Анализ двигателя


Анализ параметров, влияющих на повышение мощности двигателя

Область применения дизелей в судовых установках непрерывно расши­ряется, а потому повышение мощности их является одним из важнейших вопросов современного судового дизелестроения. Для выявления возмож­ных путей повышения агрегатной мощности судовых дизелей рассмотрим выражение эффективной мощности

Как показывает эта формула, эффективная мощность двигателя зависит от диаметра цилиндра, средней скорости поршня, числа рабочих ходов поршней всех цилиндров двигателя за один оборот вала (i = kz), среднего индикатор­ного давления и механического к. п. д. Увеличение каждого из указанных параметров повышает агрегатную мощность двигателя.

Увеличение диаметра цилиндра, как это мы отмечали и ранее, повышает тепловую нагрузку стенок цилиндра, повышает нагрузку на поршень и на подшипники шатунно-мотылевого механизма, увеличивает массы дви­жущихся деталей, а следовательно, силы инерции их; увеличивает габарит­ные размеры и вес двигателя, а значит и стоимость. Кроме этого, изготов­ление цилиндров с большими диаметрами связано с технологическими трудностями. Вот почему увеличение максимального диаметра цилиндра в судовом дизелестроении происходило медленно. Значительный период времени наибольший диаметр, равный 900 мм, имел двухтактный дизель фирмы «Зульцер» с ходом поршня 1550 мм и с цилиндровой мощностью 2000 э. л. с.

Несмотря на это, последнее время некоторые дизелестроительные заводы приступили к выпуску судовых дизелей с увеличенными диаметрами ци­линдра.

Фирма «Бурмейстер и Вайн» с 1967 г. строит судовые двухтактные дизели с диаметром цилиндра 980 мм и ходом поршня 2000 мм. Цилиндровая мощ­ность этого дизеля составляет 3570 л. с. при п = 100 об/мин и ре = 10,8 кГ 1см2. Агрегатная мощность указанного дизеля в двенадцатици­линдровом исполнении равна 42 800 л. с. и является наибольшей мощностью в данное время.

Фирма «Зульцер» также приступила к выпуску двухтактных судовых дизелей с диаметром цилиндра 1050 мм и ходом поршня 1800 мм. Цилиндро­вая мощность дизеля 3200 л. с. (п = 103 об/мин, ре = 9,84 кГ/см).

Фирмы МАН и «Фиат» в 1967 г. начали испытания судовых двухтакт­ных дизелей с диаметрами цилиндра 1050 и 1060 мм; их цилиндровая мощ­ность 3500—4000 л. с.

Увеличение средней скорости поршня повышает тепловую и динамиче­скую напряженность двигателя и износ трущихся деталей его. По мере по­вышения средней скорости поршня срок службы двигателя сокращается, что вызывает увеличение стоимости его эксплуатации. Наибольшее число выпускаемых в данное время судовых дизелей имеет среднюю скорость поршня 6—6,5 м/сек. Более высокую скорость имеют двигатели многооборотные с небольшими размерами цилиндров. Дальнейшее повышение средней скорости поршня связано с успехами в области повышения износостойкости трущихся поверхностей деталей двигателя. Следует заметить, что в послед­ние годы наблюдается тенденция к расширению области применения средне­оборотных судовых дизелей. Так, фирмы «Пилстик», «Зульцер», МАН, «Фер­бенкс-Морзе» стали выпускать дизели с агрегатной мощностью до 12 000 л. с. при 400—475 об/мин.

Увеличение числа рабочих ходов поршня за один оборот вала опреде­ляется увеличением числа цилиндров и тактностью двигателя. Применение двухтактных двигателей позволяет значительно повысить агрегатную мощ­ность. Современные мощные судовые дизели строятся только двухтактными. Число цилиндров при однорядном расположении достигает 12. В быстро­ходных двигателях (с малыми размерами цилиндра) при неоднорядном рас­положении цилиндров число их доходит до 18; 24; 30 и больше.

Дальнейшее увеличение механического к. п. д. судовых двигателей возможно как за счет повышения качества изготовления и сборки деталей двигателя, улучшения смазки трущихся деталей, так и за счет уменьшения мощности механических потерь двигателя в целом.

Наиболее эффективным средством увеличения мощности двигателя яв­ляется повышение среднего индикаторного давления его. Среднее индика­торное давление может быть повышено за счет улучшения протекания ра­бочего цикла двигателя и за счет повышения весового заряда воздуха, по­ступающего в цилиндр, или, как последнее называют, за счет наддува двига­теля.

Совершенствование рабочего цикла двигателя может быть осуществлено различными путями, к числу которых относятся: повышение степени сжатия у двигателя, улучшение качества смесеобразования и повышение интенси­фикации процесса сгорания топлива. Выполненные исследования показы­вают, что повышение степени сжатия примерно до 12 значительно увеличи­вает среднее индикаторное давление. При дальнейшем повышении степени сжатия рост среднего индикаторного давления происходит медленно, а мак­симальное давление цикла возрастает быстро.

Наряду с глубокими исследованиями в области общей теории процессов сгорания у нас в Советском Союзе выполнено большое количество работ по интенсификации процесса сгорания топлива, протекающего в цилиндре дизеля. В результате этих исследований установлено влияние испаряемости топлива, физико-химических свойств топлива, интенсифицирующих приса­док к топливу, газовых присадок к воздуху на процесс сгорания топлива в цилиндре дизеля. Меньше была исследована возможность повышения мощ­ности дизеля и его экономичности путем присадок к воздуху горючих при­родных газов или различных фракций жидкого топлива.

Особенность цикла с присадкой топлива к сжимаемому заряду воздуха заключается в том, что в период процесса сжатия имеет место подготовка к низкотемпературному многостадийному процессу самовоспламенения. Характер, или, вернее, интенсивность этой подготовки в цилиндре дизеля зависит от концентрации и природы добавочного топлива (присадки).

Момент самовоспламенения (образование «горячего» взрыва) при этом будет определяться накоплением необходимой концентрации активных про­дуктов окисления. Топливо, вводимое в цилиндр через форсунку (основное топливо) в конце процесса сжатия, увеличивает необходимую концентрацию активных продуктов и тем самым определяет момент самовоспламенения смеси. Протекание процесса сгорания происходит с лучшим использованием воздуха, т. е. с меньшим коэффициентом избытка воздуха. Нами выполнено исследование работы судового дизеля с присадкой к воздуху горючего газа (пропан-бутановая смесь) и жидкого дизельного топлива [24]. Исследования проводились с судовым дизелем марки ЗД6. Добавочное топливо (присадка) вводилось во всасывающий коллектор двигателя. Горючий газ (пропан-бутановая смесь) вводился во всасывающий коллектор непосредственно из бал­лона, где он находился под давлением в жидком виде. Дизельное добавочное топливо специальным насосом вначале впрыскивалось в камеру (трубу), расположенную в выпускном коллекторе, где оно испарялось, и потом пары его оттуда поступали (засасывались) во всасывающий коллектор двигателя. Результаты выполненных нами исследований позволили сделать следующие заключения.

