Avtoargon.ru

АвтоАргон
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Тепловой режим

Тепловой режим

Можно с уверенностью сказать, что правильный тепловой режим является важным условием экономичной и долговечной работы двигателя. Нормальная температура охлаждающей воды двигателя автомобиля «Победа» должна быть не ниже 75—80° С. Двигатель, работающий при более низкой температуре, не только имеет повышенный расход бензина, но и больший износ цилиндров. Наличие термостата в системе охлаждения значительно ускоряет прогрев двигателя, поэтому нельзя его вынимать и периодически нужно проверять его действие.

Для поддержания нормального теплового режима двигателя в процессе работы на автомобиле шофер должен выполнять следующее:

  1. во время движения наблюдать за температурой воды и регулировкой степени открытия жалюзи, поддерживая температуру воды в нужных пределах (75—80° С);
  2. обязательно устанавливать утеплительный чехол (рис. 6) на облицовку радиатора и не только зимой, но и весной и осенью, когда температура воздуха не поднимается выше плюс 5° С;
  3. на стоянках закрывать жалюзи, а при наличии чехла на облицовке радиатора закрывать его клапан, чтобы сохранить тепло двигателя; ставить автомобиль на стоянке по возможности в защищенное от ветра место или радиатором в подветренную сторону;
  4. при включенной системе отопления кузова на стоянке закрывать люк вентиляции, так как при открытом люке значительно ускоряется охлаждение системы.

Рис. 6. Размеры чехла на облицовку радиатора.

Система охлаждения двигателя автомобиля «Победа» обеспечивает нормальную работу даже при езде по горным дорогам в жаркую погоду.

Если двигатель перегревается, то шофер должен сейчас же найти причину перегрева и устранить ее.

Причинами перегрева двигателя при исправной работе водяного насоса и отсутствии утечки и засорении в системе охлаждения являются поздняя установка зажигания, пере бои работе свечей или чрезмерно обедненная регулировка карбюратора; сильное нагарообразование в цилиндрах, а также неправильная регулировка или неисправность ходовой части (прихватывание тормозов, движение при спущенных шинах и т. п.).

Установка зажигания

Для того, чтобы получить от двигателя полную мощность и наилучшую экономичность, необходимо устанавливать возможно ранний момент зажигания рабочей смеси в цилиндрах. Допустимый предел опережения зажигания определяется возникновением детонационного сгорания топлива в цилиндрах.

Детонационное сгорание топлива, проявляющееся в звонком неритмичном стуке в цилиндрах, часто ошибочно принимается за стук пальцев. На самом деле в цилиндрах происходит неправильное, чрезвычайно быстрое сгорание рабочей смеси, распространяющееся в цилиндре в виде взрывной волны, вызывающее звонкий стук и сопровождающееся черным выхлопом. Наличие детонационного сгорания зависит от качества топлива (октановое число), температуры стенок цилиндров, числа оборотов коленчатого вала двигателя, величины открытия дросселя и др.

Октановое число топлива есть условная величина, характеризующая стойкость данного топлива против детонации. Чем выше октановое число бензина, тем меньше его склонность к детонации. Этилированный бензин А-66 имеет октановое число 66. Бензин А-70 имеет октановое число 70.

Для каждого сорта бензина следует изменять установку зажигания.

Проверка правильности момента зажигания должна производиться при движении автомобиля с полной нагрузкой при прогретом двигателе. Для этого на автомобиле, движущемся по ровной дороге со скоростью около 25 км/час, резко и полностью открывают дроссель. При правильной установке зажигания должна слышаться легкая детонация топлива, исчезающая по мере разгона автомобиля. Если детонации не слышно совершенно, то следует поставить зажигание несколько раньше и повторить проверку; если прослушивается слишком сильная детонация, то установить зажигание позднее и также повторить проверку. Изменение момента зажигания следует производить, поворачивая корпус распределителя (для опережения — против часовой стрелки, а запаздывания — наоборот), пользуясь винтом плавной настройки.

