Kuongorora Kutamiswa Kwekupisa muInjini Dzemukati Dzekupisa
Pendauluan
Injini yekupisa mukati (ICE) chishandiso chekushandura simba chinoshandura simba remakemikari remafuta kuita simba remakanika kuburikidza nekupisa mukamuri yekupisa. Mukuita uku, kutamiswa kwekupisa kunoita basa guru nekuti kunosarudza kushanda zvakanaka, mashandiro, kuburitswa kwemhepo, uye kuvimbika kweinjini. Kupisa kunokonzerwa nekupiswa hakuchinjwa zvachose kuita basa rinobatsira mu crankshaft; kumwe kunorasika kuburikidza nemagasi eutsi, kumwe kunotamiswa kumadziro emasilinda, mapistoni, nemisoro yemasilinda, uye kwozoburitswa kumasisitimu ekutonhodza nemafuta. Nokudaro, kuongorora kutamiswa kwekupisa mumainjini ekupisa mukati ihwaro hwakakosha mukugadzira mainjini anoshandisa simba shoma, ane simba, uye anogara kwenguva refu.
Manyuko uye Nzira dzeKutamisirwa kweKupisa
Kazhinji, kupisa muinjini inobatidza mukati kunobva mukubatidza kwemusanganiswa wemhepo nemafuta. Mushure mekubatidza, tembiricha yegesi iri musirindiri inogona kusvika pamusoro pe2000 K mumamiriro ekunze akanyanya, zvichigadzira tembiricha yakakura pakati pegasi rinopisa nenzvimbo dzesimbi dzinotonhorera. Nekuda kweizvozvo, kupisa kunoyerera kubva mugasi kuenda kuzvikamu zveinjini kuburikidza nenzira nhatu huru: conduction, convection, uye radiation.
Nzira huru dzekufambisa kupisa dzinogona kupfupikiswa seizvi:
1. Gasi rinopisa → pamusoro pekamuri rinopisa (rusvingo rwesirinda, musoro wesirinda, pamusoro pepistoni) kuburikidza ne convection uye mwaranzi.
2. Nzvimbo yekamuri inobvira → mukati mechinhu ichi kuburikidza nekufambisa.
3. Zvinhu → nharaunda kuburikidza ne convection kuenda ku coolant (radiator) nemafuta ekuzora, uye pakupedzisira kumhepo yakapoteredza.
Kunzwisisa nzira idzi kunobatsira mainjiniya kuona nzvimbo dzakakosha dzinoda kutonhora kuri nani kana zvinhu zvinodzivirira kupisa zvakanyanya.
Kutenderera muSirindiri
Convection ndiyo nzira inonyanya kushandiswa pasi pemamiriro mazhinji ekushanda kweinjini. Kuwanda kwe convection heat transfer coefficient mu combustion chamber kunokonzerwa zvakanyanya ne gas flow turbulence, piston speed, combustion chamber, uye combustion conditions.
Munguva yekumanikidzwa uye kupiswa, kuyerera kwegasi kunova kwakaomarara nekuda kwekufamba kwepiston uye dhizaini yechiteshi chekupinda, izvo zvinokonzeresa kutenderera nekudonha. Kutenderera uku kunowedzera chiyero chekuchinja kwekupisa (h), nokudaro zvichiwedzera chiyero chekuchinja kwekupisa kubva kugasi kuenda kumadziro. Zvichitaurwa zviri nyore, chiyero chekuchinja kwekupisa kwe convection chinogona kunyorwa seizvi:
\[
\dot{Q}_{conv} = hA(T_g – T_w)
\]
apo \(A\) iri nzvimbo inotamisirwa kupisa, \(T_g\) tembiricha yegesi, uye \(T_w\) tembiricha yemadziro. Sezvo tembiricha yegesi ichichinja nekukurumidza panguva yekutenderera, ongororo chaiyo inowanzova yenguva pfupi (inochinja nenguva/kumhanya kwekumhanya).
Muzvidzidzo zveinjini, hukama hwe empirical (semuenzaniso, Woschni) hunowanzo shandiswa kufungidzira \(h\) zvichibva pakumanikidzwa kwe cylinder, tembiricha yegesi, uye kumhanya kwekuyerera kwemhepo. Hukama hwakadaro hwakakosha nekuti kuyerera kwe in-cylinder kwakaoma uye kwakaoma kugadzirisa nekuongorora chete.
