Полная версия

Главная arrow Техника arrow Автомобили

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ

ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ДВИГАТЕЛЯ. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ

Тепловой баланс. Теплота, образующаяся при сгорании топлива в цилиндрах двигателя, расходуется на полезную работу и отдельные виды потерь. Это распределение называется внешним тепловым балансом. Характер распределения теплоты сгорания по составляющим внешнего теплового баланса определяется видом и особенностями рабочего цикла, а также геометрическими размерами цилиндропоршневой группы, конструкцией деталей и системы охлаждения.

Внешний тепловой баланс в целом и его отдельные составляющие в частности позволяют оценить показатели теплонапряженности деталей двигателя, рассчитать систему охлаждения, определить резервы в использовании теплоты отработавших газов и пути повышения экономичности двигателя.

В общем виде уравнение внешнего теплового баланса в абсолютных единицах при работе за 1 ч (кДж/ч) можно представить так:

где ?)0 — количество теплоты, которое выделилось при сгорании топлива в цилиндрах двигателя; Qe количество теплоты, эквивалентное эффективной работе, т.е. израсходованное на совершение эффективной работы; Qoxji — количество теплоты, передаваемое охлаждающей среде (жидкости или воздуху); Qo г — количество теплоты, отведенное отработавшими газами, так как их температура и теплоемкость выше, чем у свежего заряда; в двигателях с турбонаддувом часть теплоты отработавших газов используют в газовой турбине; ?>н с — количество теплоты, не выделившееся в двигателе вследствие неполноты сгорания; Qqcj — остаточный член теплового баланса, равный сумме всех неучтенных потерь.

Если двигатели работают на смеси с коэффициентом избытка воздуха а > 1, то при составлении теплового баланса QH с включают в остаточный член баланса QocT. Для двигателей, работающих на смеси с а < 1, величина QH представляет собой количество теплоты, которое не может выделиться из-за недостатка воздуха, т.е. часть топлива не сгорает или происходит неполное сгорание.

Анализ составляющих теплового баланса имеет практическое значение. Например, значения Qoxji и Qo используют при анализе работы систем охлаждения, наддува и смазочной системы; по значению QH можно оценить степень неполноты сгорания для решения задачи повышения использования теплоты в двигателе. Составляющая Qoxj[ позволяет ориентировочно оценить резервы улучшения теплоис- пользования и организовать более рациональное охлаждение двигателей.

По значению главного члена баланса Q можно судить о совершенстве конструкции двигателя, его отдельных механизмов и систем.

Тепловой баланс можно также определить в процентах (табл. 13.1) по отношению каждой составляющей ко всему количеству теплоты, выделяемой при сгорании топлива в двигателе:

Тогда уравнение теплового баланса примет вид

Таблица 13.1

Относительные значения (%) составляющих теплового баланса двигателя при работе с полной нагрузкой

Тип двигателя

Составляющие теплового баланса

%

^ОХЛ

^ОСТ

Бензиновый

25-34

20-35

35-55

0-30

3-10

Дизель

35-40

18-23

30-40

0-5

2-5

Значения отдельных членов теплового баланса зависят от скоростных и нагрузочных режимов работы двигателя, условий окружающей среды и т.п. В зависимости от степени влияния перечисленных факторов на работу двигателя может происходить перераспределение значений членов теплового баланса относительно друг друга.

Назначение и классификация систем охлаждения. Система охлаждения предназначена для поддержания заданного теплового режима двигателя за счет принудительного отвода теплоты от деталей двигателя к окружающему воздуху. В результате этого создается определенный температурный режим, при котором двигатель не перегревается и не переохлаждается, т.е. рабочий цикл протекает нормально.

При перегреве двигателя увеличиваются силы трения и интенсивность изнашивания деталей, уменьшаются тепловые зазоры, происходит коксование масла с отложением нагара, ухудшается наполнение цилиндров свежим зарядом. Однако при чрезмерном отводе теплоты возникает переохлаждение двигателя, которое вызывает изменение вязкостных свойств масла, увеличение зазоров, снижение мощности и экономичности двигателя.

Количество теплоты (18—35%), которое должна отводить система охлаждения, зависит от мощности и режима работы двигателя.

Следует поддерживать оптимальный тепловой режим двигателя, который контролируют по температуре охлаждающей жидкости в пределе 85—95 °С независимо от его нагрузки и температуры окружающей среды. Это способствует получению наибольшей мощности, снижению расхода топлива и увеличению срока службы двигателя.

На современных поршневых двигателях применяют системы жидкостного или воздушного охлаждения. Широко распространены жидкостные системы с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости как наиболее эффективные, обеспечивающие равномерный прогрев деталей. При этом двигатель компактнее, а шум при его работе меньше. У двигателей в качестве охлаждающей жидкости используют воду, удельная теплоемкость которой составляет 4,2 кДж/кг-К.

Качество воды зависит от состава и количества примесей, которые могут находиться в виде взвесей, коллоидных частиц или в растворенном состоянии.

Растворенные в воде соединения вызывают накипь или коррозию металла. Накипь, теплопроводность которой в десятки раз ниже, чем у металлов, уменьшает сечение каналов в системе охлаждения, нарушает циркуляцию жидкости и ухудшает отвод теплоты. Поэтому часто для очистки воды используют железный купорос, хлорид железа или сернокислый алюминий.

При замерзании вода на 10% увеличивается в объеме, что может привести к разрушению головки цилиндров и радиатора. В связи с этим в зимнее время применяют низкозамерзающие охлаждающие жидкости — антифризы. Наибольшее распространение получили антифризы марок 40 и 65 с температурой застывания соответственно -40 и -65 °С (табл. 13.2). Антифриз марки 40 представляет собой смесь 52% этиленгликоля и 47% воды, марки 65 — соответственно 64 и 35%.

Для всесезонной эксплуатации легковых и ряда грузовых автомобилей применяют антифризы Тосол А-40 и Тосол А-65.

Таблица 13.2

Характеристика низкозамерзающих охлаждающих жидкостей

Показатель

Антифриз

Тосол

40

65

А-40

А-65

Цвет

Светло-желтый

Желто-зеленый

Плотность при 20 °С, кг/м3

1067-1072

1085-1090

1075-1085

1085-1095

Температура, °С:

кристаллизации, не выше

40

65

40

65

кипения, не ниже

100

100

105

105

Массовая доля этиленгликоля, %,

52

64

53

63

не менее

Присадки, г/л:

декстрин-динатрийфосфат

1,0

1,0

0,4

0,5

антивспениватель

2,5-3,5

3,0-3,5

0,05

0,08

композиция антикоррозионных присадок

-

-

2,55

2,95

В связи с высоким коэффициентом объемного расширения антифризов систему охлаждения заполняют на 92—94% или устанавливают расширительные бачки.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>