книги из ГПНТБ / Карницкий, В. В. Основные итоги испытаний автомобилей с дизельными двигателями
.pdfВремя, сек
Рис. 8.3ависимость скорости дизельных автомобилей от времени разгона на передачах:
1 - автомобиль № 5 (15000 кг); 2 - автомобиль № 3 (5950 кг); 3 - автомобиль № 6 (16000 кг); 4 - ав томобиль № 1; 5 - автомобиль № 6 ( 26000 кг); 6 - автомобиль № 7 (38000 кг) ; 7 - автомобиль № 6 (32000 кг); 8 - автомобиль № 5 (25000 кг)
работа на холостых оборотах и прогрев дизеля под на грузкой при движении автомобиля. Прогрев на холос тых оборотах оказался очень длительным по времени и не позволял достичь высоких температур, поэтому в ос-» новном применялся второй метод. На рис. 9 представ лены совмещенные характеристики прогрева дизельных двигателей № 7 и 8 при пуске холодных двигателей и последующем движении полностью груженных автомоби лей. Первоначально прогрев головок дизельного двига теля с воздушным охлаждением идет быстрее, чем антифриза в головке блока дизельного двигателя жид костного охлаждения. Затем, благодаря хорошо работа ющему термостату, прогрев жидкости в головке двига теля № 8 опережает прогрев головок двигателя № 7.
- 58 -
Прогревнахолостомходу п^е-ЫЮoí/мин
Прогрев В движении ПўвНгоо од/мин
Рис. 9. Зависимость теплового со стояния дизелей № 7 и 8 от вре -
мени прогрева:
1 - температура охлаждающей жид кости в головке дизеля 8; 2 - температура головки цилиндра дизе ля № 7; 8 - температура масла в поддоне дизеля №8; 4 - температу ра масла в поддоне дизеля № 7
Через 16 мин после пуска температура жидкости в головке дизельного двигателя № 8 достигает 80°С и в дальнейшем стабильно поддерживается на этом уровне,
- S9 -
1
со
о
1
I
а>
i
і & б Л И U а |
17 |
Пусковые качества дизельных двигателей дри использовании
зимних масел
Дизельные двигатели автомобилей
Показатели |
№ 1 |
№ 2 |
№ 8 № 4 |
№ 5 |
№ 6 |
№ 7 |
№ 8 |
||
|
|
||||||||
Пуск без |
облегча |
|
|
|
|
|
|
|
|
ющих СРЄДСТВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Предельная темпе |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ратура надежного |
Не пус- |
|
1-3 |
-6 |
-20 |
-(20-22) |
-(20-22) |
-15 |
|
пуска, |
С ............ |
26 |
|||||||
|
|
кается |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при |
|
|
|
|
|
|
|
Частота вращения |
+22°С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
двигателя перед |
200 |
190 |
160 |
185 |
120 |
108 |
137 |
110 |
|
пуском, об /мин |
|||||||||
Количество попы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ток пуска и вре |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мя до начала ра |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
боты двигателя, |
|
1-10 |
3-15 |
3-35 |
2-12 |
2-1 б |
2-12 |
2-12 |
|
сек ................ . |
|
||||||||
Пуск с |
использо |
|
|
|
|
|
|
|
|
ванием |
средств |
|
|
|
|
|
|
|
|
облегчения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Предельная тем - |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пература надеж |
|
|
-(8-9) |
|
|
|
|
|
|
ного пуска, °С |
-(4-6) |
-5 |
-15 |
-26 |
г-(26-28) |
-(26-28) |
-(26-27) |
||
Средство облег - |
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
чения пуска .... |
Свечи нака - |
Элект- |
2-крат- |
Т ермостарт« |
Старт-Пит |
||||
|
|
ливания |
|
рофа - |
ный |
|
|
|
лот* |
|
|
|
|
кельньїї |
пролив |
|
|
|
|
|
|
|
|
подогре-- горячей |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ватель |
водой |
|
|
|
|
Время работы |
|
|
воздуха |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
средства облег |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
чения пус- |
60-65 |
|
|
|
|
|
|
|
|
ка, сек .......... . |
60 |
60 |
|
65 |
72 |
90 |
20 |
||
Частота вращения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
двигателя перед |
«130 |
145 |
96 |
|
102 |
96 |
|
|
|
пуском; об/мин |
115 |
104 |
А»70 |
||||||
Количество попы- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ток пуска и вре |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мя до начала ра |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
боты двигате |
2-19 |
3-22 |
|
2-17 |
|
|
|
|
|
ля, сек ............... |
3-29 |
2-14 |
2-10 |
2-20 |
1-3 |
||||
несмотря на отрицательную температуру окружающей среды, За это же время (15 мин) головки дизельного двигателя № 7 прогрелись только до 49°С. Температу
ра их стабилизировалась лишь через 27 мин и была ниже (62°С), чем жидкость у двигателя № 8.
