Thuto ea Thermodynamic mabapi le Lienjene tsa Diesele le Lienjene tsa Peterole
Pendahuluan
Enjene ea ho chesa ka hare ke theknoloji ea bohlokoa e fetolang matla a lik'hemik'hale a peterole hore e be matla a mechini ka ho chesa ka har'a silindara. Mefuta e 'meli e tloaelehileng e sebelisoang likoloing le lits'ebetsong tse fapaneng tsa indasteri ke enjene ea peterole (spark ignition/SI) le enjene ea diesel (compression ignition/CI). Leha ka bobeli li itšetlehile ka potoloho ea li-stroke tse 'ne (meralong e mengata) le melao-motheo ea motheo ea thermodynamic, ho na le liphapang tsa bohlokoa tlhahisong ea motsoako, mokhoa oa ho chesa, litšobotsi tsa ho chesa, le ka lebaka leo, katleho. Thuto ea thermodynamics e re thusa ho utloisisa hore na ke hobane'ng ha lienjene tsa diesel li atisa ho sebetsa hantle haholoanyane, hore na ke hobane'ng ha lienjene tsa peterole li na le litšobotsi tse fapaneng tsa karabelo le rev, le hore na liparamente tse kang karolelano ea khatello, mocheso, khatello le tahlehelo li khetholla ts'ebetso joang.
Thermodynamics ea Motheo ea Lienjene tsa Mollo oa ka Hare
Ha e le hantle, tshebetso ya enjene hangata e sekasekwa ka potoloho ya thermodynamic e loketseng e nolofatsang tshebetso ya lefatshe la nnete. Sepheo ha se ho pheta dintlha tsa ho tuka ka nepo, empa ho ena le hoo ke ho fana ka moralo wa ho lekola tshusumetso ya diphetoho tsa moralo mabapi le bokgoni. Bongata ba bohlokwa thutong ena bo kenyeletsa:
1. Karolelano ea khatello (r): karolelano ea bophahamo ba silindara ha piston e le bohareng bo shoeleng bo tlase ho ea bohareng bo shoeleng bo holimo. Karolelano ea khatello e ama mocheso oa ho qetela oa khatello le khatello, ka hona e khetholla katleho haholo.
2. Ho kenya mocheso (Q_in) le ho hlahisa mocheso (Q_out): mohopolong o motle oa potoloho, ho kenya mocheso ho etsahala nakong ea ho tuka (kapa ho eketsa mocheso) 'me ho hlahisa mocheso ho etsahala nakong ea ho hana mocheso.
3. Mosebetsi wa netweke (W_net): phapang pakeng tsa mosebetsi wa katoloso le mosebetsi wa kgatello.
4. Bokgoni ba mocheso (η_th): karolelano ya mosebetsi wa letlowa ho kenya mocheso, e leng η_th = W_net / Q_in.
5. Molao oa Pele oa Thermodynamics: liphetoho tsa matla tsamaisong li amana le mocheso le mosebetsi. Potolohong e koetsoeng hantle, mosebetsi oa netwe o lekana le phapang lipakeng tsa ho kenya mocheso le tlhahiso ea mocheso.
Ha e le hantle, bokgoni ba sebele bo dula bo le tlase ho feta kamoo ho neng ho lebelletswe ka teng ka lebaka la kgohlano, phetisetso ya mocheso maboteng a silindara, ho tuka ho sa fellang, tahlehelo ya ho pompa, hammoho le kgase ya mosi le dintlha tsa sistimi ya ho phodisa.
Potoloho e Loketseng ea Enjene ea Petrole: Potoloho ea Otto
Enjene e ntle ea peterole e emeloa ke potoloho ea Otto, ha ho nahanoa hore ho eketsoa ha mocheso ho etsahala ka molumo o sa fetoheng. Mehato e meholo ea potoloho e ntle ea Otto ke:
1. Khatello ea Isentropic: motsoako oa moea le mafura o hatelloa ntle le phetisetso ea mocheso (e loketseng).
2. Ho eketsa mocheso o sa fetoheng: ho chesoa ho nahanoa hore ho etsahala kapele e le hore molumo o lule o sa fetohe.
3. Katoloso ea Isentropic: khase ea ho tuka e atoloha, e sutumelletsa piston le ho hlahisa mosebetsi.
4. Ho haneloa ha mocheso ka bongata bo sa feleng: mocheso oa haneloa 'me potoloho e khutlela boemong ba eona ba pele.
Bokgoni ba mocheso ba potoloho e ntle ea Otto bo ka ngoloa e le mosebetsi oa karolelano ea khatello:
\[
\eta_{Otto} = 1 – \frac{1}{r^{\gamma – 1}}
\]
moo γ e leng karolelano e itseng ea mocheso (Cp/Cv). Tekanyo ena e bontša hore ho eketsa karolelano ea khatello ho eketsa katleho. Leha ho le joalo, lienjene tsa peterole li lekanyelitsoe ke ho kokota (ho phatloha), e leng ho tuka ho sa laoleheng ka lebaka la mocheso o phahameng le likhatello tse etsang hore motsoako o mong o tuke pele polaka ea spark e hlahisa lelakabe le tsitsitseng. Ka hona, karolelano ea khatello ea lienjene tsa peterole ka kakaretso e tlase ho feta ea lienjene tsa diesel.