Впрыскивание жидкого добавочного дизельного топлива в камеру (трубу), расположенную в выхлопном коллекторе, вполне обеспечивает образование однородной смеси паров топлива с воздухом во впускном тракте двигателя.

Присадка как газообразного топлива, так и паров жидкого топлива к воздушному заряду цилиндра интенсифицирует процесс сгорания топ­лива, сокращая его продолжительность. При этом степень сокращения про­должительности процесса сгорания в основном зависит от количества и свойств добавочного топлива. Чем больше цетановое число дизельного топлива, тем значительнее степень сокращения продолжительности про­цесса сгорания при одинаковом коли­честве добавочного топлива. Для ди­зельного топлива наивыгоднейшее ко­личество добавочного топлива (при­садки к воздуху) составляет примерно 50% от суммарного расхода топлива.

При наивыгоднейшем количестве добавочного топлива и неизменной мощности двигателя температура отработавших газов уменьшается, окраска их почти полностью исчезает и отсутствуют отложения нагара на стенках камеры сгорания цилиндра. У исследуемого двигателя ЗД6 удельный эф­фективный расход дизельного топлива при этом снизился с 0,163 до 0,159 кг/э. л. с·ч.

Степень форсирования мощности двигателя данным методом зависит от значения допустимого максимального давления цикла и скорости нараста­ния давления при сгорании. При умеренных значениях максимального дав­ления цикла (рz? 70 кГ/см2) и скорости нарастания давления (?p / ?? = 4,0 ? 4,5 кГ/см2/°п. к. в.) мощность двигателя 3Д6 путем присадки дизельного топлива к воздушному заряду может быть повышена па 25—30% за счет уменьшения коэффициента избытка воздуха при горении до 1,65; удельный эффективный расход топлива при этом остается примерно без изменения.

Если добавить к воздушному заряду пропан-бутановую газовую смесь, мощность двигателя повышается до 35%; при этом эффективный к. п. д. повышается.

Для осуществления данного метода не нужны сложные специальные агрегаты, как, например, наддувочные агрегаты, и не требуется конструк­тивных изменений самого двигателя.

Применение присадки топлива к воздушному заряду особенно может повысить эффективность работы судовых дизелей на вязких сортах жидкого топлива.

На рис. 115 приведена осциллограмма рабочего процесса дизеля ЗД6 с присадкой оптимального количества дизельного топлива к воздушному заряду (50% от всего расхода топлива). Наличие окисления топлива в пе­риод сжатия определяет плавный переход от линии сжатия к процессу сго­рания на приведенной осциллограмме. Максимальное давление у рассма­триваемой осциллограммы равно рz = 73 кГ/см2, и скорость нарастания давления (?p / ??)ср = 3,6 кГ/см2/°п. к. в.

Наиболее распространенным и эффективным способом повышения мощ­ности двигателя в настоящее время является увеличение весового заряда воздуха, т. е. наддув двигателя.

Количественную оценку наддува определяют степенью наддува, пред­ставляющую собой отношение давления в начале сжатия при работе двига­теля с наддувом pан к давлению в начале сжатия без наддува ра.

Величина форсировки мощности двигателя при наддуве и неизменном числе оборотов вала определяется отношением среднего эффективного дав­ления при наддуве рен к среднему эффективному давлению двигателя без наддува ре.

Наддув называют умеренным, когда давление наддувочного воздуха не больше рк ? 1,8—2,0 кГ/см2 и ре = 10—12 кГ/см2, и высоким, когда рк ? 2 кГ/см2 и ре ? 12 кГ/см2.

Значение параметров рабочего цикла дизеля с наддувом в основном определяется величиной давления наддувочного воздуха и степенью сжа­тия у двигателя.

Температура воздуха в начале сжатия при работе двигателя с наддувом Тан, при охлаждении его после нагнетателя примерно равняется температуре воздуха в начале сжатия Та при работе без наддува.

При равных степенях сжатия и при работе с наддувом и без наддува ?н = ?, температура в конце сжатия при наддуве будет равна

где среднее значение показателя политропы сжатия п1 принято в том и дру­гом случае одинаковым.

Давление в конце сжатия при наддуве рс.н будет равно

т. е. возрастает пропорционально степени наддува.

Максимальное давление цикла при наддуве рzн при условии ?н = ? и ?н = ?, возрастет также пропорционально степени наддува:

Таким образом, при рассматриваемых условиях ?н = ?; ?н = ?; ?и = ? среднее индикаторное давление четырехтактного дизеля с наддувом возраста­ет пропорционально степени наддува.

При этом увеличение рi происходит за счет увеличения рz (площадь индикаторной диаграммы возрастает за счет увеличения высоты ее). Удель­ный индикаторный расход топлива примерно остается без изменения, а удельный эффективный расход зависит от способа привода в действие над­дувочного агрегата, т. е. от системы наддува и от степени повышения мощ­ности при наддуве. При газотурбинном наддуве удельный эффективный расход топлива уменьшается за счет увеличения механического к. п. д., как это было показано ранее в формуле (140). Тепловая нагрузка стенок цилиндра при наддуве возрастает вследствие увеличения коэффициента теплоотдачи от газов к стенке цилиндра.

Степень наддува, а следовательно, и степень повышения мощности ограничивается максимально допустимым значением давления рzн, а особенно при условиях ?н = ?; ?н = ?.

В целях возможного повышения степени наддува и снижения роста давления рzn при этом в практике осуществления наддува дизелей степень сжатия ?н и степень повышения давления при сгорании несколько уменьшают. Величина степени повышения давления ?н снижается путем уменьшения угла опережения подачи топлива. При указанных условиях ?н < ? и ?н < ?, найдем значение степени наддува:

Приведем пример, из которого будет видно, насколько можно повысить сте­пень наддува ?н при уменьшении степени сжатия и степени повышения дав­ления.

Имеем: ? = 1,5; ? = 15; рz = 55 кГ/см2; п1 = 1,37 и по условиям проч­ности и удельных давлений допустимо рzн = 65 кГ/см2 и, соответственно, ?н = 1,25. Примем ?н = 12,8, находим

Значение ?н равно принятому ранее.

Таким образом, путем снижения степени сжатия и степени повышения давления при сгорании можно значительно повысить степень наддува. Однако работа двигателя при этом будет происходить при более высоком значении температуры выпускных газов и средней температуры цикла, т. е. с худшим теплоиспользованием в цилиндре. По этой причине в дизелях с наддувом с однокамерным смесеобразованием степень сжатия применяют равной 13—15.

