23. Тепловая напряженность деталей двигателя

23.1 Что понимается под термином «тепловая напряженность детали»?

Термин «тепловая напряженность» используется для выражения комплекса явлений, связанных с тепловым состоянием деталей двигателя, она определяется распределением температуры в деталях (тепловой нагрузкой, конструкцией детали, условиями ее охлаждения). Тепловое состояние влияет на прочность, условия смазки, износа, трения, механические напряжения.

23.2 Что понимается под тепловыми нагрузками детали?Под тепловыми нагрузками детали понимают значение удельного теплового потока от РТ к поверхности детали (радиацией и теплоотдачей).

23.3. Что понимается под результирующей по теплообмену температурой заряда? В чем состоит важность этого параметра?

;в дизелях учитывает и излучение.

23.4. Чем определяется температурное поле детали?

На температурное поле детали (t_w=f(x,y,z,)) влияет поле тепловых нагрузок q=f(x,y,z,), конструкция и материал детали (определяют термическое сопротивление теплопроводности), условия охлаждения.

23.5. Какие основные факторы и как влияют на величину тепловых нагрузок? Рассмотрите неравно мерность тепловых нагрузок по поверхностям деталей и ее причины.

На тепловую нагрузку влияет расположение участка относительно факела пламени, движение заряда, инициируемое при сгорании, распределение сгорающего топлива по КС (зависящее от числа и расположения топливных струй, размера и формы КС). Тепловые нагрузки нестационарны (из-за нестационарности параметров заряда, его скорости, структуры пламени, и т.д.) и неравномерны по деталям (влияет тип и размер КС, при уменьшении относительного диаметра КС в поршне дизеля неравномерность тепловой нагрузки возрастает) (у дизелей с разделенными КС неравномерность выше). Уровень тепловых нагрузок определяется степенью форсирования (N_л). Тепловая нагрузка увеличивается с ростом внешней нагрузки (), n, p₀ и T₀, _оз.

23.6. Какие основные факторы и как влияют на температурное поле детали? Рассмотрите неравно мерность распределения температуры в деталях и ее причины.

На температурное поле детали (t_w=f(x,y,z,)) влияет поле тепловых нагрузок q=f(x,y,z,), конструкция и материал детали (определяют термическое сопротивление теплопроводности), условия охлаждения.

23.7. Какие основные способы ограничения тепловых нагрузок, уменьшения температур деталей и неравномерности их распределения по деталям Вы можете Назвать?

Определенным конструкциям, материалам, условиям охлаждения соответствуют свои допустимые уровни тепловых нагрузок. Снижения тепловых нагрузок можно добиться при рациональной конструкции системы охлаждения (охлаждение наиболее нагретых участков без увеличения общего количества теплоты, отводимой в систему), переходом к жидкостному охлаждению вместо воздушного, при охлаждении маслом. Снижению температуры и градиента температуры в деталях способствуют теплоизолирующие материалы.

24. Системы питания ДсИз

24.1. Рассмотрите схему системы питания карбюраторного двигателя и объясните назначение ее элементов.

Система питания включает бак с датчиком указателя уровня (количества) топлива, топливопроводы, фильтр, насос (обычно диафрагменного типа) для подачи топлива из бака к карбюратору. Воздух поступает в карбюратор через воздухоочиститель, который одновременно выполняет функцию глушителя шума, возникающего при впуске. С целью снижения опасности образования в системе паровых пробок иногда часть топлива, подводимо го к карбюратору, перепускается обратно в топливный бак. Смесь топлива и воздуха из карбюратора подается к цилиндрам по впускному трубопроводу. Наиболее важным узлом системы является карбюратор, к которому предъявляются следующие основные требования: точное дозирование топлива, обеспечивающее получение необходимых экономических и мощностных показателей двигателя на всех режимах его работы при допустимой токсичности отработавших газов; возможность быстрого и плавного изменения режима работы двигателя; надежный и быстрый запуск двигателя; тонкое распыливание топлива.

24.2. Приведите классификацию систем питания двигателей с искровым зажиганием и охарактеризуйте преимущества и недостатки каждого типа систем.

различают: карбюраторные системы питания (относительная простота конструкции, невысокая стоимость, высокая надёжность и сравнительная простота обслуживания) и системы впрыскивания топлива (СВ) (улучшение равномерности распределения смеси по цилиндрам, повышение экономических показателей двигателя, снижение токсичности ОГ; повышение мощности двигателя).

24.3. Изобразите регулировочную характеристику по составу смеси и укажите экономическую и мощностную регулировки. Как эти регулировки изменяются в зависимости от скоростного и нагрузочного режимов?

Мощностной – состав смеси, при котором ДВС развивает максимальную мощность. Экономический – состав смеси, при котором минимален g_e.

С уменьшением нагрузки и n зона рационального регулирования сужается, смещаясь в зону более богатых смесей.

24.4. В чем назначение и каков принцип работы систем современного карбюратора?

ГДС – обеспечивает коррекцию состава смеси в соответствии с характеристикой «идеального» карбюратора путем понижения давления у ТЖ в области частичных нагрузок.

СХХ – обеспечивает работу двигателя на режимах ХХ и малых нагрузок, на которых ГДС не работает из-за низкого разрежения в диффузоре и обеспечивает коррекцию состава совместно с ГДС, существенно влияя на характеристику карбюратора. Обогатительное устройство (экономайзер или эконостат) – обеспечивает переход к мощностному составу смеси для получения максимальной мощности. Ускорительный насос обеспечивает обогащение смеси при резком открытии ДЗ. Пусковое устройство (воздушная заслонка) – обеспечивает значительное обогащение смеси при холодном запуске (при малых n, и низких t воздуха и стенок впускного тракта).