Potoloho e Loketseng ea Enjene ea Diesele: Potoloho ea Diesele
Enjene e loketseng ya diesel e emetswe ke potoloho ya Disele, mme phapang e kgolo ke hore ho eketswa ha mocheso ho nkuwa ho etsahala kgatellong e sa fetoheng (kapa e batlang e sa fetohe) ka lebaka la ho kenngwa ha mafura nakong ya ho otlollwa ha pele. Mekgahlelo ya potoloho e loketseng ya Disele ke:
1. Khatello ea Isentropic: moea o le mong o hatelloa mochesong o phahameng haholo.
2. Ho eketsa mocheso o sa khaotseng: mafura a kenngoa le ho chesoa, ho boloka khatello e sa khaotseng nakong ea karolo ea ts'ebetso.
3. Katoloso ea Isentropic: khase e chesang ea atoloha 'me e hlahisa mosebetsi.
4. Ho qhala ha mocheso ka molumo o sa fetoheng: mocheso o haneloa ho khutlela boemong ba pele.
Bokgoni ba potoloho e loketseng ya disele bo itshetlehile ka karolelano ya kgatello le karolelano ya ho kgaola (ρ), e leng karolelano ya bophahamo ba ho qetela ba ho eketsa mocheso ho bophahamo ba pele ba ho eketsa mocheso. Ka kakaretso, bakeng sa karolelano e tshwanang ya kgatello, bokgoni ba Otto bo atisa ho ba hodimo ho feta ba Disele e loketseng. Leha ho le jwalo, nnete ke e fapaneng: dienjene tsa disele hangata di sebetsa hantle hobane di ka sebedisa dikarolelano tse phahameng tsa kgatello mme tsa sebetsa ka tahlehelo e nyane ya throttling.
Papiso ea Thermodynamic: Ke Hobane'ng ha Diesele e Sebetsa Haholoanyane?
Ho latela pono ea thermodynamics e sebelisitsoeng, ho na le mabaka a 'maloa a utloahalang:
1. Karolelano e phahameng ea khatello ea disele
Lienjene tsa disele li hatella moea feela, kahoo ho kokota ha se moedi o moholo joalo ka ha ho le joalo ka lienjene tsa peterole. Litekanyetso tsa khatello ea disele li ka ba holimo haholo, e leng se fellang ka mocheso o phahameng oa ho hatella qetellong ea khatello, ho chesa habonolo, le ho eketsa bokhoni.
2. Ts'ebetso ntle le throttle ha mojaro o le mong o le teng
Lienjene tse ngata tsa peterole li laola motlakase ka throttle e thibelang phallo ea moea o kenang. Sena se baka tahlehelo ea ho pompa, haholo-holo ha ho jeoa lintho tse bobebe. Lienjene tsa disele ka kakaretso li laola matla ka bongata ba mafura a kenngoang, ha ka nako e ts'oanang li boloka moea o feteletseng, e leng se fellang ka tahlehelo e tlase ea ho pompa le ts'ebetso e ntle ea karolo e itseng.
3. Litšobotsi tsa ho tuka ha mollo le karolelano ea moea le mafura
Hangata dienjene tsa disele di sebetsa motswakong o se nang mafura haholo, e leng se dumellang mocheso o tlase tlasa maemo a itseng, e leng se fokotsang tahlehelo ya mocheso. Leha ho le jwalo, disele e boetse e hlahisa diphephetso ka dintho tse nyenyane (mosi) le mesi ya NOx e hlokang taolo.
4. Boleng ba lik'hilojule le boima ba matla a mafura
Mafura a diesel a na le matla a mangata a volumetric ho feta peterole. Leha bokgoni ba mocheso bo ntse bo le mohopolo o arohaneng, ntlha ena e ama tshebediso ya mafura ka kilometara le litara, hangata e etsa hore diesel e bonahale e "sebetsa hantle" haholoanyane.
Likarolo tsa Ts'ebetso ea Sebele: Ho tloha Potolohong e Loketseng ho ea Potolohong ea Sebele
Lipotoloho tse ntle tsa Otto le Diesel li nka ts'ebetso ea isentropic le keketseho e "botle" ea mocheso. Lienjine tsa lefats'e la 'nete li na le liphapang tse kholo, ho kenyeletsoa:
– Ho fetisetsa mocheso leboteng la silindara ho fokotsa mocheso oa khase o sebetsang e le hore mosebetsi oa katoloso o fokotsehe.
– Khohlano ea mechine meheleng ea piston, li-bearing, le likarolo tsa valvetrain e fokotsa matla a sebetsang.
