เครื่องยนต์ที่ส่วนต่างอุณหภูมิต่ำ ผลกระทบของอุณหภูมิต่อเครื่องยนต์สันดาปภายใน สารพิษอื่นๆ

ควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับตัวบ่งชี้ของระบบหลักซึ่งหนึ่งในนั้นคืออุณหภูมิในการทำงานของมอเตอร์ของเครื่อง จะแสดงบนแดชบอร์ดในรูปแบบของแผงสวิตช์ขนาดเล็ก โดยพื้นฐานแล้วผู้ขับขี่รถยนต์ต้องเผชิญกับความร้อนสูงเกินไปของหน่วยพลังงาน การเบี่ยงเบนย้อนกลับมักเกิดขึ้นเมื่อผู้ขับขี่สังเกตเห็นว่าอุณหภูมิเครื่องยนต์ลดลงขณะขับขี่

ระบบใดมีหน้าที่รักษาอุณหภูมิเครื่องยนต์ให้คงที่

ไม่มียานพาหนะใดรอดพ้นจากการเสีย ส่วนประกอบและส่วนประกอบต่างๆ ของรถยนต์ประกอบด้วยส่วนประกอบขนาดเล็กจำนวนมาก ซึ่งทรัพยากรด้านการทำงานซึ่งมีข้อจำกัดที่สำคัญ หากเจ้าของรถสังเกตเห็นว่าอุณหภูมิของเครื่องยนต์สันดาปภายในลดลงขณะเดินทาง เขาต้องให้ความสนใจเป็นพิเศษกับความสมบูรณ์ขององค์ประกอบของระบบทำความเย็น นั่นคือสิ่งที่ปัญหาอยู่

สาระสำคัญของการทำงานของระบบทำความเย็นคือการเคลื่อนที่ของของเหลวพิเศษ - สารป้องกันการแข็งตัวในวงจรเทคโนโลยีสองวง หนึ่งในนั้นมีขนาดเล็กไม่ได้ให้น้ำหล่อเย็นไหลผ่านหม้อน้ำทำความเย็นที่อยู่ด้านหน้าห้องเครื่อง จำกัดเฉพาะการหมุนเวียนตาม “เสื้อ” เท่านั้น

เส้นทางของรูปร่างขนาดใหญ่เริ่มเกิดขึ้นเมื่อขับรถในระยะทางปานกลางและไกล วาล์วควบคุมอุณหภูมิพิเศษมีหน้าที่ในการสลับวงกลมซึ่งจะเปิดทางให้น้ำหล่อเย็นไปยังหม้อน้ำเมื่อร้อนเกินไป ที่นั่นสารป้องกันการแข็งตัวจะเย็นลงและกลับสู่ระบบที่เย็นแล้ว

แยกจากกันสังเกตว่าไม่เพียง แต่สารป้องกันการแข็งตัวเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสารป้องกันการแข็งตัวและแม้แต่น้ำธรรมดาก็สามารถเทลงในวงจรทำความเย็นได้

เข็มอุณหภูมิลดลง ทำไม

ความผิดปกติที่พบบ่อยที่สุดซึ่งตัวบ่งชี้อุณหภูมิของหน่วยเติบโตอย่างไม่สามารถควบคุมได้จนถึงค่าวิกฤต สาเหตุของความร้อนสูงเกินไปคือตัวควบคุมอุณหภูมิที่ติดอยู่ซึ่งไม่อนุญาตให้น้ำหล่อเย็นเปลี่ยนเป็นโหมดทางผ่านหม้อน้ำ สารป้องกันการแข็งตัวที่ร้อนจะยังคงหมุนเวียนเป็นวงกลมเล็กๆ จนกว่าจะเดือด

มักจะมีสถานการณ์ย้อนกลับเมื่อลูกศรอุณหภูมิเครื่องยนต์ลดลงขณะขับรถ ทำไม ประเด็นก็คือคุณภาพของการทำงานของวาล์วดังกล่าว หากตัวควบคุมอุณหภูมิปิดไม่สนิท ปล่อยให้ของเหลวหมุนเวียนเป็นวงกลมขนาดใหญ่อย่างต่อเนื่อง มอเตอร์จะไม่ถึงอุณหภูมิในการทำงาน

บางครั้งการติดขัดของเทอร์โมสตัทเกิดขึ้นหลังจากเครื่องยนต์สันดาปภายในอุ่นขึ้น เมื่อเกิดเหตุการณ์นี้ ผู้ขับขี่อาจสังเกตเห็นว่าอุณหภูมิเครื่องยนต์ลดลงขณะขับขี่ แม้ว่าควรรักษาระดับการทำงานที่สม่ำเสมอสม่ำเสมอ

บางครั้งระบอบอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันจากนั้นก็เพิ่มขึ้นแล้วก็ลดลงอย่างรวดเร็ว ซึ่งหมายความว่าวาล์วจะลิ่มเป็นระยะ ในขณะที่คนขับจะสังเกตเห็นสถานการณ์ที่ลูกศรอุณหภูมิลดลงเป็นระยะ

อะไรอีกที่ทำให้อุณหภูมิลดลง?

มีเหตุผลทางเทคนิคอื่น ๆ ที่ส่งผลต่อความร้อนต่ำของหน่วยพลังงานของรถยนต์:

1. ความล้มเหลวของพัดลม องค์ประกอบทางไฟฟ้านี้ควรเปิดเฉพาะเมื่อชุดควบคุมให้คำสั่งพิเศษตามการอ่านของเซ็นเซอร์อุณหภูมิ ความล้มเหลวในการทำงานร่วมกันของระบบอาจนำไปสู่ความจริงที่ว่าพัดลมจะทำงานในโหมดคงที่หรือเริ่มทำงานแม้ว่าจะไม่จำเป็นก็ตาม บางครั้งแม้แต่เซ็นเซอร์ก็ไม่เกี่ยวข้อง และการหมุนของใบมีดทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรตามปกติในสายไฟ
2. นอกจากนี้ยังมีปัญหาบ่อยครั้งเกี่ยวกับการมีเพศสัมพันธ์ที่มีความหนืด เป็นเรื่องปกติสำหรับรุ่นที่มีมอเตอร์ติดตั้งตามยาว พัดลมซึ่งทำงานบนอุปกรณ์พิเศษ - คลัตช์อิเล็กทรอนิกส์ การติดขัดของมันจะไม่อนุญาตให้องค์ประกอบปิดและเครื่องยนต์ของรถยนต์จะไม่สามารถอุ่นเครื่องจนถึงระดับการทำงานได้

เครื่องวัดอุณหภูมิจะลดลงเมื่อคุณไป สาเหตุทางธรรมชาติเป็นไปได้หรือไม่?

ใช่ ตัวเลือกนี้ได้รับอนุญาตจากผู้เชี่ยวชาญเฉพาะทางด้วย แม้ว่าระบบการทำงานของรถยนต์จะไม่ทำงานผิดปกติ แต่เข็มชี้อาจยังคงตกขณะขับรถ

สถานการณ์ที่คล้ายคลึงกันเกิดขึ้นในฤดูหนาวเมื่ออุณหภูมิของอากาศลดลงถึงค่าต่ำ ตัวอย่างเช่น เมื่อเดินทางบนถนนในชนบทที่มีน้ำค้างแข็งรุนแรง ผู้ขับขี่อาจให้ความสนใจกับการระบายความร้อนของมอเตอร์อย่างมีนัยสำคัญ

ความจริงก็คือการไหลของอากาศเย็นฉ่ำที่เข้าสู่ห้องเครื่องอาจเกินระดับความร้อนของเครื่องยนต์ ที่ความเร็วเฉลี่ย 90-100 กม./ชม. ซึ่งเหมาะสมที่สุดสำหรับรถยนต์รุ่นส่วนใหญ่ ปริมาณเชื้อเพลิงขั้นต่ำที่เผาไหม้ภายในกระบอกสูบ

ความสัมพันธ์ของปัจจัยเหล่านี้โดยตรง: ยิ่งเชื้อเพลิงติดไฟในห้องเผาไหม้น้อยลง เครื่องยนต์สันดาปภายในก็จะยิ่งอุ่นขึ้นเท่านั้น หากเราเพิ่มการระบายความร้อนแบบบังคับที่เกิดขึ้นจากการไหลของอากาศที่ไหลเข้ามา เครื่องยนต์อาจไม่เพียงแต่ไม่ร้อนขึ้น แต่ยังลดอุณหภูมิลงอย่างมากในกรณีที่มีการอุ่นเครื่องก่อน

เตามีผลต่อการอ่านเข็มอุณหภูมิเครื่องยนต์หรือไม่?

การรวมและการทำงานอย่างต่อเนื่องของฮีตเตอร์ภายในนั้นมีผลไม่น้อยกว่าการทำงานผิดปกติหรือน้ำค้างแข็ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในรถยนต์ขนาดเล็กและรุ่นที่ติดตั้งเครื่องยนต์ขนาดกลาง สถานการณ์ก็เป็นเรื่องปกติสำหรับเครื่องยนต์ดีเซลเช่นกัน ไม่เพียงแต่ทำให้ร่างกายอบอุ่นได้ไม่ดีในโหมดปกติเท่านั้น แต่ยังทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วเมื่อการจราจรไม่หนาแน่นเพียงพอ

เตาในรถยนต์มีหม้อน้ำพิเศษซึ่งรวมอยู่ในวงจรการทำงานทั่วไปของระบบทำความเย็น เมื่อคนขับเปิดระบบทำความร้อนภายใน สารป้องกันการแข็งตัวจะทะลุผ่านเข้าไป ทำให้เกิดความร้อนขึ้นบางส่วน ปริมาณที่จะได้รับขึ้นอยู่กับอุณหภูมิที่ตั้งไว้ของเครื่องทำความร้อนและโหมดการทำงาน ยิ่งตัวเลขเหล่านี้สูงเท่าไร ก็ยิ่งทำให้ภายในเครื่องร้อนขึ้นเท่านั้น

หากเครื่องยนต์ทำงานที่ความเร็วต่ำและใช้งานในฤดูหนาวด้วย อาจมีความร้อนไม่เพียงพอที่จะทำให้น้ำหล่อเย็นอุ่นขึ้นได้เต็มที่ ในสถานการณ์เช่นนี้ เครื่องยนต์จะไม่ถึงอุณหภูมิในการทำงาน

มันคือทั้งหมดที่เกี่ยวกับลูกศร

มีบางสถานการณ์ที่อุณหภูมิในเครื่องยนต์ลดลงตามที่แสดงบนแผงหน้าปัด แต่ในขณะเดียวกัน อุณหภูมิของมอเตอร์เองก็ไม่ลดลง และลูกศรของตัวบ่งชี้น้ำหล่อเย็นจะมีแนวโน้มไปที่โซนสีน้ำเงินอย่างรวดเร็ว อาจเป็นเพราะเซ็นเซอร์ไม่ทำงานหรือลูกศรบนแผงหน้าปัด เพื่อวินิจฉัยความผิดปกตินี้ ขอแนะนำให้ติดต่อบริการรถ

อย่างไรก็ตาม หากผู้ขับขี่ตัดสินใจค้นหาความผิดปกตินี้ด้วยตนเอง ควรระลึกไว้เสมอว่าจะต้องดำเนินการบางอย่าง ก่อนอื่น จำเป็นต้องถอดบล็อกการเดินสายเซ็นเซอร์น้ำหล่อเย็นและตรวจสอบความต้านทาน หากความต้านทานต่ำพอหรือไม่มีเลย แสดงว่าเซ็นเซอร์น่าจะตาย สำหรับรถยนต์สมัยใหม่ - สามารถเข้าใจได้โดยเชื่อมต่อกับชุดควบคุมอิเล็กทรอนิกส์สำหรับการวินิจฉัย รหัสข้อผิดพลาดจะแสดงความผิดปกติของเซ็นเซอร์อย่างใดอย่างหนึ่ง

ลูกศรอุณหภูมิของมอเตอร์สมัยใหม่อาจบ่งบอกถึงตัวบ่งชี้ที่ไม่ถูกต้องเนื่องจากเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป ในการวินิจฉัย คุณจะต้องเปิดแผงหน้าปัดและดูที่แผงควบคุมสำหรับอุปกรณ์ส่งสัญญาณที่แผงหน้าปัด บางทีไดโอดบางส่วนไหม้หรือไหม้ในสายไฟ นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องตรวจสอบสายไฟจากเซ็นเซอร์น้ำหล่อเย็นไปยังลูกศรด้วย หากมีความเสียหายจะต้องซ่อมแซม

เพื่อให้รถทำงานในโหมดการทำงานที่เหมาะสมที่สุดของชุดจ่ายไฟต้องปฏิบัติตามกฎหลายข้อ:

• ผู้ขับขี่ควรตรวจสอบคุณภาพของระบบทำความเย็น การวินิจฉัยเป็นระยะไม่เพียงต้องการเทอร์โมสตัทและพัดลมเท่านั้น แต่ยังต้องใช้สารป้องกันการแข็งตัวด้วย จำเป็นต้องรักษาปริมาณที่กำหนดไว้ไม่ให้มีค่าต่ำสุด ต้องถอดช่องระบายอากาศออกจากระบบและไม่รวมการรั่วไหล จำเป็นต้องเปลี่ยนน้ำหล่อเย็นในเวลาที่เหมาะสม มูลค่าของทรัพยากรการทำงานจะถูกกำหนดเป็นรายบุคคลสำหรับแต่ละรุ่น
• การเดินทางในฤดูหนาวควรทำในโหมดความเร็วเฉลี่ยซึ่งอยู่ที่ระดับ 3000-3500 ขอแนะนำให้ใช้เกียร์ต่ำบ่อยขึ้นโดยเฉพาะเมื่อขับบนทางหลวง
• ทางออกที่ดีคือฉนวนของห้องเครื่อง แม้แต่การใส่กระดาษแข็งธรรมดาที่ด้านหน้าหม้อน้ำก็ช่วยให้สถานการณ์ดีขึ้นได้ หากเจ้าของติดห้องเครื่องด้วยวัสดุที่มีรูพรุนหรือสักหลาด เครื่องยนต์จะอุ่นเครื่องเร็วขึ้นอย่างเห็นได้ชัด และการระบายความร้อนตามธรรมชาติของเครื่องยนต์จะไม่ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการทำงานอีกต่อไป

หากเครื่องยนต์ร้อนเกินไป...

ฤดูใบไม้ผลิมักนำปัญหามาสู่เจ้าของรถเสมอ พวกเขาเกิดขึ้นไม่เพียง แต่ในผู้ที่เก็บรถไว้ในโรงรถหรือในที่จอดรถตลอดฤดูหนาวหลังจากนั้นรถซึ่งไม่ได้ใช้งานมาเป็นเวลานานทำให้เกิดความประหลาดใจในรูปแบบของความล้มเหลวของระบบและส่วนประกอบ แต่ยังสำหรับผู้ที่เดินทางตลอดทั้งปี ข้อบกพร่องบางอย่าง "อยู่เฉยๆ" ในขณะนี้ ทำให้ตัวเองรู้สึกได้ทันทีที่เทอร์โมมิเตอร์เกินอุณหภูมิบวกอย่างต่อเนื่อง และหนึ่งในสิ่งที่น่าประหลาดใจที่อันตรายเหล่านี้ก็คือเครื่องยนต์ร้อนจัด

โดยหลักการแล้วความร้อนสูงเกินไปสามารถทำได้ทุกช่วงเวลาของปี - ทั้งในฤดูหนาวและฤดูร้อน แต่จากการปฏิบัติแสดงให้เห็นว่ากรณีดังกล่าวมีจำนวนมากที่สุดเกิดขึ้นในฤดูใบไม้ผลิ มันอธิบายอย่างง่ายๆ ในฤดูหนาว ระบบรถทั้งหมด รวมทั้งระบบระบายความร้อนของเครื่องยนต์ ทำงานในสภาวะที่ยากลำบากมาก ความผันผวนของอุณหภูมิขนาดใหญ่ - จาก "ลบ" ในเวลากลางคืนไปจนถึงอุณหภูมิที่สูงมากหลังจากการเคลื่อนไหวสั้น ๆ - ส่งผลเสียต่อหลายหน่วยและระบบ

วิธีการตรวจจับความร้อนสูงเกินไป?

คำตอบดูเหมือนจะชัดเจน - ดูที่มาตรวัดอุณหภูมิน้ำหล่อเย็น อันที่จริงทุกอย่างซับซ้อนกว่ามาก เมื่อมีการจราจรหนาแน่นบนท้องถนน คนขับจะไม่สังเกตเห็นทันทีว่าลูกศรชี้ได้เคลื่อนไปไกลถึงโซนสีแดงของมาตราส่วน อย่างไรก็ตาม มีสัญญาณทางอ้อมจำนวนหนึ่งที่รู้ว่าคุณสามารถจับช่วงเวลาที่ร้อนเกินไปและไม่ได้ดูอุปกรณ์ใด

ดังนั้นหากความร้อนสูงเกินไปเกิดขึ้นเนื่องจากสารป้องกันการแข็งตัวในปริมาณเล็กน้อยในระบบทำความเย็น ฮีตเตอร์ที่ตั้งอยู่ที่จุดสูงสุดของระบบจะเป็นคนแรกที่ตอบสนองต่อสิ่งนี้ - สารป้องกันการแข็งตัวที่ร้อนจะหยุดไหลที่นั่น สิ่งเดียวกันจะเกิดขึ้นเมื่อสารป้องกันการแข็งตัวเดือดเพราะ มันเริ่มต้นในที่ที่ร้อนที่สุด - ในหัวถังใกล้กับผนังของห้องเผาไหม้ - และไอล็อคที่เกิดขึ้นจะปิดกั้นทางเดินของสารหล่อเย็นไปยังเครื่องทำความร้อน ส่งผลให้การจ่ายลมร้อนไปยังห้องโดยสารหยุดลง

ความจริงที่ว่าอุณหภูมิในระบบถึงค่าวิกฤตนั้นแม่นยำที่สุดโดยการระเบิดอย่างกะทันหัน เนื่องจากอุณหภูมิของผนังห้องเผาไหม้ในระหว่างที่มีความร้อนสูงเกินไปนั้นสูงกว่าปกติมาก สิ่งนี้จะกระตุ้นให้เกิดการเผาไหม้ที่ผิดปกติอย่างแน่นอน เป็นผลให้เครื่องยนต์ร้อนจัดเมื่อคุณกดคันเร่งจะเตือนคุณถึงการทำงานผิดปกติโดยมีลักษณะดังกึกก้อง

น่าเสียดายที่สัญญาณเหล่านี้มักจะไม่มีใครสังเกตเห็น: ที่อุณหภูมิอากาศสูงขึ้นเครื่องทำความร้อนจะปิดและไม่ได้ยินการระเบิดด้วยฉนวนกันเสียงที่ดีของห้องโดยสาร จากนั้น เมื่อมีการเคลื่อนไหวเพิ่มเติมของรถด้วยเครื่องยนต์ที่ร้อนเกินไป กำลังจะเริ่มลดลง และจะมีเสียงเคาะปรากฏขึ้น แข็งแกร่งกว่าและสม่ำเสมอกว่าระหว่างการระเบิด การขยายตัวทางความร้อนของลูกสูบในกระบอกสูบจะทำให้แรงดันบนผนังเพิ่มขึ้นและแรงเสียดทานเพิ่มขึ้นอย่างมาก หากคนขับไม่สังเกตเห็นสัญญาณนี้ ในระหว่างการใช้งานต่อไป เครื่องยนต์จะได้รับความเสียหายอย่างใหญ่หลวง และน่าเสียดายที่มันไม่สามารถทำได้หากไม่มีการซ่อมแซมอย่างร้ายแรง

อะไรทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไป

ดูแผนภาพระบบทำความเย็นอย่างใกล้ชิด เกือบทุกองค์ประกอบภายใต้สถานการณ์บางอย่างสามารถกลายเป็นจุดเริ่มต้นของความร้อนสูงเกินไปได้ และสาเหตุส่วนใหญ่เกิดจาก: การทำความเย็นของสารป้องกันการแข็งตัวไม่ดีในหม้อน้ำ การละเมิดตราประทับของห้องเผาไหม้; ปริมาณน้ำหล่อเย็นไม่เพียงพอรวมถึงการรั่วไหลในระบบและทำให้แรงดันส่วนเกินลดลง

กลุ่มแรกนอกเหนือจากการปนเปื้อนภายนอกที่เห็นได้ชัดของหม้อน้ำด้วยฝุ่นปุยต้นไม้ชนิดหนึ่งใบไม้ยังรวมถึงความผิดปกติของเทอร์โมสตัทเซ็นเซอร์มอเตอร์ไฟฟ้าหรือคลัตช์พัดลม นอกจากนี้ยังมีการปนเปื้อนภายในของหม้อน้ำ แต่ไม่ได้เกิดจากขนาดดังที่เกิดขึ้นเมื่อหลายปีก่อนหลังจากเครื่องยนต์ทำงานบนน้ำเป็นเวลานาน ผลกระทบแบบเดียวกันและบางครั้งก็แข็งแกร่งกว่ามาก ทำให้สามารถใช้สารเคลือบหลุมร่องฟันต่างๆ สำหรับหม้อน้ำได้ และหากเครื่องมือดังกล่าวอุดตันจริง ๆ การทำความสะอาดท่อบาง ๆ ก็เป็นปัญหาที่ค่อนข้างร้ายแรง โดยปกติแล้วจะตรวจพบความผิดปกติของกลุ่มนี้ได้ง่ายและเพื่อไปยังที่จอดรถหรือสถานีบริการก็เพียงพอที่จะเติมระดับของเหลวในระบบและเปิดเครื่องทำความร้อน

การละเมิดซีลห้องเผาไหม้ก็เป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปได้เช่นกัน ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงที่อยู่ภายใต้แรงดันสูงในกระบอกสูบ เจาะทะลุผ่านรูรั่วเข้าไปในเสื้อระบายความร้อนและแทนที่สารหล่อเย็นจากผนังของห้องเผาไหม้ มีการสร้าง "เบาะรองนั่ง" แก๊สร้อนซึ่งทำให้ผนังร้อนขึ้น ภาพที่คล้ายกันเกิดขึ้นเนื่องจากความเหนื่อยหน่ายของปะเก็นหัว, รอยแตกในหัวและซับสูบ, ความผิดปกติของระนาบการผสมพันธุ์ของส่วนหัวหรือบล็อก, ส่วนใหญ่มักเกิดจากความร้อนสูงเกินไปก่อนหน้านี้ เป็นไปได้ที่จะระบุได้ว่าการรั่วไหลดังกล่าวเกิดขึ้นจากกลิ่นของก๊าซไอเสียในถังขยาย, การรั่วไหลของสารป้องกันการแข็งตัวจากถังระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์, ความดันที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในระบบทำความเย็นทันทีหลังจากสตาร์ทและโดยลักษณะเฉพาะ อิมัลชันน้ำ-น้ำมันในห้องข้อเหวี่ยง แต่ตามกฎแล้วเป็นไปได้ที่จะสร้างสิ่งที่เชื่อมต่อกับการรั่วไหลโดยเฉพาะหลังจากการถอดชิ้นส่วนเครื่องยนต์บางส่วนเท่านั้น

การรั่วไหลที่เห็นได้ชัดในระบบทำความเย็นเกิดขึ้นบ่อยที่สุดเนื่องจากรอยแตกในท่อ การคลายแคลมป์ การสึกหรอของซีลปั๊ม ความผิดปกติของวาล์วฮีตเตอร์ หม้อน้ำ และสาเหตุอื่นๆ โปรดทราบว่าหม้อน้ำรั่วมักจะปรากฏขึ้นหลังจากที่ท่อ "สึกกร่อน" โดยสิ่งที่เรียกว่า "โทซอล" ที่ไม่ทราบที่มา และรอยรั่วของซีลปั๊ม - หลังจากใช้งานในน้ำเป็นเวลานาน การพิจารณาว่ามีน้ำหล่อเย็นเพียงเล็กน้อยในระบบนั้นมองเห็นได้ง่ายเหมือนกับการระบุตำแหน่งของการรั่วไหล

การรั่วไหลของระบบทำความเย็นในส่วนบน ซึ่งรวมถึงการทำงานผิดปกติของวาล์วปลั๊กหม้อน้ำ ส่งผลให้แรงดันในระบบลดลงสู่ความดันบรรยากาศ ดังที่คุณทราบ ยิ่งความดันต่ำ จุดเดือดของของเหลวก็จะยิ่งต่ำลงเท่านั้น หากอุณหภูมิในการทำงานในระบบใกล้เคียงกับ 100 องศาเซลเซียส ของเหลวอาจเดือด บ่อยครั้งที่การเดือดในระบบรั่วไม่ได้เกิดขึ้นแม้ในขณะที่เครื่องยนต์กำลังทำงาน แต่หลังจากดับเครื่องแล้ว เพื่อตรวจสอบว่าระบบมีการรั่วไหลจริงๆ คุณสามารถทำได้โดยที่ไม่มีแรงดันในท่อหม้อน้ำส่วนบนของเครื่องยนต์อุ่น

จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อความร้อนสูงเกินไป

ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น เมื่อเครื่องยนต์ร้อนจัด ของเหลวจะเริ่มเดือดในปลอกระบายความร้อนของฝาสูบ (หรือเบาะรองนั่ง) ที่เป็นผลลัพธ์จะป้องกันไม่ให้สารหล่อเย็นสัมผัสกับผนังโลหะโดยตรง ด้วยเหตุนี้ประสิทธิภาพการทำความเย็นจึงลดลงอย่างรวดเร็วและอุณหภูมิก็สูงขึ้นอย่างมาก

ปรากฏการณ์นี้มักเกิดขึ้นเฉพาะที่บริเวณใกล้จุดเดือด อุณหภูมิของผนังอาจสูงกว่าบนตัวชี้อย่างเห็นได้ชัด (และทั้งหมดนี้เป็นเพราะเซนเซอร์ติดตั้งอยู่ที่ผนังด้านนอกของศีรษะ) เป็นผลให้ข้อบกพร่องอาจปรากฏขึ้นในหัวบล็อกซึ่งส่วนใหญ่เป็นรอยแตก ในเครื่องยนต์เบนซิน - โดยปกติระหว่างบ่าวาล์วและในเครื่องยนต์ดีเซล - ระหว่างบ่าวาล์วไอเสียและฝาครอบพรีแชมเบอร์ ในหัวเหล็กหล่อ บางครั้งพบรอยแตกตรงบ่าวาล์วไอเสีย รอยแตกยังเกิดขึ้นในเสื้อระบายความร้อนด้วย เช่น ที่เตียงของเพลาลูกเบี้ยวหรือตามรูของสลักเกลียวหัวบล็อก ข้อบกพร่องดังกล่าวจะกำจัดได้ดีที่สุดโดยการเปลี่ยนหัวและไม่ใช่โดยการเชื่อมซึ่งยังไม่สามารถทำได้ด้วยความน่าเชื่อถือสูง

เมื่อถูกความร้อนสูงเกินไป แม้ว่าจะไม่มีรอยแตกเกิดขึ้น หัวบล็อกก็มักจะได้รับการเปลี่ยนรูปอย่างมาก เนื่องจากหัวถูกกดเข้ากับบล็อกด้วยสลักเกลียวตามขอบและส่วนตรงกลางของมันจะร้อนเกินไปสิ่งต่อไปนี้จะเกิดขึ้น ในเครื่องยนต์สมัยใหม่ส่วนใหญ่ ส่วนหัวทำจากอะลูมิเนียมอัลลอย ซึ่งจะขยายตัวได้ดีกว่าเมื่อให้ความร้อนมากกว่าเหล็กกล้าของสลักเกลียว ด้วยความร้อนสูงการขยายตัวของหัวจะทำให้แรงอัดของปะเก็นเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วที่ขอบซึ่งเป็นที่ตั้งของสลักเกลียวในขณะที่สลักเกลียวไม่ได้ จำกัด การขยายตัวของส่วนตรงกลางที่ร้อนจัดของศีรษะ ด้วยเหตุนี้ในอีกด้านหนึ่งจึงเกิดการเสียรูป (ความล้มเหลวจากระนาบ) ของส่วนตรงกลางของศีรษะและในทางกลับกันการบีบอัดและการเสียรูปของปะเก็นเพิ่มเติมโดยแรงที่มากกว่าการทำงานอย่างมีนัยสำคัญ

เห็นได้ชัดว่าหลังจากระบายความร้อนของเครื่องยนต์ในบางสถานที่โดยเฉพาะที่ขอบกระบอกสูบ ปะเก็นจะไม่ถูกยึดอย่างถูกต้องอีกต่อไป ซึ่งอาจทำให้เกิดการรั่วซึมได้ ด้วยการทำงานเพิ่มเติมของเครื่องยนต์ดังกล่าว ขอบโลหะของปะเก็นสูญเสียการสัมผัสกับระนาบของส่วนหัวและบล็อก ความร้อนสูงเกินไปและเผาไหม้ออก โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเครื่องยนต์ที่มีปลอกหุ้ม "เปียก" แบบเสียบปลั๊ก หรือหากจัมเปอร์ระหว่างกระบอกสูบแคบเกินไป

ยิ่งไปกว่านั้น การเสียรูปของส่วนหัวนำไปสู่ความโค้งของแกนของเพลาลูกเบี้ยวที่อยู่บนส่วนบน และหากไม่มีการซ่อมแซมอย่างจริงจัง ผลที่ตามมาของความร้อนสูงเกินไปเหล่านี้จะไม่สามารถขจัดออกไปได้อีกต่อไป

ความร้อนสูงเกินไปไม่เป็นอันตรายต่อกลุ่มกระบอกสูบและลูกสูบ เนื่องจากการเดือดของสารหล่อเย็นจะค่อยๆ กระจายจากส่วนหัวไปยังส่วนที่เพิ่มขึ้นของเสื้อระบายความร้อน ประสิทธิภาพการทำความเย็นของกระบอกสูบจึงลดลงอย่างรวดเร็วเช่นกัน และนี่หมายความว่าการระบายความร้อนออกจากลูกสูบที่ถูกทำให้ร้อนโดยก๊าซร้อนนั้นเสื่อมสภาพลง (ความร้อนจะถูกลบออกจากลูกสูบส่วนใหญ่ผ่านวงแหวนลูกสูบเข้าไปในผนังกระบอกสูบ) อุณหภูมิของลูกสูบสูงขึ้นและในขณะเดียวกันก็มีการขยายตัวทางความร้อนเกิดขึ้น เนื่องจากลูกสูบเป็นอะลูมิเนียม และกระบอกสูบมักจะเป็นเหล็กหล่อ ความแตกต่างของการขยายตัวทางความร้อนของวัสดุทำให้ระยะการทำงานในกระบอกสูบลดลง

ชะตากรรมต่อไปของเครื่องยนต์ดังกล่าวเป็นที่รู้จัก - การยกเครื่องครั้งใหญ่ที่มีการคว้านบล็อกและการเปลี่ยนลูกสูบและแหวนด้วยการซ่อมแซม รายการงานบนหัวบล็อกมักคาดเดาไม่ได้ เป็นการดีกว่าที่จะไม่นำมอเตอร์ไปทำสิ่งนี้ คุณสามารถป้องกันตัวเองได้ในระดับหนึ่งโดยการเปิดฝากระโปรงหน้าและตรวจสอบระดับของเหลวเป็นระยะ สามารถ. แต่ไม่ 100 เปอร์เซ็นต์

หากเครื่องยนต์ยังร้อนเกินไป

แน่นอน คุณควรหยุดรถข้างถนนหรือริมทางทันที ดับเครื่องยนต์และเปิดฝากระโปรงหน้า - วิธีนี้เครื่องยนต์จะเย็นลงเร็วขึ้น อย่างไรก็ตาม ในขั้นตอนนี้ในสถานการณ์เช่นนี้ ผู้ขับขี่ทุกคนทำเช่นนี้ แต่แล้วพวกเขาก็ทำผิดพลาดร้ายแรงซึ่งเราต้องการเตือน

ไม่ควรเปิดฝาหม้อน้ำไม่ว่าในกรณีใดๆ ไม่ใช่เพื่ออะไรที่พวกเขาเขียนว่า "ไม่เคยเปิดร้อน" บนรถติดของต่างประเทศ - อย่าเปิดถ้าหม้อน้ำร้อน! ท้ายที่สุด นี่คือสิ่งที่เข้าใจได้: ด้วยปลั๊กวาล์วที่ใช้งานได้ ระบบระบายความร้อนอยู่ภายใต้แรงกดดัน จุดเดือดอยู่ในเครื่องยนต์ และปลั๊กอยู่บนหม้อน้ำหรือถังขยาย เมื่อเปิดจุกเรากระตุ้นการปล่อยสารหล่อเย็นร้อนจำนวนมาก - ไอน้ำจะผลักมันออกมาเหมือนจากปืนใหญ่ ในเวลาเดียวกัน การเผาไหม้ของมือและใบหน้าแทบจะหลีกเลี่ยงไม่ได้ - กระแสน้ำเดือดกระทบกระโปรงหน้ารถและรีบาวด์ - เข้าสู่คนขับ!

