Avtomobil dvigatellarida asosiy yonish tizimlari
Yonish tizimi avtomobil dvigatellari ishlashining "yuragi" hisoblanadi, ayniqsa ichki yonish dvigatellarida. Yonish orqali yoqilg'ining kimyoviy energiyasi issiqlik energiyasiga, so'ngra pistonlarni, krank milini va oxir-oqibat avtomobil g'ildiraklarini harakatga keltiradigan mexanik energiyaga aylanadi. Yonish tizimining asoslarini tushunish bizga dvigatellarning nima uchun kuchli ekanligini, nima uchun yoqilg'i sarfi isrofgarchilik yoki tejamkor bo'lishi mumkinligini va nima uchun chiqindi gazlari toza yoki ortiqcha bo'lishi mumkinligini tushunishga yordam beradi. Ushbu maqolada yonishning asosiy tushunchalari, qo'llab-quvvatlovchi komponentlar, jarayon bosqichlari va avtomobil dvigatellarida samaradorlik va chiqindilarga ta'sir qiluvchi omillar muhokama qilinadi.
1. Avtomobil dvigatellarida yonishni tushunish
Yonish - bu yoqilg'i va kislorod o'rtasida issiqlik hosil qiluvchi tez kimyoviy reaksiya. Avtomobil dvigatellarida bu issiqlik yonish kamerasidagi gaz bosimini oshirish uchun ishlatiladi va bu pistonning harakatlanishiga imkon beradi. Umuman olganda, "yaxshi" yonish - bu quyidagilarni o'z ichiga olgan yonish:
1. o'z vaqtida sodir bo'ldi,
2. barqaror va bir tekisda sodir bo'ladi,
3. optimal quvvat ishlab chiqaradi,
4. zararli chiqindilarni minimallashtirish,
5. taqillatish (portlash) yoki noto'g'ri otish (yonishning yo'qligi) kabi g'ayritabiiy alomatlarga olib kelmaydi.
Amalda, yonish nafaqat "olov yonishi" bilan bog'liq, balki yoqilg'ining atomizatsiyasi/purkashi, havo-yoqilg'i aralashtirish, siqish, ateşleme yoki ateşleme tizimi va yonish kamerasini loyihalash bilan ham bog'liq.
2. Dvigatel turlari va yonish usullari
Zamonaviy transport vositalarida ichki yonish dvigatellarining ikkita asosiy turi mavjud:
a) Benzinli dvigatel (Spark Ignition/SI)
Benzinli dvigatellar uchqun hosil qilish uchun shamlardan foydalanadilar. Havo-yoqilg'i aralashmasi silindrda siqiladi va sham yoqilg'ini yoqish uchun aniq bir vaqtda (vaqti bilan) yonadi. Bu tizim uchqun bilan yonish deb ataladi, chunki yonish uchqun tomonidan ishga tushiriladi.
b) Dizel dvigatel (Siqilishli ateşleme/CI)
Dizel dvigatellari uchqun shamlaridan foydalanmaydi (odatdagidek). Havo yuqori siqish nisbatida siqiladi, bu esa havo haroratini oshiradi. Keyin dizel yoqilg'isi yonish kamerasiga quyiladi; havo harorati allaqachon juda yuqori bo'lgani uchun yoqilg'i avtomatik ravishda yonadi. Bu jarayon siqish orqali ateşleme deb ataladi.
Ikkalasi ham pistonni itarish uchun gaz bosimini yaratishga qaratilgan, ammo yonish xususiyatlari, qo'llab-quvvatlovchi komponentlar va aralashmani boshqarish usuli boshqacha.
3. Yonishni qo'llab-quvvatlovchi asosiy komponentlar
Yonish tizimi mustaqil ravishda ishlamaydi; u bir nechta muhim quyi tizimlarni o'z ichiga oladi:
1. Havo olish tizimi: filtr, gaz kelebeği korpusi (benzinda) va qabul qilish manifoldu orqali toza havo yetkazib beradi.
2. Yoqilg'i tizimi: yoqilg'ini karbürator (eski transport vositalari) yoki in'ektsiya (EFI/GDI/CRDI) orqali yetkazib beradi.
3. Yonish kamerasi va siqish mexanizmi: silindr, piston, piston halqasi, silindr kallagi va yonish kamerasi dizaynidan iborat.
4. Ateşleme tizimi (benzinli dvigatel): ECU/ateşleyici, bobin, uchqun shamlari, sensorlar (CKP/CMP) va ateşleme vaqtini sozlashni o'z ichiga oladi.
