доошоо хөдөлж, оролтын хавхлага нээгдэж, агаар (болон зарим системд түлш) цилиндрт ордог.
2. Шахалтын цохилт: Поршен дээш өргөгдөж, оролтын болон яндангийн хавхлагууд хаагдна. Холимог (бензин хөдөлгүүр) эсвэл зөвхөн агаар (дизель хөдөлгүүр) шахагдаж, даралт болон температур нэмэгдэнэ.
3. Цахилгаан шат:
– Бензин хөдөлгүүр: шахалтын төгсгөлд очлуур очно, дөл тархна, даралт нэмэгдэнэ, поршен доош түлхэгдэнэ.
– Дизель хөдөлгүүр: форсунк нь түлш цацаж, богино хугацаанд асаалттай болж, дараа нь шаталт үүсч, поршенийг түлхдэг.
4. Яндангийн цохилт: поршен дахин дээшилж, яндангийн хавхлага нээгдэж, үлдсэн шаталтын хий ялгардаг.
Энэ бол цаг хугацаа чухал зүйл юм: очлуур асах эсвэл форсунк хэзээ шүрших нь хүч, үр ашиг, ялгарлыг тодорхойлдог.
5. Агаар-түлшний хольцын харьцаа (AFR)
Хамгийн чухал ойлголтуудын нэг бол агаарын түлшний харьцаа (AFR) юм.
– Бензин хөдөлгүүрт хамгийн тохиромжтой химийн (стехиометрийн) холимог нь ерөнхийдөө 14,7:1 (агаар:бензин) массын харьцаатай байдаг. Энэхүү холимог нь каталитик хөрвүүлэгчид CO, HC, болон NOx ялгарлыг үр дүнтэй бууруулах боломжийг олгодог.
– Хэт их баялаг (илүүдэл түлш) хольц нь тодорхой нөхцөлд өндөр эрчим хүч үйлдвэрлэх хандлагатай байдаг ч үрэлгэн бөгөөд CO/HC ялгаруулалт нэмэгддэг.
– Хэт нимгэн (илүүдэл агаар) хольц нь тодорхой нөхцөлд илүү хэмнэлттэй байж болох ч, хүчийг бууруулж, шаталтын температурыг өндөрсгөх (NOx нэмэгдэх), мөн хэт их байвал гал алдагдахад хүргэх эрсдэлтэй.
Дизель хөдөлгүүрт түлшний хэмжээ нь ихэвчлэн шахаж байгаа түлшний хэмжээгээр хянагддаг бол агаар харьцангуй их (нарийн бус) байдаг. Үүнээс шалтгаалан дизель түлш нь үр ашигтайгаараа алдартай боловч NOx болон тоосонцор (тортог)-ыг хянах нь бэрхшээлтэй байдаг.
6. Хэвийн шаталт ба хэвийн бус шаталт
Бензин хөдөлгүүрт хэвийн шаталт нь очлуурын цэгээс хольц даяар хяналттай дөл тархах үед явагддаг. Гэсэн хэдий ч дараах хэвийн бус нөхцөлүүд байдаг:
1. Тогших (дэлбэрэх): ердийн дөлний мөчлөг дуусахаас өмнө хольц өөр газар аяндаа асах үед үүсдэг. Энэ нь "товших" чимээ гаргах, температур болон даралтын огцом өсөлтийг үүсгэж, урт хугацаанд поршень эсвэл цагиргийг гэмтээж болно.
2. Урьдчилан асах: холимог нь очлуур асахаас өмнө асдаг бөгөөд энэ нь ихэвчлэн нүүрстөрөгчийн хуримтлал, хэт халсан очлуур эсвэл хэт халсан эд ангиуд зэрэг халуун цэгүүдээс болдог.
3. Буруу гал: шаталт доголдох эсвэл бүрэн бус байх нь хөдөлгүүрийн ажиллагаа доголдох, чадлыг бууруулах, зарцуулалт нэмэгдэх, мөн гидрохлоридын ялгаралтыг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг.
Дизель хөдөлгүүрт түгээмэл тохиолддог асуудлуудад асаалт удаашрах, дизель тогших (асаалт удаан хойшлогдсоноос болж тогших), хэт их утаа (хар/цагаан), чичиргээ орно.
