การเข้าใจประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ดีเซล: ตัวชี้วัดหลักที่อธิบาย

ในความเป็นจริง เครื่องยนต์ดีเซลมีความสำคัญอย่างมากต่อการดำเนินงานของหลายอุตสาหกรรม เช่น การขนส่ง การผลิตไฟฟ้า การเหมืองแร่ และการเกษตร เครื่องยนต์แต่ละประเภทมีวิธีการวัดว่ากำลังทำหน้าที่แปลงพลังงานเป็นแรงได้ดีเพียงใด เพราะประสิทธิภาพและความสามารถในการทำงานของเครื่องยนต์เกี่ยวข้องโดยตรงกับประสิทธิภาพและกำลังผลิต ในวันนี้ เราจะมาศึกษาอย่างละเอียดเกี่ยวกับห้าตัวชี้วัดประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ดีเซลที่ช่วยในการทำความเข้าใจและการประเมินการทำงานของเครื่องยนต์เหล่านี้: การบริโภคน้ำมันเชื้อเพลิงเฉพาะ (brake specific fuel consumption), แรงบิดและแรงม้า, อัตราส่วนการอัด, อุณหภูมิก๊าซไอเสีย และอัตราส่วนอากาศต่อน้ำมัน

การวิเคราะห์การบริโภคน้ำมันเชื้อเพลิงเฉพาะ

การบริโภคน้ำมันเชื้อเพลิงเฉพาะสำหรับเบรก (BSFC): เป็นตัวชี้วัดว่าเครื่องยนต์ใช้น้ำมันเชื้อเพลิงอย่างมีประสิทธิภาพเพียงใด ตัวนี้ระบุความต้องการของพลังงานจากน้ำมัน เลข BSFC ที่เล็กกว่าแสดงถึงประสิทธิภาพที่สูงขึ้น เพราะมันต้องการพลังงานน้อยกว่าในการสร้างกำลังเท่าเดิม

เนื่องจากเครื่องยนต์ดีเซลมักพบในงานเชิงพาณิชย์ซึ่งการใช้น้ำมันเป็นค่าใช้จ่ายสำคัญ การประหยัดน้ำมันจึงมีความสำคัญมาก โดยการปรับปรุงค่า BSFC ของเครื่องยนต์ จะสามารถลดการใช้น้ำมันและลดต้นทุนในการดำเนินงานได้ นอกจากนี้ยังช่วยลดการปล่อยมลพิษได้อีกด้วย ดังนั้นผู้ผลิตและผู้ใช้งานเครื่องยนต์ดีเซลจึงมักปรับแต่งการออกแบบของเครื่องยนต์หรือวิธีการทำงานเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้น้ำมันให้มากที่สุด

การคำนวณความสัมพันธ์ระหว่างแรงบิดและแรงม้า

ทั้งแรงบิดและแรงม้าเป็นตัวเลขประสิทธิภาพที่เครื่องยนต์ดีเซลสร้างขึ้น แต่ทั้งสองนั้นถูกสับสนได้ง่าย แรงบิดคือแรงที่ขับเคลื่อนการเคลื่อนที่แบบหมุน ในขณะที่แรงม้าแสดงถึงความเร็วในการทำงานตลอดระยะเวลาหนึ่ง แรงม้าจะคำนวณจากผลคูณของความเร็วรอบเครื่องยนต์กับแรงบิด

เมื่อพูดถึงประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ดีเซล แรงบิดคือสิ่งสำคัญที่เกี่ยวข้องกับความสามารถในการลากจูงและการบรรทุกสินค้ารวมถึงการเร่งความเร็ว เครื่องยนต์ดีเซลให้แรงบิดมากกว่าเครื่องยนต์เบนซิน ทำให้เหมาะสมสำหรับการใช้งานที่ต้องการแรงบิดสูง เช่น การขับเคลื่อนเครื่องจักรขนาดใหญ่ในอุตสาหกรรมและเครื่องจักรทางการเกษตร...รวมถึงรถบรรทุกหนัก ส่วนการใช้งานที่เน้นพลังสูง เช่น รถยนต์กีฬาและรถแข่ง จะให้ความสำคัญกับแรงม้ามากกว่า

อัตราส่วนการอัด - อธิบาย

อัตราการอัดตัวคือปริมาตรของห้องเผาไหม้เมื่ออยู่ในความจุสูงสุด (จุด A ในภาพด้านบน) เมื่อเปรียบเทียบกับกรณีที่วาล์วทั้งหมดปิดสนิทและลูกสูบหนึ่งถูกอัดเข้าไปที่ตำแหน่ง TDC ซึ่งจะมีปริมาตรเท่ากับ (B) อัตราส่วนนี้มีอิทธิพลสำคัญต่อประสิทธิภาพและความแรงของเครื่องยนต์ดีเซล เมื่ออัตราการอัดสูงขึ้น จะมีปริมาณอากาศและเชื้อเพลิงมากขึ้นที่ถูกอัดเข้าสู่ห้องเผาไหม้ ส่งผลให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น และดังนั้นแรงดันภายในระบบเผาไหม้ก็จะเพิ่มขึ้น ซึ่งจะช่วยให้ได้ระยะทางการขับขี่ต่อแกลลอนมากขึ้นและสร้างกำลังมากขึ้น

เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้น้ำมันและลดมลพิษ ผู้ผลิตเครื่องยนต์ดีเซลหลายรายได้ออกแบบเครื่องยนต์ให้มีอัตราการบีบอัดสูงกว่าปกติ แต่อุณหภูมิและความดันจากการเผาไหม้ที่เพิ่มขึ้นอาจเป็นดาบสองคม เพราะการเพิ่มอัตราการบีบอัดในบางจุดมักเกี่ยวข้องกับการระเบิดในกระบอกสูบหรือการลุกโชนก่อนเวลาได้ ดังนั้น เครื่องยนต์ดีเซลจึงถูกติดตั้งเทคโนโลยีอื่นๆ เช่น เทอร์โบชาร์จเจอร์และอินเตอร์คูลเลอร์ เพื่อควบคุมการเผาไหม้ไม่ให้เกิดความเสียหายจากความดันที่มากเกินไป

ตรวจสอบสมรรถนะโดยดูที่อุณหภูมิก๊าซไอเสีย

EGT หรือ Exhaust Gas Temperature คืออุณหภูมิของก๊าซไอเสียหลังจากออกจากเครื่องยนต์ การตรวจสอบ EGT เป็นส่วนหนึ่งของชุดเครื่องมือที่จำเป็นสำหรับการเข้าใจว่าเครื่องยนต์ของเราทำงานอย่างไรในปัจจุบัน และให้ข้อมูลสำคัญเพื่อประเมินประสิทธิภาพและการวินิจฉัยปัญหาทั่วไปของเครื่องยนต์ อุณหภูมิ EGT ที่เพิ่มขึ้นอาจหมายความว่าประสิทธิภาพของการเผาไหม้มีปัญหา ในขณะที่ลดลงอาจเกิดจากปัญหาเช่น เข็มฉีดเชื้อเพลิงตันหรือกรองอากาศตัน ส่งผลต่อความสามารถในการดูดอากาศเพื่อสร้างส่วนผสมของเชื้อเพลิงและอากาศที่สมบูรณ์ เป็นต้น

การวัด EGT ยังใช้เพื่อป้องกันไม่ให้เครื่องยนต์ร้อนเกินจนเสียหายได้อีกด้วย สำหรับเครื่องยนต์ดีเซลและแอปพลิเคชันที่ท้าทาย (เช่น การผลิตไฟฟ้า การเดินเรือ) เซนเซอร์ EGT มักถูกใช้เพื่อตรวจสอบการทำงานของเครื่องยนต์ เพื่อป้องกันการเสียหายของชิ้นส่วนสำคัญและการเกิดความร้อนเกินที่จะนำไปสู่ชิ้นส่วนที่เสียหายในที่สุด

สัดส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิงมีผลต่อประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ดีเซลอย่างไร

อัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิง (AFR) คือมวลของอากาศที่เข้าสู่กระบอกสูบเมื่อเปรียบเทียบกับปริมาณเชื้อเพลิงที่กำหนดซึ่งถูกป้อนเข้าไปในห้องนี้ AFR เป็นค่าสำคัญสำหรับประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ดีเซลซึ่งมีผลต่อคุณลักษณะอื่นๆ ของเครื่องยนต์ เช่น ประสิทธิภาพ การปล่อยมลพิษ และกำลัง输出 การได้มาซึ่ง AFR ที่เหมาะสมจะบอกเครื่องยนต์ของคุณว่าเมื่อใดที่สามารถเผาไหม้เชื้อเพลิงได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุด ลดการปล่อยมลพิษตามลำดับ

ผู้ผลิตเครื่องยนต์ที่อยู่ในแนวหน้าเสมอพยายามเพิ่มประสิทธิภาพของ AFR สำหรับการใช้งานเฉพาะผ่านการออกแบบและปฏิบัติการที่สร้างสรรค์ พวกเขาใช้เทคโนโลยีล่าสุด เช่น การฉีดเชื้อเพลิงอิเล็กทรอนิกส์ การนำแก๊สไอเสียกลับมาใช้ใหม่ และการลดมลพิษแบบเร่งปฏิกิริยาเฉพาะ เพื่อจัดการ AFR เพิ่มประสิทธิภาพของการเผาไหม้และการควบคุมมลพิษในหลายวิธี และรับรองสมรรถนะสูงสุดของเครื่องยนต์

ในแกนหลัก การเข้าใจตัวเลขประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ดีเซลหมายความว่าคุณสามารถรักษาการดำเนินงานของเครื่องยนต์ดีเซลให้มีประสิทธิภาพและน่าเชื่อถือได้ การเข้าใจแนวคิดพื้นฐาน เช่น การบริโภคน้ำมันเชื้อเพลิงเฉพาะ, แรงบิดและแรงม้า อัตราส่วนการอัด อุณหภูมิก๊าซไอเสีย (EGT) และอัตราส่วนอากาศต่อน้ำมัน เป็นสิ่งสำคัญสำหรับผู้ผลิตเครื่องยนต์ดีเซลที่เกี่ยวข้องกับการปรับแต่งการออกแบบ ในขณะที่ผู้ปฏิบัติงานสนใจในการปรับปรุงประสิทธิภาพหรือลดต้นทุน