На рис. 116 приведены результаты испытаний быстроходного четырех­тактного дизеля с наддувом (D = 127 мм, S =127 мм и п = 1 250 об/мин), с вихрекамерным смесеобразованием (рк = 1,69 кГ/см2 и tк = 60° С) при различных углах опережения подачи топлива 0 по насосу [18]. Приведен­ные результаты испытаний показывают, что с увеличением угла опережения подачи топлива выше оптимального (9° до ВМТ) удельный эффективный расход топлива ge снижается незначительно, тогда как максимальное дав­ление цикла повышается довольно значительно. Данные испытания подтверждают целесообразность применения малых углов опережения подачи топлива при работе двигателя с наддувом, и во всяком случае меньших, чем при работе двигателя без наддува.

На рис. 117 показаны сравнительные результаты испытаний однотип­ного двигателя с предыдущим (D = 120, 5 мм, S = 139,7 мм и п = 1 250 об/мин), но только с неразделенной камерой сгорания [ 18]. Давление и температура наддувочного воздуха, как и в предыдущем случае, равны рк = 1,69 кГ/см2 и tк = 60° С, Наименьший удельный эффективный расход топлива двигатель имеет при угле опережения подачи топлива около 13° и максимальном давлении цикла около 85,5 кГ/см2.

vdvizhke.ru

Анализ конструкций двигателей внутреннего сгорания — Мегаобучалка

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К курсовой работе по дисциплине «Теплотехника»

Тема: «Анализ конструкции и расчет элементов теплового двигателя (ДВС)»

Автор проекта

________________Москаленко Александр Владимирович_________________

(дата, подпись, фамилия, имя, отчество)

 

Группа _302____ № зачетной книжки _____07-3.050_______________

 

Специальность__190603 «Сервис автомобильного транспорта»____________

 

__________________________________________________________________

 

Обозначение проекта

 

____________________КР 2068029.190603.050____________________

 

 

Руководитель проекта Шилин Б.И.______

(подпись, фамилия, инициалы)

 

Члены комиссии ________________________________________________

(подпись, уч. степ., уч. зв., фамилия, инициалы)

 

________________________________________________

(подпись, уч. степ., уч. зв., фамилия, инициалы)

 

Брянск – 2009

БРЯНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ИНЖЕНЕРНО- ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ

АКАДЕМИЯ

 

Кафедра энергетики и автоматизации производственных процессов

 

Студент:

Москаленко Александр Владимирович_____________________________

Группа__САТ-302___№ зачетной книжки__05-3.050_____________________

1. Тема:_____Анализ конструкции и расчет элементов теплового__________

двигателя (ДВС)__________________________

2. Срок представления к защите_______________________________________

3. Содержание пояснительной записки

3.1._Введение _____________________________________________________

3.2._ Анализ конструкций двигателей внутреннего сгорания ______________

3.3._ Анализ системы охлаждения двигателя автомобиля ВАЗ 2107_________

3.4._ Расчет теплопроводности через многослойную цилиндрическую стенку

3.5._ Расчет теплообмена при естественной конвекции ___________________

3.6._ Расчет характеристик цикла теплового двигателя ___________________

3.7._ Конструктивный тепловой расчет рекуперативного теплообменного___

аппарата ______________________________________________________

3.8._ Список используемой литературы ________________________________

4. Перечень графических материалов

Рекуперативный теплообменный аппарат (ф. А1)____________________

 

Руководитель

проектирования ________________________________________

 

Задание принял к исполнению _____________________________

 

Содержание

1. Введение……………………………………………………….4 стр.

2. Анализ конструкций двигателей внутреннего сгорания……5 стр.

3. Анализ системы охлаждения двигателя автомобиля ВАЗ 2107………………………………………………………….…9 стр.

4. Расчет теплопроводности через многослойную цилиндрическую стенку…………………………………………………………16 стр.

5. Расчет теплообмена при естественной конвекции…………23 стр.

6. Расчет характеристик цикла теплового двигателя…………26 стр.

7. Конструктивный тепловой расчет рекуперативного теплообменного аппарата……………………………………33 стр.

8. Список используемой литературы…………………………..40 стр.

 

 

Введение

В данной курсовой работе был произведен тепловой расчет элементов теплового двигателя, который включает в себя:

· Теплопроводность через многослойную цилиндрическую стенку

· Теплообмен при естественной конвекции

· Расчет характеристик цикла теплового двигателя

· Конструктивный тепловой расчет рекуперативного теплообменного аппарата

Расчет теплопроводности через многослойную цилиндрическую стенку помогает нам выяснить роль образования дополнительных слоев и их воздействие на процесс теплопередачи.

Расчет теплообмена при естественной конвекции состоит в анализе характера взаимодействия стенки двигателя с окружающей средой.

Расчет характеристик цикла теплового двигателя позволяет нам просмотреть реальную картину, происходящую в двигателе, что необходимо при расчете технологических особенностей цилиндра.

При конструктивном тепловом расчете рекуперативного теплообменного аппарата мы находим количество трубок, размеры и материал трубок аппарата.

 

 

 
 

Анализ конструкций двигателей внутреннего сгорания.

 

Рис. 1. Двигатель ВАЗ 2105, четырехцилиндровый, четырехтактный, карбюраторный, с жидкостным охлаждением.

 

 

Блок цилиндров двигателя – алюминиевый сплав, с неразборными гильзами .Уплотнение блока цилиндров с головкой цилиндров осуществляется асбестальной прокладкой.

Головки цилиндров- из алюминиевого сплава, вставными седлами и направляющими клапанов. Каж­дая головка прикреплена к блоку цилиндров семнад­цатью болтами. Болты крепления головок к блоку необходимо затя­гивать специальным, динамометрическим ключом на хо­лодном двигателе. Момент затяжки должен составлять 90...11О Н·м (9...11 кгс·м) Запрещается подтягивать болты крепления головок цилиндров при температуре двигате­ля ниже 00 С. В этом случае следует предварительно прогреть двигатель, а затем подтягивать болты.

Для улучшения топливной экономичности двигателя применяются головки блока цилиндров с винтовыми впускными каналами и уменьшенным объемом камер сгорания. Степень сжатия повышается до 7,1.

Поршневые пальцы - плавающее, фиксируется в поршне двумя стопорными кольцами. Пальцы изготов­ляют с высокой точностью и подбирают к поршням и шатунам, сортируя на четыре группы наружному диаметру. Обозначение группы, наносят краской на поршне - на внутренней поверхности (на одной из бобышек), на шатуне - на наружной цилиндрической поверхности малой головки, на пальце - на внутренней поверхности.

При сборке палец, поршень и шатун комплектуют из деталей только одной группы. Во избежание задиров на сопряженных поверхностях сборка пальца с поршнем должна проводиться при нагреве поршня до температуре 550 С. Нельзя нагревать поршни открытым пламенем.