Во время работы на автомобиле можно допускать только очень кратковременное появление детонации, в моменты наибольшей нагрузки двигателя. При движении автомобиля детонацию можно устранить, уменьшив открытие дросселя или увеличив число оборотов вала двигателя, т. е. перейдя на низшую передачу. Нельзя допускать работы двигателя с детонацией. Это вызывает быстрый износ двигателя, прогорание прокладки под головкой блока и даже днищ поршней, а также увеличивает расход топлива.

Регулировочной иглой главного жиклера карбюратора К-22А производят подбор наиболее экономичной регулировки в зависимости от применяемого сорта бензина, дорожных и климатических условий, в которых работает автомобиль.

Слишком большое, а также слишком малое открытие иглы главного жиклера увеличивает расход бензина и ухудшает условия работы двигателя. Завод рекомендует открытие иглы на 1¾ оборота от полностью завернутого положения. Подбирать наивыгоднейшую регулировку следует, поворачивая иглу не более чем на 1 / 8 оборота, после чего проверяют расход бензина в обычных условиях работы автомобиля и контрольными заездами на выбранном участке шоссе длиной не менее 15—20 км. Для замера расхода бензина необходимо обеспечить питание двигателя из мерного бачка, имеющего шкалу (рис. 7), или из обычного бидона, соединенного бензостойким шлангом с бензиновым насосом. В этом случае расход можно определять доливкой бидона до полного уровня при помощи мерной кружки или взвешиванием.


Рис. 7. Установка мерного бачка в кузове.

Расход бензина в летних условиях при полной нагрузке автомобиля и исправном асфальтовом покрытии дороги должен быть не более: в городских условиях, на маршруте с интенсивным движением 12,0—12,5 л/100 км при средней скорости движения 27,0—30,0 км/час; при проверке на шоссе 11,0—11,5 л/100 км при движении со скоростью 50—55 км/час.

При подвертывании иглы нужно особенно внимательно наблюдать за тем, чтобы двигатель не терял приемистости.

Если при трогании с места (при прогретом двигателе) приходится пользоваться «подсосом» и наблюдается неустойчивая (неравномерная) работа двигателя, или появляется детонация, то карбюратор отрегулирован на обедненную смесь — иглу следует несколько отвернуть. И наоборот, если при холодном двигателе не приходится пользоваться «подсосом» при трогании с места и разгонах, это значит, что горючая смесь слишком богатая.

Читать еще:  Автоматическое включение дневных ходовых огней при запуске двигателя

Изучив влияние величины открытия иглы на расход бензина своего автомобиля, шофер может в зависимости от конкретных условий работы корректировать открытие иглы. Так, например, при работе в городе требуется более богатая горючая смесь, так как необходимо производить частые разгоны автомобиля, а на асфальтированном шоссе с ровным профилем условия движения значительно легче и горючая смесь может быть несколько беднее. В зимних условиях эксплоатации также обычно требуется несколько обогащенная горючая смесь.

Бесперебойное искрообразование во всех цилиндрах не обходимо для нормальной работы двигателя. Перебои в работе свечей значительно увеличивают расход бензина. При одной неработающей свече расход бензина на ровной дороге увеличивается примерно на 30—35%. При этом происходит разжижение смазки в картере, уменьшается мощность двигателя и увеличивается износ цилиндров.

Поэтому необходимо систематически проверять работу свечей не только при техническом обслуживании автомобиля. При неработающей свече наблюдаются перебои в цилиндрах, которые особенно хорошо слышны во время движения автомобиля на подъем со значительной скоростью.

В случае обнаружения перебоев необходимо немедленно найти свечу, дающую перебои (обычно она имеет закопченные электроды), и заменить ее. Исправно работающая свеча при работе на неэтилированном бензине имеет буро-рыжую окраску электродов и изолятора. При применении этилированного бензина на этих поверхностях появляется серый налет.