โชคไม่ดีที่ผู้ขับขี่ทั้งหมด (หรือเกือบทั้งหมด) ทำสิ่งนี้ เนื่องมาจากความไม่รู้หรือสิ้นหวัง เห็นได้ชัดว่าเชื่อว่าพวกเขากำลังคลี่คลายสถานการณ์ดังกล่าว ในความเป็นจริง โดยการทิ้งสารป้องกันการแข็งตัวที่หลงเหลือออกจากระบบ พวกเขาสร้างปัญหาเพิ่มเติมให้กับตัวเอง ความจริงก็คือของเหลวที่เดือด "ภายใน" เครื่องยนต์ยังคงทำให้อุณหภูมิของชิ้นส่วนเท่ากันซึ่งจะช่วยลดอุณหภูมิในบริเวณที่มีความร้อนสูงเกินไป

เครื่องยนต์ร้อนจัดเป็นเพียงกรณีที่ไม่รู้ว่าต้องทำอะไรเลยดีกว่าที่จะไม่ทำอะไรเลย อย่างน้อยสิบหรือสิบห้านาที ในช่วงเวลานี้ เดือดจะหยุด แรงดันในระบบจะลดลง จากนั้นคุณสามารถเริ่มดำเนินการได้

หลังจากตรวจสอบให้แน่ใจว่าท่อหม้อน้ำส่วนบนสูญเสียความยืดหยุ่นเดิม (ซึ่งหมายความว่าไม่มีแรงดันในระบบ) ให้เปิดฝาหม้อน้ำอย่างระมัดระวัง ตอนนี้คุณสามารถเติมของเหลวต้ม

เราทำอย่างระมัดระวังและช้าเพราะ ของเหลวเย็นที่ตกลงมาบนผนังที่ร้อนของเสื้อแจ็กเก็ตทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วซึ่งอาจทำให้เกิดรอยแตกได้

หลังจากปิดปลั๊กเราก็สตาร์ทเครื่องยนต์ เมื่อดูมาตรวัดอุณหภูมิ เราจะตรวจสอบว่าท่อหม้อน้ำบนและล่างร้อนขึ้นอย่างไร พัดลมจะเปิดขึ้นหลังจากอุ่นเครื่องหรือไม่และมีของเหลวรั่วไหลหรือไม่

สิ่งที่ไม่พึงประสงค์ที่สุดคือความล้มเหลวของเทอร์โมสตัท ในเวลาเดียวกัน ถ้าวาล์ว "แขวน" ในตำแหน่งเปิด ก็ไม่มีปัญหา เพียงแต่ว่าเครื่องยนต์จะอุ่นเครื่องได้ช้าลง เนื่องจากการไหลของน้ำหล่อเย็นทั้งหมดจะถูกส่งไปยังวงจรขนาดใหญ่ผ่านหม้อน้ำ

หากเทอร์โมสตัทยังคงปิดอยู่ (เข็มตัวชี้ที่ค่อย ๆ ไปถึงกลางสเกลรีบวิ่งไปที่โซนสีแดงอย่างรวดเร็วและท่อหม้อน้ำโดยเฉพาะอย่างยิ่งส่วนล่างยังคงเย็นอยู่) การเคลื่อนไหวจะไม่สามารถทำได้แม้ในฤดูหนาว - เครื่องยนต์จะทำงานทันที ร้อนมากเกินไปอีกครั้ง ในกรณีนี้คุณต้องถอดเทอร์โมสตัทหรืออย่างน้อยก็วาล์ว

หากตรวจพบการรั่วไหลของน้ำหล่อเย็น ขอแนะนำให้กำจัดหรืออย่างน้อยลดให้เหลือขีดจำกัดที่เหมาะสม โดยปกติหม้อน้ำจะ "ไหล" เนื่องจากการกัดกร่อนของท่อบนครีบหรือที่จุดบัดกรี บางครั้งท่อดังกล่าวสามารถจมน้ำตายได้โดยการกัดและดัดขอบด้วยคีม

ในกรณีที่ไม่สามารถขจัดความผิดปกติร้ายแรงในระบบทำความเย็นในไซต์งานได้อย่างสมบูรณ์ อย่างน้อยคุณควรขับรถไปที่สถานีบริการหรือจุดตั้งถิ่นฐานที่ใกล้ที่สุด

หากพัดลมทำงานผิดปกติ คุณสามารถขับต่อไปได้โดยเปิดฮีตเตอร์ไว้ที่ "สูงสุด" ซึ่งรับภาระความร้อนส่วนสำคัญ มันจะ "ร้อน" ในห้องโดยสาร - มันไม่สำคัญ ดังที่คุณทราบ "ไอน้ำไม่ทำลายกระดูก"

แย่กว่านั้นถ้าตัวควบคุมอุณหภูมิล้มเหลว เราได้พิจารณาตัวเลือกหนึ่งข้างต้นแล้ว แต่ถ้าคุณจัดการอุปกรณ์นี้ไม่ได้ (ไม่ต้องการ ไม่มีเครื่องมือ ฯลฯ) คุณสามารถลองวิธีอื่น เริ่มขับรถ - แต่ทันทีที่ลูกศรของตัวชี้เข้าใกล้พื้นที่สีแดง ให้ดับเครื่องยนต์และชายฝั่ง เมื่อความเร็วลดลงให้เปิดสวิตช์กุญแจ (ง่ายต่อการตรวจสอบให้แน่ใจว่าหลังจากผ่านไปเพียง 10-15 วินาทีอุณหภูมิจะลดลง) สตาร์ทเครื่องยนต์อีกครั้งและทำซ้ำทุกอย่างตั้งแต่ต้นโดยทำตามลูกศรของเครื่องวัดอุณหภูมิอย่างต่อเนื่อง .

ด้วยความระมัดระวังและสภาพถนนที่เหมาะสม (ไม่มีการปีนเขาสูงชัน) คุณสามารถขับด้วยวิธีนี้ได้หลายสิบกิโลเมตร แม้ว่าจะมีน้ำหล่อเย็นเหลืออยู่ในระบบน้อยมาก ครั้งหนึ่งผู้เขียนสามารถเอาชนะได้ประมาณ 30 กม. ด้วยวิธีนี้โดยไม่ทำให้เกิดอันตรายต่อเครื่องยนต์

ตามทฤษฎีของ Carnot เราจำเป็นต้องถ่ายโอนพลังงานความร้อนส่วนหนึ่งที่จ่ายให้กับวัฏจักรสู่สิ่งแวดล้อม และส่วนนี้ขึ้นอยู่กับความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างแหล่งความร้อนร้อนและเย็น

ความลับของเต่า

คุณลักษณะของเครื่องยนต์ความร้อนทั้งหมดที่ปฏิบัติตามทฤษฎีของ Carnot คือการใช้กระบวนการขยายของไหลทำงาน ซึ่งทำให้ได้งานทางกลในกระบอกสูบของเครื่องยนต์แบบลูกสูบและในโรเตอร์เทอร์ไบน์ อันดับต้น ๆ ของอุตสาหกรรมพลังงานความร้อนในปัจจุบันในแง่ของประสิทธิภาพในการแปลงความร้อนให้เป็นงานคือโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนร่วม ในนั้นประสิทธิภาพเกิน 60 % โดยมีความแตกต่างของอุณหภูมิมากกว่า 1,000 ºС

ในชีววิทยาเชิงทดลอง เมื่อ 50 กว่าปีที่แล้ว ข้อเท็จจริงอันน่าทึ่งได้เกิดขึ้นซึ่งขัดแย้งกับแนวคิดที่เป็นที่ยอมรับของอุณหพลศาสตร์แบบคลาสสิก ดังนั้นประสิทธิภาพของกิจกรรมกล้ามเนื้อของเต่าถึงประสิทธิภาพ 75-80 % ในกรณีนี้ ความแตกต่างของอุณหภูมิในเซลล์จะไม่เกินเศษส่วนขององศา นอกจากนี้ ทั้งในเครื่องยนต์ความร้อนและในเซลล์ พลังงานของพันธะเคมีจะถูกแปลงเป็นความร้อนในปฏิกิริยาออกซิเดชันก่อน จากนั้นความร้อนจะถูกแปลงเป็นงานทางกล อุณหพลศาสตร์ชอบที่จะนิ่งเงียบในเรื่องนี้ ตามหลักการของประสิทธิภาพดังกล่าวจำเป็นต้องมีอุณหภูมิลดลงซึ่งไม่สอดคล้องกับชีวิต ความลับของเต่าคืออะไร?

กระบวนการดั้งเดิม

ตั้งแต่เวลาของเครื่องจักรไอน้ำ Watt ซึ่งเป็นเครื่องยนต์ความร้อนที่ผลิตขึ้นเป็นจำนวนมากจนถึงปัจจุบัน ทฤษฎีของเครื่องยนต์ความร้อนและการแก้ปัญหาทางเทคนิคสำหรับการใช้งานได้พัฒนาไปไกลแล้ว ทิศทางนี้ก่อให้เกิดการพัฒนาเชิงสร้างสรรค์จำนวนมากและกระบวนการทางกายภาพที่เกี่ยวข้อง ซึ่งงานทั่วไปคือการแปลงพลังงานความร้อนเป็นงานเครื่องกล แนวคิดของ "การชดเชยสำหรับการแปลงความร้อนเป็นงาน" ไม่เปลี่ยนแปลงสำหรับเครื่องยนต์ความร้อนที่หลากหลายทั้งหมด ทุกวันนี้แนวคิดนี้ถูกมองว่าเป็นความรู้ที่สมบูรณ์ ซึ่งได้รับการพิสูจน์ทุกวันโดยการปฏิบัติกิจกรรมของมนุษย์ที่รู้จักทั้งหมด โปรดทราบว่าข้อเท็จจริงของการปฏิบัติที่ทราบไม่ได้เป็นพื้นฐานของความรู้ที่สมบูรณ์ แต่เป็นฐานความรู้ของการปฏิบัตินี้เท่านั้น ตัวอย่างเช่น เครื่องบินไม่ได้บินตลอดเวลา

ข้อเสียทางเทคโนโลยีทั่วไปของเครื่องยนต์ความร้อนในปัจจุบัน (เครื่องยนต์สันดาปภายใน, กังหันก๊าซและไอน้ำ, เครื่องยนต์จรวด) คือความจำเป็นในการถ่ายโอนความร้อนส่วนใหญ่ที่จ่ายให้กับวงจรเครื่องยนต์ความร้อน ส่วนใหญ่จึงมีประสิทธิภาพและผลกำไรต่ำ

ให้เราให้ความสนใจเป็นพิเศษกับความจริงที่ว่าเครื่องยนต์ความร้อนที่ระบุไว้ทั้งหมดนั้นใช้กระบวนการขยายของไหลทำงานเพื่อเปลี่ยนความร้อนให้กลายเป็นงาน เป็นกระบวนการเหล่านี้ที่ทำให้สามารถเปลี่ยนพลังงานศักย์ของระบบความร้อนเป็นพลังงานจลน์แบบมีส่วนร่วมของการไหลของของไหลทำงาน และเพิ่มเติมเป็นพลังงานกลของชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ของเครื่องจักรความร้อน (ลูกสูบและโรเตอร์)

เราสังเกตอีกอย่างหนึ่ง ถึงแม้ว่าเครื่องยนต์ความร้อนจะทำงานในบรรยากาศของอากาศที่อยู่ภายใต้การบีบอัดของแรงโน้มถ่วงอย่างต่อเนื่อง เป็นแรงโน้มถ่วงที่สร้างแรงกดดันต่อสิ่งแวดล้อม การชดเชยสำหรับการแปลงความร้อนเป็นงานเกิดจากความจำเป็นในการทำงานกับแรงโน้มถ่วง (หรือเช่นเดียวกันกับแรงกดดันของสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากแรงโน้มถ่วง) การรวมกันของข้อเท็จจริงสองข้อข้างต้นนำไปสู่ ​​"ความด้อย" ของเครื่องยนต์ความร้อนที่ทันสมัยทั้งหมด ความจำเป็นในการถ่ายเทความร้อนที่ส่งไปยังวัฏจักรสิ่งแวดล้อม

ลักษณะของค่าตอบแทน

ธรรมชาติของการชดเชยสำหรับการแปลงความร้อนเป็นงานนั้นอยู่ที่ความจริงที่ว่า 1 กิโลกรัมของของเหลวทำงานที่ทางออกของเครื่องยนต์ความร้อนมีปริมาตรที่ใหญ่กว่า - ภายใต้อิทธิพลของกระบวนการขยายภายในเครื่อง - มากกว่าปริมาตรที่ ทางเข้าสู่เครื่องยนต์ความร้อน

และนี่หมายความว่าโดยการขับของเหลวทำงาน 1 กิโลกรัมผ่านเครื่องยนต์ความร้อน เราจะขยายบรรยากาศตามปริมาณ ซึ่งจำเป็นต้องทำงานกับแรงโน้มถ่วง ซึ่งเป็นงานของการผลัก

ส่วนหนึ่งของพลังงานกลที่ได้รับในเครื่องนี้ใช้จ่ายไป อย่างไรก็ตาม การผลักดันงานเป็นเพียงส่วนหนึ่งของค่าพลังงานชดเชย ส่วนที่สองของค่าใช้จ่ายเกี่ยวข้องกับความจริงที่ว่า 1 กิโลกรัมของของเหลวทำงานต้องมีความดันบรรยากาศที่เท่ากันที่ไอเสียจากเครื่องยนต์ความร้อนสู่บรรยากาศเช่นเดียวกับที่ทางเข้าเครื่อง แต่มีปริมาตรที่มากขึ้น และสำหรับสิ่งนี้ตามสมการของสถานะก๊าซ มันจะต้องมีอุณหภูมิสูงเช่นกัน นั่นคือ เราถูกบังคับให้ถ่ายโอนพลังงานภายในเพิ่มเติมไปยังของเหลวทำงานหนึ่งกิโลกรัมในเครื่องยนต์ความร้อน นี่เป็นองค์ประกอบที่สองของการชดเชยสำหรับการเปลี่ยนความร้อนให้เป็นงาน

องค์ประกอบทั้งสองนี้ก่อให้เกิดลักษณะของการชดเชย ให้เราใส่ใจกับการพึ่งพาอาศัยกันของสององค์ประกอบของการชดเชย ยิ่งปริมาตรของของไหลทำงานที่ไอเสียจากเครื่องยนต์ความร้อนมากขึ้นเมื่อเทียบกับปริมาตรที่ทางเข้า ยิ่งไม่เพียงแต่งานขยายบรรยากาศเท่านั้น แต่ยังเพิ่มพลังงานภายในที่จำเป็นด้วย เช่น ความร้อนของ ของเหลวทำงานที่ไอเสีย และในทางกลับกัน หากอุณหภูมิของของไหลทำงานที่ไอเสียลดลงเนื่องจากการงอกใหม่ ดังนั้น ตามสมการของสถานะแก๊ส ปริมาตรของของไหลทำงานก็จะลดลงด้วย และด้วยเหตุนี้จึงมีงานผลัก หากมีการงอกใหม่ลึกและอุณหภูมิของของไหลทำงานที่ไอเสียลดลงจนถึงอุณหภูมิที่ทางเข้าและด้วยเหตุนี้ปริมาตรของของเหลวทำงานที่ไอเสียเท่ากับปริมาตรที่ทางเข้า จากนั้นการชดเชยสำหรับการแปลงความร้อนเป็นงานจะเท่ากับศูนย์

แต่มีวิธีการที่แตกต่างกันโดยพื้นฐานในการแปลงความร้อนเป็นงาน โดยไม่ต้องใช้กระบวนการขยายของไหลทำงาน ในวิธีนี้จะใช้ของเหลวที่ไม่สามารถบีบอัดได้เป็นของเหลวทำงาน ปริมาตรจำเพาะของของไหลทำงานในกระบวนการหมุนเวียนของการเปลี่ยนความร้อนให้เป็นงานยังคงที่ ด้วยเหตุนี้จึงไม่มีการขยายตัวของชั้นบรรยากาศ และด้วยเหตุนี้ ต้นทุนด้านพลังงานจึงมีอยู่ในเครื่องยนต์ความร้อนโดยใช้กระบวนการขยายตัว ไม่จำเป็นต้องชดเชยการเปลี่ยนความร้อนเป็นงาน เป็นไปได้ในเครื่องสูบลม การจ่ายความร้อนไปยังปริมาตรคงที่ของของเหลวที่ไม่สามารถบีบอัดได้ทำให้ความดันเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ดังนั้นการให้น้ำร้อนที่ปริมาตรคงที่ 1 ºСจะทำให้ความดันเพิ่มขึ้นห้าชั้นบรรยากาศ เอฟเฟกต์นี้ใช้เพื่อเปลี่ยนรูปร่าง (เรามีการบีบอัด) ของเครื่องเป่าลมและทำงาน

เครื่องยนต์ลูกสูบสูบลม

เครื่องยนต์ความร้อนที่เสนอให้พิจารณาใช้วิธีการที่แตกต่างกันโดยพื้นฐานในการแปลงความร้อนเป็นงานที่ระบุไว้ข้างต้น การติดตั้งนี้ ไม่รวมการถ่ายเทความร้อนส่วนใหญ่ที่จ่ายไปยังสิ่งแวดล้อม ไม่จำเป็นต้องได้รับการชดเชยสำหรับการแปลงความร้อนเป็นงาน

ในการใช้ความเป็นไปได้เหล่านี้มีการเสนอเครื่องยนต์ความร้อนซึ่งมีกระบอกสูบที่ใช้งานได้ซึ่งโพรงภายในถูกรวมเข้าด้วยกันโดยใช้ท่อบายพาสที่มีวาล์วควบคุม เติมของเหลวทำงานด้วยน้ำเดือด (ไอน้ำเปียกที่มีระดับความแห้งของลำดับ 0.05‑0.1) ลูกสูบสูบลมตั้งอยู่ภายในกระบอกสูบที่ใช้งานซึ่งเป็นช่องภายในซึ่งรวมกับท่อบายพาสในปริมาตรเดียว ช่องภายในของลูกสูบสูบลมเชื่อมต่อกับบรรยากาศซึ่งให้ความดันบรรยากาศคงที่ภายในปริมาตรของเครื่องสูบลม

ลูกสูบสูบลมเชื่อมต่อกันด้วยตัวเลื่อนกับกลไกข้อเหวี่ยงซึ่งจะแปลงแรงฉุดลากของลูกสูบสูบลมเป็นการเคลื่อนที่แบบหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง

กระบอกสูบทำงานอยู่ในปริมาตรของถังบรรจุหม้อแปลงเดือดหรือน้ำมันเทอร์ไบน์ การเดือดของน้ำมันในภาชนะนั้นมาจากการจ่ายความร้อนจากแหล่งภายนอก กระบอกสูบทำงานแต่ละอันมีปลอกหุ้มฉนวนความร้อนที่ถอดออกได้ ซึ่งในขณะเดียวกันก็ปิดฝาสูบ หยุดกระบวนการถ่ายเทความร้อนระหว่างน้ำมันที่เดือดกับกระบอกสูบ หรือทำให้พื้นผิวของกระบอกสูบทำงานเป็นอิสระ และในขณะเดียวกันก็ถ่ายเทความร้อนจาก น้ำมันเดือดเข้าสู่ร่างกายการทำงานของกระบอกสูบ

ปลอกตามความยาวแบ่งออกเป็นส่วนทรงกระบอกแยกจากกันประกอบด้วยสองส่วนเปลือกหุ้มทรงกระบอกเมื่อเข้าใกล้ คุณลักษณะการออกแบบคือตำแหน่งของกระบอกสูบทำงานตามแนวแกนเดียว ก้านให้ปฏิกิริยาทางกลระหว่างลูกสูบสูบลมของกระบอกสูบต่างๆ

ลูกสูบสูบลมซึ่งทำขึ้นในรูปแบบของเครื่องสูบลมถูกยึดไว้ที่ด้านหนึ่งโดยมีท่อเชื่อมระหว่างโพรงภายในของลูกสูบสูบลมกับผนังแบ่งของตัวเรือนกระบอกสูบที่ใช้งานได้ อีกด้านหนึ่งติดกับตัวเลื่อนสามารถเคลื่อนย้ายและเคลื่อนที่ (บีบอัด) ในช่องด้านในของกระบอกสูบทำงานภายใต้อิทธิพลของแรงดันที่เพิ่มขึ้นของร่างกายการทำงานของกระบอกสูบ

เครื่องสูบลม - ท่อลูกฟูกหรือท่อลูกฟูกที่มีผนังบางซึ่งทำจากเหล็ก ทองเหลือง ทองแดง ยืดหรือบีบอัด (เช่น สปริง) ขึ้นอยู่กับความแตกต่างของแรงดันภายในและภายนอกหรือแรงภายนอก

ในทางกลับกัน ลูกสูบสูบลมทำจากวัสดุที่ไม่นำความร้อน สามารถผลิตลูกสูบจากวัสดุที่กล่าวถึงข้างต้นได้ แต่เคลือบด้วยชั้นที่ไม่นำความร้อน ลูกสูบไม่มีคุณสมบัติของสปริงเช่นกัน การบีบอัดเกิดขึ้นเฉพาะภายใต้อิทธิพลของความแตกต่างของแรงดันที่ด้านข้างของเครื่องสูบลมและความตึง - ภายใต้อิทธิพลของแกน

การทำงานของเครื่องยนต์

เครื่องยนต์ความร้อนทำงานดังนี้

มาเริ่มคำอธิบายของวงจรการทำงานของเครื่องยนต์ความร้อนกับสถานการณ์ที่แสดงในรูป ลูกสูบสูบลมของกระบอกสูบแรกถูกยืดออกจนสุด และลูกสูบสูบลมของกระบอกสูบที่สองถูกบีบอัดจนสุด ปลอกฉนวนความร้อนบนกระบอกสูบถูกกดทับอย่างแน่นหนา อุปกรณ์บนท่อที่เชื่อมต่อกับโพรงภายในของกระบอกสูบทำงานถูกปิด อุณหภูมิของน้ำมันในถังน้ำมันที่มีกระบอกสูบถูกนำไปต้ม ความดันของน้ำมันเดือดในช่องของภาชนะซึ่งเป็นของเหลวทำงานภายในโพรงของกระบอกสูบทำงานมีค่าเท่ากับความดันบรรยากาศ ความดันภายในโพรงของลูกสูบสูบลมจะเท่ากับความดันบรรยากาศเสมอ - เนื่องจากพวกมันเชื่อมต่อกับบรรยากาศ

สถานะการทำงานของกระบอกสูบสอดคล้องกับจุดที่ 1 ในขณะนี้ อุปกรณ์และปลอกหุ้มฉนวนความร้อนบนกระบอกสูบแรกจะเปิดขึ้น เปลือกของปลอกหุ้มฉนวนความร้อนจะเคลื่อนออกจากพื้นผิวของเปลือกของกระบอกสูบ 1 ในสถานะนี้ การถ่ายเทความร้อนจะถูกจัดเตรียมจากน้ำมันเดือดในถังซึ่งกระบอกสูบจะอยู่ที่ของเหลวทำงานของกระบอกสูบแรก . ในทางกลับกัน ปลอกหุ้มฉนวนความร้อนบนกระบอกสูบที่สองนั้นเข้ากับพื้นผิวของเปลือกสูบอย่างแน่นหนา เปลือกของปลอกหุ้มฉนวนความร้อนถูกกดลงบนพื้นผิวของเปลือกของกระบอกสูบ 2 ดังนั้น การถ่ายเทความร้อนจากน้ำมันที่เดือดไปยังของเหลวในการทำงานของกระบอกสูบ 2 จึงเป็นไปไม่ได้ เนื่องจากอุณหภูมิของน้ำมันเดือดที่ความดันบรรยากาศ (ประมาณ 350 ºС) ในช่องของภาชนะที่มีกระบอกสูบนั้นสูงกว่าอุณหภูมิของน้ำเดือดที่ความดันบรรยากาศ (ไอน้ำเปียกที่มีระดับความแห้ง 0.05‑0.1) ตั้งอยู่ ในช่องของกระบอกสูบแรก การถ่ายโอนพลังงานความร้อนอย่างเข้มข้นจากน้ำมันเดือดไปยังสารทำงาน (น้ำเดือด) ของกระบอกสูบแรก

ผลงานเป็นอย่างไร

ระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์สูบลม - ลูกสูบ ช่วงเวลาที่เป็นอันตรายอย่างมีนัยสำคัญจะปรากฏขึ้น

ความร้อนจะถูกถ่ายเทจากพื้นที่ทำงานของหีบเพลงปากซึ่งความร้อนจะถูกแปลงเป็นงานทางกลไปยังพื้นที่ที่ไม่ทำงานระหว่างการเคลื่อนที่แบบวัฏจักรของของไหลทำงาน สิ่งนี้เป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้เนื่องจากความร้อนของของไหลทำงานนอกพื้นที่ทำงานทำให้เกิดแรงดันตกบนเครื่องเป่าลมที่ไม่ทำงาน ดังนั้นพลังที่เป็นอันตรายจะเกิดขึ้นกับการผลิตงานที่มีประโยชน์

การสูญเสียจากการหล่อเย็นของของเหลวใช้งานในเครื่องยนต์สูบลม-ลูกสูบนั้นไม่อาจหลีกเลี่ยงได้โดยพื้นฐานเท่ากับการสูญเสียความร้อนในทฤษฎีของ Carnot สำหรับวัฏจักรที่มีกระบวนการขยายตัว การสูญเสียความเย็นในเครื่องยนต์สูบลม-ลูกสูบสามารถลดลงได้เป็นค่าเล็กน้อยตามอำเภอใจ โปรดทราบว่าในงานนี้เรากำลังพูดถึงประสิทธิภาพเชิงความร้อน ประสิทธิภาพสัมพัทธ์ภายในที่เกี่ยวข้องกับความเสียดทานและความสูญเสียทางเทคนิคอื่นๆ ยังคงอยู่ที่ระดับของเครื่องยนต์ในปัจจุบัน

สามารถมีกระบอกสูบทำงานคู่จำนวนเท่าใดก็ได้ในเครื่องยนต์ความร้อนที่อธิบายไว้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับกำลังที่ต้องการและสภาวะการออกแบบอื่นๆ

สำหรับความผันผวนของอุณหภูมิเล็กน้อย

ในธรรมชาติรอบตัวเรา มีความแตกต่างของอุณหภูมิต่างๆ อยู่เสมอ

ตัวอย่างเช่น ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างชั้นน้ำที่มีความสูงต่างกันในทะเลและในมหาสมุทร ระหว่างมวลของน้ำและอากาศ ความแตกต่างของอุณหภูมิที่น้ำพุร้อน ฯลฯ เราจะแสดงความเป็นไปได้ในการใช้งานเครื่องยนต์สูบลมกับความแตกต่างของอุณหภูมิตามธรรมชาติบน แหล่งพลังงานหมุนเวียน. ให้เราทำการประมาณการสภาพภูมิอากาศของอาร์กติก

ชั้นน้ำที่เย็นยะเยือกเริ่มจากขอบล่างของน้ำแข็ง ซึ่งมีอุณหภูมิ 0 °C และสูงถึงอุณหภูมิบวก 4-5 °C เราจะขจัดความร้อนจำนวนเล็กน้อยที่นำมาจากไปป์ไลน์บายพาสไปยังบริเวณนี้เพื่อรักษาระดับอุณหภูมิคงที่ของของไหลทำงานในเขตไม่ทำงานของกระบอกสูบ สำหรับวงจร (ท่อความร้อน) ที่ขจัดความร้อน เราเลือก butylene cis-2-B เป็นสารหล่อเย็น (จุดเดือด - การควบแน่นที่ความดันบรรยากาศคือ +3.7 ° C) หรือ butyne 1-B (จุดเดือดคือ +8.1 ° ค) . ความลึกของชั้นน้ำอุ่นจะถูกกำหนดในช่วงอุณหภูมิ 10‑15°C ที่นี่เราลดเครื่องยนต์สูบลมลูกสูบ กระบอกสูบทำงานสัมผัสกับน้ำทะเลโดยตรง ในฐานะที่เป็นของเหลวในการทำงานของกระบอกสูบ เราเลือกสารที่มีจุดเดือดที่ความดันบรรยากาศต่ำกว่าอุณหภูมิของชั้นอุ่น นี่เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าการถ่ายเทความร้อนจากน้ำทะเลไปยังของเหลวในการทำงานของเครื่องยนต์ โบรอนคลอไรด์ (จุดเดือด +12.5 °C), 1.2‑B บิวทาไดอีน (จุดเดือด +10.85 °C), ไวนิลอีเทอร์ (จุดเดือด +12 °C) สามารถใช้เป็นสารทำงานสำหรับกระบอกสูบได้

มีสารอนินทรีย์และอินทรีย์จำนวนมากที่ตรงตามเงื่อนไขเหล่านี้ วงจรความร้อนที่มีตัวพาความร้อนที่เลือกไว้ในลักษณะนี้จะทำงานในโหมดท่อความร้อน (โหมดเดือด) ซึ่งจะทำให้แน่ใจได้ถึงการถ่ายโอนความจุความร้อนขนาดใหญ่ที่อุณหภูมิลดลงต่ำ ความแตกต่างของแรงดันระหว่างด้านนอกและด้านในของเครื่องสูบลม คูณด้วยพื้นที่ของหีบเพลงของเครื่องสูบลม ทำให้เกิดแรงบนตัวเลื่อนและสร้างกำลังเครื่องยนต์ตามสัดส่วนของพลังงานความร้อนที่จ่ายให้กับกระบอกสูบ

หากอุณหภูมิความร้อนของของเหลวทำงานลดลงสิบเท่า ( 0.1 °C) แรงดันตกที่ด้านข้างของเครื่องสูบลมก็จะลดลงประมาณสิบเท่าเป็น 0.5 บรรยากาศ หากในเวลาเดียวกันพื้นที่ของหีบเพลงสูบลมก็เพิ่มขึ้นสิบเท่า (เพิ่มจำนวนส่วนหีบเพลง) แรงบนตัวเลื่อนและพลังงานที่พัฒนาแล้วจะยังคงไม่เปลี่ยนแปลงด้วยการจ่ายความร้อนแบบเดียวกันไปยังกระบอกสูบ วิธีนี้จะช่วยให้ประการแรก ใช้ความแตกต่างของอุณหภูมิตามธรรมชาติเพียงเล็กน้อย และประการที่สอง ช่วยลดความร้อนที่เป็นอันตรายของของไหลทำงานและการกำจัดความร้อนออกสู่สิ่งแวดล้อมได้อย่างมาก ซึ่งจะทำให้ได้ประสิทธิภาพสูง แม้ว่าที่นี่ความปรารถนาสูง ค่าประมาณแสดงให้เห็นว่ากำลังของเครื่องยนต์ที่ความแตกต่างของอุณหภูมิตามธรรมชาติอาจสูงถึงหลายสิบกิโลวัตต์ต่อตารางเมตรของพื้นผิวการนำความร้อนของกระบอกสูบที่ทำงาน ในรอบการพิจารณา ไม่มีอุณหภูมิและความดันสูง ซึ่งช่วยลดต้นทุนในการติดตั้งได้อย่างมาก เครื่องยนต์เมื่อทำงานที่อุณหภูมิต่างกันตามธรรมชาติจะไม่ปล่อยมลพิษสู่สิ่งแวดล้อม