Шатуны - стальные, двутаврового сечения. В нижней головке шатуна установлены сталеалюминевые тонкостенные вкладыши толщиной мм. В верхнюю головку шатуна запрессована бронзовая втулка.

Вкладышиизготовлены с высокой точностью. Операции шабрения, подпиливания стыков или применение прокладок при установке тонкостенных вкладышей не допускаются.

При установке на двигатель поршня в сборе с ша­туном канавка или метка на днище должна быть всегда обращена в сторону переднего конца коленчатого вала. В комплекте поршень- шатун в сборе, предназначенном­ для левой группы цилиндров, метки на стержне шатуна и на днище поршня должны быть обращены в одну сторону, а в комплекте для правой группы цилиндров- разные стороны.

3атягивать гайки болтов шатуна необходимо дина­мометрическим ключом; момент затяжки paвен 51 Н·м (5,6…6,2 кгс·м). Проверять и в случае необхо­димости подтягивать гайки болтов шатуна необходимо каждый раз при снятии поддона картера.

Коленчатый вал- стальной, с закаленными шейками, пятиопорный, с каналами для смазывания шатунных шеек и полостями в шатунных шейках для очистки масла. Полости закрыты пробками с внут­ренним шестигранником под ключ. Момент затяжки пробок не должен превышать 30 Н·м (3 кгс·м). Пробка может выступать из вала не более чем на высоту фаски. Полости следует очищать при ремонте двигателя, связанным с демонтажом коленчатого вала.

У коренной шейки диаметр 50-0,020 мм, а у шатунной 49-0,020мм. Вкладыши коренных подшипников - ­сталеалюминевые, толщиной мм, взаимозаменяемые на всех опорах, кроме задней.

Болты крышек коренных подшипников нужно затя­гивать динамометрическим ключом. Момент затяжки, должен быть равен 51 Н·м. Про­верять и в случае необходимости затягивать болты крышек кopeнных подшипников каждый раз при снятии масляного поддона. При износе вкладышей шатунных или коренных подшипников надо обязательно одновре­менно заменять обе половины вкладышей. На передней коренной шейке в проточке блока цилиндров устанавли­вают две сталеалюминевые упорные шайбы в виде двух полуколец каждая, предохраняющие вал от осевых перемещений. Коленчатый вал динамически сбалансирован в сборе с маховиком и сцеплением.

Маховик - чугунный, со стальным зубчатым венцом для пуска двигателя от стартера, прикреплен к фланцу заднего конца коленчатого вала шестью болтами. При сборке маховика с коленчатым валом надо иметь в виду, что одно из отверстий крепления маховика смещено на 20. При креплении маховика к фланцу коленчатого вала затягивать гайки равномерно, момент затяжки должен быть равен 140...150 Н·м. Необходимо следить за тщательностью шплинтовки болтов крепления маховика. Шплинт должен плотно облегать торец болта.

Клапаны - верхние, расположены в головке ци­линдров в один ряд, наклонно к оси цилиндров, приво­дятся в движение от распределительного вала через штанги, толкатели и коромысла. Клапаны изготовлены из жаростойкой стали; угол рабочей фаски седла впускного клапана 450, выпускного 450; стержень выпускного клапана имеет отверстие, заполненное натрием и закры­тое заглушкой.

Выпускные клапаны для повышения срока их служ­бы принудительно поворачиваются во время работы двигателя специальным механизмом. При появлении стуков в клапанном механизме необходимо проверить и, если требуется, отрегулировать зазоры между клапанами, коромыслами, которые должны составлять 0,025…0,062 мм (для впускных и выпускных клапанов). Регулирование зазоров в клапанном механизме осуществляется на холодном двигателе регулировочным винтом с контргайкой, расположенным в коротком пле­че коромысла.

Толкатели клапанов - стальные, пустотелые. Для повышения надежности пары кулачок-толкатель на торец толкателя наплавлен специальный чугун. В нижней части толкателя просверлены отверстия для смазывания.

 

megaobuchalka.ru

ДИАГНОСТИКА ДВИГАТЕЛЯ ПО АНАЛИЗУ ОТРАБОТАННОГО МАСЛА - Мои статьи - Каталог статей - лаборатория ЭМСДМ

 

ДИАГНОСТИКА ДВИГАТЕЛЯ ПО АНАЛИЗУ ОТРАБОТАННОГО МАСЛА

Процесс эксплуатации сельскохозяйственной, мелиоративной и любой иной техники и МТП в общем влечёт за собой износ деталей двигателя внутреннего сгорания.

Величина ресурса двигателя определяется скоростью износа его деталей. Одним из наиболее чувствительных и эффективных способов оценки технического состояния двигателей, широко использующимся в США, Японии, Франции, а также и в Беларуси, является диагностика и оценка технического состояния двигателя по содержанию продуктов износа в масле. Анализ отработанных масел, при данном способе, осуществляется через определенные промежутки наработки или пробега — отбираются пробы масла, которые подвергаются физико-химическому анализу. При разборке и ремонте двигателей прогнозируемые дефекты подтверждаются в 95% случаев. Это говорит о том, что работающее масло является уникальным носителем достоверной информации о техническом состоянии узлов, агрегатов и систем двигателей. Однако для достижения максимального эффекта необходима правильная система сбора информации и точная её интерпретация. 

Диагностика износа двигателей по результатам анализа отработанного масла получила значительное распространение в отраслях с широким применением механизации работ — сельское хозяйство, мелиорация, а так же остальные организации, обладающие большим парком машин, от которых зависит экономическая эффективность организации, прибыль и производительность продукции. Преимуществом данного способа является то, что он безразборным методом позволяет определить состояние пар трения в процессе эксплуатации. 

Анализ одной пробы работавшего масла может указать лишь на необходимость его смены или выявить повышенный износ деталей двигателя, если содержание в масле металлов — продуктов износа — очень велико. Для целей диагностики необходимо иметь зависимости изменения состава и свойств масла от времени его работы (пробега либо наработки). Обычно в течение указанного в инструкции срока смены масла достаточно отобрать и проанализировать четыре пробы, взятые через равные промежутки времени. Пробы следует отбирать из прогретого двигателя сразу после остановки и перед доливкой свежего масла для компенсации израсходованного.

Детальное рассмотрение и сопоставление взаимосвязанных показателей дает возможность выявить множество неисправностей двигателей.

 

В таблице приведены показатели, определяемые при анализе работавших дизельных масел, и диагностическое значение каждого из них. 

 

 

 

 

НАИМЕНОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ

ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ

ЗНАЧЕНИЕ

Вязкость кинематическая

Характеризует загрязнённость масла нерастворимыми веществами, степень его окисления, разжижение топливом.

Щелочное число

Характеризует степень истощения нейтрализующих свойств масла.

Кислотное число

Характеризует накопление в масле кислот, вызывающих коррозию деталей.