Система охлаждения двигателя — работа, устройство и назначение

Устройство и ремонт автомобиля > Устройство системы охлаждения > Система охлаждения двигателя — работа, устройство и назначение

Система охлаждения двигателя служит для поддержания нормального теплового режима мотора. При сгорании рабочей смеси в цилиндрах двигателя выделяется большое количество тепла, так как средняя температура газов в цилиндрах работающего двигателя 600-1000*C. Непосредственная естественная отдача тепла в окружающую среду совершенно недостаточна. Этим объясняется необходимость принудительного охлаждения мотора с помощью вспомогательных систем. Нельзя допускать и переохлаждения мотора, так как при этом увеличиваются тепловые потери (уменьшается доля полезного используемого тепла), увеличиваются потери на трение из-за загустения смазки, уменьшается мощность и ухудшается КПД, экономичность двигателя, также ухудшается запуск двигателя в различных погодных условиях. В качестве теплоносителя раньше использовалась вода, теперь это тосол или антифриз.

Нормальным тепловым режимом для карбюраторных двигателей считается такой, при котором температура охлаждающей жидкости, выходящей из головки блока, составляет 80-90*С, а для дизеля 75-85*C. Система охлаждения большинства автомобильных двигателей жидкостная (водяная), но существует и воздушная. Если система охлаждения закрытого типа (не сообщается с атмосферой), то при работе мотора в ней обеспечивается повышение температуры кипения воды до 108-111*С, благодаря чему уменьшается накипе-образование и повышается долговечность системы. В систему охлаждения входят рубашка охлаждения двигателя, радиатор, водяной насос, вентиляторы, термостаты, жалюзи.

Влияние теплового режима на износ мотора

Двигатели автомобилей всегда работают с переменными нагрузками, что вызывает изменение их теплового режима. Этому же способствуют частые пуски, продолжительные остановки и сравнительно небольшие пробеги после пуска. Недостаточный тепловой режим вызывает большие износы при пуске двигателей. В период пуска детали двигателя работают с недостаточной смазкой, часто при граничном трении. В начальное время работы мотора конденсации топлива и смывание масляной пленки особенно сильное, коррозионное действие отработавших газов наибольшее. Износы при пуске холодного двигателя в 1,5-2 раза больше, чем при пуске его с предварительным подогревом. Повышение теплового зазора (в отличие от нормального) также влечет за собой увеличение износов и ухудшение экономичности двигателя. Возникают местные перегревы, масло разжижается, сгорает, увеличивается абразивный износ.

Зазоры между поршнем и стенкой цилиндра, особенно у двигателей, имеющих поршни из алюминиевых сплавов, уменьшаются, увеличивается расход мощности на трение. Протекание рабочих процессов-смесеобразование, сгорание-становится неблагоприятным (с детонацией), в результате мощность двигателя падает, удельный расход топлива увеличивается. Нормальный тепловой режим мотора может быть нарушен по следующим причинам, связанным с неисправностями системы охлаждения: недостаток охлаждающей жидкости в системе, которая при работающем двигателе может вытечь из-за повышенного давления; наличие накипи в системе, которая уменьшает объем жидкости и значительно ухудшает теплообмен; нарушение работы клапонов пробки радиатора; недостаточная интенсивность работы вентилятора.

Кроме того, перегрев двигателя может быть в результате позднего момента зажигания смеси в цилиндре, обеднения рабочей смеси и по ряду других причин, связаных с движением автомобиля. Естественно, что все элементы системы охлаждения двигателей нуждаются в периодической проверки их технического состояния.

Влияние теплового режима двигателя на его работу

Опыт эксплуатации двигателей внутреннего сгорания и специ­ально поставленные исследования показали, что температура в системе охлаждения двигателя существенно влияет как на ос­новные эффективные показатели его работы (мощность, экономич­ность), так и на интенсивность износа трущихся поверхностей.

В формуле, определяющей эффективную мощность двигателя:

постоянный коэффициент D N практически не зависит от темпера­туры Т охлаждающей воды. Поэтому наибольшее значение эф­фективной мощности при прочих равных условиях соответствует наибольшим значениям произведения ? V ? M * ? i / ? для выбранного скоростного режима ?.

По мере увеличения температуры Т в системе охлаждения уменьшается количество теплоты, отдаваемой рабочими газами в систему охлаждения. Однако основная часть оставшейся теп­лоты в цилиндре (85—90%) расходуется на подогрев его стенок и лишь 10—15% идет на увеличение полезной работы. Поэтому с ростом температуры охлаждающей воды происходит весьма незначительное повышение индикаторного КПД двигателя ? i . Одновременно с этим возрастание температуры стенок цилиндра приводит к увеличению подогрева свежего заряда, уменьшению его плотности, а следовательно, и к уменьшению коэффициента наполнения ? ? и к незначительному снижению коэффициента избытка воздуха ?.

