فهم أداء محرك الديزل: شرح المقاييس الأساسية

في الواقع، تعد محركات الديزل مهمة جدًا لعمليات العديد من الصناعات بما في ذلك النقل وتوليد الطاقة والتعدين وكذلك الزراعة. لدى المحركات طرقها الخاصة لقياس ما إذا كانت تقوم بعمل جيد في تحويل الطاقة إلى طاقة، حيث أن مدى جودة أداء المحرك يرتبط ارتباطًا مباشرًا بكفاءته وإنتاج الطاقة. اليوم، سنلقي نظرة فاحصة على خمسة مقاييس أساسية لأداء محركات الديزل التي تساعد في فهم وتقييم كيفية عملها: استهلاك الوقود المحدد للفرامل، وعزم الدوران والقدرة الحصانية، ونسبة الضغط، ودرجة حرارة الغاز العادم، ونسبة الهواء إلى الوقود.

تحليل استهلاك الوقود الخاص بالفرامل

استهلاك الوقود الخاص بالفرامل (BSFC): مقياس لمدى فعالية استخدام المحرك للوقود، وهذا يحدد متطلبات الوقود من الطاقة. تشير أرقام BSFC الأصغر إلى كفاءة أكبر، لأنها تتطلب طاقة أقل لإنتاج نفس القوة.

نظرًا لأن محركات الديزل غالبًا ما توجد في التطبيقات التجارية حيث يكون استخدام الوقود بمثابة نفقات كبيرة، فإن الكفاءة العالية في استهلاك الوقود أمر ضروري. ومن خلال تحسين BSFC للمحرك، قد يؤدي ذلك إلى تقليل استهلاك الوقود وتقليل تكاليف التشغيل وكذلك توفير الانبعاثات. ونتيجة لذلك، يقوم مصنعو ومشغلو الديزل في كثير من الأحيان بتعديل تصميم محرك معين أو كيفية تشغيله في محاولة لتحقيق أقصى قدر من كفاءة استهلاك الوقود.

معرفة الاعتماد المتبادل بين عزم الدوران والقدرة الحصانية

يعد كل من عزم الدوران والقدرة الحصانية من أرقام الأداء التي تولدها محركات الديزل، ولكن من السهل الخلط بين الاثنين. عزم الدوران هو القوة التي تدفع الحركة الدورانية، في حين تمثل القدرة الحصانية مدى سرعة إنجاز العمل مع مرور الوقت. يتم حساب القدرة الحصانية كمنتج لسرعة المحرك وعزم الدوران.

عندما يتعلق الأمر بأداء محرك الديزل، فإن عزم الدوران هو اسم اللعبة الذي يحول الأشياء مثل قدرات السحب والسحب بالإضافة إلى التسارع. تضخ محركات الديزل عزم دوران أكبر من وحدات البنزين، مما يجعلها مثالية للاستخدام في التطبيقات التي تتطلب الكثير من الالتواء - مثل تشغيل قطع كبيرة من المعدات الصناعية والآلات الزراعية... والشاحنات الثقيلة. ومن ناحية أخرى، تشمل تطبيقات الطاقة العالية السيارات الرياضية وسيارات السباق، حيث تكون القدرة الحصانية أكثر أهمية.

نسبة الضغط - موضحة

نسبة الضغط هي حجم غرفة الاحتراق بأقصى سعتها (النقطة A في الصورة أعلاه) مقارنة بجميع الصمامات المغلقة بالكامل ومكبس واحد مضغوط في TDC، والذي سيكون حجمه (B). هذه النسبة لها تأثير كبير على كفاءة وإنتاج الطاقة لمحركات الديزل. مع الضغط العالي، يتم ضغط كمية أكبر من الهواء والوقود في الحجرة مما قد يؤدي إلى زيادة في درجة الحرارة - وبالتالي الضغط داخل نظام الاحتراق الذي من شأنه أن يسمح بتحقيق المزيد من ميلا في الغالون وكذلك إنتاج المزيد من الطاقة.

لتحسين الاقتصاد في استهلاك الوقود والانبعاثات، تم تصميم العديد من الشركات المصنعة لمحركات الديزل بنسب ضغط أعلى من المعتاد. لكن زيادة درجات حرارة الاحتراق والضغوط يمكن أن تكون سلاحًا ذا حدين، إذ غالبًا ما ترتبط زيادة نسب الضغط المحلية بالتفجير من جهة أو الاشتعال المسبق من جهة أخرى. لذلك، تم تجهيز محركات الديزل بتقنيات أخرى مثل الشواحن التوربينية والمبردات الداخلية للتحكم في الاحتراق حتى لا يتلف المحرك بسبب الضغط الزائد.

مراقبة الأداء، والتحقق من درجة حرارة غاز العادم

EGT أو درجة حرارة غاز العادم هي درجة حرارة غاز العادم بعد الخروج من المحرك. مراقبة EGT تعد مراقبة EGT جزءًا من مجموعة من الأدوات الضرورية لفهم ما تفعله محركاتنا حاليًا وتوفر معلومات حيوية للمساعدة في الأداء التقييمي بالإضافة إلى تشخيص مشكلات المحرك الشائعة. يمكن أن تعني زيادة EGT أن كفاءة الاحتراق سيئة، بينما يمكن أن يكون الانخفاض بسبب أشياء مثل انسداد حاقن الوقود أو مرشحات الهواء مما يؤثر على القدرة الإجمالية للقيام بعمل جيد عند السحب لتحسين خليط الوقود والهواء، وما إلى ذلك.

يتم استخدام قياس EGT لمنع ارتفاع درجة حرارة المحرك أيضًا. بالنسبة لمحركات الديزل والتطبيقات الصعبة الأخرى (على سبيل المثال، توليد الطاقة، البحرية)، غالبًا ما يتم استخدام مستشعرات EGT لمراقبة تشغيل المحرك من أجل منع فشل المكونات المهمة وارتفاع درجة الحرارة الذي قد يؤدي في النهاية إلى تلف الجزء.

كيف تؤثر نسبة الهواء إلى الوقود على أداء محرك الديزل؟

نسبة الهواء إلى الوقود (AFR) هي كتلة الهواء الذي يدخل الأسطوانة مقارنة بكمية ثابتة من الوقود الذي يتم تغذيته في هذه الغرفة. AFR له قيمة كبيرة في أداء محرك الديزل مما يؤثر على الخصائص الأخرى للمحركات مثل الكفاءة والانبعاثات وإنتاج الطاقة. إن الوصول إلى معدل AFR المثالي يخبر محركك بالوقت الذي يمكنه فيه حرق الوقود بأكبر قدر من الفعالية، مما يقلل بدوره من الانبعاثات.

دائمًا ما يكون مصنعو المحركات في الطليعة، ويحاولون تحقيق أقصى قدر من AFR لتطبيقاتهم المحددة من خلال التصميمات والتشغيل الخيالي. إنها تتضمن أحدث التقنيات مثل حقن الوقود الإلكتروني وإعادة تدوير غاز العادم والتخفيض التحفيزي الانتقائي لإدارة AFR وزيادة كفاءة الاحتراق/التحكم في الانبعاثات إلى أقصى حد بعدة طرق/وضمان أعلى أداء للمحرك.

في جوهره، يعني فهم أرقام أداء محركات الديزل أنه يمكنك الحفاظ على تشغيل محركات الديزل الخاصة بك بشكل فعال وموثوق. إن فهم المفاهيم الأساسية مثل استهلاك الوقود الخاص بالفرامل، وعزم الدوران والقدرة الحصانية، ونسبة الضغط، ودرجة حرارة غاز العادم (EGT)، ونسبة الهواء إلى الوقود أمر بالغ الأهمية لمصنعي محركات الديزل فيما يتعلق بتحسين التصميم بينما يهتم المشغلون بتحسين الأداء أو تقلل التكاليف.