ผู้เขียนขอสรุปดังนี้ สมมติฐานของ "การชดเชยสำหรับการเปลี่ยนความร้อนเป็นงาน" และความเข้ากันไม่ได้ที่อยู่ไกลเกินขอบเขตของความเหมาะสมในการโต้เถียง ตำแหน่งของพาหะของความเข้าใจผิดเหล่านี้ผูกติดอยู่กับความคิดทางวิศวกรรมสร้างสรรค์ทำให้เกิดปมปัญหาที่รัดกุม ควรสังเกตว่าวิศวกรได้ประดิษฐ์เครื่องเป่าลมมาเป็นเวลานานและมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบอัตโนมัติเป็นองค์ประกอบพลังงานที่แปลงความร้อนให้เป็นงาน แต่สถานการณ์ปัจจุบันในอุณหพลศาสตร์ไม่อนุญาตให้มีการศึกษาเชิงทฤษฎีและเชิงทดลองเกี่ยวกับการดำเนินงานของมัน

การค้นพบธรรมชาติของข้อบกพร่องทางเทคโนโลยีของเครื่องยนต์ความร้อนสมัยใหม่แสดงให้เห็นว่า "การชดเชยสำหรับการแปลงความร้อนเป็นงาน" ในการตีความที่มั่นคงและปัญหาและผลเสียที่โลกสมัยใหม่ต้องเผชิญด้วยเหตุนี้จึงไม่มีอะไรมากไปกว่า การชดเชยความรู้ที่ไม่สมบูรณ์

ผลกระทบของอุณหภูมิต่อเครื่องยนต์สันดาปภายใน

พลังงานความร้อนจำนวนมากจะถูกลบออกจากเครื่องยนต์ไปยังระบบทำความเย็นและปล่อยก๊าซไอเสียออกไป การกำจัดความร้อนไปยังระบบทำความเย็นเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อป้องกันการไหม้ของแหวนลูกสูบ การเผาไหม้ของบ่าวาล์ว การขูดขีดและการติดขัดของลูกสูบ การแตกร้าวของฝาสูบ การระเบิด ฯลฯ เพื่อขจัดความร้อนสู่บรรยากาศส่วนหนึ่งของเครื่องยนต์ที่มีประสิทธิภาพ ใช้พลังงานในการขับเคลื่อนพัดลมและปั๊มน้ำ ด้วยการระบายความร้อนด้วยอากาศ กำลังที่ใช้ในการขับเคลื่อนพัดลมจะสูงขึ้นเนื่องจากความต้องการที่จะเอาชนะความต้านทานอากาศพลศาสตร์ขนาดใหญ่ที่เกิดจากครีบของส่วนหัวและกระบอกสูบ

เพื่อลดการสูญเสีย สิ่งสำคัญคือต้องค้นหาว่าจะต้องนำความร้อนออกจากระบบระบายความร้อนของเครื่องยนต์มากแค่ไหนและจะลดปริมาณนี้ได้อย่างไร G. Ricardo ให้ความสนใจอย่างมากกับปัญหานี้แล้วในขั้นเริ่มต้นของการพัฒนาการสร้างเครื่องยนต์ สำหรับเครื่องยนต์สูบเดียวรุ่นทดลองที่มีระบบระบายความร้อนแยกต่างหากสำหรับฝาสูบและสำหรับกระบอกสูบ ได้ทำการทดลองเพื่อวัดปริมาณความร้อนที่นำออกจากระบบเหล่านี้ ปริมาณความร้อนที่ถูกกำจัดออกโดยการทำให้เย็นลงในแต่ละเฟสของวงจรการทำงานก็ถูกวัดเช่นกัน

ระยะเวลาในการเผาไหม้สั้นมาก แต่ในช่วงเวลานี้แรงดันแก๊สจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก และอุณหภูมิจะสูงถึง 2300-2500 °C ในระหว่างการเผาไหม้ในกระบอกสูบ กระบวนการเคลื่อนที่ของก๊าซจะดำเนินไปอย่างเข้มข้น ซึ่งนำไปสู่การถ่ายเทความร้อนไปยังผนังของกระบอกสูบ ความร้อนที่บันทึกไว้ในเฟสนี้ของวัฏจักรการทำงานสามารถเปลี่ยนเป็นงานที่มีประโยชน์ได้ในช่วงจังหวะการขยายตัวที่ตามมา ในระหว่างการเผาไหม้ ประมาณ 6% ของพลังงานความร้อนที่มีอยู่ในเชื้อเพลิงจะสูญเสียไปเนื่องจากการถ่ายเทความร้อนไปยังผนังของห้องเผาไหม้และกระบอกสูบ

ในช่วงจังหวะการขยายตัว ประมาณ 7% ของพลังงานความร้อนของเชื้อเพลิงจะถูกส่งไปยังผนังกระบอกสูบ เมื่อลูกสูบขยายตัว ลูกสูบจะเคลื่อนจาก TDC ไปยัง BDC และค่อยๆ ปล่อยพื้นผิวผนังกระบอกสูบออกมากขึ้นเรื่อยๆ อย่างไรก็ตาม ความร้อนเพียงประมาณ 20% ที่ประหยัดได้แม้จะใช้เวลานานก็สามารถเปลี่ยนเป็นงานที่มีประโยชน์ได้

ประมาณครึ่งหนึ่งของความร้อนที่กระจายเข้าสู่ระบบทำความเย็นเกิดขึ้นระหว่างจังหวะไอเสีย ก๊าซไอเสียออกจากกระบอกสูบด้วยความเร็วสูงและมีอุณหภูมิสูง ความร้อนบางส่วนจะถูกส่งไปยังระบบทำความเย็นผ่านวาล์วไอเสียและพอร์ตไอเสียของหัวถัง ที่ด้านหลังวาล์วโดยตรง การไหลของก๊าซจะเปลี่ยนทิศทางไปเกือบ 90° และกระแสน้ำวนปรากฏขึ้น ซึ่งจะทำให้การถ่ายเทความร้อนรุนแรงขึ้นไปยังผนังของช่องทางออก

ก๊าซไอเสียจะต้องถูกกำจัดออกจากฝาสูบในวิธีที่สั้นที่สุด เนื่องจากความร้อนที่ถ่ายเทไปยังมันจะทำให้ระบบหล่อเย็นโหลดขึ้นอย่างเห็นได้ชัด และต้องใช้กำลังเครื่องยนต์ที่มีประสิทธิภาพส่วนหนึ่งเพื่อกำจัดออกสู่อากาศโดยรอบ ในระหว่างการปล่อยก๊าซ ความร้อนประมาณ 15% ที่มีอยู่ในเชื้อเพลิงจะถูกลบออกไปยังระบบทำความเย็น สมดุลความร้อนของเครื่องยนต์เบนซินแสดงไว้ในตาราง แปด.

ตารางที่ 8. สมดุลความร้อนของเครื่องยนต์เบนซิน

เครื่องยนต์ดีเซลมีสภาวะการกระจายความร้อนที่แตกต่างกัน เนื่องจากอัตราส่วนการอัดที่สูงกว่า อุณหภูมิของก๊าซที่ทางออกของกระบอกสูบจึงต่ำกว่ามาก ด้วยเหตุผลนี้ ปริมาณความร้อนที่ถูกขับออกระหว่างจังหวะไอเสียจึงน้อยลง และในบางกรณีอาจคิดเป็นประมาณ 25% ของความร้อนทั้งหมดที่ถูกถ่ายเทไปยังระบบทำความเย็น

ความดันและอุณหภูมิของก๊าซระหว่างการเผาไหม้ในเครื่องยนต์ดีเซลจะสูงกว่าเครื่องยนต์เบนซิน เมื่อรวมกับความเร็วของการหมุนของแก๊สในกระบอกสูบแล้ว ปัจจัยเหล่านี้มีส่วนทำให้ปริมาณความร้อนที่ถ่ายเทไปยังผนังของห้องเผาไหม้เพิ่มขึ้น ระหว่างการเผาไหม้ค่านี้จะอยู่ที่ประมาณ 9% และระหว่างการขยายตัว - 6% ระหว่างจังหวะไอเสีย 9% ของพลังงานที่มีอยู่ในเชื้อเพลิงจะถูกส่งไปยังระบบทำความเย็น สมดุลความร้อนของเครื่องยนต์ดีเซลแสดงไว้ในตาราง 9.

ตารางที่ 9. สมดุลความร้อนดีเซล

ความร้อนที่เกิดจากแรงเสียดทานของลูกสูบกับผนังกระบอกสูบในเครื่องยนต์เบนซินอยู่ที่ประมาณ 1.5% และในเครื่องยนต์ดีเซล - ประมาณ 2% ของปริมาณทั้งหมด ความร้อนนี้จะถูกถ่ายโอนไปยังระบบทำความเย็นด้วย ควรสังเกตว่าตัวอย่างที่ให้ไว้เป็นผลของการวัดที่ทำในการวิจัยเครื่องยนต์สูบเดียวและไม่ได้ระบุลักษณะเฉพาะของเครื่องยนต์รถยนต์ แต่ใช้เพื่อแสดงความแตกต่างในความสมดุลทางความร้อนของเครื่องยนต์เบนซินและเครื่องยนต์ดีเซลเท่านั้น

นำความร้อนออกจากระบบทำความเย็น

ระบบทำความเย็นจะขจัดพลังงานความร้อนประมาณ 33% ที่มีอยู่ในเชื้อเพลิงที่ใช้ ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนาเครื่องยนต์สันดาปภายใน การค้นหาได้เริ่มต้นขึ้นเพื่อค้นหาวิธีการแปลงความร้อนบางส่วนที่ถูกขับออกไปยังระบบทำความเย็นเป็นกำลังเครื่องยนต์ที่มีประสิทธิภาพ ในขณะนั้น เครื่องยนต์ไอน้ำที่มีกระบอกสูบฉนวนความร้อนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายและมีประสิทธิภาพ ดังนั้นโดยธรรมชาติแล้ว พวกเขาพยายามที่จะใช้วิธีฉนวนกันความร้อนนี้กับเครื่องยนต์สันดาปภายใน การทดลองในทิศทางนี้ดำเนินการโดยผู้เชี่ยวชาญที่มีชื่อเสียง เช่น R. Diesel อย่างไรก็ตาม ปัญหาสำคัญเกิดขึ้นระหว่างการทดลอง

ในกลไกข้อเหวี่ยงที่ใช้ในเครื่องยนต์สันดาปภายใน แรงดันแก๊สบนลูกสูบและแรงเฉื่อยของมวลที่เคลื่อนที่แบบแปลนจะกดลูกสูบกับผนังกระบอกสูบ ซึ่งที่ความเร็วลูกสูบสูงนั้นต้องการการหล่อลื่นที่ดีของคู่ถูนี้ ในกรณีนี้ อุณหภูมิน้ำมันต้องไม่เกินขีดจำกัดที่อนุญาต ซึ่งจะจำกัดอุณหภูมิของผนังกระบอกสูบ สำหรับน้ำมันเครื่องสมัยใหม่ อุณหภูมิของผนังกระบอกสูบไม่ควรเกิน 220 °C ในขณะที่อุณหภูมิของก๊าซในกระบอกสูบระหว่างการเผาไหม้และการขยายตัวจะสูงขึ้นตามลำดับ และกระบอกสูบจะต้องเย็นลงด้วยเหตุนี้

ปัญหาอีกประการหนึ่งเกี่ยวข้องกับการรักษาอุณหภูมิปกติของวาล์วไอเสีย ความแข็งแรงของเหล็กจะลดลงที่อุณหภูมิสูง โดยการใช้เหล็กพิเศษเป็นวัสดุของวาล์วไอเสีย สามารถเพิ่มอุณหภูมิสูงสุดที่อนุญาตได้ถึง 900 องศาเซลเซียส

อุณหภูมิของก๊าซในกระบอกสูบระหว่างการเผาไหม้ถึง 2500-2800 °C หากความร้อนที่ถ่ายเทไปยังผนังของห้องเผาไหม้และกระบอกสูบไม่ถูกกำจัด อุณหภูมิของพวกมันจะเกินค่าที่อนุญาตสำหรับวัสดุที่ใช้ทำชิ้นส่วนเหล่านี้ มากขึ้นอยู่กับความเร็วของก๊าซที่อยู่ใกล้ผนัง ในห้องเผาไหม้นั้นแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะกำหนดความเร็วนี้ เพราะมันเปลี่ยนแปลงตลอดวงจรการทำงานทั้งหมด ในทำนองเดียวกัน เป็นการยากที่จะระบุความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างผนังกระบอกสูบกับอากาศ ที่ไอดีและที่จุดเริ่มต้นของการบีบอัด อากาศจะเย็นกว่าผนังของกระบอกสูบและห้องเผาไหม้ ดังนั้นความร้อนจะถูกถ่ายเทจากผนังสู่อากาศ เริ่มจากตำแหน่งลูกสูบบางตำแหน่งระหว่างจังหวะการอัด อุณหภูมิของอากาศจะสูงกว่าอุณหภูมิของผนัง และการไหลของความร้อนจะเปลี่ยนทิศทาง กล่าวคือ ความร้อนจะถูกถ่ายเทจากอากาศไปยังผนังกระบอกสูบ การคำนวณการถ่ายเทความร้อนภายใต้สภาวะดังกล่าวเป็นปัญหาที่มีความซับซ้อนอย่างมาก

การเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของอุณหภูมิของก๊าซในห้องเผาไหม้ยังส่งผลต่ออุณหภูมิของผนังซึ่งผันผวนในช่วงหนึ่งรอบบนพื้นผิวของผนังและที่ความลึกน้อยกว่า 1.5-2 มม. และลึกกว่า - ตั้งไว้ที่ a ค่าเฉลี่ยบางอย่าง เมื่อคำนวณการถ่ายเทความร้อน ค่าอุณหภูมิเฉลี่ยที่ต้องใช้สำหรับพื้นผิวด้านนอกของผนังกระบอกสูบคือค่าอุณหภูมิเฉลี่ยที่ถ่ายเทไปยังสารหล่อเย็น

พื้นผิวของห้องเผาไหม้ไม่เพียงประกอบด้วยชิ้นส่วนบังคับระบายความร้อนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเม็ดมะยมลูกสูบและแผ่นวาล์วด้วย การถ่ายเทความร้อนไปยังผนังของห้องเผาไหม้ถูกยับยั้งโดยชั้นของเขม่าและกับผนังของกระบอกสูบ - โดยฟิล์มน้ำมัน หัววาล์วควรแบนเพื่อให้พื้นที่ขั้นต่ำสัมผัสกับก๊าซร้อน เมื่อเปิดออก วาล์วไอดีจะถูกทำให้เย็นลงโดยการไหลของประจุที่เข้ามา ในขณะที่วาล์วไอเสียจะถูกทำให้ร้อนอย่างรุนแรงจากก๊าซไอเสียระหว่างการทำงาน ก้านของวาล์วนี้ได้รับการปกป้องจากผลกระทบของก๊าซร้อนด้วยไกด์ที่ยาวจนเกือบถึงจาน

ตามที่ระบุไว้แล้ว อุณหภูมิสูงสุดของวาล์วไอเสียถูกจำกัดโดยความแรงทางความร้อนของวัสดุที่ใช้ทำ ความร้อนจากวาล์วจะถูกลบออกส่วนใหญ่ผ่านทางที่นั่งไปยังฝาสูบที่ระบายความร้อนแล้วและบางส่วนผ่านทางไกด์ซึ่งจำเป็นต้องระบายความร้อนด้วย วาล์วไอเสียที่ทำงานภายใต้สภาวะอุณหภูมิที่รุนแรงมีก้านที่กลวงและเต็มไปด้วยโซเดียมบางส่วน เมื่อวาล์วถูกทำให้ร้อน โซเดียมจะอยู่ในสถานะของเหลว และเนื่องจากไม่ได้เติมทั้งโพรงของแกน เมื่อวาล์วเคลื่อนที่ มันจะเคลื่อนที่อย่างเข้มข้น ดังนั้นการขจัดความร้อนจากแผ่นวาล์วไปยังแนวทางและต่อไป สารทำความเย็น

แผ่นวาล์วไอเสียมีความแตกต่างของอุณหภูมิน้อยที่สุดกับก๊าซในห้องเผาไหม้ ดังนั้น ในระหว่างการเผาไหม้ ความร้อนจำนวนเล็กน้อยจึงถูกถ่ายเทไปยังมัน อย่างไรก็ตาม เมื่อเปิดวาล์วไอเสีย การถ่ายเทความร้อนจากการไหลของก๊าซไอเสียไปยังแผ่นวาล์วจะมีขนาดใหญ่มาก ซึ่งเป็นตัวกำหนดอุณหภูมิ

มอเตอร์อะเดียแบติก

ในเครื่องยนต์แบบอะเดียแบติก กระบอกสูบและส่วนหัวจะไม่ระบายความร้อน ดังนั้นจึงไม่มีการสูญเสียความร้อนเนื่องจากการระบายความร้อน การบีบอัดและการขยายตัวในกระบอกสูบเกิดขึ้นโดยไม่มีการแลกเปลี่ยนความร้อนกับผนัง กล่าวคือ แบบอะเดียแบติก คล้ายกับวงจรคาร์โนต์ การใช้งานจริงของเอ็นจิ้นดังกล่าวมีความเกี่ยวข้องกับปัญหาดังต่อไปนี้

เพื่อไม่ให้มีความร้อนไหลผ่านระหว่างแก๊สกับผนังของกระบอกสูบ จำเป็นต้องให้อุณหภูมิของผนังเท่ากับอุณหภูมิของแก๊สในแต่ละช่วงเวลา การเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของอุณหภูมิผนังในระหว่างรอบเป็นไปไม่ได้ในทางปฏิบัติ เป็นไปได้ที่จะตระหนักถึงวัฏจักรที่ใกล้เคียงกับอะเดียแบติกหากอุณหภูมิของผนังระหว่างวงจรถูกเก็บไว้ที่ 700–1200 °C ในกรณีนี้ วัสดุผนังต้องยังคงทำงานที่อุณหภูมิดังกล่าว และนอกจากนี้ ฉนวนกันความร้อนของผนังยังจำเป็นเพื่อขจัดความร้อนออกจากผนัง

อุณหภูมิเฉลี่ยของผนังกระบอกสูบสามารถรับรองได้เฉพาะในส่วนบนเท่านั้น ซึ่งไม่ได้สัมผัสกับหัวลูกสูบและวงแหวน ดังนั้นจึงไม่ต้องการการหล่อลื่น อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ เป็นไปไม่ได้ที่จะตรวจสอบให้แน่ใจว่าก๊าซร้อนไม่ได้ล้างส่วนที่หล่อลื่นของผนังกระบอกสูบเมื่อลูกสูบเคลื่อนเข้าหา BDC ในเวลาเดียวกัน เราสามารถสันนิษฐานได้ว่าการสร้างกระบอกสูบและลูกสูบที่ไม่ต้องการการหล่อลื่น

ปัญหาเพิ่มเติมเกี่ยวข้องกับวาล์ว วาล์วไอดีระบายความร้อนด้วยอากาศเข้าบางส่วน การระบายความร้อนนี้ทำให้อุณหภูมิของอากาศสูงขึ้นและส่งผลให้สูญเสียกำลังและประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ไปบางส่วน การถ่ายเทความร้อนไปยังวาล์วระหว่างการเผาไหม้สามารถลดลงได้อย่างมากด้วยฉนวนแผ่นวาล์ว

ที่วาล์วไอเสีย อุณหภูมิในการทำงานจะยากขึ้นมาก ก๊าซร้อนที่ออกจากกระบอกสูบมีความเร็วสูงที่จุดเปลี่ยนจานวาล์วเข้าไปในก้านและทำให้วาล์วร้อนจัด ดังนั้นเพื่อให้ได้เอฟเฟกต์อะเดียแบติก ฉนวนกันความร้อนจึงจำเป็นไม่เพียงแต่กับแผ่นวาล์ว แต่ยังรวมถึงก้านของมันด้วย ซึ่งการระบายความร้อนจะดำเนินการโดยการทำให้ที่นั่งและไกด์เย็นลง นอกจากนี้ ช่องระบายอากาศทั้งหมดในหัวถังจะต้องหุ้มฉนวนความร้อนเพื่อไม่ให้ความร้อนของก๊าซไอเสียที่ออกจากกระบอกสูบถูกถ่ายเทไปยังหัวผ่านผนัง

ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว ระหว่างจังหวะการอัด อากาศที่ค่อนข้างเย็นจะถูกทำให้ร้อนจากผนังกระบอกสูบที่ร้อน นอกจากนี้ ในระหว่างกระบวนการอัด อุณหภูมิของอากาศจะสูงขึ้น ทิศทางของการไหลของความร้อนจะกลับกัน และความร้อนจากก๊าซที่ให้ความร้อนจะถูกถ่ายเทไปยังผนังกระบอกสูบ เมื่อสิ้นสุดการอัดแบบอะเดียแบติก อุณหภูมิของก๊าซจะสูงขึ้นเมื่อเทียบกับการอัดในเครื่องยนต์ทั่วไป แต่จะใช้พลังงานมากกว่าสำหรับสิ่งนี้

ใช้พลังงานน้อยลงเมื่ออากาศเย็นลงระหว่างการบีบอัด เนื่องจากต้องใช้งานน้อยลงในการอัดอากาศในปริมาณที่น้อยลงเนื่องจากการระบายความร้อน ดังนั้นการระบายความร้อนของกระบอกสูบระหว่างการบีบอัดจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพเชิงกลของเครื่องยนต์ ในทางกลับกัน ขอแนะนำให้หุ้มฉนวนความร้อนของกระบอกสูบหรือจ่ายความร้อนให้กับประจุเมื่อเริ่มต้นวงจรนี้ เงื่อนไขทั้งสองนี้ไม่เกิดร่วมกันและเป็นไปไม่ได้ที่จะนำไปใช้พร้อมกัน

การระบายความร้อนด้วยอากาศอัดสามารถทำได้ในเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบซุปเปอร์ชาร์จโดยการจ่ายอากาศหลังจากที่มันถูกบีบอัดในคอมเพรสเซอร์ไปยังอินเตอร์คูลเลอร์

การจ่ายความร้อนไปยังอากาศจากผนังของกระบอกสูบในช่วงเริ่มต้นของการขยายตัวนั้นเป็นไปได้ในขอบเขตที่จำกัด อุณหภูมิของผนังห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์อะเดียแบติก

สูงมากซึ่งทำให้เกิดความร้อนของอากาศเข้าสู่กระบอกสูบ ปัจจัยการบรรจุและดังนั้นกำลังของเครื่องยนต์ดังกล่าวจะต่ำกว่าของเครื่องยนต์ที่ระบายความร้อนด้วยบังคับ ข้อเสียเปรียบนี้สามารถกำจัดได้ด้วยความช่วยเหลือของเทอร์โบชาร์จเจอร์ซึ่งใช้พลังงานของก๊าซไอเสีย พลังงานบางส่วนนี้สามารถถ่ายโอนไปยังเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์ได้โดยตรงผ่านกังหันกำลัง (เครื่องยนต์เทอร์โบ)

ผนังที่ร้อนของห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์อะเดียแบติกช่วยให้เกิดการจุดระเบิดของเชื้อเพลิง ซึ่งกำหนดกระบวนการทำงานดีเซลในเครื่องยนต์ดังกล่าวไว้ล่วงหน้า

ด้วยฉนวนกันความร้อนที่สมบูรณ์แบบของห้องเผาไหม้และกระบอกสูบ อุณหภูมิของผนังจะเพิ่มขึ้นจนถึงอุณหภูมิรอบเฉลี่ยที่ความลึกประมาณ 1.5 มม. จากพื้นผิว กล่าวคือ จะอยู่ที่ 800-1200 องศาเซลเซียส สภาวะอุณหภูมิดังกล่าวทำให้เกิดความต้องการสูงต่อวัสดุของกระบอกสูบและชิ้นส่วนที่เป็นห้องเผาไหม้ ซึ่งต้องทนความร้อนและมีคุณสมบัติเป็นฉนวนความร้อน

ต้องหล่อลื่นกระบอกสูบเครื่องยนต์ตามที่ระบุไว้แล้ว น้ำมันธรรมดาใช้งานได้ถึงอุณหภูมิ 220 ° C ซึ่งสูงกว่านั้นมีความเสี่ยงที่จะไหม้และสูญเสียความยืดหยุ่นของแหวนลูกสูบ หากหัวถังทำจากอลูมิเนียมอัลลอยด์ความแข็งแรงของหัวดังกล่าวจะลดลงอย่างรวดเร็วแม้อุณหภูมิจะสูงถึง 250-300 ° C อุณหภูมิความร้อนที่อนุญาตของวาล์วไอเสียคือ 900-1,000 ° C ต้องปฏิบัติตามค่าของอุณหภูมิสูงสุดที่อนุญาตเหล่านี้เมื่อสร้างมอเตอร์แบบอะเดียแบติก

คัมมินส์ (สหรัฐอเมริกา) ประสบความสำเร็จสูงสุดในการพัฒนาเครื่องยนต์อะเดียแบติก โครงร่างของเครื่องยนต์อะเดียแบติกที่พัฒนาโดย บริษัท นี้แสดงในรูปที่ 75 แสดงพอร์ตทางออกของกระบอกสูบ ลูกสูบ และหัวสูบที่หุ้มฉนวนความร้อน อุณหภูมิของก๊าซไอเสียในท่อไอเสียที่หุ้มฉนวนความร้อนคือ 816 °C กังหันที่ติดอยู่กับท่อไอเสียเชื่อมต่อกับเพลาข้อเหวี่ยงผ่านกระปุกเกียร์แบบสองขั้นตอนที่ติดตั้งแดมเปอร์แบบสั่นสะเทือนแบบบิด

เครื่องยนต์อะเดียแบติกต้นแบบถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของเครื่องยนต์ดีเซล NH หกสูบ ภาพตัดขวางของเครื่องยนต์นี้แสดงในรูปที่ 76 และพารามิเตอร์ต่างๆ แสดงไว้ด้านล่าง:

จำนวนกระบอกสูบ ................................................. 6
เส้นผ่านศูนย์กลางกระบอกสูบ มม. ................................ 139.7
จังหวะลูกสูบ มม. ............................................. . ... 152.4
ความเร็ว นาที-1 ................................ 1900
แรงดันในกระบอกสูบสูงสุด MPa..... 13
ประเภทน้ำมันหล่อลื่น..................................น้ำมัน
แรงดันเฉลี่ยที่ได้ผล MPa ............ 1.3
อัตราส่วนมวลอากาศ/เชื้อเพลิง ............................ 27:1
อุณหภูมิอากาศเข้า, °С ................ 60

ผลลัพธ์ที่คาดหวัง

กำลัง, กิโลวัตต์ ................................................. 373
ความเร็ว นาที-1 ................................ 1900
การปล่อย NOx + CHx ................................. 6.7
ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงเฉพาะ g/(kWh) .......... 170
อายุการใช้งาน h...................................... 250

ในการออกแบบเครื่องยนต์นั้นใช้วัสดุแก้วเซรามิกที่มีความต้านทานความร้อนสูงอย่างแพร่หลาย อย่างไรก็ตาม จนถึงปัจจุบัน ยังไม่สามารถรับประกันคุณภาพสูงและอายุการใช้งานที่ยาวนานของชิ้นส่วนที่ทำจากวัสดุเหล่านี้

ได้ให้ความสนใจอย่างมากกับการสร้างลูกสูบคอมโพสิตที่แสดงในรูปที่ 77. หัวลูกสูบเซรามิก 1 เชื่อมต่อกับฐาน 2 สลักเกลียวพิเศษ 3 พร้อมแหวนรอง 4 . อุณหภูมิสูงสุดตรงกลางศีรษะถึง 930 °C จากฐาน ส่วนหัวจะหุ้มฉนวนความร้อนด้วยปะเก็นเหล็กบาง 6 ที่มีพื้นผิวไม่เรียบและหยาบมาก แต่ละชั้นของบรรจุภัณฑ์มีความต้านทานความร้อนสูงเนื่องจากพื้นผิวสัมผัสขนาดเล็ก การขยายตัวทางความร้อนของโบลต์ได้รับการชดเชยด้วยสปริงเบลล์ 5

การกำจัดความร้อนสู่อากาศและข้อบังคับ

การกำจัดความร้อนโดยระบบทำความเย็นไม่เพียงทำให้สูญเสียพลังงานความร้อนที่สามารถนำไปใช้งานได้เท่านั้น แต่ยังทำให้สูญเสียพลังงานที่มีประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ส่วนหนึ่งโดยตรงเนื่องจากการขับเคลื่อนของพัดลมและปั๊มน้ำ การกำจัดความร้อนออกจากพื้นผิวระบายความร้อน S สู่อากาศขึ้นอยู่กับความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างพื้นผิวนี้กับอากาศ tรวมทั้งจากค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนของพื้นผิวทำความเย็นสู่อากาศ ค่าสัมประสิทธิ์นี้ไม่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ ไม่ว่าพื้นผิวการทำความเย็นจะเกิดขึ้นจากครีบหม้อน้ำของระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวหรือโดยครีบของชิ้นส่วนเครื่องยนต์ที่ระบายความร้อนด้วยอากาศ ก่อนอื่น ให้พิจารณาเครื่องยนต์ที่มีระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว

ปริมาณของอากาศเย็นจะยิ่งน้อยลง ความร้อนจะถูกกำจัดออกไปต่อหน่วยของปริมาตรมากเท่านั้น กล่าวคือ อากาศเย็นจะร้อนขึ้นมากขึ้น สิ่งนี้ต้องการการกระจายลมที่สม่ำเสมอทั่วทั้งพื้นผิวการทำความเย็นและความแตกต่างของอุณหภูมิสูงสุดระหว่างอากาศกับอากาศ ในหม้อน้ำของระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว สภาวะต่างๆ ถูกสร้างขึ้นภายใต้พื้นผิวที่ระบายความร้อนด้วยสนามอุณหภูมิที่เกือบจะสม่ำเสมอ และอุณหภูมิของอากาศเย็นที่เคลื่อนผ่านหม้อน้ำจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น จนถึงค่าสูงสุดที่ทางออก ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างอากาศกับพื้นผิวเย็นจะค่อยๆ ลดลง เมื่อมองแวบแรก ดูเหมือนว่าหม้อน้ำแบบลึกจะดีกว่า เนื่องจากอากาศร้อนขึ้นในนั้น แต่ปัญหานี้ควรพิจารณาจากมุมมองด้านพลังงาน

ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนของพื้นผิว a นั้นขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่างที่ซับซ้อน อย่างไรก็ตาม อิทธิพลที่ยิ่งใหญ่ที่สุดต่อค่าของมันมาจากความเร็วการไหลของอากาศใกล้กับพื้นผิวการทำความเย็น ความสัมพันธ์ระหว่างพวกเขาสามารถแสดงด้วยอัตราส่วน ~ 0.6-0.7

ด้วยความเร็วลมที่เพิ่มขึ้น 10% การกำจัดความร้อนจะเพิ่มขึ้นเพียง 7% อัตราการไหลของอากาศเป็นสัดส่วนกับการไหลผ่านหม้อน้ำ หากการออกแบบหม้อน้ำไม่เปลี่ยนแปลง เพื่อเพิ่มปริมาณความร้อนที่ถูกกำจัดออกไป 7% ความเร็วของพัดลมควรเพิ่มขึ้น 10% เนื่องจากปริมาณอากาศที่พัดลมจ่ายนั้นขึ้นอยู่กับมันโดยตรง แรงดันอากาศที่บริเวณหน้าตัดของพัดลมคงที่จะขึ้นอยู่กับระดับที่สองของความเร็วในการหมุน และกำลังขับของพัดลมจะเป็นสัดส่วนกับระดับที่สาม ดังนั้น สำหรับความเร็วพัดลมที่เพิ่มขึ้น 10% กำลังขับจะเพิ่มขึ้น 33% ซึ่งส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพเชิงกลของมอเตอร์ที่เสื่อมโทรม