Читать еще:  В какую сторону вращается двигатель внутреннего сгорания

Одновременно с этим увеличение Т вызывает уменьшение вязкости смазывающего масла, что способствует уменьшению потерь на трение и увеличение механического КПД двигателя ? м .

Суммарное влияние всех названных факторов по мере роста Т дает некоторое снижение индикаторной мощности N i и увеличе­ние эффективной мощности N е , так как интенсивность увеличе­ния ? м выше интенсивности падения N i .

При прочих равных условиях эффективная мощность дости­гает своего наибольшего значения при температуре в системе охлаждения около 348 К и почти не изменяется до 358 К. Дальнейшее увеличение температуры в системе охлаждения может вызвать некоторое снижение N е из-за ухудшения условий смазки трущихся поверхностей.

Экономичность работы двигателя определяется значением удельного эффективного расхода топлива g e Если учесть тенден­ции изменения ? i и ? м по мере увеличения температуры Т в си­стеме охлаждения, то нетрудно установить, что при увеличении Т удельный индикаторный расход топлива g i постепенно увеличи­вается, в то время как удельный эффективный расход топлива g е снижается и достигает своего минимального значения в интервале температур от 348 до 358 К.

Изменения эффективной мощности двигателя и удельного эф­фективного расхода топлива в зависимости от температуры в си­стеме охлаждения идентичны в двигателях различных типов, габаритных размеров и назначения.

Сказанное свидетельствует о том, что температуру в системе охлаждения двигателя целесообразно при всех режимах его работы поддерживать на одном и том же уровне в интервале тем­ператур от 348 до 358 К.

Однако температурный режим работы системы охлаждения двигателя необходимо выбирать не только на основе получения наивыгоднейших его эффективных показателей, но и на основе обеспечения заданного моторесурса, а это значит, что нужно установить такие условия работы, при которых износ трущихся поверхностей оказывался бы минимальным.

Для выяснения такого теплового режима работы двигателя были поставлены специальные экспериментальные исследования, которые показали,, что по мере роста температуры охлаждающей воды до 343 К степень износа резко снижается, затем интенсивность ее падения уменьшается, и после 348 К снижение степени износа становится несущественным.

С позиций получения минимальной степени износа трущихся поверхностей температуру в системе охлаждения необходимо поддерживать также в пределах 348—358 К вне зависимости от режима работы, типа и назначения двигателя (ГОСТ 12709—67). Следовательно, интервал температур 348—358 К в системе охлаждения двигателя является наивыгоднейшим, и необходимо стремиться к тому, чтобы поддерживать температуру в системе охлаждения двигателя в этом интервале при всех возможных ре­жимах работы двигателя.

Однако свойства двигателя как регулируемого объекта по температуре охлаждения таковы, что названный диапазон темпе­ратур поддерживаться в процессе эксплуатации практически не может без регулирующего воздействия на систему охлаждения. В связи с этим большинство двигателей внутреннего сгорания, работающих в широком диапазоне скоростных и нагрузочных режимов, снабжают однорежимными автоматическими регуля­торами температуры различной сложности по конструкции в за­висимости от требования точности поддержания заданного тепло­вого режима (348—358 К).

В некоторых случаях поддержание температуры охлажда­ющей воды двигателя в интервале 348—358 К оказывается либо недопустимым, либо нецелесообразным. Например, в проточных системах судовых двигателей поддержание температуры воды в зарубашечном объеме двигателя на уровне 348—358 К недо­пустимо из-за интенсивного отложения накипи и, следовательно, быстрого снижения теплоотводящих способностей поверхностей теплопередачи. Поэтому в таких двигателях создают системы ох­лаждения, обеспечивающие температуру воды на выходе не выше 328 К- В этом случае также устанавливают однорежимные авто­матические терморегуляторы, которые работают в интервале тем­ператур от 318 до 328 К (ГОСТ 12709—67).

