Тепловые нагрузки на детали ДВС.

Под тепловой нагрузкой понимают значение удельного теп­лового потока, передаваемого от рабочего тела к поверхности детали. Теплота передается от РТ к поверхности деталей ради­ацией и теплоотдачей.

Роль радиации особенно велика в дизелях в связи с тем, что в них имеет место преимущественно диффузионное горение, со­провождающееся обильным образованием и последующим ча­стичным выгоранием сажи. Содержание в пламени сажи является причиной высокой степени его черноты. Согласно измерениям, тем­пература дизельного пламени превышает значения средней по объему термодинамической температуры, наибольшие значения которой для номинального режима приведены выше (см. табл.Высокие значения температуры пламени и степени его черно­ты определяют высокую долю теплоты, передаваемой излучени­ем, в общем теплообмене (по некоторым оценкам, до 45% и бо­
лее). Локальные тепловые потоки, передаваемые излучением через отдельные участки деталей, зависят от расположения участка: по отношению к факелу и поэтому неодинаковы

• системы охлаждения.

При конструировании систем охлаждения стремятся к увели­чению интенсивности охлаждения наиболее нагретых участков без увеличения общего количества отводимой в систему теплоты. В частности, заметного снижения температуры в перемычке меж­ду клапанами головки цилиндра можно достигнуть, используя для подвода жидкости сверленые каналы.

В процессе эксплуатации тепловая напряженность двигателя может возрасти вследствие:

ф эксплуатации дизеля в условиях высокогорья или чрезмер­но высоких температур окружающей среды;

# отложения накипи в рубашках охлаждения двигателей
с жидкостным охлаждением или загрязнения оребрения двига­
телей с воздушным охлаждением;

• нарушений в нормальном протекании процесса сгорания
вследствие использования тошшв с несоответствующими двига­
телю физико-химическими и моторными свойствами и несоб­
людения оптимальных регулировок систем питания, впрыскива­
ния и зажигания.

При необходимости эксплуатации дизелей в условиях пони­женной плотности воздуха целесообразно в соответствии с реко­мендациями завода-изготовителя пересмотреть величину пре­дельной подачи топлива. В эксплуатации очень важно сохранять неизменными тепловую эффективность и гидравлические сопро­тивления охладителя наддувочного воздуха.Важное значение имеет также сохранение условий охлажде­ния деталей благоприятными в течение всего срока эксплуатации. Для этого, в частности, необходимо избегать заметных отложе­ний в элементах системы охлаждения.Безопасные предельные степени форсирования дизеля надду­вом в большой мере зависят от принятого способа смесеобразо­вания или типа камеры сгорания. При большой величине d^JD камеры сгорания обеспечивают более равномерное распределе­ние тепловой нагрузки по их поверхности и, как следствие, сни­жение перепадов температуры.

Процесс впуска

Вскоре после начала открытия впускного клапана давления р ирх сравниваются (точка А), с этого момента начинается ВПУСК» так как при дальнейшем движении поршня р<рь причем раз­ность давлений (рк~р), определяющая скорость истечения свежего заряда через клапанную щель, не остается постоянной. Количество свежего заряда, поступающего в цилиндр в течение процес­са впуска, зависит от об­щего гидравлического со­противления впускной си­стемы, т. е. от разности между давлением окружа­ющей среды р0 и давлени-р, которая изменяется по мере перемещения поршня от ВМТ к НМТ. Естественно, что чем меньше потеря давления во впускной системе к приходу поршня в НМТ Дра=р0—р„ тем больше количество свежего заряда, заполня­ющего цилиндр к этому моменту (точка а на рис. 3.1).При увеличении частоты вращения коленчатого вала поток воздуха (или ТВС) движется с возрастающей скоростью и под действием сил инерции, а также в результате волновых явлений в системе впуска давление рх также возрастает. Поэтому если в начале хода сжатия р*>р, то впуск продолжается; этот процесс называют дозарядкой. В показанном на рис. 3.4 примере дозаряд-ка заканчивается в точке В. Для осуществления дозарядки впуск­ной клапан закрывают спустя 35...85° после НМТ. При малой частоте вращения, когда инерция свежего заряда невелика, во время запаздывания закрытия впускного клапана поршень вытес­няет часть заряда из цилиндра обратно во впускную систему, т. е. происходит обратный выброс. Таким образом в общем случае количество свежего заряда, заполняющего цилиндр после окон­чания впуска, меньше общего количества заряда, поступившего в цилиндр в течение газообмена. Поверхности впускного трубо­провода, канала в головке и внутрицилиндровые поверхности имеют температуру более высокую, чем свежий заряд, поэтому последний вследствие теплообмена в процессе впуска нагревает­ся. Нагревание свежего заряда происходит и вследствие его сме­шения с горячими остаточными газами.

• Фазы газораспределения. Периоды, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала, в течение которых клапаны открыты, называют фазами газораспределения. Круго­вая диаграмма фаз газораспределения дана на рис. 3.3. При правильном выборе фаз газораспределения не только улучшают­ся очистка цилиндров от продуктов сгорания и заполнение его свежим зарядом, но может несколько сократиться затрата энер­гии на газообмен, которая пропорциональна разности давлений в цилиндре в течение процессов выпуска и впуска. Выбор фаз газораспределения и основных геометрических размеров впуск­ного тракта согласовывают при экспериментальной доводке но­вой модели двигателя.Фазы газораспределения для каждой частоты вращения име­ют свою оптимальную величину, а реальные фазы газорасп­ределения выбирают так, чтобы обеспечить оптимум t], для наиболее важного диапазона скоростных режимов работы двига­теля.В большинстве случаев высокооборотные двигатели имеют более широкие фазы газораспределения, чем двигатели малообо­ротные. Если необходимо увеличить наполнение цилиндров све­жим зарядом в каком-то определенном диапазоне частоты вра­щения, то следует подобрать сочетание фаз газораспределения и геометрических размеров впускного тракта (главным образом его длины), которое обеспечит большую дозарядку. Такое явле­ние называют динамическим наддувом.