การพึ่งพาปริมาณของอากาศเย็นกับปริมาณความร้อนที่เอาออกไป เช่นเดียวกับการเพิ่มขึ้นของแรงดันอากาศและกำลังขับของพัดลม แสดงไว้ในรูปที่ 78. จากมุมมองของการลดต้นทุนด้านพลังงาน โนโมแกรมนี้มีประโยชน์มาก หากพื้นผิวด้านหน้าของหม้อน้ำเพิ่มขึ้น 7% พื้นที่ของส่วนการไหลและพื้นผิวทำความเย็นของหม้อน้ำจะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วน ดังนั้นจึงเพียงพอที่จะเพิ่มปริมาณอากาศเย็นลงได้ 7% เท่าเดิม เพื่อขจัดความร้อนเพิ่มขึ้น 7% เช่นในตัวอย่างที่อธิบายข้างต้น ในขณะเดียวกัน กำลังของพัดลมจะเพิ่มขึ้นเพียง 22.5% จากเดิม 33% ถ้าอากาศไหลผ่านพัดลม วี z เพิ่มขึ้น 20% (จุดและลูกศร 1 ในรูป 78) จากนั้นปริมาณการกำจัดและความร้อน Q สัดส่วนกับ วีz0,3 , จะเพิ่มขึ้น 11.5% การเปลี่ยนการไหลของอากาศโดยการเพิ่มความเร็วพัดลม 20% เดิมจะทำให้แรงดันลมเพิ่มขึ้น 44% และกำลังขับพัดลมเพิ่มขึ้น 72.8% เพื่อเพิ่มการกระจายความร้อน 20% ในลักษณะเดียวกัน เพิ่มการไหลของอากาศ 35.5% (ลูกศรจุดและประ 2 ในรูป 78) ซึ่งทำให้ความดันอากาศเพิ่มขึ้น 84% และกำลังขับของพัดลม - เกือบ 2.5 เท่า (โดย 149%) ดังนั้นจึงมีกำไรมากขึ้นในการเพิ่มพื้นผิวด้านหน้าของหม้อน้ำมากกว่าการเพิ่มความเร็วในการหมุนของตัวหลังด้วยหม้อน้ำและพัดลมตัวเดียวกัน

หากหม้อน้ำแบ่งความลึกออกเป็นสองส่วนเท่า ๆ กัน แสดงว่าอุณหภูมิด้านหน้าต่างกัน t1 จะมากกว่าข้างหลัง t2 และด้วยเหตุนี้ด้านหน้าของหม้อน้ำจะระบายความร้อนด้วยอากาศมากขึ้น หม้อน้ำสองตัวที่ได้จากการแบ่งส่วนหนึ่งออกเป็นสองส่วนจะมีความต้านทานน้อยกว่าต่อการไหลของอากาศเย็นในเชิงลึก ดังนั้นหม้อน้ำที่ลึกเกินไปจึงไม่เอื้อต่อการใช้งาน

หม้อน้ำควรทำจากวัสดุที่มีการนำความร้อนได้ดี และความต้านทานต่ออากาศและการไหลของของเหลวควรมีน้อย มวลของหม้อน้ำและปริมาตรของของเหลวที่บรรจุอยู่ในนั้นก็ควรจะมีขนาดเล็กเช่นกัน เนื่องจากนี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการอุ่นเครื่องของเครื่องยนต์อย่างรวดเร็วและการรวมระบบทำความร้อนในรถยนต์ รถยนต์นั่งส่วนบุคคลสมัยใหม่ที่มีส่วนหน้าต่ำต้องใช้หม้อน้ำที่มีความสูงต่ำ

ในการลดต้นทุนด้านพลังงาน สิ่งสำคัญคือต้องทำให้พัดลมมีประสิทธิภาพสูง โดยใช้ท่อนำอากาศซึ่งมีช่องว่างเล็ก ๆ ตามเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของใบพัดพัดลม ใบพัดของพัดลมมักทำจากพลาสติก ซึ่งรับประกันรูปร่างที่แน่นอนของโปรไฟล์ของใบมีด พื้นผิวเรียบ และเสียงรบกวนต่ำ ที่ความเร็วสูง ใบมีดดังกล่าวจะเสียรูป จึงช่วยลดการใช้อากาศซึ่งแนะนำเป็นอย่างยิ่ง

อุณหภูมิสูงของหม้อน้ำเพิ่มประสิทธิภาพ ดังนั้นในปัจจุบันจึงใช้หม้อน้ำแบบปิดสนิท แรงดันส่วนเกินซึ่งเพิ่มจุดเดือดของสารหล่อเย็นและส่งผลให้อุณหภูมิของเมทริกซ์หม้อน้ำทั้งหมดอาจมีขนาดเล็กลงและเบาลง

สำหรับเครื่องยนต์ระบายความร้อนด้วยอากาศ จะใช้กฎหมายเดียวกันกับเครื่องยนต์ระบายความร้อนด้วยของเหลว ข้อแตกต่างคือครีบของเครื่องยนต์ระบายความร้อนด้วยอากาศจะร้อนกว่าเมทริกซ์ฮีทซิงค์ ดังนั้นจึงต้องการอากาศเย็นน้อยลงเพื่อขจัดความร้อนในปริมาณเท่ากันออกจากเครื่องยนต์ที่ระบายความร้อนด้วยอากาศ ข้อได้เปรียบนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อใช้งานยานพาหนะในสภาพอากาศร้อน ในตาราง. 10 แสดงโหมดการทำงานของเครื่องยนต์ระบายความร้อนด้วยของเหลวและอากาศเมื่ออุณหภูมิแวดล้อมเปลี่ยนจาก 0 เป็น 50 °C สำหรับเครื่องยนต์ที่ระบายความร้อนด้วยของเหลว ระดับการระบายความร้อนจะลดลง 45.5% ในขณะที่สำหรับเครื่องยนต์ที่ระบายความร้อนด้วยอากาศภายใต้สภาวะเดียวกัน - เพียง 27.8% สำหรับเครื่องยนต์ที่ระบายความร้อนด้วยของเหลว นี่หมายถึงระบบระบายความร้อนที่เทอะทะและใช้พลังงานมากขึ้น สำหรับเครื่องยนต์ที่ระบายความร้อนด้วยอากาศ การปรับเปลี่ยนพัดลมเล็กน้อยก็เพียงพอแล้ว

ตารางที่ 10. ประสิทธิภาพการทำความเย็นเครื่องยนต์ของระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวและอากาศ ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิภายนอก

การควบคุมความเย็นช่วยประหยัดพลังงานได้มาก สามารถปรับความเย็นให้อยู่ในระดับที่น่าพอใจที่ภาระเครื่องยนต์สูงสุดและอุณหภูมิอากาศสูงสุด แต่ที่อุณหภูมิแวดล้อมที่ต่ำกว่าและภาระส่วนหนึ่งของเครื่องยนต์ การระบายความร้อนนี้จะมากเกินไปโดยธรรมชาติ และจำเป็นต้องปรับการระบายความร้อนใหม่เพื่อลดการสึกหรอและประสิทธิภาพเชิงกลของเครื่องยนต์ ในเครื่องยนต์ที่ระบายความร้อนด้วยของเหลว มักจะทำได้โดยการควบคุมปริมาณของเหลวที่ไหลผ่านหม้อน้ำ ในกรณีนี้ การใช้พลังงานของพัดลมจะไม่เปลี่ยนแปลง และจากมุมมองของพลังงาน กฎระเบียบดังกล่าวไม่ก่อให้เกิดประโยชน์ใดๆ ตัวอย่างเช่น การทำความเย็นเครื่องยนต์ 50 กิโลวัตต์ที่ 30 °C กินไฟ 2.5 กิโลวัตต์ ในขณะที่ที่ 0 °C และภาระเครื่องยนต์ 50% จะต้องใช้เพียง 0.23 กิโลวัตต์เท่านั้น โดยมีเงื่อนไขว่าปริมาณอากาศเย็นที่ต้องการนั้นแปรผันตามความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างพื้นผิวหม้อน้ำและอากาศ ที่ภาระเครื่องยนต์ 50% การไหลของอากาศครึ่งหนึ่งที่ควบคุมโดยความเร็วพัดลมก็เพียงพอที่จะทำให้เครื่องยนต์เย็นลง การประหยัดพลังงานและส่งผลให้ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงตามกฎระเบียบดังกล่าวมีความสำคัญมากทีเดียว

ดังนั้นการควบคุมความเย็นจึงได้รับความสนใจเป็นพิเศษ การควบคุมที่สะดวกที่สุดคือการเปลี่ยนความเร็วพัดลม แต่สำหรับการนำไปใช้งาน จำเป็นต้องมีไดรฟ์ที่ปรับได้

การปิดใช้งานไดรฟ์พัดลมมีจุดประสงค์เดียวกับการเปลี่ยนความเร็ว ในการทำเช่นนี้จะสะดวกที่จะใช้คลัตช์แม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งเปิดโดยเทอร์โมสตัทขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของของเหลว (หรือหัวถัง) หากเทอร์โมสตัทเปิดคลัตช์ การควบคุมนั้นไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิแวดล้อมเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับภาระของเครื่องยนต์ด้วย ซึ่งมีประสิทธิภาพมาก

การปิดพัดลมโดยใช้คัปปลิ้งแบบหนืดทำได้หลายวิธี ตัวอย่างเช่น พิจารณาข้อต่อแบบหนืดที่ผลิตโดย Holset (สหรัฐอเมริกา)

วิธีที่ง่ายที่สุดใช้การจำกัดโมเมนต์ที่ส่ง เนื่องจากเมื่อความเร็วในการหมุนเพิ่มขึ้น โมเมนต์ที่ต้องการในการหมุนพัดลมจะเพิ่มขึ้น การเลื่อนหลุดของคัปปลิ้งหนืดก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน และที่ค่าหนึ่งของการใช้พลังงานของพัดลม ความเร็วในการหมุนของพัดลมจะไม่เพิ่มขึ้นอีกต่อไป (รูปที่ 79) . ความเร็วในการหมุนของพัดลมที่มีการขับเคลื่อนสายพานวีที่ไม่ได้ควบคุมจากเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์จะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของความเร็วในการหมุนของเครื่องยนต์ (ส่วนโค้ง B) ในขณะที่ในกรณีที่พัดลมขับผ่านคัปปลิ้งแบบหนืด ความถี่จะเพิ่มขึ้นจนถึง ค่า ชม.วี = 2500 นาที-1 (เส้นโค้งการหมุน แต่ไดรฟ์ที่ไม่มีการควบคุม เติบโตในสัดส่วนที่สาม ). พลังงานที่ใช้โดยพัดลมที่มีระดับความเร็วในการหมุนและในโหมดพลังงานสูงสุดคือ 8.8 กิโลวัตต์ สำหรับพัดลมที่ขับเคลื่อนด้วยคลัตช์หนืด การหมุนจะเพิ่มขึ้นตามที่ระบุไว้ สูงสุด 2500 นาที-1 และความถี่ที่ต้องการในโหมดคือ 2 กิโลวัตต์ เนื่องจากการเพิ่ม 1 กิโลวัตต์จะกระจายไปสู่ความร้อนในคัปปลิ้งแบบหนืดที่สลิป 50% การประหยัดพลังงานทั้งหมดบนตัวขับพัดลมจึงลดการใช้เชื้อเพลิงลง อย่างไรก็ตาม กฎการระบายความร้อนดังกล่าวมีค่าเท่ากับ 5.8 กิโลวัตต์ แม้จะถือว่าน่าพอใจก็ตาม ทั้งนี้ ปริมาณการใช้อากาศไม่ได้เพิ่มขึ้นในสัดส่วนโดยตรงกับความถี่ เนื่องจากการหมุนของเครื่องยนต์และความเร็วของการเคลื่อนที่จะคงไว้ซึ่งความดันความเร็วที่เพิ่มขึ้น นอกจากนี้ ด้วย อากาศที่เพิ่มขึ้นส่งผลให้เครื่องยนต์เย็นลง

ข้อต่อแบบหนืดอีกประเภทหนึ่งที่ผลิตโดย Holset ให้การควบคุมระบบการระบายความร้อนของเครื่องยนต์นอกเหนือจากอุณหภูมิแวดล้อม (รูปที่ 80) คลัตช์นี้แตกต่างจากที่เคยพิจารณาว่าปริมาตรของของไหลในนั้นซึ่งส่งแรงบิดขึ้นอยู่กับอุณหภูมิภายนอก ตัวเรือนคลัตช์ถูกแบ่งโดยพาร์ติชั่น 5 (ดูรูปที่ 81) เข้าไปในห้องดิสก์ของไดรฟ์ 1 และห้องของปริมาตรสำรอง 2 เชื่อมต่อกันด้วยวาล์ว 3. วาล์วถูกควบคุมโดยเทอร์โมสตัทแบบไบเมทัล 4 ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของอากาศ สกู๊ป 6 กดสปริงกับดิสก์ทำหน้าที่ระบายของเหลวออกจากดิสก์และเร่งการไหลของมันจากห้องดิสก์สู่ปริมาตร 2. ของเหลวบางส่วนอยู่ในช่องดิสก์ไดรฟ์ตลอดเวลา และสามารถส่งแรงบิดเล็กน้อยไปยังพัดลมได้ ตัวอย่างเช่น ที่อุณหภูมิอากาศ 40 °C ความเร็วพัดลมสูงสุดคือ 1300 นาที-1 และการใช้พลังงานไม่เกิน 0.7 กิโลวัตต์ เมื่อเครื่องยนต์ร้อนขึ้น เทอร์โมสตัทแบบไบเมทัลจะเปิดวาล์ว และของเหลวบางส่วนจะเข้าสู่ห้องดิสก์ของไดรฟ์ เมื่อพื้นที่การไหลของวาล์วเพิ่มขึ้น ปริมาณของเหลวที่เข้าสู่ห้องดิสก์จะเพิ่มขึ้น และเมื่อวาล์วเปิดจนสุด ระดับของของเหลวในทั้งสองส่วนจะเท่ากัน การเปลี่ยนแปลงของแรงบิดที่ส่งและความเร็วพัดลมแสดงโดยเส้นโค้ง A 2 (ดูรูปที่ 80)

ในกรณีนี้ ความเร็วพัดลมสูงสุดคือ 3200 นาที-1 และการสิ้นเปลืองพลังงานเพิ่มขึ้นเป็น 3.8 กิโลวัตต์ การเปิดวาล์วสูงสุดสอดคล้องกับอุณหภูมิแวดล้อม 65 °C ด้วยระเบียบการระบายความร้อนของเครื่องยนต์ที่อธิบายไว้ ทำให้สามารถลดการใช้เชื้อเพลิงในรถยนต์นั่งได้ถึง 1 ลิตร/100 กม.

เครื่องยนต์ที่ทรงพลังมีระบบควบคุมการระบายความร้อนที่ล้ำหน้ายิ่งขึ้น สำหรับเครื่องยนต์ดีเซล Tatra ตัวขับพัดลมจะดำเนินการผ่านข้อต่อแบบไฮดรอลิก ปริมาตรของน้ำมันซึ่งควบคุมโดยเทอร์โมสตัทขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของก๊าซไอเสียและอากาศแวดล้อม การอ่านเซ็นเซอร์อุณหภูมิในท่อร่วมไอเสียขึ้นอยู่กับภาระเครื่องยนต์เป็นหลักและในระดับที่น้อยกว่านั้นขึ้นอยู่กับความเร็ว ความล่าช้าของเซ็นเซอร์นี้มีขนาดเล็กมาก ดังนั้นการควบคุมการระบายความร้อนด้วยเซ็นเซอร์จึงสมบูรณ์แบบยิ่งขึ้น

การควบคุมความเร็วพัดลมระบายความร้อนนั้นค่อนข้างง่ายในเครื่องยนต์สันดาปภายในทุกประเภท ซึ่งจะช่วยลดเสียงรบกวนโดยรวมที่ปล่อยออกมาจากรถ

เนื่องจากเครื่องยนต์ด้านหน้าตั้งอยู่ตรงข้ามรถ การขับเคลื่อนพัดลมแบบกลไกทำให้เกิดปัญหาบางประการ ดังนั้นจึงใช้ระบบขับเคลื่อนพัดลมไฟฟ้าบ่อยขึ้น ในกรณีนี้ การควบคุมการทำความเย็นจะง่ายขึ้นอย่างมาก พัดลมไฟฟ้าไม่ควรกินไฟมาก ดังนั้นจึงมักใช้ผลของการระบายความร้อนด้วยแรงดันอากาศความเร็วขณะรถเคลื่อนที่ เนื่องจากภาระเครื่องยนต์ที่เพิ่มขึ้น ความเร็วของรถ ส่งผลให้ ความดันความเร็วของอากาศที่ไหลรอบตัวเพิ่มขึ้น มอเตอร์พัดลมจะทำงานในช่วงเวลาสั้นๆ เท่านั้นเมื่อต้องขึ้นเขายาวๆ หรือเมื่ออุณหภูมิแวดล้อมสูง การไหลของอากาศเย็นผ่านพัดลมถูกควบคุมโดยการเปิดมอเตอร์ไฟฟ้าโดยใช้เทอร์โมสตัท

หากหม้อน้ำอยู่ห่างจากเครื่องยนต์ เช่น ในรถบัสที่มีเครื่องยนต์ด้านหลัง พัดลมมักจะขับเคลื่อนด้วยไฮโดรสแตติก ปั๊มไฮดรอลิกที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์รถบัสจะจ่ายน้ำมันที่มีแรงดันให้กับมอเตอร์ลูกสูบไฮดรอลิกแบบแผ่นสวอช ไดรฟ์ดังกล่าวซับซ้อนกว่าและแนะนำให้ใช้ในเครื่องยนต์กำลังสูง

และการใช้ความร้อนที่เกิดจากก๊าซไอเสีย

ก๊าซไอเสียของเครื่องยนต์มีพลังงานความร้อนจำนวนมาก สามารถใช้ตัวอย่างเช่นเพื่อให้ความร้อนแก่รถยนต์ การให้ความร้อนด้วยก๊าซไอเสียในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแก๊สและอากาศของระบบทำความร้อนนั้นเป็นอันตรายเนื่องจากมีความเป็นไปได้ที่จะเกิดความเหนื่อยหน่ายหรือการรั่วไหลของท่อ ดังนั้นน้ำมันหรือของเหลวที่ไม่แช่แข็งอื่น ๆ ที่ถูกทำให้ร้อนด้วยก๊าซไอเสียจึงถูกใช้เพื่อถ่ายเทความร้อน

เป็นการสมควรมากกว่าที่จะใช้ก๊าซไอเสียเพื่อขับเคลื่อนพัดลมระบายความร้อน ที่ภาระเครื่องยนต์สูง ก๊าซไอเสียจะมีอุณหภูมิสูงสุด และเครื่องยนต์ต้องการการระบายความร้อนอย่างเข้มข้น ดังนั้นการใช้กังหันก๊าซไอเสียเพื่อขับเคลื่อนพัดลมระบายความร้อนจึงสมเหตุสมผลมากและตอนนี้ก็เริ่มมีการใช้งานแล้ว ไดรฟ์ดังกล่าวสามารถควบคุมการระบายความร้อนได้โดยอัตโนมัติแม้ว่าจะมีราคาแพงก็ตาม

การระบายความร้อนด้วยการดีดออกถือได้ว่ายอมรับได้มากกว่าในแง่ของต้นทุน ก๊าซไอเสียจะดูดอากาศเย็นออกจากอีเจ็คเตอร์ซึ่งผสมกับพวกมันและปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ อุปกรณ์ดังกล่าวมีราคาถูกและเชื่อถือได้เนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ตัวอย่างของระบบระบายความร้อนดีดออกแสดงในรูปที่ 82.

การระบายความร้อนด้วยการดีดออกประสบความสำเร็จในรถแข่ง Tatra และในรถยนต์เฉพาะบางรุ่น ข้อเสียของระบบคือระดับเสียงสูง เนื่องจากต้องส่งก๊าซไอเสียไปยังอีเจ็คเตอร์โดยตรง และตำแหน่งของตัวเก็บเสียงด้านหลังทำให้เกิดปัญหา

วิธีหลักในการใช้พลังงานของก๊าซไอเสียคือการขยายตัวในกังหันซึ่งส่วนใหญ่มักใช้เพื่อขับเคลื่อนซูเปอร์ชาร์จเจอร์แบบแรงเหวี่ยงของเครื่องยนต์ นอกจากนี้ ยังสามารถใช้เพื่อวัตถุประสงค์อื่นๆ เช่น สำหรับการขับพัดลมดังกล่าว ในเครื่องยนต์ turbocompound จะเชื่อมต่อโดยตรงกับเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์

ในเครื่องยนต์ที่ใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิง ความร้อนของก๊าซไอเสีย ตลอดจนความร้อนที่นำออกจากระบบทำความเย็น สามารถนำมาใช้เพื่อให้ความร้อนกับไฮไดรด์ได้ ซึ่งจะเป็นการสกัดไฮโดรเจนที่มีอยู่ในเครื่องยนต์ ด้วยวิธีนี้ ความร้อนนี้จะสะสมอยู่ในไฮไดรด์ และด้วยการเติมถังไฮไดรด์ใหม่ที่มีไฮโดรเจน สามารถนำมาใช้เพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ ในการทำน้ำร้อน ทำความร้อนในอาคาร ฯลฯ

พลังงานของก๊าซไอเสียส่วนหนึ่งใช้เพื่อปรับปรุงการเร่งเครื่องยนต์ โดยอาศัยความผันผวนของแรงดันในท่อไอเสีย การใช้ความผันผวนของแรงดันประกอบด้วยความจริงที่ว่าหลังจากเปิดวาล์วคลื่นกระแทกแรงดันเกิดขึ้นในท่อส่งผ่านที่ความเร็วของเสียงไปยังปลายเปิดของท่อสะท้อนจากมันและกลับไปที่วาล์วในรูปแบบ ของคลื่นหายาก ในระหว่างที่วาล์วเปิดอยู่ คลื่นสามารถผ่านท่อได้หลายครั้ง ในขณะเดียวกัน สิ่งสำคัญคือคลื่น Rarefaction จะมาถึงช่วงปิดของวาล์วไอเสีย ซึ่งช่วยทำความสะอาดกระบอกสูบจากก๊าซไอเสียและล้างด้วยอากาศบริสุทธิ์ แต่ละสาขาของไปป์ไลน์สร้างอุปสรรคในเส้นทางของคลื่นแรงดัน ดังนั้น เงื่อนไขที่ดีที่สุดสำหรับการใช้ความผันผวนของแรงดันจะถูกสร้างขึ้นในกรณีของท่อแต่ละท่อจากแต่ละกระบอกสูบที่มีความยาวเท่ากันในส่วนตั้งแต่หัวกระบอกสูบไปจนถึงการรวมเข้าด้วยกันเป็น ไปป์ไลน์ทั่วไป

ความเร็วของเสียงไม่ได้ขึ้นอยู่กับความเร็วของเครื่องยนต์ ดังนั้นในช่วงทั้งหมด สภาพการทำงานที่ดีและไม่เอื้ออำนวยจะสลับกันในแง่ของการเติมและทำความสะอาดกระบอกสูบ บนเส้นโค้งของกำลังเครื่องยนต์ Ne และแรงดัน pe ที่มีประสิทธิภาพโดยเฉลี่ย สิ่งนี้แสดงออกมาในรูปของ "โคก" ซึ่งเห็นได้ชัดเจนในรูปที่ 83 ซึ่งแสดงลักษณะความเร็วภายนอกของเครื่องยนต์รถแข่งของปอร์เช่ ความผันผวนของแรงดันยังใช้ในท่อไอดี: การมาถึงของคลื่นแรงดันไปยังวาล์วไอดี โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงปิดวาล์ว มีส่วนในการล้างและทำความสะอาดห้องเผาไหม้

หากกระบอกสูบเครื่องยนต์หลายกระบอกเชื่อมต่อกับท่อร่วมไอเสียจำนวนของพวกเขาไม่ควรเกินสามและการสลับการทำงานควรจะสม่ำเสมอเพื่อให้ก๊าซไอเสียจากกระบอกสูบหนึ่งไม่ทับซ้อนกันและไม่ส่งผลกระทบต่อกระบวนการไอเสียจากที่อื่น . ในเครื่องยนต์สี่สูบแถวเรียง กระบอกสูบสุดขั้วสองกระบอกมักจะรวมกันเป็นกิ่งก้านเดียว และสองกระบอกกลางเข้าอีกอันหนึ่ง ในเครื่องยนต์หกสูบแถวเรียง กิ่งก้านเหล่านี้ประกอบด้วยกระบอกสูบด้านหน้า 3 กระบอกและด้านหลัง 3 กระบอกสูบตามลำดับ แต่ละสาขามีทางเข้าที่เป็นอิสระไปยังผ้าพันคอหรือห่างจากมันบางสาขาจะถูกรวมเข้าด้วยกันและมีการจัดระเบียบรายการทั่วไปในท่อไอเสีย

เครื่องยนต์เทอร์โบ

ในเทอร์โบชาร์จ พลังงานจากก๊าซไอเสียจะถูกใช้ในกังหันที่ขับเคลื่อนคอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยงเพื่อจ่ายอากาศให้กับเครื่องยนต์ อากาศจำนวนมากเข้าสู่เครื่องยนต์ภายใต้แรงกดดันจากคอมเพรสเซอร์ทำให้เครื่องยนต์มีกำลังเฉพาะเพิ่มขึ้นและลดการใช้เชื้อเพลิงเฉพาะ การอัดอากาศแบบสองขั้นตอนและการขยายก๊าซไอเสียที่ดำเนินการในเครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จทำให้ได้ประสิทธิภาพเครื่องยนต์ที่ระบุสูง

หากใช้คอมเพรสเซอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยกลไกสำหรับซุปเปอร์ชาร์จ เฉพาะกำลังของเครื่องยนต์ที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากการจ่ายอากาศที่มากขึ้น เมื่อจังหวะการขยายตัวถูกคงไว้เฉพาะในกระบอกสูบเครื่องยนต์ ก๊าซไอเสียจะปล่อยไว้ที่ความดันสูง และหากไม่ได้ใช้ต่อไป จะทำให้การสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงจำเพาะเพิ่มขึ้น

ระดับการบูสต์ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของเครื่องยนต์ ที่แรงดันบูสต์ที่สูงขึ้น อากาศในคอมเพรสเซอร์จะร้อนมากและต้องทำให้เย็นลงที่ทางเข้าเครื่องยนต์ ปัจจุบันมีการใช้เทอร์โบชาร์จเจอร์ในเครื่องยนต์ดีเซลเป็นหลัก การเพิ่มกำลัง 25-30% ไม่ต้องการแรงดันบูสต์ที่เพิ่มขึ้นมาก และการระบายความร้อนของเครื่องยนต์ก็ไม่ทำให้เกิดปัญหา วิธีการเพิ่มกำลังของเครื่องยนต์ดีเซลนี้มักใช้บ่อยที่สุด

การเพิ่มปริมาณอากาศที่เข้าสู่เครื่องยนต์ทำให้คุณสามารถทำงานกับส่วนผสมแบบไม่ติดมัน ซึ่งจะช่วยลดการปล่อย CO และ CHx เนื่องจากกำลังของเครื่องยนต์ดีเซลถูกควบคุมโดยการจ่ายเชื้อเพลิง และอากาศที่จ่ายไปไม่ได้ถูกควบคุม จึงมีการใช้ส่วนผสมที่บางเบามากในการโหลดบางส่วน ซึ่งช่วยลดการใช้เชื้อเพลิงเฉพาะ การจุดระเบิดแบบลีนในเครื่องยนต์ดีเซลซุปเปอร์ชาร์จไม่ก่อให้เกิดปัญหา เนื่องจากเกิดขึ้นที่อุณหภูมิอากาศสูง อนุญาตให้ล้างห้องเผาไหม้ด้วยอากาศที่จ่ายในเครื่องยนต์ดีเซล เนื่องจากไม่มีการลำเลียงน้ำมันเชื้อเพลิงเข้าไปในท่อร่วมไอเสีย ไม่เหมือนกับเครื่องยนต์เบนซิน

ในเครื่องยนต์ดีเซลซุปเปอร์ชาร์จ อัตราส่วนการอัดมักจะลดลงเล็กน้อยเพื่อจำกัดแรงดันสูงสุดในกระบอกสูบ ความดันอากาศและอุณหภูมิที่สูงขึ้นเมื่อสิ้นสุดจังหวะการอัดจะลดความล่าช้าในการจุดระเบิดและเครื่องยนต์จะรุนแรงน้อยลง

เทอร์โบดีเซลมีปัญหาบางอย่างเมื่อจำเป็นต้องเพิ่มกำลังเครื่องยนต์อย่างรวดเร็ว เมื่อคุณกดแป้นควบคุม ปริมาณอากาศที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากความเฉื่อยของเทอร์โบชาร์จเจอร์จะล่าช้ากว่าการจ่ายเชื้อเพลิงที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นในตอนแรกเครื่องยนต์จะทำงานด้วยส่วนผสมที่อุดมด้วยควันที่เพิ่มขึ้น และหลังจากช่วงระยะเวลาหนึ่งเท่านั้น องค์ประกอบของส่วนผสมถึงค่าที่ต้องการ ระยะเวลาของช่วงเวลานี้ขึ้นอยู่กับโมเมนต์ความเฉื่อยของโรเตอร์เทอร์โบชาร์จเจอร์ ความพยายามที่จะลดความเฉื่อยของโรเตอร์ให้เหลือน้อยที่สุดโดยการลดเส้นผ่านศูนย์กลางของใบพัดกังหันและคอมเพรสเซอร์ทำให้จำเป็นต้องเพิ่มความเร็วของเทอร์โบชาร์จเจอร์เป็น 100,000 นาที เทอร์โบชาร์จเจอร์ดังกล่าวมีขนาดเล็กและน้ำหนัก ตัวอย่างของหนึ่งในนั้นแสดงในรูปที่ 84. เพื่อให้ได้เทอร์โบชาร์จเจอร์ที่มีการปฏิวัติสูงจะใช้กังหันประเภทศูนย์กลาง การถ่ายเทความร้อนจากปลอกเทอร์ไบน์ไปยังปลอกคอมเพรสเซอร์ควรน้อยที่สุด ดังนั้นเคสทั้งสองจึงหุ้มฉนวนอย่างดีจากกัน กังหันมีช่องทางเข้าของก๊าซไอเสียหนึ่งหรือสองช่อง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับจำนวนกระบอกสูบและรูปแบบของการรวมท่อร่วมไอเสีย เครื่องยนต์ดีเซลซูเปอร์ชาร์จ ต้องขอบคุณการนำพลังงานกลับมาใช้ใหม่จากก๊าซไอเสีย ทำให้สามารถใช้เชื้อเพลิงได้เฉพาะเจาะจงที่ต่ำมาก จำได้ว่าสมดุลความร้อนของเครื่องยนต์สันดาปภายในแสดงไว้ในตาราง 1 และ 2

สำหรับรถยนต์นั่งส่วนบุคคลข้อเสียของเครื่องยนต์ดีเซลคือมวลที่มาก ดังนั้น เครื่องยนต์ดีเซลรุ่นใหม่ที่ถูกสร้างขึ้นสำหรับรถยนต์นั่งส่วนบุคคลนั้นใช้เครื่องยนต์เบนซินความเร็วสูงเป็นหลัก เนื่องจากการใช้ความเร็วสูงทำให้สามารถลดมวลของเครื่องยนต์ดีเซลให้อยู่ในค่าที่ยอมรับได้

การสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์ดีเซล โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อขับในเมืองที่โหลดบางส่วน จะน้อยลงอย่างเห็นได้ชัด การพัฒนาเพิ่มเติมของเครื่องยนต์ดีเซลเหล่านี้เกี่ยวข้องกับเทอร์โบชาร์จ โดยที่เนื้อหาของส่วนประกอบที่เป็นอันตรายที่ประกอบด้วยคาร์บอนในไอเสียจะลดลง และการทำงานของเครื่องยนต์จะนุ่มนวลขึ้น การเพิ่มขึ้นของ NOx เนื่องจากอุณหภูมิการเผาไหม้ที่สูงขึ้นสามารถลดลงได้โดยการหมุนเวียนก๊าซไอเสีย ค่าใช้จ่ายของเครื่องยนต์ดีเซลนั้นสูงกว่าเครื่องยนต์เบนซิน อย่างไรก็ตาม หากขาดน้ำมัน การใช้งานจะเกิดผลกำไรมากกว่า เนื่องจากน้ำมันสามารถผลิตได้! จับน้ำมันดีเซลได้มากกว่าน้ำมันเบนซินออกเทนสูง

เทอร์โบชาร์จของเครื่องยนต์เบนซินมีลักษณะเฉพาะ อุณหภูมิของวัตถุดิบที่ใช้แล้วของเครื่องยนต์เบนซินนั้นสูงขึ้น ทำให้ความต้องการวัสดุของใบพัดเทอร์ไบน์สูงขึ้น แต่ก็ไม่ได้เป็นปัจจัยจำกัดการใช้ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ เขาจำเป็นต้องควบคุมปริมาณอากาศที่จ่ายเข้าไป ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในความถี่ของคัปปลิ้งสูง เมื่อคอมเพรสเซอร์จ่ายอากาศในปริมาณมาก ต่างจากเครื่องยนต์ดีเซลที่ควบคุมกำลังโดยการลดการจ่ายเชื้อเพลิง วิธีการที่คล้ายกันนี้ใช้ไม่ได้กับเครื่องยนต์เบนซิน เนื่องจากองค์ประกอบของส่วนผสมในโหมดเหล่านี้จะแย่จนไม่สามารถรับประกันการจุดระเบิดได้ ดังนั้นการจ่ายอากาศที่ความเร็วสูงสุดของเทอร์โบชาร์จเจอร์จึงต้องถูกจำกัด มีหลายวิธีในการทำเช่นนี้ ส่วนใหญ่แล้วก๊าซไอเสียจะถูกข้ามผ่านช่องทางพิเศษผ่านกังหันซึ่งจะช่วยลดความเร็วของเทอร์โบชาร์จเจอร์และปริมาณอากาศที่จ่ายเข้าไป รูปแบบของระเบียบดังกล่าวแสดงไว้ในรูปที่ 85.