В тепловозных теплосиловых установках с дизелями выбор температуры охлаждающей воды существенно влияет на размеры холодильных секций и, следовательно, на размеры всей установки в целом. Этим обусловливается использование в ряде случаев замкнутых систем высокотемпературного охлаждения. Система охлаждения в этом случае должна быть оборудована специальным паровоздушным клапаном, поддерживающим в системе охлажде­ния повышенное давление (0,12—0,13 МПа), при котором тем­пература охлаждающей воды увеличивается до 378 К. Это поз­воляет сократить размеры холодильной установки за счет уве­личения интенсивности теплоотдачи в окружающую среду. Сле­довательно, и в этих случаях система охлаждения двигателя дол­жна быть оборудована однорежимным автоматическим регуля­тором температуры с настройкой его на заданный уровень тем­пературы.

Тепловые режимы работы электродвигателей

Работа двигателей по характеру изменения нагрузки на их валу, а тем самым по виду их нагрева и охлаждения подразделяются на восемь режимов S1. S8.

ПРОДОЛЖИТЕЛЬНЫЙ РЕЖИМ РАБОТЫ S1 двигателя характеризуется неизменной нагрузкой в течение времени, за которое перегрев его частей достигает установившегося значения

,

где tP – время работы двигателя.

Режим S1 характеризуется неизменными потерями в течение всего времени работы. Работа двигателя в режиме S1 может происходить с постоянной или переменной циклической нагрузкой.

График изменения мощности на валу Р, момента М, потерь мощности Р и перегрева для режима S1 при постоянной нагрузке представлены на рисунке.

Так как двигатель выбирается по условию , то выполняется и условие , и .

Если нагрузка на валу двигателя периодически меняется, то также периодически будут менятся потери в двигателе и его температура. Проверка двигателя в этом случае выполняется методами средних потерь или эквивалентных величин

КРАТКОВРЕМЕННЫЙ РЕЖИМ РАБОТЫ S2 характеризуется чередованием периодов неизменной нагрузки с периодами отключения двигателя. При этом за время работы tP превышение температуры не достигнет установившегося значения, а за время паузы t двигатель охлаждается до температуры окружающей среды

.

ГОСТ 183–74 устанавливает стандартные значения продолжительности рабочего периода – 10, 30, 60 и 90 мин.

Графики, характеризующие кратковременный режим работы S2, представлены на рисунке.

Читать еще:  Двигатель в котором пар или нагретый до высокой температуры

Если двигатель рассчитан на продолжительный режим работы, то при кратковременном режиме его перегрев к концу рабочего периода не достигнет установившегося значения. В этом случае двигатель будет недоиспользован по нагреву, а тем самым по своей мощности.

Для полного использования в кратковременном режиме работы двигателя, предназначенного для продолжительного режима, его следует перегружать по мощности на валу. Тогда к концу рабочего периода его перегрев достигнет допустимого уровня. Для количественной оценки перегрузки и нагрева двигателяиспользуются коэффициенты термической и механической перегрузок.

Коэффициентом термической перегрузки рт называется отношение потерь мощности при кратковременном режиме Рк к номинальным потерям мощности Рн

.

Коэффициентом механической перегрузки рм называется отношение мощности нагрузки двигателя в кратковременном режиме Рк к номинальной мощности Рн в продолжительном режиме

.

Коэффициенты механической и термической перегрузок связаны между собой выражениями

где – коэффициент постоянных потерь; -постоянные потери, — переменные потери.

Если пренебречь постоянными потерями, то ,

.

Зависимость коэффициентов термической и механической перегрузок при кратковременном режиме работы от относительной длительности рабочего периода tp/Tн показана на рисунке.

При отношениях допустимый по условиям нагрева коэффициент механической перегрузки примерно равен 2,5 , что в среднем соответствует перегрузочной способности двигателей общепромышленных серий. Вследствие этого при меньших отношениях полное использование таких двигателей по нагреву ограничивается их перегрузочной способностью. Другими словами, при малых отношениях двигатели недоиспользуются по нагреву и поэтому в этом случае можно вообще не проводить проверку двигателя по нагреву, а следует ограничиться только его проверкой по условиям перегрузки.