5. Egzoz tizimi: chiqindi gazlarni chiqarish manifoldu, katalitik konvertor, susturucu va emissiyani boshqarish bo'yicha fikr-mulohaza uchun O2/AFR sensori orqali chiqarib tashlaydi.
Agar qismlardan biri optimal ishlamasa (masalan, zaif uchqun shamlari, iflos injektorlar, siqilishning oqishi yoki kirish havosining tiqilib qolishi), yonish sifati pasayadi.
4. Ish sikliga ko'ra yonish jarayonining bosqichlari
4 zarbali dvigatelda (eng keng tarqalgan) yonish quyidagi bosqichlarda sodir bo'ladi:
1. Qabul qilish zarbasi: piston pastga siljiydi, kirish klapani ochiladi, havo (va ba'zi tizimlarda yoqilg'i) silindrga kiradi.
2. Siqish harakati: Piston ko'tariladi, kirish va chiqarish klapanlari yopiladi. Aralashma (benzinli dvigatel) yoki faqat havo (dizel dvigatel) siqiladi, bu esa bosim va haroratni oshiradi.
3. Quvvat bosqichlari:
– Benzinli dvigatel: siqilish oxirida uchqun shamchasi uchqun chiqaradi, alanga tarqalishi, bosim ko'tariladi, piston pastga bosiladi.
– Dizel dvigatel: injektor yoqilg'i purkaydi, qisqa muddatli ateşleme kechikishi bo'ladi, keyin yonish sodir bo'ladi va pistonni itaradi.
4. Egzoz zarbasi: piston yana ko'tariladi, egzoz klapani ochiladi, qolgan yonish gazlari chiqariladi.
Bu yerda vaqt muhim ahamiyatga ega: uchqun shamchasi qachon yonishi yoki injektor purkashi quvvat, samaradorlik va chiqindilarni belgilaydi.
5. Havo-yoqilg'i aralashmasi nisbati (AFR)
Eng muhim tushunchalardan biri bu havo-yoqilg'i nisbati (AFR).
– Benzinli dvigatellarda ideal kimyoviy (stexiometrik) aralashma odatda massa bo'yicha 14,7:1 (havo:benzin) atrofida bo'ladi. Bu aralashma katalitik konvertorga CO, HC va NOx chiqindilarini samarali ravishda kamaytirish imkonini beradi.
– Juda boy aralashma (ortiqcha yoqilg'i) ma'lum sharoitlarda yuqori quvvat ishlab chiqarishga moyil bo'ladi, ammo isrofgarchilikka olib keladi va CO/HC chiqindilari ortadi.
– Juda yogʻsiz (ortiqcha havo) aralashma maʼlum sharoitlarda tejamkorroq boʻlishi mumkin, ammo quvvatni pasaytirish, yuqori yonish haroratiga (NOx ning oshishiga) olib kelishi va agar u juda haddan tashqari boʻlsa, notoʻgʻri yonish ehtimolini oshirishi mumkin.
Dizel dvigatellarda odatda boshqaruv ko'proq yoqilg'i quyish miqdori orqali amalga oshiriladi, havo esa nisbatan ko'p (ozg'in). Shu sababli, dizel o'zining samaradorligi bilan mashhur, ammo NOx va zarrachalarni (kuyik) nazorat qilish qiyin.
6. Oddiy yonish va g'ayritabiiy yonish
Benzinli dvigatelda normal yonish uchqun sham nuqtasidan aralashma bo'ylab boshqariladigan alanga tarqalishi natijasida sodir bo'ladi. Biroq, quyidagi kabi g'ayritabiiy holatlar mavjud:
1. Taqillatish (detonatsiya): aralashma normal alangalanish sikli tugashidan oldin boshqa joyda o'z-o'zidan yonib ketganda sodir bo'ladi. Bu "chertish" tovushiga, harorat va bosimning to'satdan ko'tarilishiga olib keladi va uzoq muddatda piston yoki halqalarga zarar etkazishi mumkin.
2. Oldindan ateşleme: aralashma uchqun shamchasi yonishdan oldin alangalanadi, odatda uglerod qatlamlari, qizib ketgan uchqun shamchasi yoki qizib ketgan komponentlar kabi issiq nuqtalar tufayli.
3. Noto'g'ri yonish: yonish jarayoni ishlamay qoladi yoki to'liq bo'lmaydi, bu esa dvigatelning noto'g'ri ishlashiga, quvvatning pasayishiga, iste'molning oshishiga va gidroksidi chiqindilarining ko'payishiga olib keladi.