ก๊าซไอเสียจากเครื่องยนต์เข้าสู่ท่อไอเสีย 10, แล้วผ่านกังหัน 11 ท่อไอเสีย 12. ที่โหลดสูงสุดและความเร็วรอบเครื่องยนต์สูง แรงดันในพอร์ตไอดี 7 ที่ส่งผ่านพอร์ต 15 จะเปิดวาล์วบายพาส 13, โดยที่ก๊าซไอเสียผ่านท่อ 14 เข้าไปในท่อไอเสียโดยตรงโดยผ่านกังหัน กังหันได้รับก๊าซไอเสียน้อยลงและการจ่ายอากาศโดยคอมเพรสเซอร์ 4 เข้าทาง 6 ลดลง 6-8 เท่า (การออกแบบวาล์วบายพาสไอเสียแสดงในรูปที่ 86)

วิธีการควบคุมการจ่ายอากาศที่พิจารณาแล้วมีข้อเสียคือการลดกำลังของเครื่องยนต์เมื่อปล่อยแป้นควบคุมเครื่องยนต์จะไม่เกิดขึ้นทันทีและยิ่งกว่านั้นยังใช้เวลานานกว่าความเร็วของเทอร์ไบน์ที่ลดลง เมื่อเหยียบแป้นเหยียบอีกครั้ง กำลังที่ต้องการจะถึงระดับล่าช้า ความเร็วของเทอร์โบชาร์จเจอร์จะเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ แม้หลังจากปิดช่องบายพาสแล้ว ความล่าช้าดังกล่าวเป็นสิ่งที่ไม่พึงปรารถนาในการจราจรที่คับคั่ง หากจำเป็นต้องเบรกอย่างรวดเร็วแล้วเร่งรถให้เร็วขึ้น ดังนั้นจึงใช้วิธีการควบคุมอื่น กล่าวคือ ใช้บายพาสอากาศผ่านช่องบายพาสของคอมเพรสเซอร์เพิ่มเติม 4.

อากาศเข้าสู่เครื่องยนต์ผ่านตัวกรองอากาศ 1, การควบคุมส่วนผสม 2 Bosch (เยอรมนี) ของประเภท K-Jetronic ซึ่งควบคุมหัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง 9 (ดูบทที่ 13) จากนั้นเข้าไปในท่อทางเข้า 5 และคอมเพรสเซอร์ 4 ฉีดเข้าไปในช่องทางเข้าและหัวฉีด 6 -5. เมื่อปล่อยคันเร่งอย่างรวดเร็วคอมเพรสเซอร์ยังคงหมุนอยู่และเพื่อลดแรงดันในช่อง 6 บายพาสวาล์ว 5 สูญญากาศในท่อทางเข้า 8 เปิดและอัดอากาศจากช่อง 6 ผ่านวาล์วเดียวกัน 5 จะถูกบายพาสอีกครั้งในท่อ 3 ที่ด้านหน้าของคอมเพรสเซอร์ การปรับแรงดันจะเกิดขึ้นเร็วมากในขณะที่ความเร็วของเทอร์โบชาร์จเจอร์ไม่ลดลงอย่างรวดเร็ว ครั้งถัดไปที่คุณเหยียบคันเร่ง วาล์วบายพาส 5 ปิดอย่างรวดเร็วและคอมเพรสเซอร์ส่งอากาศที่มีแรงดันไปยังเครื่องยนต์โดยมีความล่าช้าเล็กน้อย วิธีนี้ช่วยให้คุณใช้กำลังเครื่องยนต์เต็มที่ในเสี้ยววินาทีหลังจากกดแป้นควบคุม

ตัวอย่างที่ดีของเครื่องยนต์เบนซินแบบซุปเปอร์ชาร์จคือเครื่องยนต์ Porsche 911 (ประเทศเยอรมนี) ในขั้นต้น มันเป็นเครื่องยนต์ระบายความร้อนด้วยอากาศหกสูบโดยธรรมชาติ โดยมีปริมาตร 2,000 ซม. 3 ซึ่งมีกำลัง 96 กิโลวัตต์ ในรุ่นซูเปอร์ชาร์จ ปริมาณการทำงานเพิ่มขึ้นเป็น 3000 ซม. 3 และกำลังเพิ่มขึ้นเป็น 220 กิโลวัตต์ตามข้อกำหนดด้านระดับเสียงและการมีอยู่ของสารอันตรายในก๊าซไอเสีย ขนาดของเครื่องยนต์ไม่เพิ่มขึ้น เมื่อพัฒนาเครื่องยนต์ 911 ได้ใช้ประสบการณ์มากมายสะสมระหว่างการสร้างเครื่องยนต์สิบสองสูบแบบแข่ง 917 ซึ่งในปี 1978 ได้พัฒนากำลัง 810 กิโลวัตต์ที่ความเร็ว 7800 นาที -1 และแรงดันบูสต์ของ 140 กิโลปาสคาล เครื่องยนต์ติดตั้งเทอร์โบชาร์จเจอร์สองตัวแรงบิดสูงสุดคือ 1100 N·m และน้ำหนักของมันคือ 285 กิโลกรัม ในโหมดกำลังเครื่องยนต์ที่กำหนด การจ่ายอากาศโดยเครื่องอัดแบบท่อที่ความเร็ว 90,000 นาที-1 คือ 0.55 กก./วินาที ที่อุณหภูมิอากาศ 150-160 °C ที่กำลังเครื่องยนต์สูงสุด อุณหภูมิของไอเสียจะสูงถึง 1,000-1100 องศาเซลเซียส อัตราเร่งของรถแข่งจากการหยุดนิ่งเป็น 100 กม./ชม. ด้วยเครื่องยนต์นี้ใช้เวลา 2.3 วินาที เมื่อสร้างเครื่องยนต์สำหรับรถแข่งคันนี้ ระบบควบคุมเทอร์โบชาร์จที่สมบูรณ์แบบก็ได้รับการพัฒนา ซึ่งทำให้สามารถบรรลุคุณสมบัติไดนามิกที่ดีของรถได้ รูปแบบการควบคุมเดียวกันนี้ถูกนำมาใช้ในเครื่องยนต์ปอร์เช่ 911

เมื่อเปิดคันเร่งเต็มที่ แรงดันบูสต์สูงสุดในเครื่องยนต์ Porsche 911 ของวาล์วบายพาส 13 (ดูรูปที่ 85) จำกัดไว้ที่ 80 kPa ความดันนี้ถึงแล้วที่ความเร็วรอบเครื่องยนต์ 3000 นาที-1 ในช่วงความเร็วรอบเครื่องยนต์ 3000-5500 นาที-1 แรงดันบูสต์จะคงที่ และอุณหภูมิอากาศด้านหลังคอมเพรสเซอร์อยู่ที่ 125 °C ที่กำลังเครื่องยนต์สูงสุด ปริมาณการไล่ออกถึง 22% ของการไหลของก๊าซไอเสีย วาล์วนิรภัยที่ติดตั้งในท่อไอดีถูกปรับเป็นแรงดัน 110-140 kPa และในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุกับวาล์วบายพาสก๊าซไอเสีย วาล์วจะตัดการจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิง ซึ่งจะเป็นการจำกัดการเพิ่มกำลังของเครื่องยนต์ที่ไม่สามารถควบคุมได้ ที่กำลังเครื่องยนต์สูงสุด การจ่ายอากาศโดยคอมเพรสเซอร์คือ 0.24 กก./วินาที อัตราส่วนการอัดเท่ากับ e = 8.5 ในเครื่องยนต์ที่สำลักโดยธรรมชาติ ลดลงเหลือ 6.5 โดยใช้ซูเปอร์ชาร์จ นอกจากนี้ มีการใช้วาล์วไอเสียที่ระบายความร้อนด้วยโซเดียม เปลี่ยนเวลาวาล์ว และปรับปรุงระบบระบายความร้อน ที่กำลังเครื่องยนต์สูงสุด ความเร็วของเทอร์โบชาร์จเจอร์อยู่ที่ 90,000 นาที-1 ในขณะที่กำลังของกังหันสูงถึง 26 กิโลวัตต์ รถยนต์ที่ส่งออกไปยังสหรัฐอเมริกาจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดสำหรับเนื้อหาของสารอันตรายในก๊าซไอเสีย ดังนั้น รถปอร์เช่ 911 ที่ส่งไปยังสหรัฐอเมริกาจึงได้รับการติดตั้งเพิ่มเติมด้วยเครื่องปฏิกรณ์ความร้อนสองเครื่อง ซึ่งเป็นระบบสำหรับการจ่ายอากาศสำรองและก๊าซไอเสียสำหรับการเผาไหม้ภายหลัง รวมไปถึงระบบหมุนเวียนไอเสีย กำลังของเครื่องยนต์ปอร์เช่ 911 ลดลงเหลือ 195 กิโลวัตต์

ในระบบควบคุมบูสต์เทอร์โบอื่นๆ เช่น ARSบริษัท SAAB ของสวีเดนซึ่งเป็นบริษัทอิเล็กทรอนิกส์ใช้เพื่อควบคุมแรงดันบูสต์ แรงดันบูสต์ถูกจำกัดโดยวาล์วที่ควบคุมการไหลของก๊าซไอเสียผ่านช่องทางบายพาสผ่านกังหัน วาล์วจะเปิดขึ้นเมื่อมีสุญญากาศเกิดขึ้นในท่อไอดี ซึ่งค่าจะถูกควบคุมโดยการควบคุมการไหลของอากาศระหว่างท่อไอดีและทางเข้าของคอมเพรสเซอร์

วาล์วปีกผีเสื้อที่ควบคุมสุญญากาศในวาล์วบายพาสมีไดรฟ์ไฟฟ้าที่ควบคุมโดยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ตามสัญญาณของแรงดันบูสต์ การระเบิด และเซ็นเซอร์ความเร็ว เซ็นเซอร์ตรวจจับการน็อคเป็นองค์ประกอบเพียโซอิเล็กทริกที่มีความละเอียดอ่อนซึ่งติดตั้งอยู่ในบล็อกกระบอกสูบที่ตรวจจับการน็อค โดยสัญญาณของเซ็นเซอร์นี้ สุญญากาศในห้องควบคุมของวาล์วบายพาสถูกจำกัด

ระบบควบคุมเทอร์โบชาร์จดังกล่าวช่วยให้รถมีไดนามิกที่ดี ซึ่งจำเป็น เช่น สำหรับการแซงอย่างรวดเร็วในการจราจรหนาแน่น ในการทำเช่นนี้ คุณสามารถทำให้เครื่องยนต์ทำงานได้อย่างรวดเร็วด้วยแรงดันบูสต์สูงสุด เนื่องจากการระเบิดในเครื่องยนต์ที่ค่อนข้างเย็นและโหลดบางส่วนจะไม่เกิดขึ้นทันที หลังจากนั้นไม่กี่วินาที เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นและการระเบิดเริ่มปรากฏขึ้น อุปกรณ์ควบคุมจะลดแรงดันบูสต์ของสัญญาณจากเซ็นเซอร์น็อค

ข้อดีของกฎข้อบังคับนี้คืออนุญาตให้ใช้เชื้อเพลิงที่มีค่าออกเทนต่างกันในเครื่องยนต์โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงใดๆ เมื่อใช้น้ำมันเชื้อเพลิงที่มีค่าออกเทนที่ 91 เครื่องยนต์ SAAB ที่มีระบบควบคุมดังกล่าวสามารถทำงานเป็นเวลานานด้วยแรงดันบูสต์สูงถึง 70 kPa ในเวลาเดียวกันอัตราส่วนกำลังอัดของเครื่องยนต์นี้ซึ่งใช้อุปกรณ์ฉีดน้ำมันเบนซิน Bosch K-Jetronic คือ e = 8.5 ความสำเร็จที่ประสบความสำเร็จในการลดการใช้เชื้อเพลิงของรถยนต์นั่งส่วนบุคคลด้วยการใช้เทอร์โบชาร์จได้มีส่วนทำให้ใช้ในการก่อสร้างรถจักรยานยนต์ ในที่นี้ เราควรพูดถึงบริษัท Honda สัญชาติญี่ปุ่นซึ่งเป็นเจ้าแรกที่ใช้เทอร์โบชาร์จในเครื่องยนต์สองสูบที่ระบายความร้อนด้วยของเหลวของรุ่น “ช 500” เพื่อเพิ่มกำลังและลดการใช้เชื้อเพลิง การใช้เทอร์โบชาร์จเจอร์ในเครื่องยนต์ที่มีการกระจัดน้อยนั้นมีปัญหาหลายประการที่เกี่ยวข้องกับความต้องการที่จะได้รับแรงดันบูสต์แบบเดียวกับในเครื่องยนต์ที่มีกำลังสูง แต่มีอัตราการไหลของอากาศต่ำ แรงดันบูสต์ขึ้นอยู่กับความเร็วรอบนอกของล้อคอมเพรสเซอร์เป็นหลัก และเส้นผ่านศูนย์กลางของล้อนี้จะถูกกำหนดโดยการจ่ายอากาศที่ต้องการ ดังนั้นจึงจำเป็นที่เทอร์โบชาร์จเจอร์จะต้องมีความเร็วในการหมุนที่สูงมากโดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางของใบพัดขนาดเล็ก เส้นผ่านศูนย์กลางของล้อคอมเพรสเซอร์ในเครื่องยนต์ฮอนด้าดังกล่าวที่มีปริมาตร 500 ซม. 3 คือ 48.3 มม. และที่แรงดันบูสต์ 0.13 MPa โรเตอร์เทอร์โบชาร์จเจอร์จะหมุนที่ความถี่ 180,000 นาที-1 ความเร็วในการหมุนสูงสุดของเทอร์โบชาร์จเจอร์นี้สูงถึง 240,000 นาที-1

เมื่อแรงดันบูสต์เพิ่มขึ้นเหนือ 0.13 MPa วาล์วบายพาสไอเสีย (รูปที่ 87) จะเปิดขึ้น ควบคุมโดยแรงดันบูสต์ในห้อง และส่วนหนึ่งของก๊าซไอเสียที่ข้ามกังหันจะถูกส่งไปยังท่อร่วมไอเสีย ซึ่งจำกัด ความเร็วคอมเพรสเซอร์เพิ่มขึ้นอีก วาล์วบายพาสจะเปิดขึ้นที่ความเร็วรอบเครื่องยนต์ประมาณ 6500 นาที-1 และเมื่อแรงดันบูสต์เพิ่มขึ้นอีก แรงดันบูสต์จะไม่เพิ่มขึ้นอีกต่อไป

ปริมาณเชื้อเพลิงที่ฉีดโดยหัวฉีดซึ่งจำเป็นเพื่อให้ได้องค์ประกอบผสมที่ต้องการ ถูกกำหนดโดยอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ที่อยู่เหนือล้อหลังของรถจักรยานยนต์ ซึ่งยังประมวลผลข้อมูลจากเซ็นเซอร์อากาศเข้าและอุณหภูมิน้ำหล่อเย็น เซ็นเซอร์ตำแหน่งปีกผีเสื้อ อากาศ เซ็นเซอร์ความดัน, เซ็นเซอร์ความเร็วเครื่องยนต์

ข้อได้เปรียบหลักของเครื่องยนต์ซูเปอร์ชาร์จคือการลดการใช้เชื้อเพลิงในขณะที่เพิ่มกำลังเครื่องยนต์ รถจักรยานยนต์ "ฮอนด้า" CXรถรุ่น 500" ที่ใช้เครื่องยนต์ดูดอากาศตามธรรมชาติใช้ 4.8 ลิตร/100 กม. ในขณะที่รถจักรยานยนต์รุ่นเดียวกันที่ติดตั้งเครื่องยนต์ซูเปอร์ชาร์จของเครื่องยนต์ "CX 500 7X" กินไฟเพียง 4.28 ลิตร/100 กม. มวลของรถจักรยานยนต์ “ฮอนด้า CX 500 G" คือ 248 กก. ซึ่งมากกว่ามวลของรถจักรยานยนต์ในระดับเดียวกันมากกว่า 50 กก. โดยมีปริมาตรกระบอกสูบ 500-550 ซม. 3 (เช่น รถจักรยานยนต์คาวาซากิ KZ 550” มีมวล 190 กก.) อย่างไรก็ตาม ในขณะเดียวกัน คุณภาพไดนามิกและความเร็วสูงสุดของรถจักรยานยนต์ Honda CX 500 7 ก็เหมือนกับของรถจักรยานยนต์ที่มีความจุมากกว่าสองเท่า ในขณะเดียวกัน ระบบเบรกก็ได้รับการปรับปรุงโดยสัมพันธ์กับการเติบโตของคุณภาพความเร็วของรถจักรยานยนต์คันนี้ เครื่องยนต์ Honda CX 500 G ได้รับการออกแบบสำหรับความเร็วที่สูงขึ้นไปอีก และความเร็วสูงสุดคือ 9000 นาที-1

การสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงเฉลี่ยที่ลดลงนั้นทำได้โดยข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อรถจักรยานยนต์เคลื่อนที่ด้วยความเร็วการทำงานเฉลี่ย แรงดันในท่อร่วมไอดีจะเท่ากับหรือต่ำกว่าความดันบรรยากาศเล็กน้อย กล่าวคือ การใช้บูสต์มีขนาดเล็กมาก . เฉพาะเมื่อวาล์วปีกผีเสื้อเปิดเต็มที่ และด้วยเหตุนี้ ปริมาณและอุณหภูมิของก๊าซไอเสียจึงเพิ่มขึ้น ความเร็วของเทอร์โบชาร์จเจอร์และแรงดันบูสต์จะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้กำลังเครื่องยนต์เพิ่มขึ้น ความล่าช้าในการเพิ่มกำลังเครื่องยนต์ด้วยการเปิดคันเร่งที่แหลมคมเกิดขึ้นและเกี่ยวข้องกับเวลาที่ต้องใช้ในการเร่งความเร็วของเทอร์โบชาร์จเจอร์

รูปแบบทั่วไปของโรงไฟฟ้าของรถจักรยานยนต์ "Honda CX 500 ที"เทอร์โบชาร์จจะแสดงในรูปที่ 87. ความผันผวนของความดันอากาศขนาดใหญ่ในท่อร่วมไอดีของเครื่องยนต์สองสูบที่มีการทำงานของกระบอกสูบไม่เท่ากันนั้นถูกทำให้ชื้นโดยห้องและตัวรับการหน่วง เมื่อสตาร์ทเครื่องยนต์ วาล์วจะป้องกันการไหลย้อนกลับของอากาศที่เกิดจากวาล์วขนาดใหญ่ทับซ้อนกัน ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวช่วยลดการจ่ายลมร้อนไปยังเท้าคนขับ ซึ่งเกิดขึ้นจากการระบายความร้อนด้วยอากาศ หม้อน้ำระบบระบายความร้อนถูกพัดลมไฟฟ้าเป่า ท่อร่วมไอเสียสั้นไปยังกังหันช่วยลดการสูญเสียพลังงานของก๊าซไอเสียและมีส่วนทำให้การสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงลดลง ความเร็วสูงสุดของรถจักรยานยนต์คือ 177 กม./ชม.

ประเภทการบีบอัด "COMPREKS"

วิธีการเพิ่มแรงดัน "Comprex" ที่น่าสนใจมากซึ่งพัฒนาโดย "Brown and Boveri" ประเทศสวิตเซอร์แลนด์คือการใช้แรงดันของก๊าซไอเสียที่กระทำโดยตรงกับการไหลของอากาศที่จ่ายให้กับเครื่องยนต์ ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ที่ได้จะเหมือนกับในกรณีของการใช้เทอร์โบชาร์จเจอร์ แต่ไม่มีเทอร์ไบน์และคอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยงสำหรับการผลิตและการปรับสมดุลซึ่งต้องใช้วัสดุพิเศษและอุปกรณ์ที่มีความแม่นยำสูง

ไดอะแกรมของระบบแรงดันของประเภท "Comprex" แสดงในรูปที่ 88. ส่วนหลักคือโรเตอร์แบบมีใบมีดที่หมุนอยู่ในตัวเรือนด้วยความเร็ว 3 เท่าของความเร็วของเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์ โรเตอร์ติดตั้งอยู่ในตัวเรือนบนตลับลูกปืนกลิ้งและขับเคลื่อนด้วยสายพานวีหรือสายพานแบบฟันเฟือง ประเภทไดรฟ์คอมเพรสเซอร์ "Comprex" กินไฟไม่เกิน 2% ของกำลังเครื่องยนต์ หน่วย Kompreks ไม่ใช่คอมเพรสเซอร์ในความหมายที่สมบูรณ์ของคำ เนื่องจากโรเตอร์มีเพียงช่องที่ขนานกับแกนหมุนเท่านั้น ในช่องเหล่านี้ อากาศที่เข้าสู่เครื่องยนต์จะถูกบีบอัดโดยแรงดันไอเสีย ช่องว่างสิ้นสุดของโรเตอร์รับประกันการกระจายของก๊าซไอเสียและอากาศผ่านช่องทางของโรเตอร์ แผ่นเรเดียลตั้งอยู่ที่ขอบด้านนอกของโรเตอร์โดยมีช่องว่างเล็ก ๆ กับพื้นผิวด้านในของร่างกายเนื่องจากมีการสร้างช่องสัญญาณซึ่งปิดทั้งสองด้านด้วยฝาปิด

มีหน้าต่างที่ฝาครอบด้านขวาและสำหรับจ่ายก๊าซไอเสียจากเครื่องยนต์ไปยังตัวเรือนยูนิตและ จี -เพื่อกำจัดก๊าซไอเสียออกจากตัวเรือนไปยังท่อร่วมไอเสียแล้วออกสู่บรรยากาศ มีหน้าต่างอยู่ที่ฝาครอบด้านซ้าย ขเพื่อจ่ายอากาศอัดให้กับเครื่องยนต์และหน้าต่าง dเพื่อส่งอากาศบริสุทธิ์ไปยังตัวเรือนจากท่อทางเข้า อีการเคลื่อนที่ของช่องระหว่างการหมุนของโรเตอร์ทำให้พวกมันเชื่อมต่อกับท่อไอเสียและท่อไอดีของเครื่องยนต์สลับกัน

เมื่อเปิดหน้าต่าง เอคลื่นกระแทกแรงดันเกิดขึ้น ซึ่งจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเสียงไปยังปลายอีกด้านของท่อร่วมไอเสียและนำก๊าซไอเสียเข้าสู่ช่องโรเตอร์พร้อมกันโดยไม่ผสมกับอากาศ เมื่อคลื่นแรงดันนี้ไปถึงปลายอีกด้านของท่อร่วมไอเสีย หน้าต่าง b จะเปิดขึ้นและอากาศที่ถูกอัดโดยก๊าซไอเสียในช่องของโรเตอร์จะถูกผลักออกจากท่อสู่ท่อ ในให้กับเครื่องยนต์ อย่างไรก็ตาม ก่อนที่ก๊าซไอเสียในช่องนี้ของโรเตอร์จะเข้าใกล้ปลายด้านซ้าย หน้าต่างจะปิดก่อน เอแล้วก็หน้าต่าง ขและช่องนี้ของโรเตอร์ที่มีก๊าซไอเสียภายใต้แรงดันจะถูกปิดทั้งสองด้านโดยผนังด้านท้ายของตัวเครื่อง

เมื่อโรเตอร์หมุนต่อไป ช่องที่มีก๊าซไอเสียจะเข้าใกล้หน้าต่าง จีเข้าไปในท่อร่วมไอเสียและก๊าซไอเสียจะออกจากช่องทางเข้าไป เมื่อช่องเลื่อนผ่านหน้าต่าง จีก๊าซไอเสียที่หนีออกมาจะถูกขับออกทางหน้าต่าง dอากาศบริสุทธิ์ซึ่งเติมช่องทั้งหมดให้พัดและทำให้โรเตอร์เย็นลง ผ่านหน้าต่าง จีและ ง,ช่องโรเตอร์ซึ่งเต็มไปด้วยอากาศบริสุทธิ์จะปิดอีกครั้งที่ผนังด้านท้ายของตัวเรือนทั้งสองด้านอีกครั้ง และพร้อมสำหรับรอบต่อไป รอบที่อธิบายไว้นั้นง่ายมากเมื่อเปรียบเทียบกับสิ่งที่เกิดขึ้นจริงและดำเนินการในช่วงความเร็วรอบเครื่องยนต์ที่แคบเท่านั้น นี่คือเหตุผลที่ว่าทำไมวิธีการอัดบรรจุอากาศมากเกินไปซึ่งเป็นที่รู้จักมา 40 ปีจึงไม่ได้ใช้ในรถยนต์ ในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา ผลงานของ Brown และ Bovery ได้ปรับปรุงการบูสต์ของ Komprex อย่างมีนัยสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มีการเปิดตัวห้องเพิ่มเติมในฝาท้าย ซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าการจ่ายอากาศที่เชื่อถือได้ในช่วงความเร็วรอบเครื่องยนต์ที่หลากหลาย รวมถึงที่ค่าต่ำ .

ซูเปอร์ชาร์จ "Comprex" ได้รับการทดสอบกับรถยนต์ออฟโรดขับเคลื่อนสี่ล้อของ บริษัท Steyer-Daimler-Puch ของออสเตรียซึ่งติดตั้งเครื่องยนต์ดีเซล "Opel Record 2.3D" และ "Mercedes-Benz 200D"

ข้อดีของวิธี “Comprex” เมื่อเปรียบเทียบกับเทอร์โบชาร์จเจอร์คือไม่มีความล่าช้าในการเพิ่มแรงดันบูสต์หลังจากกดแป้นควบคุม ประสิทธิภาพของระบบเทอร์โบชาร์จเจอร์ถูกกำหนดโดยพลังงานของก๊าซไอเสียซึ่งขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ตัวอย่างเช่น ถ้าเครื่องยนต์เต็มกำลัง อุณหภูมิของไอเสียอยู่ที่ 400 ° C ดังนั้นในฤดูหนาวจะใช้เวลาหลายนาทีกว่าจะถึงอุณหภูมินี้ ข้อได้เปรียบที่สำคัญของวิธี "Comprex" ก็คือการรับแรงบิดของเครื่องยนต์ขนาดใหญ่ที่ความเร็วต่ำ ซึ่งทำให้สามารถใช้กระปุกเกียร์ที่มีจำนวนก้าวน้อยลงได้

กำลังเครื่องยนต์ที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อกดแป้นควบคุมเป็นสิ่งที่พึงปรารถนาโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับรถแข่ง บริษัท Ferrari ของอิตาลีกำลังทดสอบวิธีการอัดบรรจุอากาศของ Komprex กับรถแข่งของตนเนื่องจากเมื่อใช้เทอร์โบชาร์จเจอร์เพื่อให้เครื่องยนต์มีปฏิกิริยาตอบสนองอย่างรวดเร็วต่อตำแหน่ง แป้นเหยียบควบคุมเมื่อเข้าโค้งบนรถแข่ง จำเป็นต้องใช้ระบบการกำกับดูแลที่ซับซ้อนที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้

เมื่อทำการทดสอบระบบแรงดัน "Comprex" ในเครื่องยนต์หกสูบของรถแข่งคลาส "Ferrari" F1มีปฏิกิริยาที่รวดเร็วมากของเครื่องยนต์ต่อการเคลื่อนที่ของแป้นควบคุม

เพื่อให้ได้แรงดันบูสต์สูงสุดสำหรับเครื่องยนต์เหล่านี้ จะใช้การระบายความร้อนด้วยอากาศแบบชาร์จ อากาศไหลผ่านโรเตอร์ของชุด “Comprex” มากกว่าที่เครื่องยนต์ต้องการ เนื่องจากส่วนหนึ่งของอากาศถูกใช้เพื่อทำให้ชุดอัดบรรจุอากาศเย็นลง นี่เป็นข้อได้เปรียบอย่างมากสำหรับเครื่องยนต์แข่ง ซึ่งแม้แต่ตอนสตาร์ทก็ยังทำงานโดยมีอากาศไหลผ่านอินเตอร์คูลเลอร์เกือบเต็ม ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ เครื่องยนต์ที่มีหน่วย "Comprex" จะอยู่ในสภาพอุณหภูมิที่ดีที่สุดเมื่อถึงเวลาเปิดตัวเพื่อให้มีกำลังเต็มที่

การใช้ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ "Comprex" แทนเทอร์โบชาร์จเจอร์ช่วยลดเสียงรบกวนของเครื่องยนต์ เนื่องจากทำงานที่ความเร็วต่ำ ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนา ความเร็วของโรเตอร์เป็นสาเหตุของเสียงที่ความถี่เดียวกับเทอร์โบชาร์จเจอร์ ข้อเสียเปรียบนี้ถูกกำจัดโดยระยะห่างที่ไม่สม่ำเสมอของช่องรอบเส้นรอบวงของโรเตอร์

เมื่อใช้ระบบ "Comprex" การหมุนเวียนก๊าซไอเสียจะง่ายขึ้นอย่างมาก ซึ่งใช้เพื่อลดปริมาณของ น็อกโดยทั่วไปแล้ว การหมุนเวียนจะดำเนินการโดยนำส่วนหนึ่งของก๊าซไอเสียจากท่อไอเสีย เติม ระบายความร้อน และป้อนเข้าไปในท่อไอดีของเครื่องยนต์ ในระบบ "Comprex" รูปแบบนี้อาจง่ายกว่ามาก เนื่องจากส่วนผสมของก๊าซไอเสียกับการไหลของอากาศบริสุทธิ์และการระบายความร้อนจะเกิดขึ้นโดยตรงในช่องของโรเตอร์

วิธีเพิ่มประสิทธิภาพทางกลของเครื่องยนต์สันดาปภายใน

ประสิทธิภาพทางกลสะท้อนอัตราส่วนระหว่างกำลังเครื่องยนต์ที่ระบุและประสิทธิภาพ ความแตกต่างระหว่างค่าเหล่านี้เกิดจากความสูญเสียที่เกี่ยวข้องกับการส่งกำลังก๊าซจากเม็ดมะยมลูกสูบไปยังมู่เล่และการขับเคลื่อนของอุปกรณ์เสริมของเครื่องยนต์ การสูญเสียทั้งหมดเหล่านี้จำเป็นต้องทราบอย่างแน่นอนเมื่อเป้าหมายคือการปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงของเครื่องยนต์

ส่วนที่สำคัญที่สุดของการสูญเสียนั้นเกิดจากแรงเสียดทานในกระบอกสูบ ส่วนที่มีขนาดเล็กกว่านั้นเกิดจากการเสียดสีในตลับลูกปืนที่หล่อลื่นอย่างดีและการขับเคลื่อนของอุปกรณ์ที่จำเป็นสำหรับการทำงานของเครื่องยนต์ การสูญเสียที่เกี่ยวข้องกับการรับอากาศเข้าสู่เครื่องยนต์ (การสูญเสียการปั๊ม) มีความสำคัญมาก เนื่องจากจะเพิ่มขึ้นตามกำลังสองของความเร็วรอบเครื่องยนต์