– Nako ea ho tuka: ho tuka ha ho etsahala hang-hang. Lienjeneng tsa peterole, ho tuka ho hloka likhato tse 'maloa tsa sekhutlo sa crankshaft; lienjeneng tsa disele, ho na le ho chesa ho liehang le ho hasana ha motlakase.
– Khase e setseng ho tloha potolohong e fetileng e fetola sebopeho le mocheso oa motsoako o latelang.
– Bokgoni ba volumetric bo susumetsoa ke moralo wa ho kena/ho ntsha mosi le nako ya di-valve, e leng se etsang hore ho be le boima ba moya o kenang, ka hona se ama matla le tshebediso.
Tlhahlobong ea boenjiniere, ts'ebetso hangata e lekanngoa ka khatello e sebetsang ea karolelano e bontšitsoeng (IMEP) le khatello e sebetsang ea karolelano ea brake (BMEP). IMEP e bonts'a mosebetsi oa thermodynamic o etsoang ka har'a silindara, ha BMEP e le mosebetsi o fumanehang hantle shaft kamora ho tlosa tahlehelo ea mechini. Phapang lipakeng tsa tse peli e amana le katleho ea mechini.
Tšusumetso ea Thermodynamic holim'a Mesi e Hlahang
Thuto ea thermodynamics e ke ke ea aroloa ho thehoeng ha mesi e tsoang hobane mocheso, khatello le sebopeho sa motsoako li etsa qeto ea liketso tsa lik'hemik'hale.
– Lienjene tsa peterole li atisa ho hlahisa CO le HC haeba ho tuka ho sa fella, empa li-catalyst tsa mahlakore a mararo lia sebetsa ha motsoako o le haufi le stoichiometric.
– Meenjene ea disele e atisa ho hlahisa NOx (ka lebaka la mocheso o phahameng le oksijene e ngata) le likaroloana/mosili (ka lebaka la libaka tse ruileng tsa moo tse chesang haholo). Maano a kang EGR (exhaust gas recirculation), turbocharging, le aftertreatment (SCR/DPF) a sebelisoa ho leka-lekanya katleho le mesi e tsoang.
Ntlafatso ea Sejoale-joale: Turbocharging, Ente e Otlolohileng, le Mixed Cycle
Tsoelo-pele ea theknoloji e fifatsa meeli pakeng tsa "litšobotsi tsa peterole" le "litšobotsi tsa diesel." Lienjene tsa peterole tsa sejoale-joale hangata li sebelisa ente e tobileng le turbocharging ho ntlafatsa bokhoni le ho fokotsa tšebeliso ea mafura, leha sena se ka eketsa lintho tse nyenyane 'me sa hloka li-filters. Ho sa le joalo, lienjene tsa sejoale-joale tsa diesel li sebelisa taolo ea ente ea mekhahlelo e mengata le turbocharging e feto-fetohang ho ntlafatsa ho tuka ha mollo.
Lithutong tsa thermodynamic, lienjine tsa sejoale-joale li atisa ho hlahlojoa e le potoloho e habeli: ho eketsa mocheso ho etsahala ka karolo e itseng ka molumo o sa fetoheng le ka karolo e itseng ka khatello e sa fetoheng. Mohlala ona o utloahala haholoanyane bakeng sa ho hlalosa ho tuka ha 'nete ho sa fihlelleng ka botlalo likhopolo tsa Otto kapa Diesel.
Qetello
Lithuto tsa Thermodynamic tsa lienjene tsa disele le peterole li bontša hore mekhoa e fapaneng ea ho hotetsa le ho theha motsoako e fella ka lipotoloho tse fapaneng tse loketseng: Otto (bophahamo bo sa fetoheng) bakeng sa peterole le Diesel (khatello e sa fetoheng) bakeng sa disele. Le hoja potoloho e loketseng ea Otto e ka sebetsa hantle haholoanyane ka karolelano e tšoanang ea khatello, lienjene tsa disele tse sebetsang hangata li ipabola ka katleho ka lebaka la bokhoni ba tsona ba ho sebelisa litekanyo tse phahameng tsa khatello le ho fokotsa tahlehelo ea ho pompa ka mor'a meroalo e sa fellang. Leha ho le joalo, katleho ha se bothata bo ikemetseng: likhase tse tsoang, litšobotsi tsa torque, litšenyehelo tsa sistimi, le litlhoko tsa tlhokomelo ke lintlha tsohle tse khethollang ts'ebeliso. Ka mahlale a sejoale-joale a kang ente e tobileng, turbocharging, EGR, le kalafo ea kamora moo, mefuta ka bobeli ea lienjene e ntse e tsoela pele ho ea lintlheng tse ncha tse ntle - ho ntlafatsa katleho ea mocheso ha ho ntse ho fokotsa likhase tse tsoang - kahoo kutloisiso ea thermodynamics e ntse e le motheo oa bohlokoa bakeng sa moralo le tlhahlobo ea ts'ebetso ea lienjene tsa ho chesa ka hare.
