Площадь поверхности охлаждения ребер головки цилиндра:
,
где
– средняя температура основания ребер
головки, К;
–температура
воздуха в межреберном пространстве
головки, К.
По статистическим данным, средняя температура составляет у основания ребер: из алюминиевых сплавов =403...423, =423...473 К; из чугуна =403...453, =433...5О3 К.
Коэффициент теплоотдачи [Вт/(м2–К)] можно определить по эмпирической зависимости, предложенной Стантоном:
,
где
– среднее арифметическое температур
ребра и обдувающего воздуха, К;
–
скорость воздуха в межреберном
пространстве, м/с.
Среднюю скорость воздуха в межреберном пространстве цилиндра и его головки принимают 20...50 м/с при диаметре цилиндра D = 75...125 мм и 50...60 м/с при D= 125... 150 мм.
В
автомобильных и тракторных двигателях
высоту ребер цилиндра по окружности
выполняют неодинаковой: меньшая – в
направлении продольной и большая – в
направлении поперечной оси двигателя,
что позволяет уменьшить его длину и
массу. Средние размеры ребер для
автотракторных двигателей (рис. 4.2)
составляют: высота h
чугунного
ребра 30...50 мм; алюминиевого – 35...70;
расстоя
ние
l
между чугунными ребрами 2,5..3, между
алюминиевыми – 3...4; толщина
чугунных ребер 2...4, алюминиевых –
1,5...2,5 мм.
Расстояние между цилиндрами двигателя L находят из выражения:
,
где
–
зазор между вершинами ребер;
– номинальная толщина стенки цилиндра.
Суммарные потери давления в тракте:
где
– сопротивление оребренных головок и
цилиндров;
–
сопротивление направляющей части
воздушного тракта;
– потери от скорости воздуха, выходящего
из межреберных каналов.
Рисунок 4.2. Расчетная схема оребрения двигателей воздушного охлаждения.
Ориентировочно потеря полного давления в воздушном тракте разных дизелей составляет750...1500 Па при диаметрах цилиндра меньше 100 мм и 1500...2500 Па при D= 100...150 мм.
Вентиляторы двигателей c воздушным охлаждением по конструкции значительно отличаются от вентиляторов при жидкостном охлаждении.
Основные различия: удельный расход охлаждающего воздуха при воздушном охлаждении в 1,5...2,5 раза меньше, а необходимый напор в 2...3 раза больше.
В двигателях с воздушным охлаждением применяют в основном осевые вентиляторы с направляющими или спрямляющими аппаратами, а в некоторых случаях – центробежные вентиляторы.
Исходные данные для расчета вентилятора: массовая подача вентилятора GB (кг/с), сопротивление тракта H (Па), частота вращения колеса nв (с ).
Объемная подача вентилятора:
где
– плотность воздуха на входе в вентилятор,
кг/м3;
–
объемный КПД вентилятора, зависящий от
зазора между вершиной лопасти и кожухом
и рав
ный
0,95;
–
объемный КПД тракта, характеризуемый
утечками воздуха в тракте (
=0,9...0,95).
Полное давление (Па), развиваемое вентилятором:
,
где
– коэффициент реакции, равный 0,75...0,8.
Мощность, потребляемая вентилятором:
,
где
–
общий КПД вентилятора, равный
;
– гидравлический
КПД вентилятора;
–механический
КПД вентилятора.
Тема № 5. Система питания двигателей с искровым зажиганием. Система питания, воздухоподача и смесеобразование в дизелях. Анализ работы и основы расчета.
С помощью системы питания двигателей с искровым зажиганием приготавливается и подается в цилиндры горючая смесь, регулируется ее состав и количество в зависимости от режимов работы двигателя. В качестве топлива для этих двигателей используют бензин и газ.
При работе бензин распыливается и испаряется в карбюраторе и во впускном трубопроводе, газовое же топливо поступает в смесительное устройство.
Смесеобразование в двигателях с искровым зажиганием
В двигателях с искровым зажиганием применяют следующие способы внешнего смесеобразования: карбюраторный; впрыскивание легкого топлива во впускной трубопровод; послойное и форкамерно–факельное. Наиболее широко в автомобильных двигателях используют карбюраторный способ смесеобразования, а процесс приготовления горючей смеси называют карбюрацией. При этом топливовоздушная смесь в основном образуется в системе впуска (в карбюраторе и впускном трубе–проводе) и завершается смесеобразование в цилиндре. В процессе карбюрации желательно получить однородную топливо–воздушную смесь, что возможно при полном испарении топлива и равномерном распределении его паров в воздухе. Но практически это невозможно, так как смешивание топлива и воздуха в начальной стадии происходит при двухфазном состоянии топлива (жидкость и пар) я большом соотношении объемов воздуха и паров бензина (примерно 50 : 1).
Процесс карбюрации включает в себя: движение воздуха через карбюратор и по впускному тракту двигателя; движение топлива по каналам и через калиброванные дозирующие отверстия (жиклеры); истечение топлива или бензовоздушной эмульсии из распылителей; распыливание, испарение и перемешивание топлива с воздухом.
На процесс карбюрации влияют качество топлива, температура смеси (зависящая от температуры окружающего воздуха и впускного трубопровода), конструкция карбюратора и элементов системы впуска, а также режимы работы двигателя. При этом важный фактор в достижении высококачественного смесеобразования – время, отводимое на этот процесс.
В современных высокооборотных автомобильных двигателях время для смесеобразования весьма ограниченно (0,02...0,03), что затрудняет образование смеси с высоким содержанием паров, надежное перемешивание топлива с воздухом и равномерный состав смеси по цилиндрам. Смесеобразование в первую очередь зависит от скорости испарения топлива. Распыливание топлива, подогрев и перемешивание заряда в процессе карбюрации необходимы для ускорения испарения и увеличения количества паров топлива в смеси.
Основной показатель качества процесса распыливания – тонкость распыливания, оцениваемая средним радиусом капель. Повышение тонкости распыливания способствует лучшему испарению.