การสูญเสียพลังงานที่จำเป็นในการขับเคลื่อนอุปกรณ์ที่ช่วยให้แน่ใจในการทำงานของเครื่องยนต์นั้นรวมถึงกำลังในการขับเคลื่อนกลไกการจ่ายก๊าซ ปั๊มน้ำมัน น้ำ และเชื้อเพลิง และพัดลมระบบระบายความร้อน ในเครื่องยนต์ระบายความร้อนด้วยอากาศ พัดลมจ่ายอากาศเป็นส่วนสำคัญของเครื่องยนต์เมื่อทำการทดสอบบนม้านั่ง ในขณะที่ในเครื่องยนต์ระบายความร้อนด้วยของเหลว ในระหว่างการทดสอบ พัดลมและหม้อน้ำมักจะไม่มี และน้ำจากวงจรระบายความร้อนภายนอก ใช้สำหรับระบายความร้อน หากไม่ได้คำนึงถึงการใช้พลังงานของพัดลมของเครื่องยนต์ระบายความร้อนด้วยของเหลว จะทำให้การประเมินค่าตัวบ่งชี้ทางเศรษฐกิจและพลังงานสูงเกินไปอย่างเห็นได้ชัดเมื่อเทียบกับเครื่องยนต์ระบายความร้อนด้วยอากาศ

การสูญเสียอื่นๆ ในการขับเคลื่อนอุปกรณ์เกี่ยวข้องกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า คอมเพรสเซอร์แบบนิวแมติก ปั๊มไฮดรอลิกที่จำเป็นสำหรับการให้แสงสว่าง ทำให้มั่นใจในการทำงานของเครื่องมือ ระบบเบรก และการบังคับเลี้ยวของรถ เมื่อทำการทดสอบเครื่องยนต์บนขาตั้งเบรก จำเป็นต้องพิจารณาว่าอุปกรณ์เพิ่มเติมใดที่ถือว่าเป็นอุปกรณ์เพิ่มเติมและวิธีการโหลด เนื่องจากสิ่งนี้จำเป็นสำหรับการเปรียบเทียบตามวัตถุประสงค์ของคุณลักษณะของเครื่องยนต์ต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สิ่งนี้ใช้กับระบบหล่อเย็นน้ำมัน ซึ่งเมื่อรถเคลื่อนที่ จะถูกระบายความร้อนด้วยการเป่าลมเข้าไปในอ่างน้ำมัน ซึ่งไม่มีในระหว่างการทดสอบบนขาตั้งเบรก เมื่อทำการทดสอบเครื่องยนต์ที่ไม่มีพัดลมบนขาตั้ง จะไม่มีการสร้างเงื่อนไขสำหรับการเป่าลมผ่านท่อ ซึ่งทำให้อุณหภูมิในท่อไอดีเพิ่มขึ้นและทำให้ปัจจัยการเติมและกำลังเครื่องยนต์ลดลง

ตำแหน่งของตัวกรองอากาศและปริมาณความต้านทานของท่อร่วมไอเสียต้องสอดคล้องกับตำแหน่งที่มีอยู่ภายใต้สภาพการทำงานของเครื่องยนต์ในรถยนต์ คุณลักษณะที่สำคัญเหล่านี้จะต้องนำมาพิจารณาเมื่อเปรียบเทียบลักษณะของเครื่องยนต์ที่แตกต่างกันหรือเครื่องยนต์หนึ่งเครื่องที่ออกแบบมาเพื่อใช้ในสภาวะที่แตกต่างกัน เช่น ในรถยนต์หรือรถบรรทุก รถแทรกเตอร์ หรือเพื่อขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอยู่กับที่ คอมเพรสเซอร์ เป็นต้น

เมื่อภาระเครื่องยนต์ลดลง ประสิทธิภาพเชิงกลจะลดลง เนื่องจากค่าสัมบูรณ์ของการสูญเสียส่วนใหญ่ไม่ได้ขึ้นอยู่กับโหลด ตัวอย่างที่แสดงเป็นตัวอย่างคือการทำงานของเครื่องยนต์ที่ไม่มีโหลด กล่าวคือ ขณะเดินเบา เมื่อประสิทธิภาพเชิงกลเป็นศูนย์และกำลังทั้งหมดที่ระบุของเครื่องยนต์ใช้เพื่อเอาชนะความสูญเสีย เมื่อโหลดเครื่องยนต์ 50% หรือน้อยกว่า การสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงเฉพาะจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อเทียบกับโหลดเต็ม ดังนั้นจึงไม่ประหยัดเลยที่จะใช้เครื่องยนต์ที่มีกำลังมากกว่าที่จำเป็นในการขับขี่

ประสิทธิภาพเชิงกลของเครื่องยนต์ขึ้นอยู่กับชนิดของน้ำมันที่ใช้ การใช้น้ำมันที่มีความหนืดสูงในฤดูหนาวจะทำให้สิ้นเปลืองเชื้อเพลิงมากขึ้น กำลังเครื่องยนต์ที่ระดับความสูงลดลงเนื่องจากความดันบรรยากาศลดลง แต่การสูญเสียยังคงไม่เปลี่ยนแปลงในทางปฏิบัติ อันเป็นผลมาจากการที่ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงจำเพาะเพิ่มขึ้นในลักษณะเดียวกับที่เกิดขึ้นกับภาระเครื่องยนต์บางส่วน

แรงเสียดทานสูญเสียในกลุ่มลูกสูบและลูกสูบ

ความสูญเสียสูงสุดในเครื่องยนต์เกิดจากแรงเสียดทานของลูกสูบในกระบอกสูบ เงื่อนไขการหล่อลื่นผนังกระบอกสูบนั้นยังห่างไกลจากที่น่าพอใจ ชั้นน้ำมันบนผนังกระบอกสูบเมื่อลูกสูบอยู่ที่ BDC สัมผัสกับก๊าซไอเสียที่ร้อนจัด เพื่อลดการใช้น้ำมัน แหวนขูดน้ำมันจะดึงส่วนหนึ่งของมันออกจากผนังกระบอกสูบเมื่อลูกสูบเคลื่อนไปที่ BDC อย่างไรก็ตาม ชั้นน้ำมันหล่อลื่นระหว่างกระโปรงลูกสูบและกระบอกสูบยังคงอยู่

วงแหวนอัดแรกทำให้เกิดการเสียดสีมากที่สุด เมื่อลูกสูบเคลื่อนไปที่ TDC วงแหวนนี้จะวางอยู่บนผิวด้านล่างของร่องลูกสูบของลูกสูบ และแรงดันที่เกิดขึ้นระหว่างการบีบอัดและการเผาไหม้ของส่วนผสมการทำงานจะกดลงไปที่ผนังกระบอกสูบ เนื่องจากระบบการหล่อลื่นแหวนลูกสูบมีความเหมาะสมน้อยที่สุดเนื่องจากการเสียดสีแบบแห้งและอุณหภูมิสูง การสูญเสียความเสียดทานจึงสูงที่สุดที่นี่ ระบบการหล่อลื่นของวงแหวนอัดที่สองนั้นดีกว่า แต่แรงเสียดทานยังคงมีนัยสำคัญ ดังนั้นจำนวนแหวนลูกสูบจึงส่งผลต่อปริมาณการสูญเสียความเสียดทานของกลุ่มลูกสูบกระบอกสูบด้วย

ปัจจัยที่ไม่เอื้ออำนวยอีกประการหนึ่งคือการบีบอัดของลูกสูบใกล้กับ TDC กับผนังกระบอกสูบโดยแรงดันแก๊สและแรงเฉื่อยของมวลลูกสูบ ในเครื่องยนต์ยานยนต์ความเร็วสูง แรงเฉื่อยจะมากกว่าแก๊ส ดังนั้น ตลับลูกปืนก้านสูบรับน้ำหนักสูงสุดที่ TDC ของจังหวะไอเสีย เมื่อก้านสูบถูกยืดออกโดยแรงเฉื่อยที่ใช้กับหัวส่วนบนและส่วนล่าง

แรงที่กระทำตามก้านสูบจะสลายตัวเป็นแรงที่พุ่งไปตามแกนของกระบอกสูบและตั้งฉากกับผนัง

เป็นประโยชน์ที่จะใช้แบริ่งกลิ้งในเครื่องยนต์ที่แรงสูงกระทำกับพวกเขา ขอแนะนำให้วางแขนโยกบนตลับลูกปืนเข็ม ตัวอย่างเช่น ตลับลูกปืนเม็ดกลมยังเคยถูกใช้เป็นตลับลูกปืนขาลูกสูบในก้านสูบโดยเฉพาะในเครื่องยนต์สองจังหวะกำลังสูง - เครื่องยนต์แบบสโตรกส่วนใหญ่รับน้ำหนักในทิศทางเดียวเท่านั้น ดังนั้นฟิล์มน้ำมันที่ต้องการจะไม่สามารถก่อตัวในตลับลูกปืนธรรมดาได้ .

เพื่อให้ได้การสูญเสียแรงเสียดทานต่ำในกลุ่มลูกสูบ-กระบอกสูบ จำเป็นต้องมีลูกสูบที่มีมวลน้อย แหวนลูกสูบจำนวนน้อย และชั้นป้องกันบนกระโปรงลูกสูบที่ปกป้องลูกสูบจากการขูดขีดและการติดขัด

การสูญเสียในการแลกเปลี่ยนก๊าซ

ในการเติมอากาศในกระบอกสูบ จำเป็นต้องสร้างความแตกต่างของแรงดันระหว่างกระบอกสูบกับสภาพแวดล้อมภายนอก สูญญากาศไอดีในกระบอกสูบซึ่งทำหน้าที่ในทิศทางตรงกันข้ามกับการเคลื่อนที่ของลูกสูบและทำให้การหมุนของเพลาข้อเหวี่ยงช้าลงขึ้นอยู่กับจังหวะวาล์ว เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อไอดี ตลอดจนรูปร่างของช่องไอดีซึ่งก็คือ จำเป็น เช่น การสร้างการหมุนของอากาศในกระบอกสูบ เครื่องยนต์ในส่วนนี้ของวงจรทำหน้าที่เป็นปั๊มลมและส่วนหนึ่งของกำลังเครื่องยนต์ที่ระบุถูกใช้เพื่อขับเคลื่อน

สำหรับการเติมกระบอกสูบที่ดี การสูญเสียแรงดันตามสัดส่วนกับกำลังสองของความเร็วรอบเครื่องยนต์ ในระหว่างการเติมจะน้อยที่สุด การสูญเสียความเสียดทานในกลุ่มลูกสูบและกระบอกสูบก็มีลักษณะที่คล้ายคลึงกันในการทำงานของความเร็วในการหมุน และเนื่องจากการสูญเสียประเภทนี้มีมากกว่าส่วนอื่นๆ การสูญเสียทั้งหมดก็ขึ้นอยู่กับระดับที่สองของความเร็วเครื่องยนต์ด้วย ดังนั้นประสิทธิภาพเชิงกลจึงลดลงตามความเร็วที่เพิ่มขึ้น และการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจำเพาะจะลดลง

ที่กำลังเครื่องยนต์สูงสุด ประสิทธิภาพเชิงกลโดยทั่วไปจะอยู่ที่ 0.75 และเมื่อความเร็วของเครื่องยนต์เพิ่มขึ้นอีก กำลังที่มีประสิทธิภาพจะลดลงอย่างรวดเร็ว ที่ความเร็วสูงสุดของเครื่องยนต์และภาระเครื่องยนต์บางส่วน ประสิทธิภาพที่มีประสิทธิผลจะน้อยที่สุด

การสูญเสียระหว่างการแลกเปลี่ยนก๊าซยังรวมถึงต้นทุนด้านพลังงานที่เกี่ยวข้องกับการเป่าข้อเหวี่ยงของเพลาข้อเหวี่ยง เครื่องยนต์สี่จังหวะแบบสูบเดียวมีการสูญเสียมากที่สุด โดยที่อากาศจะถูกดูดเข้าไปในห้องข้อเหวี่ยงพร้อมกับลูกสูบแต่ละจังหวะและดันออกจากเครื่องยนต์อีกครั้ง อากาศปริมาณมากที่สูบผ่านห้องข้อเหวี่ยงยังมีเครื่องยนต์สองสูบที่มีการจัดเรียงกระบอกสูบรูปตัววีและตรงข้ามกัน การสูญเสียประเภทนี้สามารถลดลงได้โดยการติดตั้งเช็ควาล์วที่สร้างสุญญากาศในเหวี่ยง สูญญากาศในเหวี่ยงยังช่วยลดการสูญเสียน้ำมันอันเนื่องมาจากการรั่วไหล ในเครื่องยนต์หลายสูบซึ่งลูกสูบหนึ่งเคลื่อนที่ลงและอีกลูกสูบหนึ่งขึ้น ปริมาตรของก๊าซในห้องข้อเหวี่ยงจะไม่เปลี่ยนแปลง แต่ส่วนที่อยู่ติดกันของกระบอกสูบจะต้องสื่อสารกันเป็นอย่างดี

การสูญเสียของอุปกรณ์เสริมของเครื่องยนต์

ความสำคัญของการสูญเสียไดรฟ์ของอุปกรณ์มักถูกประเมินต่ำเกินไป แม้ว่าจะมีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพเชิงกลของมอเตอร์ มีการศึกษาความสูญเสียในการขับเคลื่อนของกลไกการจ่ายก๊าซเป็นอย่างดี งานที่ใช้ไปในการเปิดวาล์วจะได้รับการชดเชยบางส่วนเมื่อสปริงวาล์วปิดและด้วยเหตุนี้จึงขับเคลื่อนเพลาลูกเบี้ยว การสูญเสียของไดรฟ์จ่ายก๊าซค่อนข้างน้อย และด้วยการลดการสูญเสีย ทำให้สามารถประหยัดต้นทุนพลังงานสำหรับไดรฟ์ได้เพียงเล็กน้อยเท่านั้น บางครั้งเพลาลูกเบี้ยววางบนตลับลูกปืนกลิ้ง แต่สิ่งนี้ใช้กับเครื่องยนต์ของรถแข่งเท่านั้น

ควรให้ความสนใจปั๊มน้ำมันมากขึ้น หากขนาดของปั๊มและการไหลของน้ำมันที่ไหลผ่านถูกประเมินสูงเกินไป น้ำมันส่วนใหญ่จะถูกระบายออกทางวาล์วลดแรงดันที่แรงดันสูง จะเกิดการสูญเสียที่สำคัญในไดรฟ์ของปั๊มน้ำมัน ในเวลาเดียวกัน จำเป็นต้องมีสำรองในระบบหล่อลื่นเพื่อให้แรงดันเพียงพอในการหล่อลื่นตลับลูกปืนธรรมดา รวมถึงตลับลูกปืนที่สึกด้วย ในกรณีนี้ การจ่ายน้ำมันที่ต่ำโดยปั๊มจะทำให้แรงดันลดลงที่ความเร็วรอบเครื่องยนต์ต่ำ และระหว่างการทำงานระยะยาวที่โหลดเต็มที่ ต้องปิดวาล์วลดแรงดันภายใต้สภาวะเหล่านี้และต้องใช้การจ่ายน้ำมันทั้งหมดสำหรับการหล่อลื่น ใช้พลังงานเพียงเล็กน้อยในการขับเคลื่อนปั๊มเชื้อเพลิงและตัวจุดระเบิด นอกจากนี้ เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับยังใช้พลังงานเพียงเล็กน้อย ส่วนสำคัญของพลังงานที่มีประสิทธิภาพคือ 5-10% ที่ใช้ในการขับเคลื่อนพัดลมและปั๊มระบบทำความเย็นซึ่งจำเป็นในการขจัดความร้อนออกจากเครื่องยนต์ เรื่องนี้ได้มีการพูดคุยกันแล้ว มีหลายวิธีในการปรับปรุงประสิทธิภาพเชิงกลของเครื่องยนต์ดังที่เห็นได้ชัดเจน

สามารถประหยัดพลังงานได้เพียงเล็กน้อยโดยการขับปั๊มน้ำมันเชื้อเพลิงและเปิดหัวฉีด ในระดับที่สูงกว่านี้เป็นไปได้ในเครื่องยนต์ดีเซล

การสูญเสียอุปกรณ์เสริมในการขับขี่ของยานพาหนะ

รถมักติดตั้งอุปกรณ์ที่กินกำลังที่มีประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ ดังนั้นจึงช่วยลดส่วนที่เหลือในการขับรถยนต์ ในรถยนต์นั่งส่วนบุคคล อุปกรณ์ดังกล่าวถูกใช้ในปริมาณที่จำกัด โดยส่วนใหญ่จะใช้แอมพลิฟายเออร์ต่างๆ เพื่ออำนวยความสะดวกในการขับขี่ เช่น การบังคับเลี้ยว การขับคลัตช์ ตัวขับเบรก ระบบปรับอากาศของรถยนต์ยังต้องการพลังงานจำนวนหนึ่งโดยเฉพาะสำหรับระบบปรับอากาศ พลังงานยังจำเป็นสำหรับไดรฟ์ไฮดรอลิกต่างๆ เช่น ที่นั่งเคลื่อนที่ หน้าต่างที่เปิดอยู่ หลังคา ฯลฯ

ในรถบรรทุก จำนวนอุปกรณ์เพิ่มเติมจะมากกว่ามาก ระบบเบรกที่ใช้กันทั่วไปโดยใช้แหล่งพลังงานที่แยกจากกัน ตัวเทเปอร์ อุปกรณ์โหลดตัวเอง อุปกรณ์สำหรับยกล้ออะไหล่ ฯลฯ ในรถยนต์วัตถุประสงค์พิเศษ กลไกดังกล่าวถูกใช้อย่างกว้างขวางยิ่งขึ้นไปอีก ในการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงทั้งหมด จะต้องคำนึงถึงกรณีของการใช้พลังงานเหล่านี้ด้วย

ที่สำคัญที่สุดของอุปกรณ์เหล่านี้คือคอมเพรสเซอร์สำหรับสร้างแรงดันอากาศคงที่ในระบบเบรกแบบนิวแมติก คอมเพรสเซอร์ทำงานอย่างต่อเนื่อง เติมอากาศในถังเก็บอากาศ ส่วนหนึ่งของอากาศที่วาล์วลดแรงดันจะไหลออกสู่บรรยากาศโดยไม่ต้องใช้อีกต่อไป ระบบไฮดรอลิกแรงดันสูงที่ให้บริการอุปกรณ์เสริมมีลักษณะเฉพาะโดยการสูญเสียวาล์วลดแรงดัน พวกเขามักจะใช้วาล์วที่เมื่อถึงแรงดันใช้งานในตัวสะสมแล้ว จะปิดการจ่ายของเหลวทำงานต่อไปและควบคุมเส้นบายพาสระหว่างปั๊มกับถัง

การเปรียบเทียบความสูญเสียทางกลในเครื่องยนต์เบนซินและดีเซล

ข้อมูลเปรียบเทียบการสูญเสียทางกลที่วัดภายใต้สภาวะการทำงานเดียวกันของเครื่องยนต์เบนซินที่มีอัตราส่วนการอัดเท่ากับ e = 6 และเครื่องยนต์ดีเซลที่มีอัตราส่วนการอัดเท่ากับ e = 16 (ตารางที่ 11, A)

สำหรับเครื่องยนต์เบนซินนอกจากนี้ในตาราง 11, B ยังเปรียบเทียบการสูญเสียทางกลที่โหลดเต็มและบางส่วน

ตารางที่ 11.ก. แรงดันเฉลี่ยของการสูญเสียทางกลประเภทต่างๆ ในเครื่องยนต์เบนซินและดีเซล ( 1600 นาที-1), MPa

ตารางที่11ข. แรงดันเฉลี่ยของการสูญเสียทางกลประเภทต่างๆ ในเครื่องยนต์เบนซิน (1600 min-1, e = 6) ที่โหลดต่างๆ, MPa

การสูญเสียทั้งหมด สามารถดูได้จากตาราง 11 มีขนาดค่อนข้างเล็กเนื่องจากวัดที่ RPM ต่ำ (1600 นาที-1) ด้วยการเพิ่มความเร็วในการหมุนการสูญเสียจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากการกระทำของแรงเฉื่อยของมวลเคลื่อนที่เชิงแปลซึ่งเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของกำลังที่สองของความถี่การหมุนเช่นเดียวกับความเร็วสัมพัทธ์ในตลับลูกปืนเนื่องจากความหนืด แรงเสียดทานยังเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของความเร็ว นอกจากนี้ยังน่าสนใจที่จะเปรียบเทียบไดอะแกรมตัวบ่งชี้ในกระบอกสูบของเครื่องยนต์ทั้งสองที่อยู่ระหว่างการพิจารณา (รูปที่ 89) แรงดันในกระบอกสูบของเครื่องยนต์ดีเซลนั้นสูงกว่าเครื่องยนต์เบนซินเล็กน้อย และระยะเวลาในการทำงานของเครื่องยนต์จะนานขึ้น ดังนั้นก๊าซกดวงแหวนกับผนังกระบอกสูบด้วยแรงที่มากขึ้นและเป็นเวลานานดังนั้นการสูญเสียความเสียดทานในกลุ่มกระบอกสูบ - ลูกสูบของเครื่องยนต์ดีเซลจึงมากขึ้น ขนาดที่เพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับเครื่องยนต์เบนซิน โดยเฉพาะเส้นผ่านศูนย์กลางของตลับลูกปืนในเครื่องยนต์ดีเซล ก็มีส่วนทำให้เกิดการสูญเสียทางกลเพิ่มขึ้นเช่นกัน

แรงเสียดทานในตลับลูกปืนเกิดจากแรงเฉือนในฟิล์มน้ำมัน ขึ้นอยู่กับขนาดของพื้นผิวเสียดทานและเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของอัตราเฉือน แรงเสียดทานได้รับผลกระทบอย่างมากจากความหนืดของน้ำมันและความหนาของฟิล์มน้ำมันในตลับลูกปืนในระดับที่น้อยกว่า แรงดันแก๊สในกระบอกสูบแทบไม่มีผลกระทบต่อการสูญเสียแบริ่ง

อิทธิพลของเส้นผ่านศูนย์กลางกระบอกสูบและจังหวะลูกสูบต่อประสิทธิภาพที่มีประสิทธิภาพของเครื่องยนต์สันดาปภายใน

ก่อนหน้านี้ มันเป็นเรื่องของการลดการสูญเสียความร้อนเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพตัวบ่งชี้ของเครื่องยนต์ และโดยหลักแล้ว ได้มีการกล่าวถึงการลดอัตราส่วนของพื้นผิวห้องเผาไหม้ต่อปริมาตรของมัน ปริมาตรของห้องเผาไหม้ในระดับหนึ่งบ่งบอกถึงปริมาณความร้อนที่ป้อนเข้ามา ค่าความร้อนของประจุที่เข้ามาในเครื่องยนต์เบนซินนั้นพิจารณาจากอัตราส่วนของอากาศและเชื้อเพลิงที่ใกล้เคียงกับปริมาณสารสัมพันธ์ อากาศบริสุทธิ์จะถูกส่งไปยังเครื่องยนต์ดีเซลและปริมาณเชื้อเพลิงถูกจำกัดด้วยระดับการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ซึ่งมีควันปรากฏในไอเสีย ดังนั้น ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณความร้อนที่ป้อนเข้าและปริมาตรของห้องเผาไหม้ค่อนข้าง ชัดเจน

ทรงกลมมีอัตราส่วนพื้นผิวน้อยที่สุดต่อปริมาตรที่กำหนด ความร้อนจะถูกกำจัดออกสู่พื้นที่โดยรอบโดยพื้นผิว ดังนั้นมวลซึ่งมีรูปร่างเหมือนลูกบอลจะถูกทำให้เย็นลงในระดับที่น้อยที่สุด ความสัมพันธ์ที่ชัดเจนเหล่านี้ถูกนำมาพิจารณาเมื่อออกแบบห้องเผาไหม้ อย่างไรก็ตาม ควรคำนึงถึงความคล้ายคลึงกันทางเรขาคณิตของชิ้นส่วนเครื่องยนต์ที่มีขนาดต่างกัน ดังที่คุณทราบปริมาตรของทรงกลมคือ 4/3xR3 และพื้นผิวของมันคือ 4xR2 ดังนั้นปริมาตรจะเพิ่มขึ้นเร็วขึ้นเมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางเพิ่มขึ้นมากกว่าพื้นผิว ดังนั้นทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าจะมีพื้นผิวที่เล็กกว่าถึง - อัตราส่วนปริมาตร หากพื้นผิวของทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกันมีความแตกต่างของอุณหภูมิเท่ากันและมีค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน a เท่ากัน ทรงกลมขนาดใหญ่จะเย็นลงช้ากว่า

เครื่องยนต์มีความคล้ายคลึงกันทางเรขาคณิตเมื่อมีการออกแบบเหมือนกัน แต่มีขนาดต่างกัน ถ้าเครื่องยนต์ตัวแรกมีเส้นผ่านศูนย์กลางของกระบอกสูบ ตัวอย่างเช่น เท่ากับหนึ่ง และเครื่องยนต์ที่สองมี เขาอยู่ที่2มากกว่านั้น ขนาดเชิงเส้นทั้งหมดของเครื่องยนต์ที่สองจะเป็น 2 เท่า พื้นผิว - 4 เท่า และปริมาตร - ใหญ่กว่าเครื่องยนต์แรกถึง 8 เท่า อย่างไรก็ตาม ความคล้ายคลึงกันทางเรขาคณิตทั้งหมดไม่สามารถทำได้ เนื่องจากขนาดของหัวเทียนและหัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงจะเหมือนกันสำหรับเครื่องยนต์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางกระบอกสูบต่างกัน

จากความคล้ายคลึงกันทางเรขาคณิต เราสามารถสรุปได้ว่าทรงกระบอกที่ใหญ่กว่ามีอัตราส่วนพื้นผิวต่อปริมาตรที่ยอมรับได้ ดังนั้นการสูญเสียความร้อนระหว่างการระบายความร้อนที่พื้นผิวภายใต้สภาวะเดียวกันจะน้อยลง

อย่างไรก็ตาม ในการพิจารณากำลังไฟฟ้า จะต้องคำนึงถึงปัจจัยจำกัดบางประการด้วย กำลังของเครื่องยนต์ไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับขนาดเท่านั้น เช่น ปริมาตรของกระบอกสูบเครื่องยนต์ แต่ยังขึ้นกับความถี่ของการหมุนด้วย เช่นเดียวกับแรงดันใช้งานโดยเฉลี่ย ความเร็วรอบเครื่องยนต์จำกัดด้วยความเร็วลูกสูบเฉลี่ยสูงสุด มวล และความสมบูรณ์แบบของการออกแบบกลไกข้อเหวี่ยง ความเร็วลูกสูบเฉลี่ยสูงสุดของเครื่องยนต์เบนซินอยู่ในช่วง 10-22 ม./วินาที สำหรับเครื่องยนต์รถยนต์นั่ง ค่าสูงสุดของความเร็วลูกสูบเฉลี่ยถึง 15 m/s และค่าของแรงดันใช้งานเฉลี่ยที่โหลดเต็มที่ใกล้เคียง 1 MPa

การกระจัดของเครื่องยนต์และขนาดของเครื่องยนต์ไม่ได้ถูกกำหนดโดยปัจจัยทางเรขาคณิตเท่านั้น ตัวอย่างเช่น ความหนาของผนังถูกกำหนดโดยเทคโนโลยี ไม่ใช่ตามภาระ การถ่ายเทความร้อนผ่านผนังไม่ได้ขึ้นอยู่กับความหนา แต่ขึ้นอยู่กับค่าการนำความร้อนของวัสดุ ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนบนพื้นผิวของผนัง ความแตกต่างของอุณหภูมิ ฯลฯ ความผันผวนของแรงดันแก๊สในท่อส่งผ่านด้วยความเร็วเสียงโดยไม่คำนึงถึง ขนาดของเครื่องยนต์ ระยะแบริ่งถูกกำหนดโดยคุณสมบัติของฟิล์มน้ำมันและอื่น ๆ อย่างไรก็ตาม ต้องมีข้อสรุปบางประการเกี่ยวกับอิทธิพลของมิติทางเรขาคณิตของกระบอกสูบ

ข้อดีและข้อเสียของกระบอกสูบที่มีความจุสูง

กระบอกสูบที่มีปริมาตรการทำงานมากขึ้นจะมีการสูญเสียความร้อนสัมพัทธ์กับผนังน้อยกว่า สิ่งนี้ได้รับการยืนยันอย่างดีจากตัวอย่างของเครื่องยนต์ดีเซลแบบอยู่กับที่ซึ่งมีปริมาตรการทำงานมากของกระบอกสูบซึ่งมีการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจำเพาะต่ำมาก สำหรับรถยนต์นั่งส่วนบุคคล บทบัญญัตินี้ไม่ได้รับการยืนยันเสมอไป

การวิเคราะห์สมการกำลังเครื่องยนต์แสดงให้เห็นว่ากำลังเครื่องยนต์สูงสุดสามารถทำได้โดยใช้จังหวะลูกสูบขนาดเล็ก

ความเร็วลูกสูบเฉลี่ยสามารถคำนวณได้ดังนี้

โดยที่: S - จังหวะลูกสูบ m; n - ความเร็ว min-1

เมื่อจำกัดความเร็วลูกสูบเฉลี่ย C p ความเร็วในการหมุนจะยิ่งสูงขึ้น จังหวะลูกสูบก็จะยิ่งเล็กลง สมการกำลังสำหรับเครื่องยนต์สี่จังหวะคือ

โดยที่: Vh - ปริมาณเครื่องยนต์ dm3; n - ความเร็ว min-1; pe - ความดันเฉลี่ย MPa

ดังนั้นกำลังของเครื่องยนต์จึงเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความถี่ของการหมุนและการกระจัด ดังนั้นจึงมีการกำหนดข้อกำหนดที่ตรงกันข้ามกับเครื่องยนต์พร้อมกัน - การกระจัดของกระบอกสูบขนาดใหญ่และจังหวะสั้น วิธีประนีประนอมคือการใช้กระบอกสูบมากขึ้น

ปริมาณการทำงานที่ต้องการมากที่สุดของหนึ่งสูบของเครื่องยนต์เบนซินความเร็วสูงคือ 300-500 cm3 เครื่องยนต์ที่มีกระบอกสูบจำนวนน้อยนั้นมีความสมดุลไม่ดี และด้วยจำนวนที่มากก็มีการสูญเสียทางกลอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นจึงเป็นการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้น เครื่องยนต์แปดสูบที่มีปริมาตรการทำงาน 3000 cm3 มีการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจำเพาะต่ำกว่าเครื่องยนต์สิบสองสูบที่มีปริมาตรการทำงานเท่ากัน

เพื่อให้สิ้นเปลืองเชื้อเพลิงน้อย ขอแนะนำให้ใช้เครื่องยนต์ที่มีกระบอกสูบจำนวนน้อย อย่างไรก็ตาม เครื่องยนต์สูบเดียวที่มีการกระจัดขนาดใหญ่ไม่ได้ใช้ในรถยนต์ เนื่องจากมวลสัมพัทธ์มีขนาดใหญ่ และการทรงตัวทำได้โดยใช้กลไกพิเศษเท่านั้น ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มมวล ขนาด และต้นทุนเพิ่มเติม นอกจากนี้ ความไม่สม่ำเสมอของแรงบิดขนาดใหญ่ของเครื่องยนต์สูบเดียวนั้นไม่เป็นที่ยอมรับสำหรับการส่งกำลังของรถยนต์

จำนวนกระบอกสูบที่น้อยที่สุดในเครื่องยนต์ของรถยนต์สมัยใหม่คือสองกระบอก เครื่องยนต์ดังกล่าวประสบความสำเร็จในการใช้งานในรถยนต์ขนาดเล็กโดยเฉพาะ (Citroen 2 CV, Fiat 126) จากมุมมองที่สมดุล เครื่องยนต์สี่สูบนั้นอยู่ในแนวเดียวกันกับการใช้งานที่เหมาะสม แต่ขณะนี้เครื่องยนต์สามสูบที่มีกระบอกสูบขนาดเล็กได้เริ่มใช้งานแล้ว เนื่องจากเครื่องยนต์เหล่านี้ทำให้สิ้นเปลืองเชื้อเพลิงน้อยลง นอกจากนี้ จำนวนกระบอกสูบที่น้อยลงช่วยลดความยุ่งยากและลดต้นทุนของอุปกรณ์เสริมของเครื่องยนต์ เนื่องจากจำนวนหัวเทียน หัวฉีด และคู่ลูกสูบปั๊มเชื้อเพลิงแรงดันสูงลดลง ด้วยการจัดเรียงตามขวางในรถ เครื่องยนต์ดังกล่าวมีความยาวที่สั้นกว่าและไม่จำกัดการหมุนของพวงมาลัย