Масло в поддоне обоих дизельных двигателей гре ется медленнее, чем головки, при этом абсолютная температура двигателя № 7 остается ниже, чем у дви гателя № 8, Необходимо отметить, что на всех двига телях воздушного охлаждения (№5,6 и 7) при испытани ях зимой температура масла в зависимости от режима работы дизельного двигателя колебалась от 25 до 60°С, а температура головок - в пределах 50-95°С, Такой пониженный (по сравнению с дизелями жидкостного ох лаждения) температурный режим объясняется неудовлетѵ ворительной работой системы охлаждения двигателя, в частности., термостата, управляющего подачей масла в гидромуфту вентилятора системы охлаждения.
Более детальное исследование теплового состояния двигателя воздушного охлаждения, проведенное в холо дильной камере, показало, что прогрев рабочих поверх ностей основных деталей дизельного двигателя при от рицательных температурах происходит очень быстро.
Например, после пуска при -17°С средняя температура стенок цилиндров уже через минуту становится положи тельной, а через 10 мин достигает 63°С. В верхней части цилиндра температура становится положительной через несколько десятков секунд и в короткий срок пре*. вышает точку росы, что значительно снижает корро зионный износ. Коренные подшипники греются медлен нее цилиндров, но и их температура уже через 2-3 мин становится положительной.
Поскольку большегрузные автомобили чаще всего эксплуатируются при безгаражном хранении, представ ляло интерес проверить,, как изменяется их тепловое состояние зимой за период ночной междусменной стоян кой. На рис. 10 показано изменение теплового состоя ния дизельных двигателей № 7 и 8 в период ночной сто янки на открытой площадке в ветреную погоду при тем
- 62
пературах минус 11-17°С. Абсолютные величины тем ператур дизельного двигателя № 8 перед остановкой были значительно выше, чем у двигателя № 7. В пер вые 16 мин после остановки температура жидкости в головке двигателя № 8 повышалась, затем начинала по' нижаться. За 16 ч стоянки температура жидкости в головке дизельного двигателя № 8 упала с +78 до -10°С, температура масла в поддоне - с +68 до -13°С Температура головок дизельного двигателя № 7 за
1 |
|
? |
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
-2 |
|
V |
—ч |
|
/4 |
|
“Ч |
|
5 |
|
|
|
|
|
ВремяостывамІЯ{Ч |
|
|
|
|
/2 13 N 15 16 |
Ю |
|
'пературам |
5$ |
|
|
__ |
|
|
||
Рис, 10. Изменение теплового состояния ди зелей жидкостного и воздушного охлаждения от времени стоянки автомобилей на открытой
площадке (ветер):
1 - температура жидкости в головке дизе ля № 8; 2 - температура головки дизеля №7;
3 - температура масла в поддоне дизеля № 8;
4 - температура масла в поддоне дизеля № 7 этот же период изменилась с +52 до -11иС, а масла с +36 до —12°С.
- 63 -
На рис. U доказано изменение теплового состоя ния 10-цилиндрового дизельного Двигателя № 7 воздуш ного охлаждения при ночной стоянке на открытой пло щадке. Ветер в этом случае отсутствовал, а темпера тура окружающего воздуха была значительно ниже - минус 14-26°Ç. Из характера кривых видно, что ско рость остывания двигателя обратно пропорциональна времени стоянки автомобиля. Так, за первые 5 час температура, головки дизельного двигателя № 7 упала
на 40°С, |
за |
следующие 5 ч - на 14°С, а за последую |
|
щие |
4,5 |
ч |
только на 8°С. |
Таким образом, хотя за время ночной стоянки (15- |
|||
17 ч) |
в |
зимнее время дизельные двигатели и осты |
|
вают до очень низких температур, все же их темпера тура обычно на 6-8°С выше, чем температура окружа ющей среды. В сочетании с хорошими пусковыми ка чествами дизельных двигателей это обеспечивает высо кую готовность автомобилей к действию.
