استمر الطلب العالمي على محركات الديزل وسط التقدم التكنولوجي

تخيلوا عالمًا بدون محركات الديزل المتصاخبة. ستفقد سفن الشحنات المحيطية الدفع، ستصمت مواقع البناء، حتى الحافلات التي نركبها يوميًا قد ترفض البدء.هذه المحطة القوية على ما يبدو تدفع في الواقع الصناعة الحديثة بتطور ملحوظتستكشف هذه المقالة مبادئ وأنواع وتطور التكنولوجيا وتطبيقات متنوعة لمحركات الديزل، وهي الحصانات الميكانيكية التي تحافظ على الحضارة.

المعروفة تقنيا باسم محركات الإشعال بالضغط (CI) ، تعمل محطات توليد الطاقة الديزل كمحولات طاقة لا غنى عنها في النقل والصناعة.من الشاحنات والسفن إلى المولدات والمعدات الثقيلةتعمل هذه المحركات عن طريق ضغط الهواء إلى درجات حرارة متطرفة، ثم حقن وقود الديزل الذي يشتعل تلقائيًا، مما يدفع البستنات إلى إنتاج عمل ميكانيكي.هذه طريقة الاحتراق تمنح محركات الديزل كفاءة حرارية متفوقة ومقاس الدورانمما يجعلها مثالية للتطبيقات الثقيلة.

تتبع محركات الديزل في المقام الأول نمطين تشغيليين. تستخدم تطبيقات السيارات بشكل ساحق دورات أربع سجلات - الإدخال والضغط والطاقة والتصريف - لإكمال تسلسل عمل واحد.على النقيض، تستخدم أنظمة الدفع البحرية الكبيرة عادةً تصاميم دقيقتين حيث تجمع كل ضربة المكبس بين مراحل الضغط والتوسع ، مما يوفر كثافة طاقة أكبر.

تهيمن محركات الديزل ذات الأربع درجات على النقل البري بسبب هيكلها المدمج وكفاءة استهلاك الوقود. تفرق التطبيقات البحرية حسب الحجم:المحركات الضخمة ذات السرعة المنخفضة (500-1000 مم) تستخدم دورات دورتين للدفع، في حين أن النماذج ذات السرعة المتوسطة (200-500 مم) عادة ما تتبنى تصاميم أربع درجات للسفن الأصغر.محركات توليد الكهرباء ذات الأربع فترات تشكيل مماثلة وآليات البناء عن طريق محركات مباشرة أو اتصالات هيدروليكية.

تتألف تشريح محرك الديزل من عدة أنظمة حاسمة:

• مدخول الهواء: المرشح، المجموعة، والصمامات
• غرفة الاحتراق: البستونات والأسطوانات والرؤوس
• إمداد الوقود: مضخات الحقن والفوهات
• القيادة الميكانيكية: قضبان التوصيل والعمود الملتفت والعجلة المتحركة
• المخرج: الصمامات والمجموعات

يبدأ التشغيل مع دخول الهواء المصفى إلى الأسطوانات أثناء ضربات الاستيعاب.ثم يضغط البستنات هذا الهواء إلى درجات حرارة 500-700 درجة مئوية ساخنة بما فيه الكفاية لإشعال وقود الديزل المتفجرة التي يتم حقنها عند ضغوط 300-2000 بار. يؤدي الاحتراق الناتج إلى دفع المكبسات إلى أسفل ، ونقل الطاقة من خلال قضبان الاتصال لتدوير العمود المتحرك. تصفيحات العادم بعد ذلك تطرد الغازات المستنفدة لإكمال الدورة.

يحدث احتراق الديزل في مرحلتين متميزتين. في البداية ، يختلط الوقود المحقن جزئياً بالهواء خلال فترة تأخير الإشعال ، مما يخلق شحنة مختلطة مسبقاً تحترق بسرعة.يحدث احتراق الانتشار اللاحق عندما يختلط الوقود المتبقي تدريجيا مع الأكسجين المتاح، مع معدلات الحرق التي تحكمها خلط مضطرب.

يقوم المهندسون بتحسين هذه العملية من خلال تصاميم غرف الاحتراق. أنظمة الحقن المباشر (DI) رش الوقود مباشرة إلى غرف أعلى البستون عبر حقن متعددة الثقوب،تشجيع مزج شامل للوقود والهواءتستخدم بدائل الحقن غير المباشر غرفًا مسبقة إما من نوع الدوران للسيارات الركابية أو غرفًا مسبقة للاحراق شائعة في السابق في الشاحنات الثقيلة

صناعة الديزل توازن باستمرار بين الكفاءة والمخاوف البيئية. في حين أن تصاميم قبل الغرفة تقلل من انبعاثات أكسيد النيتروجين (NOx) ، فإن خسائرها الحرارية تدهور اقتصاد الوقود.على العكستوفر أنظمة DI كفاءة أفضل ولكن إنتاج NOx أعلى.

• توقيت الحقن المتأخر إلى درجات حرارة الذروة المنخفضة
• أنظمة إعادة تدوير غازات العادم
• مرشحات الجسيمات للديزل
• تخفيض تحفيزي انتقائي باستخدام حقن اليوريا

سترات التبريد بالماء تحافظ على درجات حرارة الأسطوانة المثلى ، مما يمنع التشوه مع ضمان المتانة. تستخدم التصاميم المتقدمة طبقات السيراميك أو البستونات المعزولة للحد من فقدان الحرارة ،زيادة الكفاءة الحراريةيقوم العمود المزلق بتحويل حركة المكبس إلى قوة دورانية، مع تسوية العجلات المتحركة وتقليل الاهتزاز.

أصبح شحن التوربو في كل مكان، باستخدام التوربينات التي تعمل بالطاقة العادمية لإجبار الهواء الإضافي في الأسطوانات، مما يزيد من كثافة الطاقة.تساعد أدوات البدء البارد مثل مكابح الضوء على ضمان إشعال موثوق به في محركات ما قبل الغرفة خلال الظروف الباردة.

على الرغم من المنافسة من التشغيل الكهربائي، تحافظ محركات الديزل على مزايا حاسمة في التطبيقات الثقيلة. التقدم المستمر يعد بمحطات طاقة أنظف وأذكى من خلال:

• خوارزميات الاحتراق المتقدمة
• الاندماج الكهربائي الهجين
• مراقبة الانبعاثات التنبؤية
• معايير التشغيل المحسنة من قبل الذكاء الاصطناعي

كالتكنولوجيا الناضجة والمتطورة، محركات الديزل سوف تستمر في تقديم طاقة موثوقة حيثما تحتاج أكثربعض الحلول الميكانيكية لا تزال لا يمكن استبدالها.