Содержание металлов — продуктов износа или коррозии (Fe, Cu, Al, Pb, Cr, Sn)

Характеризует скорость изнашивания или коррозии деталей, изготовленных из перечисленных металлов или сплавов.

Содержания кремния

Указывает на поступление абразивных частиц извне (неисправность воздушного фильтра).

Массовая доля воды

Указывает на попадание в масло охлаждающей жидкости или конденсацию водяных паров из-за плохой вентиляции картера.

Температура вспышки

Указывает на наличие или отсутствие разжижения масла топливом.

Капельная проба (бумажная хроматография)

Характеризует степень истощения моющих свойств и диспергирующей способности масла, его загрязнённость нерастворимыми веществами, попадание в масло воды.

Инфракрасный спектр (дифференциальная ИК-спектроскопия)

Даёт сведения о количестве продуктов окисления масла, сработанности присадок, наличии или отсутствии в масле воды и этиленгликоля.

 

При проведении детальной диагностики выясняется, что при износе деталей двигателя в масло попадает железо, алюминий, медь, олово, хром, серебро, кремний и др. Если в системе охлаждения есть течи, то в масло могут попадать хром, бор, натрий, калий, используемые в охлаждающих жидкостях как ингибиторы коррозии. В случае выявления износа в начальной стадии, своевременное устранение причины позволяет предупредить аварийный выход двигателя из строя. 

В сравнении с другими методами диагностики анализ работавшего масла имеет ряд существенных преимуществ:

• не требуется выведение техники из работы и ее доставка к месту расположения диагностических постов;

• неисправности двигателей выявляются на самой ранней стадии их возникновения; 

• смена масла может выполняться не после заданного пробега, а в связи с действительной утратой им работоспособности; 

• затраты на диагностирование минимальные или вообще отсутствуют.

 

Методика диагностирования технического состояния двигателя по динамике изменения концентрации продуктов износа в отработанном масле практически является универсальной и может быть использована для диагностирования не только двигателей, но и прочих механизмов, имеющих масляный картер. Именно поэтому анализ отработанных масел так важен, ведь к исследуемым узлам могут быть отнесены трансмиссии, коробки передач, главные передачи, раздаточные коробки и т.д. 

 

Диагностика состояния масла в двигателе по капельной пробе

Для каждого типа моторного масла существует свой срок службы. Обычно на канистрах указывают, через какой пробег автомобиля необходимо произвести его замену. Но в современной жизни не всегда следует доверять показанию одометра. Т.к. частое стояние в "пробках" (когда колеса не крутятся, а мотор все равно работает) существенно сокращает срок службы масла. Поэтому всегда полезно знать в каком состоянии находится масло в двигателе.

Теперь Вы можете самостоятельно оценить состояние масла в двигателе произведя экспресс-анализ моторного масла по капле, с масляного щупа из картера двигателя. Для этого необходимо просто капнуть на чистый лист белой бумаги (можно от принтера или ксерокса) лежащий на ровной поверхности (подойдет поверхность полированного стола или оконное стекло). Минут через 10-15 просто сравните полученное Вами масляное пятно с фотографиями образцов приведенных ниже. На фотографиях диаметр пятен составляет 2,5-3 см.

Примерные образцы капельных проб малощелочного и среднещелочного моторного масла (масла классов В, Г, Д по ГОСТ или СС, CD, CE, CF-4 по API)

 

                      

             1                               2                                3          

  

             4

 

                       

             5                                  6                              7                

        

                    8

  1. Свежее масло
  2. Масло немного работавшее
  3. Работавшее масло
  4. Рабочее масло с механическими примесями
  5. Рабочее масло в удовлетворительном состоянии
  6. Рабочее масло в критическом состоянии
  7. Нерабочее масло (брак)
  8. Масло с перегретого двигателя

Также необходимо следить за проникновением воды и топлива в масло.

Обводнение масла. Вода наносит большой вред моторным маслам. Даже небольшое количество воды (0,1...0,2 %), взаимодействуя с присадками в маслах, быстро (за несколько дней при нормальной температуре или за несколько часов работы дизеля в номинальном режиме) разлагает их. После этого в масляных системах ДВС образуются липкие отложения, забивающие маслофильтры, трубки и каналы, маслозаборники и вызывающие неисправности клапанов масляных систем и другое. Особенно быстро разрушаются самые активные присадки, имеющие способность поглощать влагу из окружающего воздуха. Вследствие такого распада присадок масла вспениваются, ухудшаются их смазывающие, антиизносные, моющее-диспергирующие и другие качественные показатели, увеличивается скорость отложений лаков и нагаров на деталях ЦПГ, снижается щелочное число, а из-за вымывания присадок, образующих защитные пленки, повышается коррозионность масла, особенно к деталям из цветных металлов. Естественно, что при этом износ трущихся деталей дизеля резко возрастает, а надежность его работы, особенно КШМ, падает вплоть до аварийных задиров подшипников коленвала.

Разжижение масла топливом. Вязкость и смазывающая способность масел обусловливают прочность масляной пленки между трущимися деталями, от которой зависит их нагрузочная способность, износостойкость, стойкость к задиру и другим повреждениям, а отсюда и надежность узлов трения. Каждый агрегат в конкретных условиях работы требует свою - оптимальную вязкость масла. С утяжелением условий его работы (например, повышение нагрузки на подшипники коленчатого вала и температурного режима масла) требуется повышенная вязкость. Требуемая вязкость повышается и с износом подшипников КШМ. По мере нормальной работы ДВС вязкость масла растет из-за механических (грязь, продукты изнашивания) и органических (продукты окисления и выгорания масел) примесей. Снижается же вязкость только из-за разжижения топливом при его неполном сгорании с неисправной топливной аппаратурой и при износе ЦПГ. При этом снижение вязкости сопровождается снижением температуры вспышки масла, которая имеет также и самостоятельное значение и определяет потери масла на угар в камере сгорания ДВС.

Концентрация присадок в маслах, определяющая их эксплуатационные свойства. Это один из основных показателей масел, обусловливающий их ценность, надежность работы и ресурс ДВС. Именно по нему в первую очередь проводится подбор масел. К сожалению, полный контроль содержания присадок в маслах потребителем невозможен, а экспресс-методом по «капельной пробе» возможна лишь примерная оценка только моющедиспергирующих свойств моторных масел, что не снижает значения такой проверки в практике эксплуатации ДВС.

Высокая вязкость смазочного масла

Чем выше вязкость, тем лучше смазываются поршневые кольца и другие узлы двигателя, тем больше толщина остаточной пленки масла, оставляемой поршневыми кольцами в цилиндре и выше компрессия. Это, вроде, пояснений не требует. Вот и выходит, чем больше вязкость, тем выше ресурс (до определенных пределов, конечно), но толстые пленки и "парят" маслом в цилиндре больше, следовательно, угар растет. Возникает компромисс: либо расход масла, либо ресурс! Особенно эта ситуация характерна для изношенных моторов, где для поддержания необходимого давления в системе смазывания рекомендуется брать масло погуще, но смириться с ростом и без того немалого его расхода придется. Накладно, а что поделаешь? Старый мотор - как молодая жена, расходов много, а уверенности никакой! Все как в жизни.