เครื่องยนต์สามสูบช่วยให้ใช้ชิ้นส่วนพื้นฐานที่รวมเข้ากับเครื่องยนต์สี่สูบได้: ซับสูบ ชุดลูกสูบ ชุดก้านสูบ และกลไกวาล์ว วิธีแก้ปัญหาเดียวกันนี้เป็นไปได้สำหรับเครื่องยนต์ห้าสูบ ซึ่งหากจำเป็น สามารถเพิ่มช่วงกำลังจากเครื่องยนต์สี่สูบพื้นฐานได้ เพื่อหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนไปใช้เครื่องยนต์หกสูบที่ยาวขึ้น

ข้อดีของการใช้ดีเซลที่มีกระบอกสูบขนาดใหญ่ได้รับการชี้ให้เห็นแล้ว นอกจากการลดการสูญเสียความร้อนระหว่างการเผาไหม้แล้ว ยังช่วยให้ได้ห้องเผาไหม้ที่มีขนาดกะทัดรัดมากขึ้น ซึ่งในอัตราส่วนการอัดปานกลาง อุณหภูมิที่สูงขึ้นจะถูกสร้างขึ้นในขณะที่ฉีดเชื้อเพลิง สำหรับกระบอกสูบที่มีรางขนาดใหญ่ สามารถใช้หัวฉีดที่มีรูหัวฉีดจำนวนมาก ซึ่งไวต่อการเกิดคาร์บอนน้อยกว่า

อัตราส่วนของจังหวะลูกสูบต่อเส้นผ่านศูนย์กลางกระบอกสูบ

ผลหารของจังหวะลูกสูบ S หารด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางกระบอกสูบ ดีเป็นค่าที่ใช้กันทั่วไปของอัตราส่วน S/D . มุมมองเกี่ยวกับขนาดของจังหวะลูกสูบเปลี่ยนไประหว่างการพัฒนาการสร้างเครื่องยนต์

ในระยะเริ่มต้นของการสร้างเครื่องยนต์ยานยนต์นั้น มีการใช้สูตรภาษีที่เรียกว่า บนพื้นฐานของการคำนวณภาษีที่เรียกเก็บสำหรับกำลังเครื่องยนต์โดยคำนึงถึงจำนวนและเส้นผ่านศูนย์กลาง D กระบอกสูบของเขา การจำแนกประเภทของเครื่องยนต์ก็ดำเนินการตามสูตรนี้เช่นกัน ดังนั้นเครื่องยนต์ที่มีจังหวะลูกสูบขนาดใหญ่จึงเป็นที่ต้องการเพื่อเพิ่มกำลังของเครื่องยนต์ภายในหมวดหมู่ภาษีนี้ กำลังเครื่องยนต์เพิ่มขึ้น แต่ความเร็วที่เพิ่มขึ้นถูกจำกัดด้วยความเร็วลูกสูบเฉลี่ยที่อนุญาต เนื่องจากกลไกการจ่ายก๊าซของเครื่องยนต์ไม่ได้ออกแบบมาสำหรับความเร็วสูงในช่วงเวลานี้ การจำกัดความเร็วของการหมุนด้วยความเร็วของลูกสูบจึงไม่สำคัญ

ทันทีที่สูตรภาษีที่อธิบายไว้ถูกยกเลิก และการจำแนกประเภทของเครื่องยนต์เริ่มดำเนินการตามการกระจัดของกระบอกสูบ จังหวะลูกสูบเริ่มลดลงอย่างรวดเร็ว ซึ่งทำให้สามารถเพิ่มความเร็วและด้วยเหตุนี้เครื่องยนต์ พลัง. ในกระบอกสูบที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ขึ้น สามารถใช้วาล์วที่ใหญ่ขึ้นได้ ดังนั้นจึงมีการสร้างมอเตอร์จังหวะสั้นที่มีอัตราส่วน S/D สูงถึง 0.5 การปรับปรุงกลไกการจ่ายก๊าซโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้สี่วาล์วในกระบอกสูบทำให้สามารถเพิ่มความเร็วรอบเครื่องยนต์เล็กน้อยถึง 10,000 นาที-1 หรือมากกว่า อันเป็นผลให้ความหนาแน่นของกำลังเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

ปัจจุบันให้ความสำคัญกับการลดการใช้เชื้อเพลิงเป็นอย่างมาก การศึกษาผลกระทบของ S / D ที่ดำเนินการเพื่อจุดประสงค์นี้พบว่าเครื่องยนต์จังหวะสั้นมีการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงเฉพาะเพิ่มขึ้น นี่เป็นเพราะพื้นผิวที่ใหญ่ของห้องเผาไหม้รวมถึงประสิทธิภาพเชิงกลของเครื่องยนต์ที่ลดลงเนื่องจากขนาดที่ค่อนข้างใหญ่ของมวลที่เคลื่อนที่ตามการแปลของชิ้นส่วนของก้านสูบและชุดลูกสูบและการสูญเสียที่เพิ่มขึ้น บนไดรฟ์ของอุปกรณ์เสริม ตีด้วยถ่วงของเพลาข้อเหวี่ยง มวลของลูกสูบที่มีระยะชักลดลงก็ลดลงเช่นกันเมื่อใช้ช่องและช่องเจาะบนกระโปรงลูกสูบ เพื่อลดการปล่อยสารพิษในก๊าซไอเสีย ควรใช้เครื่องยนต์ที่มีห้องเผาไหม้ขนาดกะทัดรัดและยาวขึ้น จังหวะลูกสูบ D ปฏิเสธ

การพึ่งพาแรงดันที่มีผลเฉลี่ยต่ออัตราส่วน S/D y เครื่องยนต์แข่งที่ดีที่สุดซึ่งจะเห็นการลดลงของ q อย่างชัดเจนในอัตราส่วน S / D ขนาดเล็กแสดงในรูปที่ 90 ในปัจจุบัน อัตราส่วน S/D ที่เท่ากับหรือมากกว่าหนึ่งเล็กน้อยถือว่าได้เปรียบมากกว่า แม้ว่าด้วยจังหวะลูกสูบสั้น อัตราส่วนของพื้นผิวกระบอกสูบต่อปริมาตรการทำงานที่ตำแหน่งลูกสูบที่ BDC จะน้อยกว่าในเครื่องยนต์จังหวะยาว โซนล่างของกระบอกสูบก็ไม่สำคัญสำหรับการกำจัดความร้อนมากนัก เนื่องจากอุณหภูมิของ ก๊าซลดลงอย่างเห็นได้ชัด

เครื่องยนต์แบบจังหวะยาวมีอัตราส่วนของพื้นผิวระบายความร้อนที่ดีขึ้นต่อปริมาตรของห้องเผาไหม้เมื่อลูกสูบอยู่ที่ TDC ซึ่งสำคัญกว่า เนื่องจากในช่วงระยะเวลาของวงจรนี้ อุณหภูมิของแก๊สซึ่งกำหนดการสูญเสียความร้อนคือ สูงที่สุด. การลดพื้นผิวการถ่ายเทความร้อนในระยะนี้ของกระบวนการขยายตัวช่วยลดการสูญเสียความร้อนและปรับปรุงประสิทธิภาพที่ระบุของเครื่องยนต์

วิธีอื่นๆ ในการลดการใช้เชื้อเพลิงของเครื่องยนต์

เครื่องยนต์ทำงานโดยสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงน้อยที่สุดเฉพาะในบางพื้นที่ที่มีลักษณะเฉพาะเท่านั้น

เมื่อใช้งานยานพาหนะ กำลังเครื่องยนต์จะต้องอยู่ที่เส้นกราฟการสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงเฉพาะขั้นต่ำเสมอ ในรถยนต์นั่งส่วนบุคคล เงื่อนไขนี้เป็นไปได้หากคุณใช้กระปุกเกียร์สี่และห้าสปีด และเกียร์ที่น้อยลง ก็ยิ่งยากที่จะปฏิบัติตามเงื่อนไขนี้ เมื่อขับบนถนนที่ราบเรียบ เครื่องยนต์จะไม่ทำงานอย่างเหมาะสมแม้ในขณะที่เข้าเกียร์สี่ ดังนั้น เพื่อให้โหลดเครื่องยนต์ได้อย่างเหมาะสม รถจะต้องเร่งด้วยเกียร์ท๊อปจนกว่าจะถึงความเร็วสูงสุดที่กฎหมายกำหนด นอกจากนี้ ขอแนะนำให้ย้ายกระปุกเกียร์ไปที่ตำแหน่งที่เป็นกลาง ดับเครื่องยนต์และแล่นรถจนกว่าความเร็วจะลดลง เช่น ถึง 60 กม. / ชม. แล้วเปิดเครื่องและเกียร์สูงสุดในกล่องอีกครั้งและ ด้วยแรงดันที่เหมาะสมบนแป้นควบคุมเครื่องยนต์ ให้เพิ่มความเร็วเป็น 90 กม./ชม. อีกครั้ง

เช่น การขับรถยนต์ด้วยวิธีการ “เร่ง-โคสต์” สไตล์การขับขี่นี้เป็นที่ยอมรับสำหรับการแข่งขันแบบประหยัด ตราบใดที่เครื่องยนต์ยังทำงานในช่วงเศรษฐกิจหรือปิดอยู่ อย่างไรก็ตามไม่เหมาะกับการใช้งานจริงของรถที่มีการจราจรหนาแน่น

ตัวอย่างนี้แสดงให้เห็นวิธีหนึ่งในการลดการสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิง อีกวิธีหนึ่งในการลดการใช้เชื้อเพลิงจำเพาะคือการจำกัดกำลังของเครื่องยนต์ในขณะที่รักษาประสิทธิภาพเชิงกลที่ดี ผลกระทบเชิงลบของภาระบางส่วนต่อประสิทธิภาพเชิงกลได้แสดงไว้แล้วในตาราง 11ก. โดยเฉพาะจากตาราง 11.B แสดงให้เห็นว่าเมื่อภาระเครื่องยนต์ลดลงจาก 100% เป็น 30% สัดส่วนของการสูญเสียทางกลในงานตัวบ่งชี้เพิ่มขึ้นจาก 12% เป็น 33% และประสิทธิภาพเชิงกลลดลงจาก 88% เป็น 67% ค่ากำลังเท่ากับ 30% ของค่าสูงสุดสามารถทำได้ด้วยการทำงานของเครื่องยนต์สี่สูบเพียงสองสูบ

การปิดฝาสูบ

หากปิดกระบอกสูบหลายกระบอกที่โหลดบางส่วนของเครื่องยนต์หลายสูบ ส่วนที่เหลือจะทำงานที่โหลดมากขึ้นและมีประสิทธิภาพดีขึ้น ดังนั้น เมื่อเครื่องยนต์แปดสูบทำงานที่โหลดบางส่วน ปริมาตรของอากาศทั้งหมดจะถูกส่งไปที่สี่สูบเท่านั้น ภาระของพวกมันจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าและประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องยนต์จะเพิ่มขึ้น พื้นผิวทำความเย็นของห้องเผาไหม้สี่สูบน้อยกว่าแปดสูบ ดังนั้นปริมาณความร้อนที่ระบายออกโดยระบบทำความเย็นจะลดลง และลดการใช้เชื้อเพลิงลง 25%

ในการปิดกระบอกสูบมักจะใช้การสั่งงานวาล์ว หากปิดวาล์วทั้งสอง ส่วนผสมจะไม่เข้าไปในกระบอกสูบและก๊าซในนั้นจะถูกบีบอัดและขยายตัวอย่างต่อเนื่อง งานที่ใช้ไปในกรณีนี้ในการบีบอัดก๊าซจะถูกปล่อยออกมาอีกครั้งระหว่างการขยายตัวภายใต้เงื่อนไขของการกำจัดความร้อนเล็กน้อยโดยผนังของกระบอกสูบ ประสิทธิภาพเชิงกลและตัวบ่งชี้ในกรณีนี้ได้รับการปรับปรุงเมื่อเทียบกับประสิทธิภาพของเครื่องยนต์แปดสูบที่ทำงานบนกระบอกสูบทั้งหมดด้วยกำลังเท่ากัน

วิธีการปิดการใช้งานกระบอกสูบนี้สะดวกมาก เนื่องจากกระบอกสูบจะปิดการทำงานโดยอัตโนมัติเมื่อเครื่องยนต์เปลี่ยนเป็นโหลดบางส่วน และจะทำงานเกือบจะในทันทีเมื่อเหยียบแป้นควบคุม ดังนั้นผู้ขับขี่จึงสามารถใช้กำลังเครื่องยนต์เต็มที่เพื่อแซงหรือแซงทางลาดชันได้อย่างรวดเร็ว เมื่อขับในเมือง การประหยัดน้ำมันจะเด่นชัดเป็นพิเศษ กระบอกสูบที่ถูกปิดจะไม่สูญเสียการสูบน้ำและไม่จ่ายอากาศไปยังท่อไอเสีย เมื่อขับลงเนิน กระบอกสูบที่ปลดออกจะมีแรงต้านน้อยลง การเบรกของเครื่องยนต์ลดลง และรถแล่นได้ไกลขึ้น เช่นเดียวกับล้ออิสระ

สะดวกในการปิดกระบอกสูบของเครื่องยนต์วาล์วเหนือศีรษะด้วยเพลาลูกเบี้ยวที่ต่ำกว่าโดยใช้ตัวหยุดวาล์วโยกที่เคลื่อนที่โดยแม่เหล็กไฟฟ้า เมื่อปิดโซลินอยด์ วาล์วจะยังคงปิดอยู่ เนื่องจากแขนโยกถูกหมุนโดยลูกเบี้ยวเพลาลูกเบี้ยวรอบจุดที่สัมผัสกับปลายก้านวาล์ว และตัวหยุดแขนโยกสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ

เครื่องยนต์แปดสูบจะปิดสองหรือสี่สูบเพื่อให้การสลับของกระบอกสูบทำงานมีความสม่ำเสมอมากที่สุด ในเครื่องยนต์หกสูบ ปิดหนึ่งถึงสามสูบ ตอนนี้พวกเขากำลังทดสอบการปิดเครื่องยนต์สี่สูบสองสูบ

เป็นการยากที่จะปิดวาล์วในเครื่องยนต์ที่มีเพลาลูกเบี้ยวเหนือศีรษะ ดังนั้นจึงใช้วิธีอื่นในการปิดกระบอกสูบ ตัวอย่างเช่น ครึ่งหนึ่งของกระบอกสูบของเครื่องยนต์ 6 สูบของ BMW (เยอรมนี) ถูกปิดเพื่อปิดการจุดระเบิดและการฉีดสำหรับสามสูบ และก๊าซไอเสียจากสามกระบอกสูบที่ใช้งานได้จะถูกระบายออกผ่านกระบอกสูบที่ปิดอยู่สามกระบอก และสามารถขยายตัวได้อีก . กระบวนการนี้ดำเนินการโดยวาล์วในท่อทางเข้าและทางออก ข้อดีของวิธีนี้คือกระบอกสูบที่ปิดสวิตช์จะได้รับความร้อนอย่างต่อเนื่องจากก๊าซไอเสียที่ไหลผ่าน

เครื่องยนต์วีแปดสูบของปอร์เช่ 928 ที่มีการปิดใช้งานกระบอกสูบมีส่วนรูปตัววีสี่สูบที่แยกออกจากกันเกือบทั้งหมด แต่ละคนมีท่อทางเข้าอิสระในขณะที่กลไกการจ่ายก๊าซไม่มีการปิดตัวขับวาล์ว เครื่องยนต์ตัวใดตัวหนึ่งดับลงโดยการปิดปีกผีเสื้อและหยุดการฉีดน้ำมัน และจากการทดสอบพบว่าการสูญเสียการสูบน้ำจะน้อยที่สุดเมื่อเปิดคันเร่งเพียงเล็กน้อย วาล์วปีกผีเสื้อของทั้งสองส่วนติดตั้งไดรฟ์อิสระ ส่วนที่ปิดอยู่จะจ่ายอากาศจำนวนเล็กน้อยไปยังท่อไอเสียทั่วไปอย่างต่อเนื่อง ซึ่งใช้สำหรับการเผาไหม้ก๊าซไอเสียในเครื่องปฏิกรณ์ความร้อนภายหลังการเผาไหม้ ซึ่งห้ามไม่ให้ใช้ปั๊มลมสำรองโดยเฉพาะ

เมื่อแบ่งเครื่องยนต์แปดสูบออกเป็นสองส่วนสี่สูบหนึ่งในนั้นจะถูกปรับแรงบิดสูงที่ความเร็วต่ำและทำงานอย่างต่อเนื่องและส่วนที่สองสำหรับกำลังสูงสุดและเปิดเฉพาะเมื่อจำเป็นต้องมีกำลัง ใกล้ถึงสูงสุด ส่วนต่างๆ ของเครื่องยนต์อาจมีจังหวะเวลาวาล์วและความยาวของท่อไอดีต่างกัน

ลักษณะแบบหลายพารามิเตอร์ของเครื่องยนต์ Porsche 928 ที่มีกระบอกสูบแปดสูบ (ส่วนโค้งทึบ) และสี่สูบ (ส่วนโค้งประ) แสดงไว้ในรูปที่ 91. พื้นที่ของการปรับปรุงในการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงเฉพาะเนื่องจากการปิดใช้งานกระบอกสูบเครื่องยนต์สี่กระบอกจะถูกแรเงา ตัวอย่างเช่น ที่ความเร็ว 2,000 นาที-1 และแรงบิด 80 N·m ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงเฉพาะระหว่างการทำงานของกระบอกสูบเครื่องยนต์ทั้งแปดตัวคือ 400 g / (kW h) ในขณะที่เครื่องยนต์สี่สูบปิด โหมดเดียวกันคือ 350 g/(kWh) เพิ่มขึ้นเล็กน้อย

ประหยัดเชื้อเพลิงได้ชัดเจนยิ่งขึ้นด้วยความเร็วรถต่ำ ความแตกต่างของการสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงสำหรับการเคลื่อนที่ที่สม่ำเสมอตามส่วนแนวนอนของทางหลวงแสดงไว้ในรูปที่ 92. สำหรับเครื่องยนต์ที่ปิดสี่สูบ (โค้งประ) ที่ความเร็ว 40 กม. / ชม. การสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงลดลง 25%: จาก 8 เป็น 6 ลิตร / 100 กม.

แต่การประหยัดเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์นั้นทำได้ไม่เพียงแค่การปิดกระบอกสูบเท่านั้น ในเครื่องยนต์ของปอร์เช่ใหม่ TOR(“เครื่องยนต์ที่ปรับให้เหมาะสมทางอุณหพลศาสตร์ของปอร์เช่”) ทุกวิถีทางที่เป็นไปได้ในการปรับปรุงประสิทธิภาพที่ระบุของเครื่องยนต์เบนซินแบบดั้งเดิมได้ถูกนำมาใช้ อัตราส่วนการอัดเพิ่มขึ้นก่อนจาก 8.5 เป็น 10 จากนั้นโดยการเปลี่ยนรูปร่างของเม็ดมะยมลูกสูบเป็น 12.5 ขณะที่เพิ่มความเข้มของการหมุนของประจุในกระบอกสูบระหว่างจังหวะการอัด เครื่องยนต์ "Porsche 924" และ "Porsche 928" ที่ได้รับการปรับปรุงให้ทันสมัยในลักษณะนี้ช่วยลดการใช้เชื้อเพลิงเฉพาะลงได้ 6-12% ระบบจุดระเบิดอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้พร้อมกัน โดยตั้งเวลาการจุดระเบิดที่เหมาะสมที่สุดโดยขึ้นอยู่กับความเร็วและโหลดของเครื่องยนต์ เพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์เมื่อทำงานที่โหลดบางส่วนในสภาวะของสารผสมแบบไม่ติดมัน และยังกำจัดการระเบิดที่โหลดสูงสุด โหมด

การดับเครื่องยนต์เมื่อหยุดรถที่ทางแยกยังช่วยประหยัดเชื้อเพลิงอีกด้วย เมื่อเครื่องยนต์เดินเบาที่ความเร็วต่ำกว่า 1,000 นาที-1 และอุณหภูมิน้ำหล่อเย็นมากกว่า 40 ° C สวิตช์กุญแจจะดับลงหลังจาก 3.5 วินาที เครื่องยนต์สตาร์ทอีกครั้งหลังจากกดแป้นควบคุมเท่านั้น ซึ่งลดการใช้เชื้อเพลิงลง 25-35% และส่งผลให้เครื่องยนต์เบนซินของปอร์เช่ TORในแง่ของประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงก็สามารถแข่งขันกับดีเซลได้

เมอร์เซเดส-เบนซ์ยังพยายามที่จะลดการสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์แปดสูบด้วยการปิดใช้งานกระบอกสูบ การปิดระบบทำได้โดยใช้อุปกรณ์แม่เหล็กไฟฟ้าที่ตัดการเชื่อมต่อที่แน่นหนาระหว่างลูกเบี้ยวและวาล์ว ในสภาพการขับขี่ในเมือง การสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงลดลง 32%

จุดระเบิดพลาสม่า

สามารถลดการใช้เชื้อเพลิงและปริมาณสารอันตรายในก๊าซไอเสียได้โดยใช้ส่วนผสมแบบลีน แต่การจุดประกายไฟทำได้ยาก รับประกันการจุดระเบิดโดยการปล่อยประกายไฟในอัตราส่วนมวลของอากาศ / เชื้อเพลิงไม่เกิน 17 ด้วยองค์ประกอบที่แย่กว่าจะเกิดการลุกไหม้ขึ้นซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของเนื้อหาของสารอันตรายในก๊าซไอเสีย

เมื่อสร้างประจุแบบแบ่งชั้นในกระบอกสูบ เป็นไปได้ที่จะเกิดการเผาไหม้ของส่วนผสมที่ไม่ติดมันมาก โดยมีเงื่อนไขว่าส่วนผสมขององค์ประกอบที่หลากหลายจะเกิดขึ้นในบริเวณหัวเทียน ส่วนผสมที่เข้มข้นจะติดไฟได้ง่าย และเปลวไฟที่โยนเข้าไปในปริมาตรของห้องเผาไหม้จะจุดประกายส่วนผสมแบบไม่ติดมันที่อยู่ตรงนั้น

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการศึกษาเกี่ยวกับการจุดไฟของสารผสมแบบลีนโดยวิธีพลาสมาและเลเซอร์ ซึ่งมีศูนย์การเผาไหม้หลายแห่งในห้องเผาไหม้ เนื่องจากการจุดไฟของส่วนผสมเกิดขึ้นพร้อมกันในโซนต่างๆ ของห้องเผาไหม้ ส่งผลให้ปัญหาการน็อคหมดลง และอัตราส่วนการอัดก็เพิ่มขึ้นได้แม้จะใช้เชื้อเพลิงที่มีค่าออกเทนต่ำ สิ่งนี้สามารถจุดชนวนส่วนผสมแบบลีนที่มีอัตราส่วนอากาศ/เชื้อเพลิงสูงถึง 27

ในระหว่างการจุดไฟด้วยพลาสม่า อาร์กไฟฟ้าจะสร้างพลังงานไฟฟ้าที่มีความเข้มข้นสูงในช่องว่างประกายไฟที่แตกตัวเป็นไอออนซึ่งมีปริมาตรมากเพียงพอ ในเวลาเดียวกัน อุณหภูมิที่สูงถึง 40,000 ° C จะเกิดขึ้นในส่วนอาร์ค นั่นคือ สภาวะที่คล้ายกับการเชื่อมอาร์กจะถูกสร้างขึ้น

อย่างไรก็ตาม การใช้วิธีการจุดระเบิดด้วยพลาสมาในเครื่องยนต์สันดาปภายในนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย หัวเทียนพลาสม่าแสดงในรูปที่ 93. ห้องเล็ก ๆ ถูกสร้างขึ้นภายใต้อิเล็กโทรดกลางในตัวฉนวนเทียน เมื่อมีการคายประจุไฟฟ้าที่มีความยาวมากระหว่างอิเล็กโทรดส่วนกลางและตัวเทียน ก๊าซในห้องเผาไหม้จะร้อนขึ้นจนถึงอุณหภูมิที่สูงมาก และขยายตัวออกทางรูในตัวเทียนเข้าสู่ห้องเผาไหม้ ไฟฉายพลาสม่ายาวประมาณ 6 มม. เกิดขึ้นเนื่องจากมีเปลวไฟหลายจุดซึ่งทำให้เกิดการจุดไฟและการเผาไหม้ของส่วนผสมไม่ติดมัน

ระบบจุดระเบิดพลาสม่าอีกประเภทหนึ่งใช้ปั๊มแรงดันสูงขนาดเล็กที่จ่ายอากาศไปยังอิเล็กโทรดในเวลาที่เกิดประกายไฟ ปริมาตรของอากาศที่แตกตัวเป็นไอออนที่เกิดขึ้นระหว่างการปล่อยประจุระหว่างอิเล็กโทรดเข้าสู่ห้องเผาไหม้

วิธีการเหล่านี้ซับซ้อนมากและไม่ได้ใช้ในเครื่องยนต์ของรถยนต์ ดังนั้นจึงมีการพัฒนาวิธีการอื่นที่หัวเทียนก่อให้เกิดอาร์คไฟฟ้าคงที่เหนือมุมข้อเหวี่ยง 30° ในกรณีนี้ จะมีการปล่อยพลังงานออกมามากถึง 20 MJ ซึ่งมากกว่าการปล่อยประกายไฟแบบธรรมดา เป็นที่ทราบกันดีว่าหากไม่มีการสร้างพลังงานเพียงพอในระหว่างการจุดประกายไฟ ส่วนผสมจะไม่ติดไฟ

พลาสมาอาร์ครวมกับการหมุนของประจุในห้องเผาไหม้ทำให้เกิดพื้นผิวการจุดระเบิดขนาดใหญ่ เนื่องจากรูปร่างและขนาดของอาร์คพลาสม่าจะเปลี่ยนไปอย่างมากในกรณีนี้ นอกเหนือจากระยะเวลาการจุดระเบิดที่เพิ่มขึ้นแล้ว ยังหมายถึงมีพลังงานสูงที่ปล่อยออกมาด้วย

แรงดันไฟฟ้าคงที่ 3000 V ทำงานในวงจรทุติยภูมิของระบบจุดระเบิดด้วยพลาสม่า ต่างจากระบบมาตรฐาน ในขณะที่ปล่อยประกายไฟ ประกายไฟธรรมดาจะปรากฏในช่องว่างประกายไฟของหัวเทียน ในกรณีนี้ ความต้านทานบนอิเล็กโทรดของเทียนจะลดลง และแรงดันคงที่ 3000 V ก่อให้เกิดส่วนโค้งที่จุดประกายในขณะที่คายประจุ แรงดันไฟฟ้าประมาณ 900 V เพียงพอที่จะรักษาส่วนโค้ง

ระบบจุดระเบิดพลาสม่าแตกต่างจากระบบมาตรฐานโดยตัวขัดขวาง DC ความถี่สูง (12 kHz) ในตัวที่มีแรงดันไฟฟ้า 12 V คอยล์เหนี่ยวนำเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเป็น 3000 V ซึ่งแก้ไขแล้ว ควรสังเกตว่าการปล่อยอาร์คเป็นเวลานานบนหัวเทียนจะลดอายุการใช้งานลงอย่างมาก

ด้วยการจุดไฟด้วยพลาสม่า เปลวไฟจะกระจายไปทั่วห้องเผาไหม้เร็วขึ้น ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเปลี่ยนจังหวะการจุดระเบิดให้สอดคล้องกัน การทดสอบระบบจุดระเบิดด้วยพลาสม่าของ Ford Pinto (USA) ที่มีปริมาตรกระบอกสูบ 2300 cm3 และเกียร์อัตโนมัติได้ผลลัพธ์ที่แสดงในตาราง 12.