Осредненные данные по температурным режимам ди зельных двигателей грузовых автомобилей при эксплу
атации в |
различных условиях приведены в табл. 18. |
Токсичность отработавших газов дизельных |
|
~ |
двигателей |
До настоящего времени в большинстве стран пока не существует законодательных норм, ограничивающих токсичность отработавших газов грузовых автомобилей, Общепринятой методики испытаний грузовых автомоби лей на токсичность также пока нет. Поэтому при испы таниях дизельных грузовых автомобилей применялась комбинированная методика, позволяющая определить концентрацию токсичных компонентов на различных ре жимах работы двигателей.
Испытания по определению токсичности отработав ших газов проводились на автополигоне НАМИ. Для ис пытаний был применен динамометрический стенд с бе говыми барабанами, который позволял создавать раз личные скоростные и нагрузочные режимы двигателя.
- 84 -
'Рис. 11. Изменение теплового СОСТОЯНИЙ дизеля воздушного охлаждения от времени стоянки автомобиля на открытой площадке
(полное отсутствие ветра):
1 - температура головок цилиндров; 2 температура масла в центральной магистрали
Испытывали автомобили № 3, 5 и 6, дизельные дви гатели которых имеют наиболее интересные рабочие процессы (соответственно - лт—процесс и процесс с пристеночно-пленочным смэсеооразованием,.
Испытания автомобиля № 3 проводились на постоян ных скоростных режимах движения автомобиля при 20, 40 , 60 , 80 км/ч на стенде *Шенк" и на холостом ходу двигателя. Для определения выброса токсичных веществ на переменных режимах движения были проведены ис пытания по Европейскому ездовому циклу, рекомендо ванному методикой ЕЭК ООН для испытаний автомоби лей с карбюраторными двигателями.
В обоих случаях производился анализ отработавших газов на содержание в них окиси углерода (СО), угле водородов ( Сд Нт, ) и окислов азота ( Nx Оу ). Кон центрация окиси углерода определялась на хроматогра фе ХГ-2М с термохимическим детектором, концентрация
- 85 -
Средние паяные до тепловому режиму дизельных двигате лей при экснлуатадии в различных усл ови ях (номинальная нагрузка )
- 80 -
углеводородов - на хроматографе с использованием электрогазоразрядного датчика, окислов азота - мето дом аналитической химии при помощи реактива Зальц мана.
Результаты испытаний на постоянных скоростных ре жимах движения показаны на рис. 12.
В табл. 19 приведены результаты испытаний автомо биля № 3 по Европейскому ездовому циклу и на холос том ходу.
Таблица 19
Токсичность грузового автомобиля № 3 с дизельным двигателем, работающим по М-дродессу
Испытания по |
Европейскому |
ездовому |
Испытания на |
|
|
циклу |
|
холостом ходу |
|
|
|
|
( и мин) |
|
СО, |
Cfn н„, |
г/испыт. |
СО, % |
|
г/испыт.' |
г/испыт. |
|||
|
||||
122 |
0.7 |
25 |
0,04 |
Анализ приведенных данных показывает, что состав отработавших газов, полученный на постоянных скорос тных режимах и холостом ходу двигателя, по основным токсичным компонентам ( NxOÿ, СтНц, СО ) в первом приближении равнозначен уровню лучших дизельных дви гателей с непосредственным впрыском и объемным сме сеобразованием.
Концентрация углеводородов, полученная при испыта нии автомобиля № 3, несколько выше средних значений концентраций, характерных для двигателей с объемным смесеобразованием, и значительно выше на режиме хо лостого хода двигателя. Однако существенного значе ния в общем балансе токсичности выхлопа дизельных двигателей углеводороды не имеют, так как приведенная их величина составляет 1,5-2,0%.
- 07 -
'Рис. 12. Изменение содержания ток сичных веществ в отработавших газах дизеля № 3 при движении авто мобиля с постоянными скоростями
- 68 -