Kupisa kwemoto negasi rinopisa
Kunze kwe convection, mwaranzi inobatsirawo, kunyanya muinjini dzedhiziri uye mumamiriro ezvinhu ane mutoro wakawanda. Muinjini dzedhiziri, kupiswa kwemhepo kunoburitsa hutsi hwakawanda, izvo zvinowedzera kuburitsa kwegasi, zvichiita kuti mwaranzi ive yakakosha. Mwaranzi inotamiswa kubva mumoto nezvinhu zvinopiswa ichienda pamusoro pemadziro ekamuri rinopisa.
Mwero wekufambiswa kwekupisa nemwaranzi unowanzo tevera mutemo waStefan-Boltzmann:
\[
\dot{Q}_{rad} = \varepsilon \sigma A(T_g^4 – T_w^4)
\]
ne \(\varepsilon\) kuburitsa kwegasi/murazvo kunoshanda uye \(\sigma\) Stefan–Boltzmann constant. Nekuti zvinoenderana nesimba rechina rekupisa, mwaranzi inowedzera zvakanyanya kana tembiricha yepamusoro yekupisa yakakwira. Zvisinei, mukuita, kufungidzira \(\varepsilon\) hakusi nyore nekuti kunokanganiswa nekuumbwa kwegasi, soot particles, uye combustion chamber geometry.
Kutungamira muZvikamu zveMuchina
Kupisa kunonyudzwa nepamusoro pekamuri rinopisa kuchafamba kuenda mukati mechinhu kuburikidza nekufambisa. Zvinhu zviri muchikamu zvinowanzova aruminiyamu alloys (mapistoni, mamwe ma cylinder heads) kana simbi yakakandwa nesimbi (ma cylinder blocks, liners, mavharuvhu). Kufambisa kunoratidzwa nemutemo waFourier:
\[
\dot{Q}_{cond} = -kA\frac{dT}{dx}
\]
apo \(k\) ndiyo inofambisa kupisa kwezvinhu. Aruminiyamu ine inofambisa kupisa yakawanda kupfuura simbi yakakandwa, zvichiita kuti ikwanise kubvisa kupisa nekukurumidza, ichideredza tembiricha yenzvimbo uye ichideredza njodzi yenzvimbo dzinopisa. Zvisinei, aruminiyamu ine simba rakaderera rekupisa kupfuura zvimwe zvinhu zvakagadzirwa nesimbi, saka magadzirirwo anoda kuenzanisa pakati pekuparadza kupisa uye kugara kwenguva refu kwechimiro.
Kufambisa kwemhepo kwakakosha pamapiston: kupisa kubva pakorona yepiston kunofanira kutamisirwa kumaringi episton, siketi, uye pakupedzisira kumadziro esirinda nemafuta. Kana nzira yekupinza kwemhepo isina kukwana, piston inogona kukura zvakanyanya, kupera nekukurumidza, uye kutokuvara nekuda kwekuputika kana kupiswa kusati kwatanga.
Kutamisirwa Kupisa Kunoenda Kunotonhodza Nekunyorovesa Masisitimu
Kupisa kunosvika pamadziro esirinda nemusoro wesirinda kunozoendeswa kuchitonhodza (water jacket) kuburikidza ne convection. Sisitimu yekutonhodza inochengetedza tembiricha yekushanda kweinjini mukati mehuwandu hwakakwana kuitira kuve nechokwadi chekuti mafuta akasimba, kupisa kunoshanda zvakanaka, uye kudzivirira kuparara kwekupisa kwechikamu.
Kune rumwe rutivi, mafuta ekuzora anoshandawo senzvimbo yekutonhodza, kunyanya kumapiston (kuburikidza nemafuta ejeti), mabheyaringi, nenzvimbo dzine kukweshana kwakanyanya. Kunyangwe kugona kutonhodza kwemafuta kuchiwanzova kwakaderera pane kweanotonhodza, basa rawo rakakosha mukudzora tembiricha dzemunzvimbo uye kudzivirira kusashanda zvakanaka kwetribological (kupfeka nekukwesha).
Mukuongorora simba reinjini, kupisa kunowanzo kamurwa kuita: kushanda zvakanaka, kupisa kuchitonhodza, kupisa kuchiomesa mafuta, uye enthalpy yegesi inobuda muutsi. Hukuru hwezvikamu izvi hunoenderana nerudzi rweinjini, chiyero chekumanikidzwa, nzira yekupisa, uye dhizaini yesystem yekutonhodza.
Mhedzisiro yeKutamiswa kweKupisa paKushanda Zvakanaka
Kurasikirwa nekupisa kumadziro esilinda kunoderedza simba rinowanikwa kuti rishande. Kubva pamaonero ethermodynamic, mainjini anoderedza kutamiswa kwekupisa kumadziro (pasina kukonzera matambudziko ekupisa) ane mukana wekuva nekushanda kwakanyanya kwekupisa. Zvisinei, kuderedza kutamiswa kwekupisa hakusi nyore nguva dzose nekuti tembiricha yezvikamu inofanira kuramba iri pasi pemiganhu yezvinhu uye mafuta.