Dizel dvigatellarda keng tarqalgan muammolarga kechiktirilgan ateşleme, dizel taqillashi (uzoq vaqt ateşleme kechikishi tufayli taqillash), haddan tashqari tutun (qora/oq) va tebranish kiradi.
7. Yonish samaradorligiga ta'sir qiluvchi omillar
Yonish yaxshi yoki yomonligini belgilovchi bir nechta asosiy omillar quyidagilarni o'z ichiga oladi:
– Siqish nisbati: issiqlik samaradorligi salohiyati shuncha yuqori, ammo benzinda u taqillatish xavfi bilan cheklangan.
– Yoqilg'i atomizatsiyasi sifati: yaxshi injektor oson aralashadigan va mukammal yonadigan mayda tomchilarni hosil qiladi.
– Turbulentlik va yonish kamerasi dizayni: havo harakati (aylanma/tushish) aralashishga yordam beradi va yonishni tezlashtiradi.
– Olov yoqish/in'ektsiya vaqti: juda oldinga yoki juda sekinlashtirilgan quvvatni kamaytirishi va chiqindilarni ko'paytirishi mumkin.
– Uchqun shamchasining holati (benzinli dvigatellar): elektrod oralig'i, cho'kmalar va uchqun shamchasining issiqlik darajasi uchqun sifatiga ta'sir qiladi.
– Sensorlar va ECU boshqaruv elementlari: zamonaviy dvigatellar aralashma va vaqtni aniq sozlash uchun O2/AFR, MAP/MAF, harorat, taqillatish sensorlari va boshqalardan foydalanadi.
8. Egzoz gazlari chiqindilari va ularning yonish bilan aloqasi
Ideal yonishning asosiy mahsulotlari CO2 va H2O hisoblanadi. Biroq, haqiqiy dvigatelda yonish boshqa chiqindilarni ham keltirib chiqaradi:
– CO (uglerod oksidi): aralashma juda boy bo'lganda yoki yonish to'liq bo'lmaganda ortadi.
– HC (uglevodorodlar): yoqilmagan yoqilg'idan olinadi, ko'pincha noto'g'ri yonish yoki yomon karbüratörlash paytida paydo bo'ladi.
– NOx (azot oksidlari): yuqori yonish haroratida ortadi, ko'pincha yog'siz aralashmalar va ma'lum vaqt oralig'i bilan bog'liq.
– Zarrachalar (PM/kuyik): dizel yoqilg'isida dominant bo'lib, agar nazorat optimal bo'lmasa, to'g'ridan-to'g'ri quyiladigan benzinda (GDI) ham paydo bo'lishi mumkin.
Shu sababli zamonaviy transport vositalari katalitik konvertorlar, EGR, O2 sensorlaridan foydalanadi va dizel yoqilg'isida chiqindilarni kamaytirish uchun DPF va SCR qo'shiladi.
Xulosa
Avtomobil dvigatellaridagi asosiy yonish tizimi yoqilg'i energiyasini boshqariladigan yonish reaksiyasi orqali quvvatga aylantirishni o'z ichiga oladi. Benzinli dvigatellar aralashmani uchqun bilan yoqishadi, dizel dvigatellari esa siqish issiqligidan foydalanib, yuborilgan yoqilg'ini yoqishadi. Muvaffaqiyatli yonishga havo-yoqilg'i aralashmasining sifati, siqish nisbati, ateşleme/in'ektsiya vaqti, yonish kamerasi dizayni va ECU elektron boshqaruvi ta'sir qiladi. Yaxshi yonish optimal quvvat, samarali yoqilg'i sarfi va kam chiqindilarni keltirib chiqaradi, taqillatish va noto'g'ri yonish kabi g'ayritabiiy yonish esa dvigatelning ishlashiga zarar etkazishi va shikastlanishini tezlashtirishi mumkin. Asoslarni tushunish orqali biz texnik xizmat ko'rsatishni osonroq bajarishimiz, muammolarni aniqlashimiz va dvigatelning ishlashini qo'llab-quvvatlaydigan yoqilg'i va haydash uslublarini tanlashimiz mumkin.
Agar xohlasangiz, men O2 sensorlari va yopiq yonilg'i nazoratining roli, AFR hisob-kitoblari va stexiometriya yoki EFI va GDI va karbüratorlardagi yonishdagi farqlar kabi ko'proq texnik kichik maqolalar bilan davom ettirishim mumkin.