Некачественное моторное масло

Масло некачественным может быть просто изначально (контрафакт). Все современные, особенно синтетические, масла имеют свойство обеспечивать низкие потери на испарение в камере сгорания. Это достигается и специальным групповым составом базовой основы, и особыми при-садками, уменьшающими его испаряемость. Принцип простой: надо из масла убрать как можно больше летучих соединений, тогда и его температурная стабильность повысится. Но, если масло сварено в ближайшем подвале, то таких свойств в принципе обеспечить нельзя. Вот и горит оно в цилиндрах за милую душу. Отсуда и коксование колец и нагарообразование в камере сгорания и на клапанах. 

Самая распространенная проблема на двигателях - коксование колец ввиду плохого топлива или эксплуатации автомобиля на малых оборотах (в городском режиме). Закоксовка колец увеличивает износ гильзы цилиндров и поршневых колец (в масло попадает больше продуктов износа), становится разной компрессия по цилиндрам, увеличивая нагрузку на вкладыши коренных и шатунных шеек коленчатого вала, что тоже приводит к увеличению износа деталей, увеличивается загрязнение масла, что приводит к потере смазывающих и моющих свойств.

 

expluatat.at.ua

регистрация Товарных Знаков, Авторских прав, Изобретений, Патентов (ТЗ, логотипов, трейдмарок, брендов)

Андрей (Гавриэль) Лившиц; Марат Лившиц

Тема повышения эффективности двигателей внутреннего сгорания остаётся исключительно актуальной. В свете этого факта любая новая идея, способная потенциально поднять эффективность двигателя внутреннего сгорания, как бензинового, так и дизельного, должна быть подвергнута тщательному профессиональному и структурному анализу

В своё время, кандидат технических наук Владимир Георгиевич Федосеев опубликовал статью о своей инновационной разработке, - двигателе внутреннего сгорания с составным поршнем

Статья сопровождалась достаточно подробными и ясными иллюстративными материалами, изучив и проанализировав которые, мы думаем, что достаточно глубоко поняли эту концептуальную разработку и её основные преимущества и недостатки

В ответ на наши статьи Владимир Георгиевич опубликовал разъяснения, ознакомившись с которыми, мы сочли необходимым и чрезвычайно интересным продолжить наш профессиональный диалог с ним на страницах сайта Ярослава Ващука

Анализ аргументов автора идеи

Автор идеи утверждает, что составной поршень позволяет в 2.8 раза увеличить степень сжатия воздуха в цилиндре перед впрыском , что означает, что в 2.8 раза увеличится противодавление воздуха и его сопротивление развитию факела пламени при горении

Не будем спорить с этим утверждением

Возьмём во внимание тот факт, что для обеспечения требуемой стехиометрической пропорции между топливной смесью и окисляющим агентом, воздуха в цилиндре должно быть при впрыске в 14.7 раза больше чем топливной смеси и он является сжимаемым материалом; Так как торец внутреннего поршня выдвинут вперёд гораздо больше, чем торец наружного поршня, то однородное давление и наверняка однородную плотность сжатого воздуха за те несколько микро-секунд впрыска получить не удастся;

С давлением воздуха напрямую связана его температура, то есть в центре цилиндра температура будет выше, а на периферии –ниже

При таких условиях получить однородное равномерное горение не представляется возможным, что снизит скорость отбора энергии от сгоревшего топлива, и, практически тот выигрыш, который теоретически можно получить за счёт отсутствия кривошипно – шатунного механизма будет потерян от дефектов цикла горения

Как мы уже указывали ранее, неравномерный режим горения приведёт к локальной эррозии факела пламени и повышению концентрации сажи и окислов азота в выхлопных газах

Процесс впрыска совремённого двигателя внутреннего сгорания

Топливный насос высокого давления современного двигателя внутреннего сгорания развивает давление в 2000 бар и более; Затем это давление стабилизируется в инжекторах и впрыск осуществляется при давлении в струе топлива в 2000 бар

Для чего применяется такое высокое давление впрыска?

Такое высокое давление необходимо для обеспечения высокой дисперсности распыла топливной смеси; Чем больше разница между давлением впрыска и давлением сжатого воздуха в цилиндре в момент впрыска, тем процесс адиабатического расширения факела впрыска будет более интенсивным и размер капелек топлива будет меньше

То есть от повышения давления воздуха в цилиндре процесс сгорания только проиграет, так как разница между давлением внутри цилиндра и впрыском будет в 2.8 раза меньше, что позволяет предположить, что размер капель топлива будет в 2.8 раза больше и уровень эффективности сгорания будет отброшен как минимум на 30 лет назад

Но и это ещё не всё.

Впрыск в современном двигателе внутреннего сгорания осуществляется за несколько пульсов; Как правило таких пульсов применяется 7 – 12 за один впрыск для того, что бы обеспечить наилучшие локальные условия горения и повысить уровень отбора энергии от процесса горения, при снижении концентрации сажи и окислов азота в выхлопных газах

Как обеспечить эквивалентные условия для всех пульсаций впрыска при составном поршне необходимо промоделировать, что с учётом того, что программирование процессора, управляющего впрыском и подбор режимов впрыска продолжалось несколько лет, можно предположить что перепрограммирование и тестирование на всех стадиях также может занять такое же время, что по затратам сопоставимо с затратами на оригинальный проект в компании старт-ап

Процесс сгорания в цилиндре двигателя внутреннего сгорания при использовании обычной цилиндро – поршневой группы и цилиндро – поршневой группы с составными поршнями

Процесс горения в камере сгорания современного двигателя с конвенциональным поршнем осуществляется по термодинамическому циклу Отто; Этот термодинамический цикл доработан до почти полного совершенства и степень извлечения энергии от сгорания топливной смеси по такому циклу равна 98%

При использовании составного поршня условия горения существенно меняются и это заставляет предположить, что соответствие циклу Отто будет в каких то пределах нарушено

При нарушении цикла, логично предположить и определённое снижение степени извлечения энергии от сгорания

Оценка уровня надёжности цилиндро – поршневой группы двигателя внутреннего сгорания

В составном поршне количество деталей как минимум в два раза больше, чем в обычном, конвенциональном поршне

Исходя из базовых понятий рассчёта надёжности системы, надёжность это величина пропорциональная количеству подвижных деталей системы, то есть в системе с составным поршнем количество деталей в кинематических сопряжениях и узлах в два раза больше чем в системе с обычным поршнем, что должно в этой же пропорции снизить надёжность системы с составным поршнем по сравнению с обычным поршнем