ตารางที่ 12. ผลการทดสอบระบบจุดระเบิดพลาสม่าในรถยนต์ Ford Pinto

ด้วยการจุดระเบิดด้วยพลาสม่า เป็นไปได้ที่จะดำเนินการควบคุมคุณภาพของเครื่องยนต์เบนซิน ซึ่งปริมาณของอากาศที่จ่ายไปยังคงไม่เปลี่ยนแปลง และกำลังของเครื่องยนต์จะถูกควบคุมโดยการควบคุมปริมาณเชื้อเพลิงที่จ่ายเท่านั้น เมื่อใช้ระบบจุดระเบิดด้วยพลาสม่าในเครื่องยนต์โดยไม่เปลี่ยนเวลาการจุดระเบิดและองค์ประกอบของส่วนผสม การสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงลดลง 0.9% เมื่อปรับมุมการจุดระเบิด - 4.5% และด้วยการควบคุมมุมการจุดระเบิดและองค์ประกอบส่วนผสมที่เหมาะสมที่สุด - โดย 14% (ดูตารางที่ 12) การจุดระเบิดด้วยพลาสม่าช่วยปรับปรุงสมรรถนะของเครื่องยนต์โดยเฉพาะที่โหลดบางส่วน และการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงก็อาจเท่าๆ กับของดีเซล

ลดการปล่อยสารพิษในไอเสีย

การเติบโตของยานยนต์ทำให้จำเป็นต้องมีมาตรการปกป้องสิ่งแวดล้อม อากาศในเมืองมีมลพิษเพิ่มมากขึ้นด้วยสารที่เป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์ โดยเฉพาะคาร์บอนมอนอกไซด์ ไฮโดรคาร์บอนที่ยังไม่เผาไหม้ ไนโตรเจนออกไซด์ ตะกั่ว สารประกอบกำมะถัน ฯลฯ โดยมากแล้วสิ่งเหล่านี้เป็นผลจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่ไม่สมบูรณ์ที่ใช้ในสถานประกอบการ ในชีวิตประจำวัน ชีวิตตลอดจนในเครื่องยนต์ของรถยนต์

นอกจากสารพิษในระหว่างการทำงานของรถยนต์แล้ว เสียงของพวกมันยังส่งผลเสียต่อประชากรอีกด้วย เมื่อเร็ว ๆ นี้ในเมืองต่างๆ ระดับเสียงได้เพิ่มขึ้น 1 เดซิเบลต่อปี ดังนั้นจึงมีความจำเป็นไม่เพียงแต่ต้องหยุดการเพิ่มระดับเสียงโดยรวมเท่านั้น แต่ยังต้องบรรลุถึงระดับที่ลดลงอีกด้วย การเปิดรับเสียงอย่างต่อเนื่องทำให้เกิดโรคทางประสาท ลดความสามารถในการทำงานของคน โดยเฉพาะผู้ที่ทำกิจกรรมทางจิต การใช้มอเตอร์ทำให้เกิดเสียงรบกวนในสถานที่ห่างไกลอันเงียบสงบก่อนหน้านี้ น่าเสียดายที่การลดเสียงรบกวนที่เกิดจากงานไม้และเครื่องจักรทางการเกษตรยังไม่ได้รับความสนใจ เลื่อยไฟฟ้าสร้างเสียงในพื้นที่ส่วนใหญ่ของป่าซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในสภาพความเป็นอยู่ของสัตว์และมักจะทำให้การสูญพันธุ์ของบางชนิด

อย่างไรก็ตาม ส่วนใหญ่แล้ว มลภาวะในบรรยากาศจากไอเสียของรถยนต์ทำให้เกิดการวิพากษ์วิจารณ์

ตารางที่ 13 การปล่อยสารอันตรายด้วยก๊าซไอเสียของรถยนต์ตามกฎหมาย แคลิฟอร์เนีย สหรัฐอเมริกา

ระหว่างการจราจรหนาแน่น ก๊าซไอเสียจะสะสมใกล้ผิวดินและในบริเวณที่มีรังสีดวงอาทิตย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเมืองอุตสาหกรรมที่ตั้งอยู่ในโพรงที่มีการระบายอากาศไม่ดี หมอกควันจะก่อตัวขึ้น บรรยากาศมีมลพิษมากจนเป็นอันตรายต่อสุขภาพ เจ้าหน้าที่จราจรประจำทางแยกที่พลุกพล่านบางแห่งใช้หน้ากากออกซิเจนเพื่อปกป้องสุขภาพของพวกเขา อันตรายอย่างยิ่งคือคาร์บอนมอนอกไซด์ที่ค่อนข้างหนักซึ่งตั้งอยู่ใกล้พื้นผิวโลก โดยแทรกซึมเข้าไปในชั้นล่างของอาคาร โรงรถ และมีผู้เสียชีวิตมากกว่าหนึ่งครั้ง

สถานประกอบการทางกฎหมาย จำกัด เนื้อหาของสารอันตรายในไอเสียของรถยนต์และมีการรัดกุมอย่างต่อเนื่อง (ตารางที่ 13)

กฎระเบียบเป็นปัญหาใหญ่สำหรับผู้ผลิตรถยนต์ พวกเขายังส่งผลกระทบทางอ้อมต่อประสิทธิภาพของการขนส่งทางถนน

สำหรับการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่สมบูรณ์ อนุญาตให้มีอากาศส่วนเกินบางส่วนเพื่อให้แน่ใจว่ามีการผสมเชื้อเพลิงที่ดีเข้าด้วยกัน อากาศส่วนเกินที่จำเป็นขึ้นอยู่กับระดับของการผสมเชื้อเพลิงกับอากาศ ในเครื่องยนต์คาร์บูเรเตอร์ กระบวนการนี้ใช้เวลานานมาก เนื่องจากเส้นทางเชื้อเพลิงจากอุปกรณ์ผสมขึ้นรูปไปยังหัวเทียนค่อนข้างยาว

คาร์บูเรเตอร์ที่ทันสมัยช่วยให้คุณสร้างสารผสมประเภทต่างๆ ส่วนผสมที่เข้มข้นที่สุดจำเป็นสำหรับการสตาร์ทเครื่องยนต์ในตอนเย็นเนื่องจากสัดส่วนที่สำคัญของเชื้อเพลิงควบแน่นที่ผนังของท่อไอดีและไม่ได้เข้าไปในกระบอกสูบในทันที มีเพียงส่วนเล็ก ๆ ของเศษส่วนของเชื้อเพลิงที่ระเหยง่ายเท่านั้น เมื่อ เครื่องยนต์อุ่นเครื่องต้องมีส่วนผสมขององค์ประกอบที่หลากหลาย

เมื่อรถกำลังเคลื่อนที่ องค์ประกอบของส่วนผสมอากาศและเชื้อเพลิงควรจะไม่ดี ซึ่งจะทำให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพที่ดีและการใช้เชื้อเพลิงเฉพาะเจาะจงต่ำ เพื่อให้ได้กำลังเครื่องยนต์สูงสุด คุณต้องมีส่วนผสมที่เข้มข้นเพื่อใช้มวลอากาศทั้งหมดที่เข้าสู่กระบอกสูบอย่างเต็มที่ เพื่อให้มั่นใจถึงคุณสมบัติไดนามิกที่ดีของเครื่องยนต์เมื่อเปิดคันเร่งอย่างรวดเร็ว จำเป็นต้องจ่ายเชื้อเพลิงเพิ่มเติมไปยังท่อไอดีซึ่งชดเชยเชื้อเพลิงที่ตกลงและควบแน่นบนผนังของท่อส่ง ของความกดดันที่เพิ่มขึ้นในนั้น

สำหรับการผสมเชื้อเพลิงกับอากาศที่ดี จะต้องสร้างความเร็วลมและการหมุนรอบที่สูง หากหน้าตัดของดิฟฟิวเซอร์คาร์บูเรเตอร์คงที่ ที่ความเร็วรอบเครื่องยนต์ต่ำ เพื่อการสร้างส่วนผสมที่ดี ความเร็วลมในนั้นจะมีขนาดเล็ก และที่ความเร็วสูง ความต้านทานของดิฟฟิวเซอร์จะทำให้มวลอากาศเข้าสู่เครื่องยนต์ลดลง . ข้อเสียนี้สามารถกำจัดได้โดยใช้คาร์บูเรเตอร์ที่มีส่วนดิฟฟิวเซอร์แบบปรับได้หรือการฉีดเชื้อเพลิงเข้าไปในท่อร่วมไอดี

ระบบหัวฉีดน้ำมันเบนซินมีหลายประเภทในท่อร่วมไอดี ในระบบที่ใช้บ่อยที่สุด เชื้อเพลิงจะถูกจ่ายผ่านหัวฉีดที่แยกจากกันสำหรับแต่ละกระบอกสูบ ซึ่งช่วยให้แน่ใจว่ามีการกระจายเชื้อเพลิงระหว่างกระบอกสูบอย่างสม่ำเสมอ ขจัดการตกตะกอนและการควบแน่นของเชื้อเพลิงบนผนังเย็นของท่อไอดี ปริมาณเชื้อเพลิงที่ฉีดเข้าไปนั้นง่ายกว่าเพื่อให้เข้าใกล้ค่าสูงสุดที่เครื่องยนต์ต้องการในขณะนั้น ไม่จำเป็นต้องใช้ diffuser การสูญเสียพลังงานที่เกิดขึ้นระหว่างทางผ่านทางอากาศจะถูกกำจัด ตัวอย่างของระบบจ่ายเชื้อเพลิงดังกล่าวคือระบบหัวฉีดแบบ K-Jetronic ของ Bosch ที่ใช้บ่อย ซึ่งกล่าวถึงก่อนหน้านี้ใน 9.5 เมื่อพูดถึงเครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จ

โครงร่างของระบบนี้แสดงในรูปที่ 94. ท่อรูปกรวย / ซึ่งการแกว่งของคันโยก 2 วาล์ว 5 ได้รับการออกแบบเพื่อให้วาล์วยกเป็นสัดส่วนกับการไหลของมวลอากาศ หน้าต่าง 5 สำหรับการผ่านของเชื้อเพลิงสปูลเปิด 6 ในตัวเรือนตัวควบคุมเมื่อคันโยกถูกย้ายภายใต้อิทธิพลของถาดอากาศที่เข้ามา การเปลี่ยนแปลงที่จำเป็นในองค์ประกอบของส่วนผสมตามลักษณะเฉพาะของเครื่องยนต์นั้นทำได้โดยรูปร่างของหัวฉีดทรงกรวย คันโยกที่มีวาล์วมีความสมดุลด้วยน้ำหนักถ่วง แรงเฉื่อยระหว่างการสั่นสะเทือนของรถจะไม่ส่งผลต่อวาล์ว

อัตราการไหลของอากาศเข้าสู่เครื่องยนต์ถูกควบคุมโดยวาล์วปีกผีเสื้อ 4. การหน่วงการสั่นสะเทือนของวาล์วและแกนสปูลที่เกิดขึ้นที่ความเร็วรอบเครื่องยนต์ต่ำเนื่องจากการกระเพื่อมของแรงดันอากาศในท่อไอดี ทำได้โดยไอพ่นในระบบเชื้อเพลิง สกรู 7 ซึ่งอยู่ในก้านวาล์วยังทำหน้าที่ควบคุมปริมาณเชื้อเพลิงที่จ่ายไป

ระหว่างหน้าต่าง 5 และหัวฉีด 8 วาล์วกระจายอยู่ 10, รองรับสปริง 13 และอานม้า 12, วางอยู่บนเมมเบรน // แรงดันฉีดคงที่ในเครื่องพ่นสารเคมีหัวฉีดคือ 0.33 MPa ที่ความดันก่อนวาล์ว 0.47 MPa

เชื้อเพลิงจากถัง 16 จำหน่ายโดยปั๊มเชื้อเพลิงไฟฟ้า 15 ผ่านเครื่องปรับความดัน 18 และกรองน้ำมันเชื้อเพลิง 17 เข้าไปในห้องล่าง 9 ร่างกายควบคุม แรงดันน้ำมันเชื้อเพลิงคงที่ในตัวควบคุมจะถูกรักษาโดยวาล์วลดแรงดัน 14. ตัวควบคุมไดอะแฟรม 18 ออกแบบมาเพื่อรักษาแรงดันน้ำมันเชื้อเพลิงเมื่อเครื่องยนต์ไม่ทำงาน ซึ่งจะช่วยป้องกันการก่อตัวของช่องอากาศและทำให้เครื่องยนต์ร้อนสตาร์ทได้ดี ตัวควบคุมยังชะลอการเติบโตของแรงดันน้ำมันเชื้อเพลิงเมื่อสตาร์ทเครื่องยนต์และลดความผันผวนในท่อ

การสตาร์ทเครื่องยนต์เย็นช่วยให้อุปกรณ์ต่างๆ บายพาสวาล์ว 20, ควบคุมโดยสปริง bimetallic เปิดท่อระบายไปยังถังน้ำมันเชื้อเพลิงในระหว่างการสตาร์ทเย็น ซึ่งจะช่วยลดแรงดันน้ำมันเชื้อเพลิงที่ปลายสปูล สิ่งนี้จะรบกวนความสมดุลของคันโยกและปริมาณอากาศเข้าที่เท่ากันจะสอดคล้องกับปริมาณเชื้อเพลิงที่ฉีดมากขึ้น อีกอุปกรณ์หนึ่งคือตัวควบคุมอากาศเสริม 19, ไดอะแฟรมที่เปิดด้วยสปริง bimetallic จำเป็นต้องมีอากาศเพิ่มเติมเพื่อเอาชนะความต้านทานแรงเสียดทานที่เพิ่มขึ้นของเครื่องยนต์ที่เย็นจัด อุปกรณ์ที่สามคือหัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง 21 สตาร์ทเย็น ควบคุมด้วยเทอร์โมสตัท 22 ในแจ็คเก็ตน้ำของเครื่องยนต์ซึ่งช่วยให้หัวฉีดเปิดอยู่จนกว่าน้ำหล่อเย็นของเครื่องยนต์จะมีอุณหภูมิที่กำหนดไว้

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของระบบหัวฉีดน้ำมันที่พิจารณาแล้วนั้น จำกัด ให้น้อยที่สุด ปั๊มเชื้อเพลิงไฟฟ้าจะปิดเมื่อเครื่องยนต์หยุดทำงาน และตัวอย่างเช่น ในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุ การจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงจะถูกตัดออก ซึ่งจะช่วยป้องกันไม่ให้เกิดไฟไหม้ในรถ เมื่อเครื่องยนต์ไม่ทำงาน คันโยกที่ต่ำลงจะกดสวิตช์ที่อยู่ด้านล่าง ซึ่งจะขัดจังหวะกระแสที่จ่ายให้กับคอยล์ร้อนสตาร์ทเตอร์และเทอร์โมสตัท การทำงานของหัวฉีดสตาร์ทเย็นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของเครื่องยนต์และเวลาที่เครื่องยนต์ทำงาน

หากมีอากาศเข้าสู่กระบอกสูบจากท่อไอดีมากกว่าท่ออื่นการจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงจะถูกกำหนดโดยสภาพการทำงานของกระบอกสูบที่มีอากาศจำนวนมากนั่นคือด้วยส่วนผสมแบบไม่ติดมันเพื่อให้มั่นใจในการจุดระเบิดที่เชื่อถือได้ . ในกรณีนี้ กระบอกสูบที่เหลือจะทำงานด้วยสารผสมที่เสริมสมรรถนะ ซึ่งไม่ได้ประโยชน์ทางเศรษฐกิจและนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของเนื้อหาของสารอันตราย

ในเครื่องยนต์ดีเซล การก่อตัวของส่วนผสมนั้นยากกว่า เนื่องจากมีการจัดสรรเวลาสั้นมากสำหรับการผสมเชื้อเพลิงและอากาศ กระบวนการจุดระเบิดเชื้อเพลิงเริ่มต้นด้วยความล่าช้าเล็กน้อยหลังจากเริ่มฉีดเชื้อเพลิงเข้าไปในห้องเผาไหม้ ในกระบวนการเผาไหม้ การฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงยังคงดำเนินต่อไป และภายใต้สภาวะดังกล่าว เป็นไปไม่ได้ที่จะใช้อากาศอย่างเต็มที่

ดังนั้นในเครื่องยนต์ดีเซล ต้องมีอากาศมากเกินไป และแม้ในขณะที่มีควัน (ซึ่งบ่งชี้ถึงการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ของส่วนผสม) ออกซิเจนที่ไม่ได้ใช้ก็ยังมีอยู่ในก๊าซไอเสีย สาเหตุนี้เกิดจากการผสมละอองเชื้อเพลิงกับอากาศไม่ดี มีการขาดอากาศในใจกลางของท่อน้ำมันเชื้อเพลิง ซึ่งส่งผลให้เกิดควัน แม้ว่าจะมีอากาศที่ไม่ได้ใช้ในบริเวณรอบๆ เปลวไฟก็ตาม บางส่วนของสิ่งนี้ได้รับการกล่าวถึงแล้วใน 8.7

ข้อดีของดีเซลก็คือการจุดระเบิดของส่วนผสมนั้นรับประกันได้แม้ว่าจะมีอากาศมากเกินไปก็ตาม การไม่ใช้ปริมาณอากาศทั้งหมดที่เข้าสู่กระบอกสูบระหว่างการเผาไหม้เป็นสาเหตุของความหนาแน่นกำลังที่ค่อนข้างต่ำของเครื่องยนต์ดีเซลต่อหน่วยน้ำหนักและการกระจัด แม้ว่าจะมีอัตราส่วนการอัดสูงก็ตาม

การเกิดส่วนผสมที่สมบูรณ์แบบยิ่งขึ้นเกิดขึ้นในเครื่องยนต์ดีเซลที่มีห้องเผาไหม้แยกจากกัน ซึ่งส่วนผสมที่เข้มข้นจากการเผาไหม้จากห้องเพิ่มเติมจะเข้าสู่ห้องเผาไหม้หลักซึ่งเต็มไปด้วยอากาศ ผสมให้เข้ากันดีและเผาไหม้ออก สิ่งนี้ต้องการอากาศส่วนเกินน้อยกว่าการฉีดเชื้อเพลิงโดยตรง อย่างไรก็ตาม พื้นผิวการระบายความร้อนขนาดใหญ่ของผนังทำให้เกิดการสูญเสียความร้อนจำนวนมาก ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพที่ระบุลดลง

13.1. การก่อตัวของคาร์บอนออกไซด์ CO และไฮโดรคาร์บอน CHx

ในระหว่างการเผาไหม้ของส่วนผสมขององค์ประกอบปริมาณสัมพันธ์ คาร์บอนไดออกไซด์และไอน้ำที่ไม่เป็นอันตรายควรก่อตัวขึ้น และด้วยการขาดอากาศอันเนื่องมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าส่วนหนึ่งของเชื้อเพลิงเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ คาร์บอนมอนอกไซด์ที่เป็นพิษเพิ่มเติมและไฮโดรคาร์บอนที่ยังไม่เผาไหม้ CHx

ส่วนประกอบที่เป็นอันตรายเหล่านี้ของก๊าซไอเสียสามารถเผาไหม้ได้และไม่เป็นอันตราย เพื่อจุดประสงค์นี้ จำเป็นต้องใช้คอมเพรสเซอร์พิเศษ K (รูปที่ 95) เพื่อส่งอากาศบริสุทธิ์ไปยังที่ในท่อร่วมไอเสีย ซึ่งสามารถเผาผลิตภัณฑ์ที่เป็นอันตรายจากการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ได้ บางครั้งอากาศจะถูกส่งไปยังวาล์วไอเสียร้อนโดยตรงสำหรับสิ่งนี้

ตามกฎแล้ว เครื่องปฏิกรณ์ความร้อนสำหรับหลังการเผาไหม้ของ CO และ CHx จะถูกวางทันทีหลังจากเครื่องยนต์ ตรงที่ทางออกของก๊าซไอเสียจากมัน ก๊าซไอเสีย เอ็มถูกนำไปยังศูนย์กลางของเครื่องปฏิกรณ์และนำออกจากขอบไปยังท่อร่วมไอเสีย วีพื้นผิวด้านนอกของเครื่องปฏิกรณ์มีฉนวนกันความร้อน I.

ในส่วนกลางที่ร้อนที่สุดของเครื่องปฏิกรณ์จะมีห้องเปลวไฟตั้งอยู่ซึ่งให้ความร้อนจากก๊าซไอเสีย

ที่ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่ไม่สมบูรณ์ถูกเผา ในกรณีนี้ ความร้อนจะถูกปล่อยออกมา ซึ่งทำให้เครื่องปฏิกรณ์มีอุณหภูมิสูง

ส่วนประกอบที่ยังไม่เผาไหม้ในไอเสียสามารถออกซิไดซ์ได้โดยไม่ต้องเผาไหม้โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา เมื่อต้องการทำเช่นนี้ จำเป็นต้องเพิ่มอากาศทุติยภูมิให้กับก๊าซไอเสีย ซึ่งจำเป็นสำหรับการเกิดออกซิเดชัน ซึ่งปฏิกิริยาทางเคมีจะดำเนินการโดยตัวเร่งปฏิกิริยา ยังปล่อยความร้อน ตัวเร่งปฏิกิริยามักเป็นโลหะหายากและมีค่า ดังนั้นจึงมีราคาแพงมาก

ตัวเร่งปฏิกิริยาสามารถใช้ได้กับเครื่องยนต์ทุกประเภท แต่มีอายุการใช้งานค่อนข้างสั้น หากมีตะกั่วอยู่ในเชื้อเพลิง พื้นผิวของตัวเร่งปฏิกิริยาจะเป็นพิษอย่างรวดเร็ว และไม่สามารถใช้งานได้ การได้รับน้ำมันเบนซินออกเทนสูงโดยไม่ใช้สารป้องกันการเคาะของตะกั่วเป็นกระบวนการที่ค่อนข้างซับซ้อนซึ่งมีการใช้น้ำมันเป็นจำนวนมาก ซึ่งไม่สามารถทำได้ในเชิงเศรษฐกิจในกรณีที่น้ำมันขาดดุล เป็นที่ชัดเจนว่า Afterburning ของเชื้อเพลิงในเครื่องปฏิกรณ์ความร้อนทำให้เกิดการสูญเสียพลังงาน แม้ว่าการเผาไหม้จะปล่อยความร้อนที่สามารถนำมาใช้ได้ ดังนั้นจึงแนะนำให้จัดระเบียบกระบวนการในเครื่องยนต์เพื่อให้เกิดปริมาณสารอันตรายน้อยที่สุดในระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิง ในเวลาเดียวกัน ควรสังเกตว่าการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาจะหลีกเลี่ยงไม่ได้เพื่อที่จะปฏิบัติตามข้อกำหนดทางกฎหมายที่มีแนวโน้มดี

การก่อตัวของไนโตรเจนออกไซด์ NOx

ไนโตรเจนออกไซด์ที่เป็นอันตรายจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิการเผาไหม้สูงภายใต้สภาวะขององค์ประกอบปริมาณสัมพันธ์ของส่วนผสม การลดการปล่อยสารประกอบไนโตรเจนนั้นสัมพันธ์กับปัญหาบางประการ เนื่องจากเงื่อนไขสำหรับการลดของพวกมันนั้นสอดคล้องกับเงื่อนไขสำหรับการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ที่เป็นอันตรายจากการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์และในทางกลับกัน ในขณะเดียวกัน อุณหภูมิการเผาไหม้สามารถลดลงได้โดยการใส่ก๊าซเฉื่อยหรือไอน้ำเข้าไปในส่วนผสม

เพื่อจุดประสงค์นี้ เป็นการสมควรที่จะหมุนเวียนก๊าซไอเสียที่ระบายความร้อนแล้วเข้าไปในท่อร่วมไอดี ผลลัพธ์ที่ได้คือพลังงานที่ลดลงจำเป็นต้องมีการเสริมสมรรถนะของส่วนผสม การเปิดปีกผีเสื้อให้มากขึ้น ซึ่งจะเพิ่มการปล่อย CO และ CHx ที่เป็นอันตรายโดยรวมด้วยก๊าซไอเสีย

การหมุนเวียนของก๊าซไอเสียรวมกับการลดอัตราส่วนการอัด จังหวะวาล์วแปรผัน และการจุดระเบิดที่ล่าช้า สามารถลด NOx ได้มากถึง 80%

ไนโตรเจนออกไซด์จะถูกกำจัดออกจากก๊าซไอเสียโดยใช้วิธีการเร่งปฏิกิริยาเช่นกัน ในกรณีนี้ ก๊าซไอเสียจะถูกส่งผ่านตัวเร่งปฏิกิริยารีดักชันก่อน โดยที่ปริมาณ NOx จะลดลง จากนั้นร่วมกับอากาศเพิ่มเติม ผ่านตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิไดซ์ที่ CO และ CHx ถูกกำจัด ไดอะแกรมของระบบสององค์ประกอบดังกล่าวแสดงในรูปที่ 96.

เพื่อลดปริมาณสารอันตรายในไอเสียจึงใช้โพรบ β ที่เรียกว่า ซึ่งสามารถใช้ร่วมกับตัวเร่งปฏิกิริยาแบบสองทางได้ คุณลักษณะของระบบ -probe คือไม่มีอากาศเพิ่มเติมสำหรับออกซิเดชันให้กับตัวเร่งปฏิกิริยา แต่ -probe จะตรวจสอบปริมาณออกซิเจนในก๊าซไอเสียอย่างต่อเนื่องและควบคุมการจ่ายเชื้อเพลิงเพื่อให้ส่วนผสมมีปริมาณสัมพันธ์เสมอ ในกรณีนี้ CO, CHx และ NOx จะมีอยู่ในก๊าซไอเสียในปริมาณที่น้อยที่สุด

หลักการทำงานของโพรบคือในช่วงแคบใกล้กับองค์ประกอบปริมาณสัมพันธ์ของส่วนผสม = 1 แรงดันไฟฟ้าระหว่างพื้นผิวด้านในและด้านนอกของโพรบเปลี่ยนแปลงอย่างมาก ซึ่งทำหน้าที่เป็นพัลส์ควบคุมสำหรับอุปกรณ์ที่ควบคุมเชื้อเพลิง จัดหา. องค์ประกอบเซนเซอร์ 1 โพรบทำจากเซอร์โคเนียมไดออกไซด์และพื้นผิว 2 เคลือบด้วยแพลตตินั่ม ลักษณะแรงดันไฟฟ้า Us ระหว่างพื้นผิวด้านในและด้านนอกขององค์ประกอบการตรวจจับแสดงในรูปที่ 97.

สารพิษอื่นๆ

เพื่อเพิ่มจำนวนออกเทนของเชื้อเพลิง มักใช้สารต้านการเคาะ เช่น ตะกั่วเตตระเอทิล เพื่อไม่ให้สารประกอบตะกั่วเกาะอยู่บนผนังของห้องเผาไหม้และวาล์วจึงใช้สารกำจัดศัตรูพืชที่เรียกว่าไดโบรโมเอทิลโดยเฉพาะ

สารประกอบเหล่านี้เข้าสู่ชั้นบรรยากาศด้วยก๊าซไอเสียและก่อให้เกิดมลพิษต่อพืชพันธุ์ตามถนน การเข้าสู่ร่างกายมนุษย์ด้วยอาหารสารประกอบตะกั่วส่งผลเสียต่อสุขภาพของเขา มีการกล่าวถึงการสะสมตะกั่วในตัวเร่งปฏิกิริยาก๊าซไอเสียแล้ว ในเรื่องนี้งานที่สำคัญในปัจจุบันคือการกำจัดตะกั่วออกจากน้ำมันเบนซิน

น้ำมันที่เจาะเข้าไปในห้องเผาไหม้จะไม่เผาไหม้จนหมด และเนื้อหาของ CO และ CHx ในก๊าซไอเสียจะเพิ่มขึ้น เพื่อขจัดปรากฏการณ์นี้ จำเป็นต้องมีความหนาแน่นสูงของแหวนลูกสูบและการรักษาสภาพทางเทคนิคที่ดีของเครื่องยนต์จึงเป็นสิ่งจำเป็น

การเผาไหม้น้ำมันจำนวนมากเป็นเรื่องปกติโดยเฉพาะอย่างยิ่งในเครื่องยนต์สองจังหวะที่เติมน้ำมันลงในเชื้อเพลิง ผลกระทบด้านลบของการใช้น้ำมันเบนซินผสมน้ำมันจะลดลงบางส่วนโดยการเติมน้ำมันด้วยปั๊มพิเศษตามภาระของเครื่องยนต์ มีปัญหาที่คล้ายกันในการประยุกต์ใช้เครื่องยนต์ Wankel

ไอน้ำมันเบนซินยังส่งผลเสียต่อสุขภาพของมนุษย์ ดังนั้นการระบายอากาศที่ข้อเหวี่ยงจะต้องดำเนินการในลักษณะที่ก๊าซและไอระเหยที่เจาะเข้าไปในห้องข้อเหวี่ยงเนื่องจากความหนาแน่นต่ำจะไม่เข้าสู่บรรยากาศ การรั่วไหลของไอน้ำมันเบนซินจากถังน้ำมันเชื้อเพลิงสามารถป้องกันได้โดยการดูดซับและดูดไอระเหยเข้าสู่ระบบไอดี การรั่วไหลของน้ำมันจากเครื่องยนต์และเกียร์, มลพิษน้ำมันของรถด้วยเหตุนี้เป็นสิ่งต้องห้ามเพื่อรักษาความสะอาดของสิ่งแวดล้อม

การลดการใช้น้ำมันมีความสำคัญพอๆ กับมุมมองทางเศรษฐกิจพอๆ กับการประหยัดเชื้อเพลิง เนื่องจากน้ำมันมีราคาแพงกว่าเชื้อเพลิงมาก การตรวจสอบและบำรุงรักษาเป็นประจำจะช่วยลดการใช้น้ำมันเนื่องจากเครื่องยนต์ขัดข้อง สามารถสังเกตการรั่วของน้ำมันในเครื่องยนต์ได้ ตัวอย่างเช่น เนื่องจากความรัดกุมของฝาสูบที่ไม่เหมาะสม เนื่องจากน้ำมันรั่ว เครื่องยนต์มีการปนเปื้อนซึ่งอาจทำให้เกิดไฟไหม้ได้

การรั่วไหลของน้ำมันก็ไม่ปลอดภัยเช่นกันเนื่องจากซีลเพลาข้อเหวี่ยงมีความหนาแน่นต่ำ ปริมาณการใช้น้ำมันในกรณีนี้เพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดและรถทิ้งรอยสกปรกไว้บนถนน

การปนเปื้อนของน้ำมันในรถเป็นสิ่งที่อันตรายมาก และคราบน้ำมันใต้ท้องรถก็เป็นสาเหตุหนึ่งที่ห้ามไม่ให้ใช้งาน

น้ำมันที่ไหลออกจากซีลเพลาข้อเหวี่ยงสามารถเข้าไปในคลัตช์และทำให้คลัตช์ลื่นได้ อย่างไรก็ตาม ผลกระทบด้านลบที่มากกว่านั้นเกิดจากการที่น้ำมันเข้าไปในห้องเผาไหม้ และถึงแม้ว่าการใช้น้ำมันจะค่อนข้างน้อย แต่การเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์จะเพิ่มการปล่อยส่วนประกอบที่เป็นอันตรายด้วยก๊าซไอเสีย การเผาไหม้น้ำมันเป็นที่ประจักษ์ในการสูบบุหรี่มากเกินไปของรถซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับเครื่องยนต์สองจังหวะและเครื่องยนต์สี่จังหวะที่สึกหรออย่างมาก

ในเครื่องยนต์สี่จังหวะ น้ำมันจะเข้าสู่ห้องเผาไหม้ผ่านวงแหวนลูกสูบ ซึ่งจะสังเกตได้ชัดเจนเป็นพิเศษเมื่อและกระบอกสูบสึกหรออย่างหนัก สาเหตุหลักของการแทรกซึมของน้ำมันเข้าไปในห้องเผาไหม้คือแหวนอัดที่พอดีกับเส้นรอบวงของกระบอกสูบ น้ำมันถูกระบายออกจากผนังกระบอกสูบผ่านช่องของวงแหวนขูดน้ำมันและรูในร่อง

ผ่านช่องว่างระหว่างก้านและตัวนำวาล์วทางเข้า น้ำมันสามารถแทรกซึมเข้าไปในท่อทางเข้าที่มีสุญญากาศได้อย่างง่ายดาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้น้ำมันที่มีความหนืดต่ำ น้ำมันไหลผ่านชุดประกอบนี้สามารถป้องกันได้โดยใช้ซีลยางที่ส่วนท้ายของรางวาล์ว

ก๊าซเหวี่ยงของเครื่องยนต์ที่มีสารอันตรายจำนวนมากมักจะถูกกำจัดออกโดยท่อพิเศษไปยังระบบไอดี เมื่อออกมาจากกระบอกสูบ ก๊าซเหวี่ยงจะเผาไหม้พร้อมกับส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิง

น้ำมันที่มีความหนืดต่ำช่วยลดการสูญเสียความเสียดทาน ปรับปรุงประสิทธิภาพเชิงกลของเครื่องยนต์ และลดการใช้เชื้อเพลิง อย่างไรก็ตาม ไม่แนะนำให้ใช้น้ำมันที่มีความหนืดต่ำกว่ามาตรฐานที่กำหนด ซึ่งอาจทำให้การสิ้นเปลืองน้ำมันเพิ่มขึ้นและการสึกหรอของเครื่องยนต์สูง

เนื่องจากความจำเป็นในการอนุรักษ์น้ำมัน การรวบรวมและการใช้น้ำมันเสียจึงกลายเป็นประเด็นที่สำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ ด้วยการสร้างน้ำมันเก่าขึ้นใหม่ เป็นไปได้ที่จะได้รับน้ำมันหล่อลื่นคุณภาพสูงจำนวนมากและในขณะเดียวกันก็ป้องกันมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมด้วยการหยุดการปล่อยน้ำมันที่ใช้แล้วลงในกระแสน้ำ

การกำหนดปริมาณสารอันตรายที่อนุญาต

การกำจัดสารอันตรายจากก๊าซไอเสียเป็นงานที่ค่อนข้างยาก ส่วนประกอบเหล่านี้มีความเข้มข้นสูงเป็นอันตรายต่อสุขภาพอย่างมาก แน่นอน เป็นไปไม่ได้ที่จะเปลี่ยนแปลงสถานการณ์ปัจจุบันในทันที โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนที่เกี่ยวกับกองยานพาหนะที่ดำเนินการ ดังนั้นข้อบังคับทางกฎหมายสำหรับการควบคุมเนื้อหาของสารอันตรายในไอเสียจึงได้รับการออกแบบสำหรับรถยนต์ที่ผลิตใหม่ ใบสั่งยาเหล่านี้จะได้รับการปรับปรุงอย่างค่อยเป็นค่อยไปโดยคำนึงถึงความสำเร็จใหม่ในด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

การทำความสะอาดไอเสียเกี่ยวข้องกับการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงที่เพิ่มขึ้นเกือบ 10% กำลังเครื่องยนต์ลดลงและต้นทุนรถยนต์ที่เพิ่มขึ้น ในขณะเดียวกัน ค่าบำรุงรักษารถก็เพิ่มขึ้นด้วย ตัวเร่งปฏิกิริยาก็มีราคาแพงเช่นกัน เนื่องจากส่วนประกอบประกอบด้วยโลหะหายาก ควรคำนวณอายุการใช้งานรถยนต์ 80,000 กม. แต่ตอนนี้ยังไม่ถึง เครื่องฟอกไอเสียที่ใช้อยู่ในปัจจุบันมีอายุการใช้งานประมาณ 40,000 กม. และใช้น้ำมันเบนซินไร้สารตะกั่ว

สถานการณ์ปัจจุบันทำให้เกิดคำถามถึงประสิทธิภาพของกฎระเบียบที่เข้มงวดเกี่ยวกับเนื้อหาของสิ่งสกปรกที่เป็นอันตราย เนื่องจากสิ่งนี้ทำให้ต้นทุนของรถยนต์และการใช้งานเพิ่มขึ้นอย่างมาก และยังนำไปสู่การสิ้นเปลืองน้ำมันที่เพิ่มขึ้นอีกด้วย

ยังไม่สามารถตอบสนองความต้องการที่เข้มงวดสำหรับความบริสุทธิ์ของก๊าซไอเสียที่เสนอในอนาคตในสถานะปัจจุบันของเครื่องยนต์เบนซินและดีเซล ดังนั้นจึงแนะนำให้ใส่ใจกับการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในโรงไฟฟ้าของยานยนต์จักรกล

บ้าน » งานร่างกาย » เครื่องยนต์ที่ส่วนต่างอุณหภูมิต่ำ ผลกระทบของอุณหภูมิต่อเครื่องยนต์สันดาปภายใน สารพิษอื่นๆ