Dzimwe nzira, dzakadai sekupisa zvinodzivirira kupisa pamapistoni kana macylinder heads, zvinogona kuderedza kupisa kwezvinhu. Zvisinei, shanduko idzi dzinogona kuwedzera kupisa kwegasi, zvichiita kuti NOx iwedzere muinjini dzepeturu nedhiziri iwedzere uye kuwedzera njodzi yekudonha muinjini dzepeturu. Nokudaro, kugadzirisa kutamiswa kwekupisa nguva dzose kunosanganisira kutengeserana pakati pekushanda zvakanaka, kuburitsa utsi, uye kugara kwenguva refu.
Kuongorora Kwenguva Pfupi uye Kugoverwa Kwekupisa
Kutenderera kweinjini kunokurumidza (semuenzaniso, 2000 rpm zvinoreva 33,3 revolutions pasekondi), saka tembiricha yegesi inochinja-chinja nekukurumidza nekutenderera kwega kwega. Nzvimbo dzemadziro dzinosangana nekuchinja-chinja kwetembiricha kudiki nekuda kwehuwandu hwekupisa hwechinhu chacho. Naizvozvo, kuongororwa kwekupisa muinjini kunowanzoda nzira yechinguvana: tembiricha yegesi sebasa rekumhanya kwecrank, kuchinja kwe convection coefficients, uye mamiriro emwaranzi anochinja.
Kupararira kwekupisa hakuna kufanana. Nzvimbo iri pedyo nevharuvhu yekubuda kwemhepo inowanzova nzvimbo inopisa zvikuru nekuti magasi ekubuda kwemhepo anopisa zvikuru uye anoyerera achipfuura nevharuvhu. Nzvimbo iyi inopisa inogona kukonzera kupwanyika kwekupisa mumusoro wesilinda kana vharuvhu kana kutonhora kusina kukwana. Saka, dhizaini yejaketi remvura, kusarudza zvinhu zvevharuvhu, uye nzira yekutonhodza zvakakosha.
Zvinokonzera Kugadzira uye Maitiro Ekudzora
Kuongorora kutamiswa kwekupisa kunoita kuti pave nesarudzo dzakawanda dzakakosha dzekugadzira:
1. Maitiro ekamuri rinopisa: anokanganisa nzvimbo yepamusoro, kutenderera, uye kupararira kwekupisa. Makamuri anopisa ane nzvimbo huru dzepamusoro anowanzo kuwedzera kurasikirwa nekupisa.
2. Zvinhu uye machira: sarudza conductivity yakakodzera yekupisa uye kuramba tembiricha.
3. Sisitimu yekutonhodza inochinjika: thermostat, pombi yemagetsi inoshanduka, uye kudzora kuyerera kwemvura inotonhodza kuti ichengetedze tembiricha yakakwana pamitoro yakasiyana-siyana.
4. Kudzora kupisa: nguva yekubatidza/kubaya, EGR, uye nzira yekusanganisa zvinhu kuti pave nekushanda zvakanaka uye kuburitsa zvinhu zvinobuda.
5. Kugadzirisa mafuta: dhizaini yemafuta episton uye kutenderera kwemafuta kuderedza tembiricha yepiston nebearing.
Mhedziso
Kutamiswa kwekupisa muinjini yekupisa mukati chiitiko chakaoma chinosanganisira kutenderera kwemagasi ari mu-cylinder, mwaranzi inobva mumurazvo nemagasi anopisa, uye kutenderera kuburikidza nezvikamu zveinjini kuenda kumasisitimu ekutonhodza nemafuta. Kuongorora kwakanaka kunogonesa vagadziri kunzwisisa kurasikirwa kwesimba, kudzora tembiricha yezvikamu, uye kuvandudza kushanda zvakanaka uku vachichengetedza kusvibiswa uye kuvimbika. Nemotokari dzemazuva ano dziri kuramba dzichida kushandiswa kwemafuta uye kusvibiswa, kugona kuongorora kufambiswa kwekupisa kuri kuramba kuchikosha, kune mainjini ekare neaya ane matekinoroji ekupisa matsva.
Kana muchida, ndinogona kupedzisa chinyorwa chino ne: (1) muenzaniso wakapfava wekuverenga kupisa kwemadziro esiringi, (2) dhayagiramu yemagetsi yakajairika (kuenzanisa kwekupisa) kweinjini yepeturu vs. dhiziri, kana (3) runyorwa rwemabhuku/majenari ekusimbisa hwaro hwesainzi.