Оценка степени сложности изготовления цилиндро – поршневой группы двигателя внутреннего сгорания, сравнение сложности изготовления обычной цилиндро- поршневой группы и цилиндро- поршневой группы с составными поршнями

В составном поршне, как это предложено автором, имеется как бы поршень в поршне, то есть внутреннее отверстие наружного поршня является рубашкой цилиндра для внутреннего поршня

Таким образом вместо одного сопряжения в обычном поршне мы получаем два соосных сопряжения, которые находятся в состоянии взаимного скольжения постоянно и можно предположить, что все допуски на изготовление сопрягаемых поверхностей должны находиться в постоянной зависимости друг от друга и в совокупности

Значит при изготовлении этот фактор должен постоянно учитываться, что в условиях массового производства сделать исключительно трудно

По предварительной оценке, трудоёмкость изготовления составного поршня ( при равном объёме цилиндра) выше трудоёмкости изготовления обычного поршня как минимум в два раза

Анализ и сравнение степени износа цилиндро – поршневой группы двигателя внутреннего сгорания с обычным поршнем и с составным

Ввиду того, что степень сжатия в цилиндре с составным поршнем увеличивается в 2.8 раза, необходимо обеспечить соответствующую прочность всей конструкции и, возможно это потребует замены конструкционных материалов на более прочные

Кроме того увеличение степени сжатия в цилиндре при применении составного поршня приводит к повышению температуры в области сжатия, а это в свою очередь отрицательно влияет на степень износа и снижает долговечность двигателя

Анализ и сравнение сложности сборки цилиндро – поршневой группы двигателя внутреннего сгорания с обычным поршнем и с составным

Увеличение количества размерных сопряжений в конструкции цилиндра с составным поршнем в два раза и особенно , ввиду того что эти сопряжения соосны или коаксиальны, заставляет предположить, что в условиях массового производства сборочный процесс будет всё больше склоняться в сторону селективности

Это легко доказать тем фактом, что в сборке есть два соосных сопряжения и у каждого из них абсолютно разные поля допусков, - поле допуска наружного ( охватывающего) сопряжения приблизительно в два раза шире поля допуска внутреннего ( охватываемого) сопряжения

Такое сочетание значительно усложняет процесс сборки

Требуемые материалы и защитные покрытия у цилиндро – поршневой группы двигателя внутреннего сгорания с обычным поршнем и с составным

Как было отмечено выше, применение составного поршня заставит применить новые не традиционные для этой группы узлов и деталей материалы и, возможно, композиты

Вполне возможно, что материалы останутся прежними, но на поверхностях сопряжений возникнет необходимость выполнить защитные и упрочняющие покрытия , что усложнит конструкцию и усугубит проблемы изготовления и сборки

Предполагаемая стоимость цилиндро – поршневой группы двигателя внутреннего сгорания с обычным поршнем и с составным

Все усложнения конструкции цилиндро – поршневой группы, увеличение количества деталей и прецизионных сопряжений в конструкции двигателя с составными поршнями, естественно существенно увеличат стоимость двигателя, что в сочетании с снижением надёжности и долговечности не прибавит привлекательности идее составного поршня для автомобилестроителей и инвесторов

Современные тенденции развития цилиндро – поршневой группы двигателей внутреннего сгорания и их сравнительный анализ по сравнению с цилиндро- поршневой группой с составными поршнями

Условия массового производства и жесточайшая конкуренция между автопроизволдителями накладывают определённые ограничения на свободу выбора наиболее оптимального пути дальнейшего развития конструкции двигателей внутреннего сгорания

В этих условиях характерной чертой развития становится предельная осторожность, что выражается в крайне малом количестве изобретений в этой области

Так за последний год подано всего около 2000 заявок по этой тематике и их беглый анализ показывает, что пока нет идеи или разработки, которая могла бы относительно устроить всех участников инновационного процесса в двигателестроении

Кроме уже изложенных вопросов и проблем. для перехода к более конкретному анализу, было бы важно и интересно рассмотреть и такие вопросы:

  • Альтернативные идеи в модификации цилиндро – поршневой группы двигателей внутреннего сгорания;
  • Влияние выполнения цилиндро – поршневой группы с составными поршнями на процесс сжигания топлива и эффективного и быстрого извлечения энергии, содержащейся в топливной смеси;
  • Какие преимущества может получить двигатель внутреннего сгорания при использовании составных поршней;
  • Какие принципиальные изменения в конструкции двигателя внутреннего сгорания необходимо произвести, для перевода цилиндро – поршневой группы двигателя с обычного поршня на составной;
  • Какие явные недостатки имеет перевод цилиндро – поршневой группы двигателя внутреннего сгорания с обычного поршня на составной;
  • Какие изменения в составе технологического оборудования двигателестроительных заводов необходимо произвести для перевода двигателя с обычного поршня на составной;
  • Анализ степени вероятности прихода к решению о замене в двигателях внутреннего сгорания обычного поршня на составной;

-Какие перспективы есть у двигателей внутреннего сгорания с составным поршнем;

При продолжении обсуждения, мы предполагаем ответить и на эти вопросы

источник: Интернет-сайт "ВЯПат"

полезный материал? Нажмите:

patent.km.ua

Диагностика двигателя по анализу масла – Основные средства

В. Резников

Моторное масло является уникальным носителем информации о техническом состоянии двигателя внутреннего сгорания. Научные исследования, проведенные во многих странах, подтвердили высокую надежность диагностических прогнозов неисправностей двигателей, основанных на результатах анализа работавшего моторного масла.

Особенно эффективно диагностирование по анализу масла, работавшего в дизелях грузовиков и дорожно-строительной техники, где при разборке и ремонте предполагаемые неисправности подтверждаются в 95% случаев. Регулярное диагностирование дизелей по анализу масла позволяет сократить эксплуатационные расходы в среднем на 25%.

По сравнению с другими методами диагностики анализ работающего в двигателе масла имеет ряд существенных преимуществ:

• не требуется выводить машины из работы;

• диагностику выполняют без разборки и визуального осмотра;

• неисправности двигателя обнаруживаются на самой ранней стадии возникновения;

• не требуется доставка диагностической аппаратуры к местам эксплуатации техники или перегон техники на посты диагностирования;

• анализ дает возможность заменять масло при действительной утрате им работоспособности, а не по истечении заданного количества моточасов;

• анализ позволяет получить большой объем информации;

• трудоемкость выполнения анализа небольшая.

Для получения надежной информации по анализам масла необходимо выполнить ряд условий:

• двигатель в течение всего времени наблюдения за техническим состоянием должен работать на моторном масле одной марки;

• пробы масла следует всегда отбирать из прогретого двигателя и до того, как будет долито свежее масло;

• моточасах или километрах до замены масла, указанного в техдокументации;

• обстоятельствах, которые могут повлиять на состав и свойства работавшего масла: вынужденная доливка масла другой марки, резкое изменение условий эксплуатации и т. п.