24.5. Объясните преимущества, обеспечиваемые многокамерными карбюраторами. Какие типы многокамерных карбюраторов применяются? В чем преимущества пневматического привода ДЗ вторичной камеры?

При малых расходах воздуха обеспечивается хорошее распыливание топлива, а при больших углах открытия ДЗ улучшается наполнение цилиндров. Различают карбюраторы с параллельным открытием ДЗ, с последовательным открытием ДЗ и комбинированные (4-х камерные). При пневматическом приводе ДЗ-2 всегда закрыта при низкой , отсутствуют провалы при ускорении.

24.6. Охарактеризуйте основные схемы систем впрыскивания бензина, в чем их преимущества?

Система центрального впрыскивания бензина при небольшом удорожании в сравнении с карбюраторной обеспечивает большую точность дозирования топлива и возможность электронного управления двигателем при использовании трёхкомпонентной системы нейтрализации отработавших газов. Это позволяет сократить время прогрева двигателя, снизить выброс токсичных компонентов, особенно СО и СН на режимах пуска и прогрева, а также на неустановившихся режимах (разгонах, при переключении передач, торможении двигателем). Главным недостатком такой системы является высокая неравно мерность состава смеси по цилиндрам, присущая карбюраторным системам.

Распределенное впрыскивание имеет следующие преимущества: - малое время от выхода топлива из форсунки до поступления в цилиндр, что уменьшает количество топливной пленки и улучшает работу двигателя на переходных режимах; - равномерное распределение топлива по цилиндрам; - большие возможности при конструировании (выборе формы) впускного трубопровода; - увеличение мощностных показателей двигателя на 8... 12% вследствие отсутствия подогрева впускного тракта, уменьшения его гидравлического сопротивления (нет диффузоров и распылителей) и хороших возможностей его динамической настройки. По сравнению с впрыскиванием во впускной тракт впрыскивание в цилиндр имеет принципиальное преимущество, которое связано с возможностью осуществления 2-стадийного впрыскивания. Например, можно первую часть цикловой дозы впрыскивать на такте впуска, а вторую часть цикловой дозы впрыскивать на такте сжатия с образованием в зоне свечи облака обогащенной смеси. Таким образом, в этом случае также будет иметь место расслоение заряда: часть заряда — из переобедненной смеси, а другая часть заряда — из хорошо воспламеняющейся, более богатой смеси (полурасслоенный заряд). Расслоение заряда позволяет перейти к качественному регулированию нагрузки, избежать высоких насосных потерь и увеличить индикаторный к.п.д. на малых нагрузках. Расслоение заряда должно быть управляемым: на полных и близких к ним нагрузках смесь должна быть гомогенной, т.е. расслоение заряда недопустимо, а на средних и особенно на малых нагрузках от расслоения заряда может быть большой эффект.

24.7. Приведите принципиальную схему системы распределенного впрыскивания бензина и укажите назначение ее элементов. (рис. 22.2 в ТС ДСИЗ)

24.8. В чем состоят преимущества систем впрыскивания бензина с электронным управлением по сравнению с карбюраторными?

Раздельное дозирование воздуха и топлива, в результате чего одной и той же подаче воздуха может соответствовать разная подача бензина; точное дозирование топлива как в среднем по двигателю, так и по отдельным цилиндрам на всех эксплуатационных режимах; возможность нейтрализации отработавших газов в системах с -зондом; небольшая габаритная высота двигателя, позволяющая низко расположить капот кузова и уменьшить тем самым значение коэффициента аэродинамического сопротивления автомобиля (С_х), хорошая приспособляемость системы к диагностике; улучшение топливной экономичности двигателя на 5...15%.

24.9. Объясните принцип работы электромагнитной форсунки. Как осуществляется дозирование топлива?

(рис. 27.1) Количество поданного топлива зависит от времени открытого состояния клапана, которое не совпадает с длительностью действия напряжения. После подачи напряжения магнитный поток в магнитопроводе якоря достигает максимального значения через некоторый промежуток времени, зависящий от индуктивности обмотки и ее активного сопротивления. В зависимости от особенностей обмотки ее сопротивление может находиться в пределах от 2 до 16 Ом. Открытие форсунки начнется тогда, когда величина магнитного потока станет достаточной для преодоления усилия пружины 7. Время, прошедшее с момента подачи напряжения до момента открытия клапана, называется временем срабатывания. После прекращения подачи напряжения магнитный поток исчезает постепенно. Требуется некоторое время, чтобы он уменьшился и пружина закрыла клапан. Время, прошедшее с момента отключения напряжения до момента закрытия клапана, называется временем отпускания ( Величины t_ср и t_отп зависят от: массы подвижных деталей; силы трения; индуктивности обмотки; жесткости пружины и давления топлива. Чем меньше время срабатывания и отпускания, тем точнее происходит дозирование топлива. допустимая погрешность величины цикловой подачи от длительности импульса напряжения составляет 3... 5%.

24.10 Какую роль играет в системе управления впрыскиванием бензина -зонд?

датчик служит для информирования блока управления о наличии или отсутствии кислорода в отработавших газах. Эта информация позволяет управлять подачей топлива таким образом, чтобы обеспечить значение коэффициента избытка воздуха близким к 1. Чем ближе датчик расположен к выпускным клапанам, тем меньше время его прогрева и меньше время задержки его реакции на изменение . Однако при слишком близком расположении начинает сказываться неравномерность состава смеси в разных цилиндрах. Применяют электрический подогрев.