Понимание производительности дизельных двигателей: ключевые метрики объяснены

На самом деле, дизельные двигатели настолько важны для операций во многих отраслях, включая транспорт, генерацию электроэнергии, горнодобывающую промышленность и сельское хозяйство. У двигателей есть свои способы оценки того, хорошо ли они выполняют работу по преобразованию энергии в мощность, так как эффективность работы двигателя напрямую связана с его производительностью и выходной мощностью. Сегодня мы более подробно рассмотрим пять ключевых показателей работы дизельных двигателей, которые помогают понять и оценить их функционирование: удельный расход топлива на тормозную лошадиную силу, крутящий момент и мощность, степень сжатия, температура выхлопных газов и соотношение воздуха к топливу.

Анализ удельного расхода топлива на тормозную лошадиную силу

Специфический расход топлива на торможение (BSFC): Показатель того, насколько эффективно двигатель использует топливо. Это квантифицирует потребность в топливе для выработки мощности. Меньшие значения BSFC указывают на большую эффективность, так как требуется меньше энергии для производства одинаковой силы.

Поскольку дизельные двигатели часто используются в коммерческих приложениях, где расход топлива является значительной статьей расходов, высокая топливная эффективность крайне важна. Улучшение показателя BSFC двигателя может снизить расход топлива и уменьшить операционные затраты, а также сократить выбросы. Поэтому производители и операторы дизельных двигателей часто корректируют конструкцию двигателя или его режим работы для максимизации топливной эффективности.

Определение взаимозависимости крутящего момента и мощности

Оба параметра, крутящий момент и лошадиные силы, являются показателями производительности, которые генерируют дизельные двигатели, но их легко перепутать. Крутящий момент — это сила, которая обеспечивает вращательное движение, тогда как лошадиные силы представляют собой скорость выполнения работы за определённое время. Лошадиные силы рассчитываются как произведение скорости двигателя и крутящего момента.

Что касается производительности дизельных двигателей, то крутящий момент играет ключевую роль в таких аспектах, как тяга при буксировке и перевозке грузов, а также ускорение. Дизельные двигатели выдают больше крутящего момента, чем бензиновые, что делает их идеальными для использования там, где требуется много момента — например, для привода крупного промышленного оборудования, сельскохозяйственной техники и тяжёлых грузовиков. Высокопроизводительные применения, с другой стороны, включают спортивные автомобили и гоночные машины, где важнее лошадиные силы.

Степень сжатия — объяснение

Степень сжатия — это объем камеры сгорания при максимальной емкости (точка A на изображении выше) по сравнению с положением, когда все клапаны полностью закрыты, а один поршень сжат в верхнюю мертвую точку (ВМТ), где объем будет равен (B). Этот коэффициент оказывает существенное влияние на эффективность и мощность дизельных двигателей. При более высоком сжатии большее количество воздуха и топлива сжимается в камере, что может привести к повышению температуры — следовательно, давления в системе сгорания, что позволит достичь большего количества миль на галлоне (mpg) и выработать больше мощности.

Для повышения экономичности и снижения выбросов многие производители дизельных двигателей разрабатывают их с более высоким, чем обычно, коэффициентом сжатия. Однако увеличенные температуры и давление сгорания могут быть двойным мечом, так как рост локальных коэффициентов сжатия часто связан либо с детонацией, либо с самовоспламенением. Поэтому дизельные двигатели оснащаются другими технологиями, такими как турбонаддув и интеркулеры, для контроля процесса сгорания, чтобы не повредить двигатель избыточным давлением.

При контроле производительности обратите внимание на температуру отработавших газов

EGT или Температура Отработавших Газов — это температура выхлопных газов после выхода из двигателя. Мониторинг EGT является частью набора инструментов, которые необходимы для понимания того, что наши двигатели делают в данный момент, и предоставляет важную информацию для оценки производительности, а также для диагностики распространенных проблем двигателя. Повышенная температура EGT может указывать на плохую эффективность сгорания, в то время как снижение может быть вызвано забитыми форсунками или воздушными фильтрами, влияющими на общую способность правильно создавать идеальную топливно-воздушную смесь и т.д.

Измерение EGT также используется для предотвращения перегрева двигателя, который может его повредить. Для дизельных двигателей и других сложных приложений (например, генерация электроэнергии, морские), датчики EGT часто используются для мониторинга работы двигателя с целью предотвращения отказа важных компонентов и перегрева, который в конечном итоге приведет к повреждению деталей.

Как соотношение Воздух-Топливо влияет на производительность дизельного двигателя

Соотношение воздуха к топливу (AFR) — это масса воздуха, поступающая в цилиндр, по сравнению с фиксированным количеством топлива, подаваемого в этот цилиндр. AFR является важным параметром в работе дизельных двигателей, влияющим на другие характеристики двигателей, такие как эффективность, выбросы и мощность. Достижение оптимального соотношения AFR говорит о том, когда двигатель может наиболее эффективно сжигать топливо, что, в свою очередь, снижает выбросы.

Будучи на переднем крае технологий, производители двигателей стремятся максимизировать AFR для своих конкретных приложений через инновационные конструкции и операции. Они используют последние технологии, такие как электронная система впрыска топлива, рециркуляция отработавших газов и селективное каталитическое восстановление для управления AFR, чтобы максимизировать эффективность сгорания/контроль выбросов различными способами и обеспечить максимальную производительность двигателя.

По сути, понимание характеристик дизельных двигателей означает, что вы можете обеспечить работу ваших дизельных двигателей максимально эффективной и надежной. Понимание базовых концепций, таких как удельный расход топлива на тормозную мощность, крутящий момент и лошадиные силы, коэффициент сжатия, температура отработавших газов (EGT), соотношение воздух-топливо, критически важно для производителей дизельных двигателей в контексте оптимизации конструкции, тогда как операторы заинтересованы в повышении производительности или снижении затрат.