7. Шаталтын үр ашигт нөлөөлөх хүчин зүйлс
Шатаах нь сайн эсвэл муу эсэхийг тодорхойлдог хэд хэдэн үндсэн хүчин зүйлд дараахь зүйлс орно.
– Шахалтын харьцаа: дулааны үр ашгийн боломж өндөр байх тусам бензинд тогших эрсдэл хязгаарлагдмал байдаг.
– Түлшний атомжуулалтын чанар: сайн форсунк нь амархан холилдож, төгс шатдаг нарийн дуслууд үүсгэдэг.
– Турбулент ба шаталтын камерын загвар: агаарын хөдөлгөөн (эргэлт/ховхролт) нь холилдоход тусалдаг бөгөөд шаталтыг хурдасгадаг.
– Гал асаах/шахах хугацаа: хэт дэвшилтэт эсвэл хэт удаашралтай байх нь хүчийг бууруулж, ялгарлыг нэмэгдүүлж болзошгүй.
– Очлуурын залгуурын байдал (бензин хөдөлгүүр): электродын зай, тунадас болон очлуурын дулааны түвшин нь очлуурын чанарт нөлөөлдөг.
– Мэдрэгч болон ECU удирдлага: орчин үеийн хөдөлгүүрүүд нь холимог болон хугацааг нарийн тохируулахын тулд O2/AFR, MAP/MAF, температур, тогших мэдрэгч болон бусад зүйлийг ашигладаг.
8. Яндангийн хийн ялгаруулалт ба тэдгээрийн шаталттай холбоотой байдал
Төгс шаталтын гол бүтээгдэхүүнүүд нь CO2 ба H2O юм. Гэсэн хэдий ч бодит хөдөлгүүрт шаталт нь бусад ялгаруулалтыг үүсгэдэг:
– CO (нүүрстөрөгчийн дутуу исэл): хольц хэт баялаг эсвэл шаталт бүрэн бус үед нэмэгддэг.
– Нүүрс ус (HC): шатаагүй түлшнээс үүсдэг бөгөөд ихэвчлэн буруу галлах эсвэл карбюратор муу шатах үед гарч ирдэг.
– NOx (азотын исэл): шаталтын өндөр температурт нэмэгддэг бөгөөд энэ нь ихэвчлэн туранхай холимог болон тодорхой хугацаатай холбоотой байдаг.
– Тоосонцор (PM/тортог): дизель түлшинд давамгайлдаг бөгөөд хэрэв хяналт оновчтой биш бол шууд шахах бензинд (GDI) мөн гарч ирж болно.
Тийм ч учраас орчин үеийн тээврийн хэрэгсэлд каталитик хөрвүүлэгч, EGR, O2 мэдрэгч ашигладаг бөгөөд дизель хөдөлгүүрт ялгарлыг бууруулахын тулд DPF болон SCR-ийг нэмдэг.
Дүгнэлт
Автомашины хөдөлгүүрийн үндсэн шаталтын систем нь түлшний энергийг хяналттай шаталтын урвалаар эрчим хүч болгон хувиргах явдал юм. Бензин хөдөлгүүр нь хольцыг оч залгуураар асаадаг бол дизель хөдөлгүүр нь шахалтын дулааныг ашиглан шахагдсан түлшийг асаадаг. Амжилттай шаталт нь агаар-түлшний хольцын чанар, шахалтын харьцаа, асаалт/шахалтын хугацаа, шаталтын камерын загвар, ECU электрон удирдлага зэргээс хамаардаг. Сайн шаталт нь оновчтой хүч, үр ашигтай түлшний зарцуулалт, бага ялгаруулалт үүсгэдэг бол тогших, буруу галлах зэрэг хэвийн бус шаталт нь гүйцэтгэлд сөргөөр нөлөөлж, хөдөлгүүрийн эвдрэлийг хурдасгадаг. Үндсэн ойлголтуудыг ойлгосноор бид засвар үйлчилгээ хийх, асуудлыг оношлох, хөдөлгүүрийн ажиллагааг дэмждэг түлш болон жолоодлогын хэв маягийг илүү хялбар сонгох боломжтой.
Хэрэв та хүсвэл би O2 мэдрэгч болон хаалттай гогцооны түлшний хяналтын үүрэг, AFR тооцоолол ба стехиометр, эсвэл EFI болон GDI болон карбюраторын шаталтын ялгаа гэх мэт техникийн дэд өгүүллүүдээр үргэлжлүүлж болно.