Полное использование двигателей по нагреву возможно только при больших значениях . Промышленность выпускает специальные двигатели, рассчитанные для кратковременного режима работы. Они имеют повышенную перегрузочную способность, что позволяет полнее использовать их по нагреву.

Время работы этих двигателей нормируется. Это значит, что двигатель, имеющий, например, номинальную мощность Рн=10 кВт при tр=30 мин, может развивать в течение 30 минут мощность 10 кВт, не перегружаясь. Затем он должен быть отключен от сети пока не охладится.

В общем случае проверка таких двигателей по нагреву может выполняться по двум вариантам. Если данные нагрузочной диаграммы соответствуют номинальным данным, то проверки по нагреву не требуется. Если же данные нагрузочной диаграммы отличаются от паспортных данных, то следует рассчитывать эквивалентную мощность, приведя её к ближайшему стандартному времени tр ст

,

где tp – действительное время кратковременной работы двигателя из нагрузочных диаграмм.

Для более точной оценки можно воспользоваться выражением

.

Если рассчитанная по формуле допустимая мощность Рк превышает эквивалентную мощность, т.е. Рк Рэкв, то двигатель будет работать в нормальном тепловом режиме, не перегреваясь сверх допустимого уровня.

Двигатели, предназначенные для кратко-временного режима работы, нецелесообразно использовать в продолжительном режиме из-за присущих им повышенных постоянных потерь мощности. Иногда такие двигатели не могут работать в продолжительном режиме даже вхолостую, перегреваясь при этом выше допустимого уровня.

Повторно-кратковременный режим работы S3 характеризуется кратковременными рабочими периодами tр неизменной нагрузки, которые чередуются с периодами tо отключения двигателя (паузами), причем как рабочие периоды, так и паузы не настолько длительны, чтобы превышения температуры могли достигнуть установившихся значений

.

Графики нагрузки для повторно-кратковременного режима работы представлены на риcунке.

Режим характеризуется относительной продолжительностью включения

, % .

Для повторно-кратковременного режима работы выпускаются специ-альные двигатели, в паспортных данных которых указывается номинальная мощность при нормативной продолжительности включения ПВн=15, 25, 40, 60 и 100%.

Длительность рабочего цикла для них не должна превышать 10 мин., в противном случае двигатель считается работающим в продолжительном режиме.

Если мощность нагрузки и ПВ близки к номинальным данным двигателя, то проверка его по нагреву не требуется, поскольку работа при таких параметрах нагрузочной диаграммы гарантируется изготовителем.

Рассмотрим проверку двигателя по нагреву для случая, когда продолжительность включения в реальном цикле ПВ1 заметно отличается от нормативной величины ПВн, т.е. ПВ1 ПВн. Пусть ПВ1 соответствует нагрузке Р1, а стандартной ПВн соответствует номинальная мощность Рн (см. рисунок).

На основании метода средних потерь можно утверждать, что среднее превышение температуры двигателя при его работе с мощностью Р1 Рн при ПВ1 ПВн не будет превышать допустимой температуры, если средние потери мощности за цикл при Р1 и ПВ1 не будут превышать потери за тот же цикл при Рн и ПВн, т.е.

.

Отсюда следует, что для того, чтобы при работе с мощностью Р1 и ПВ1 средняя температура двигателя не превышала допустимую, между потерями мощности должно выполняться соотношение

.

Порядок проверки двигателя по нагреву состоит в следующем. Определяютя Р1 и ПВ1. Затем по паспортным данным двигателя для ближайшей нормативной ПВн находятся номинальные потери двигателя и проверяется выше приведенное условие. При его выполнении нагрев двигателя не будет превышать нормативного.

Проверка двигателя по нагреву может быть произведена также сопоставлением номинальной и эквивалентной мощности двигателя

.

Если это условие выполняется, то температура двигателя не будет превосходить допустимого значения. Когда реальная продолжительность включения не намного отличается от нормативной, произведением можно пренебречь, тогда получим

.

Проверка двигателей по нагреву, предназначенных для продолжительного режима работы, но используемых для повторно-кратковременной нагрузки, может быть выполнена с помощью вышеприведенных формул, если положить в них ПВн=100%.

6. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ СРЕДСТВАМИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector