فهم أداء محركات الديزل: شرح المؤشرات الرئيسية

في الواقع، فإن المحركات الديزل مهمة للغاية لعمليات العديد من الصناعات بما في ذلك النقل، وإنتاج الطاقة، والتعدين وكذلك الزراعة. لدي هذه المحركات طرقها الخاصة لتقييم مدى قيامها بعمل جيد في تحويل الطاقة إلى قوة، حيث إن أداء المحرك يرتبط مباشرة بكفاءته ومخرجاته القوية. اليوم، سنلقي نظرة أكثر تفصيلًا على خمس مؤشرات أساسية لأداء المحرك الديزل التي تساعد في فهم وتقييم كيفية عملها: استهلاك الوقود المحدد بالفرامل، العزم والقدرة الحصانية، نسبة الضغط، درجة حرارة غاز العادم ونسبة الهواء إلى الوقود.

تحليل لاستهلاك الوقود المحدد بالفرامل

استهلاك الوقود المحدد للفرامل (BSFC): مقياس لفعالية استخدام المحرك للوقود. هذا يحدد احتياجات الوقود للطاقة. تشير الأرقام الأقل لـ BSFC إلى كفاءة أكبر، حيث يتطلب طاقة أقل لإنتاج القوة نفسها.

بما أن محركات الديزل تُستخدم غالبًا في التطبيقات التجارية حيث يكون استهلاك الوقود تكلفة كبيرة، فإن الكفاءة العالية في استهلاك الوقود ضرورية. من خلال تحسين BSFC للمحرك، يمكن تقليل استهلاك الوقود وتقليل تكاليف التشغيل وكذلك تقليل الانبعاثات. لذلك، غالبًا ما يقوم مصنّعو ومشغلو محركات الديزل بتعديل تصميم المحرك أو كيفية تشغيله بهدف تعظيم كفاءة الوقود.

فهم العلاقة بين العزم والقوة الحصانية

كلاً من العزم والقدرة الحصانية هي أرقام أداء تولدها محركات الديزل، لكنهما يُختلطان بسهولة. العزم هو القوة التي تدفع الحركة الدورانية، بينما تمثل القدرة الحصانية مدى سرعة إنجاز العمل مع مرور الوقت. القدرة الحصانية تُحسب كمنتج لسرعة المحرك والعزم.

عند الحديث عن أداء محركات الديزل، فإن العزم هو اسم اللعبة الذي يتعلق بتحويل الأشياء مثل قدرة السحب والحمل وكذلك التسارع. تضخ محركات الديزل عزماً أكبر من الوحدات التي تعمل بالبنزين، مما يجعلها مثالية للاستخدام في التطبيقات التي تحتاج إلى الكثير من العزم - مثل تشغيل قطع كبيرة من المعدات الصناعية وأجهزة الزراعة... وشاحنات الطرق الثقيلة. أما التطبيقات عالية الطاقة فتشمل السيارات الرياضية والسيارات السباقية، حيث تكون القدرة الحصانية أكثر أهمية.

نسبة الضغط - شرح

نسبة الضغط هي حجم غرفة الاحتراق عند سعتها القصوى (النقطة أ في الصورة أعلاه) مقارنةً بحالتها عندما تكون جميع الصمامات مغلقة تمامًا ومضغوطًا إلى أعلى نقطة للبiston (B). هذه النسبة تؤثر بشكل كبير على كفاءة محركات الديزل وإنتاج الطاقة. مع زيادة نسبة الضغط، يتم ضغط كمية أكبر من الهواء والوقود داخل الغرفة، مما يؤدي إلى زيادة درجة الحرارة وبالتالي الضغط داخل نظام الاحتراق، مما يسمح بتحقيق عدد أميال أكثر لكل جالون بالإضافة إلى إنتاج طاقة أكبر.

لتحسين استهلاك الوقود والانبعاثات، صُممت العديد من محركات الديزل بنسبيات ضغط أعلى من المعتاد. لكن درجات الحرارة والضغوط المرتفعة أثناء الاحتراق قد تكون سيفًا ذا حدين، حيث إن زيادة نسب الضغط المحلية غالبًا ما تكون مرتبطة بالانفجار في يد أو الاشتعال المسبق في اليد الأخرى. لذلك، يتم تجهيز محركات الديزل بتقنيات أخرى مثل التوربينات والمبردات لضبط الاحتراق حتى لا يتضرر المحرك بسبب الضغط الزائد.

لمراقبة الأداء، قم بمراجعة درجة حرارة غاز العادم

EGT أو درجة حرارة غاز العادم هي درجة حرارة غاز العادم بعد مغادرته المحرك. مراقبة EGT هي جزء من مجموعة أدوات ضرورية لفهم ما يقوم به محركاتنا حاليًا وتوفير معلومات حيوية لتحليل الأداء وكذلك تشخيص المشاكل الشائعة في المحرك. ارتفاع درجة حرارة EGT قد يعني أن كفاءة الاحتراق سيئة، بينما الانخفاض قد يكون بسبب انسداد صمامات الوقود أو مرشحات الهواء التي تؤثر على القدرة العامة للقيام بعمل جيد في عملية السحب لتحقيق خليط الوقود والهواء المثالي، وما إلى ذلك.

يُستخدم قياس EGT أيضًا لمنع تسخين المحرك بطريقة تضر به. بالنسبة للمحركات الديزل وغيرها من التطبيقات الصعبة (على سبيل المثال، توليد الطاقة، البحري)، يتم استخدام مستشعرات EGT لمراقبة عمل المحرك لمنع فشل المكونات الرئيسية والتسخين الذي يؤدي في النهاية إلى تلف الجزء.

كيف يؤثر نسبة الهواء إلى الوقود على أداء محرك الديزل

نسبة الهواء إلى الوقود (AFR) هي كتلة الهواء التي تدخل الأسطوانة مقارنةً بكمية ثابتة من الوقود المقدمة إلى هذه الغرفة. تعتبر نسبة AFR قيمة مهمة في أداء محرك الديزل، حيث تؤثر على الخصائص الأخرى للمحركات مثل الكفاءة والانبعاثات وقوة الإخراج. الوصول إلى نسبة AFR المثالية يخبر محركك متى يمكنه حرق الوقود بشكل أكثر فعالية، مما يقلل الانبعاثات بالتالي.

دائمًا في طليعة الابتكار، تحاول شركات تصنيع المحركات تعظيم نسبة AFR لتطبيقاتها الخاصة من خلال تصاميم وعمليات خلاقة. يتم دمج أحدث التقنيات مثل حقن الوقود الإلكتروني وإعادة تدوير غاز العادم والتقليل الكاتاليتي المحدد لإدارة نسبة AFR، وتعظيم كفاءة الاحتراق/التحكم في الانبعاثات بعدة طرق/وضمان أفضل أداء للمحرك.

في جوهره، فهم أرقام أداء محرك الديزل يعني أنك تستطيع الحفاظ على تشغيل محركات الديزل الخاصة بك بشكل فعال وموثوق. فهم المفاهيم الأساسية مثل استهلاك الوقود المحدد للفرامل، العزم الدوران والقدرة الحصانية، نسبة الضغط، درجة حرارة غاز العادم (EGT)، ونسبة الهواء إلى الوقود هو أمر حيوي لمصنعي محركات الديزل فيما يتعلق بتحسين التصميم، بينما يكون المشغلون مهتمين بتحسين الأداء أو تقليل التكاليف.