Значення складових теплового балансу в автомобільних двз

Залежно від режиму роботи двигуна відбувається перерозподіл те­плоти за окремими складовими. Для ілюстрації цього на рис. 4.39, а, б наведені діаграми розподілення теплоти в залежності від частоти обер­тання колінчастого вала для дизеля і навантаження для бензинового двигуна. Як видно з діаграм, при повному навантаженні (номінальній потужності) найбільшу питому вагу мають складові q_е i q_г.

На рис. 4.39, а втрати теплоти q_охол зменшуються, а q_г збільшуються при підвищенні п, що пов'язано із зменшенням часу на теплообмін і згорян­ня.

На характер зміни q_м з частотою п впливає зміна частки індика­торної роботи, яка витрачається на механічні втрати. Значення q_тт слабо залежить від режиму роботи двигуна. Як видно з рис. 4.39, б, істотне зменшення д_е відбувається в режимі холостого ходу і на ділянці зміни навантаження від 80 до 100%. Це пояснюється примусовим збага­ченням суміші на цих режимах. На цих же режимах збільшується q_Т унаслідок зростання через збагачення суміші неповноти згоряння палива.

Проаналізований характер розподілу теплоти за складовими і зміни його в залежності від режиму роботи двигуна дозволяє встановити такі головні напрямки поліпшення тепловикористання в автомобільних дви­гунах: подальше удосконалення процесів робочого циклу, від якого за­лежить q_е; застосування газотурбінного наддуву, при якому відкри­ваються можливості глибокої утилізації q_г; значне зменшення втрат теплоти в систему охолодження q_охол у результаті збільшення адіабат-ності двигуна.

Потрібно завжди використовувати і можливості часткових рішень, наприклад, підвищення температури в системі охолодження та ін.

4.8.2. Теплова напруженість

Сучасні ДВЗ розвиваються у напрямі форсування їх за частотою обертання і потужністю, яка визначається середнім ефективним тиском ре. Із підвищенням ре зростає теплова напруженість основних деталей ДВЗ і насамперед — вогневого днища поршня та внутрішньої поверхні камери згоряння, а також випускного клапана. Від рівня температури залежить міцність матеріалів, з яких зроблені ці деталі. Тому теплова напруженість, визначає допустиму межу форсування ДВЗ.

Перегрівання поршня призводить до закоксовування поршневих кілець, задирок на тертьових поверхнях поршня і циліндра, заклинювання поршня.

Поле температур нерівномірно розподіляється в днищі поршня і головці, що призводить до їх деформацій та виникнення тріщин і прогарів.

На рис. 4.40 показано розподіл температур по поверхні днища і бічних стінок днища поршня дизеля ЯМЗ-238 на номінальному режимі роботи. Видно, що найбільше нагріті поверхні днища поршня і заглиби­ни в ньому, де температура досягає 550...570 К, а в дизелях із наддувом вона доходить до 670 К.

Температура деталей залежить від режиму роботи ДВЗ. На рис. 4.41 показано, як змінюється температура в найбільш «гарячих» точках поршня 1 і головки циліндра 2 дизеля залежно від коефіцієнта надлишку повітря а і середнього індикаторного тиску p_i. Із зменшен­ням а і підвищенням p_i, температура зростає.

Підвищення теплової напруженості ДВЗ обмежує можливості його форсування застосуванням наддуву. Щоб її знизити, у дизелях з надду­вом підвищують коефіцієнт надлишку повітря до a = 1,8...2,2, збільшу­ють перекриття клапанів для продувки циліндрів повітрям, застосовують охолодження наддувного повітря, яке надходить з нагнітача.

В експлуатації треба стежити за додержанням нормального тепло­вого режиму двигуна.