Анализ четырех (или более) проб дает возможность установить динамику изменения состава и показателей работоспособности масла в зависимости от времени работы. Если изменения протекают закономерно, двигатель исправен, если обнаружено аномальное изменение одного или нескольких взаимосвязанных показателей – это сигнал тревоги. Диагностическое значение показателей приведено в таблице.

Методы инфракрасного спектрального и феррографического анализа относятся к методам лабораторной трибодиагностики. Они позволяют диагностировать неисправности смазываемых узлов трения. Феррография – метод магнитного осаждения металлических частиц износа из проб смазочного масла. Он позволяет определить вид износа, интенсивность и режимы трения и смазки по форме частиц, состоянию их поверхности, распределению размеров частиц, материалам отдельных частиц, наличию посторонних примесей и продуктов деструкции масла.

Метод феррографии используется не только при исследовании магнитных металлических частиц, но и немагнитных материалов: алюминия, бронзы, латуни, графита, полимерных частиц и т. д. Совокупность этих параметров позволяет идентифицировать вид износа, определить место возможного отказа и оценить степень опасности дефекта. Например, для частиц задира характерны борозды в направлении движения. В случае образования на поверхностях трения усталостных микротрещин при качении в масле появляются сферические частицы. При усталостном выкрашивании образуются хлопьевидные частицы. Обычно на их поверхности имеется множество микроязвин. При коррозионном износе в пробе масла появляется множество частиц размером до 2 мкм. При микрорезании образуются частицы в виде стружки.

Систематический анализ проб масла дает возможность точно определять время замены, предотвращая слишком раннее или позднее проведение обслуживания, а также повысить надежность и безопасность эксплуатации двигателя.

Диагностирование двигателей по анализам масла получает все большее распространение, в частности потому, что некоторые производители моторных масел бесплатно выполняют анализ масел для постоянных покупателей их продукции.

Кроме анализа, который проводят в специализированных лабораториях, применяют и экспресс-анализ, выполняемый водителями и другими работниками автотранспортных предприятий. Для проведения экспресс-анализа в продаже имеются специальные комплекты простейших приборов и реагенты. Один из элементов экспресс-анализа – так называемая «капельная проба». Капля масла, нанесенная на фильтровальную бумагу, дает информацию о диспергирующих свойствах масла (способности смывать и уносить загрязняющие вещества), степени его загрязненности и окисления, наличия в нем воды. Экспресс-анализ можно выполнять намного чаще, своевременно выявляя неисправности. Сочетание подробных лабораторных анализов с экспресс-анализом дает наилучший результат при эксплуатации.

os1.ru

117. Скор.хар-ка диз.двиг.Ее анализ. Опр.экспл.показ.двиг.п

117. Скоростная характеристика дизельного двигателя. Ее анализ. Определение эксплуатационных показателей двигателя по скоростной характеристике. Выбор наиболее экономичного режима работы двигателя по скоростной характеристике

На современных СДМ применяются в основном дизельные двигатели, которые оборудуются всережимными регуляторами угловой скорости коленвала, автоматически поддерживающими любой заданный скоростной режим работы двигателя.

Номинальный крутящий момент - это момент, развиваемый двигателем при максимальной мощности. Величина его обычно определяется путем испытаний двигателя на тормозном стенде.

Основными экплуатационными показателями двигателя являются крутящий момент двигателя (Mен - номинальный и Ме.mах - максимальный) эффективная мощность двигателя Nе, удельный расход топлива gе, коэффициент приспособляемости Кпр,

коэффициент снижения оборотов Ке, разбег регулятора р, номинальная угловая скорость коленчатого вала n (число оборотов двигателя), максимальная угловая скорость холостого хода двигателя nmах, минимальная - устойчивая угловая скорость

холостого хода двигателя nxmin, и др.

Графическая зависимость этих показателей в функции n (число оборотов двигателя), называется скоростной характеристикой двигателя.

На рисунке показана скоростная характеристика дизельного четырехтактного тракторного двигателя Часть ее, расположенная правее линии Аnн, называется регуляторной ветвью, а левее этой линии - безрегуляторной ветвью.

Nе - эффективная мощность двигателя:

Мк- крутящий момент двигателя;

GT - часовой расход топлива:

qe- удельный расход топлива;

n х - максимальные холостые оборота двигателя;

nн - номинальный скоростной режим;

nmin- минимально устойчивый скоростной режим под нагрузкой.

При работе двигателя на регуляторной ветви с увеличением нагрузки топливный насос увеличивает подачу топлива в цилиндры. Максимум подачи топлива соответствует режиму nн.

Безрегуляторная ветвь - это зона перегрузок двигателя. При работе в этой зоне с увеличением нагрузки подача топлива в цилиндра за единицу времени уменьшается, так как цикловая подача топлива максимальна, а число циклов в минуту уменьшается Допускается лишь кратковременная работа двигателя на безрегуляторной ветви

Скоростную характеристику строят по результатам испытаний двигателя на стенде При этом опытным путем, постепенно загружая двигатель определяют изменение Мк и Gт в функции от n

Крутящий момент Мк и эффективная мощность двигателя Ne связаны между собой следующей зависимостью в системе СИ):

Ne= Мк · n

где Мк - крутящий момент, n - угловая скорость колен вала двигателя, с-1 .

Коэффициент приспособляемости двигателя Кпр - есть отношение max крутящего момента Ме mах к номинальному Мен:

Величина Кпр для современных дизельных двигателей находится в пределах 1,05-1,15, а для карбюраторных - -1,15-1,35.

Коэффициент снижения оборотов.

где nм - номинальная угловая скорость коленвала двигателя, с-1.

nmin - угловая скорость коленвала при mах крутящемся моменте, с-1 Для современных дизельных двигателей Кс=0,60-0,75

Разность между максимальной угловой скоростью коленвала при холостом ходе и номинальной угловой скоростью называется - разбег регулятора p=nxmax-nM

Режим работы двигателя соответствующий максимальной мощности, называется номинальным режимом.

Выбор наиболее экономичного режима работа агрегата

Наиболее экономичным режимом считают такой режим, который обеспечивает получение минимальных затрат средств на единицу произведенной агрегатом работы То есть наиболее экономичный режим определяется не только экономичностью работы двигателя, но и производительностью агрегата

Производительность машин зависит от эффективной мощности двигателя. Поэтому максимум производительности будет соответствовать максиму эффективной мощности (при условии полного ее использования). Однако, как видно из рисунка, при максимальной мощности удельный расход топлива не минимальный. Поэтому затраты средств на единицу выработки агрегата на этом режиме не будут минимальными.

Рассмотрим второй характерный режим - режим соответствующий минимуму удельного расхода топлива. На этом режиме Nе< Nemax. Следовательно, и здесь затраты на единицу выработки агрегата тоже не минимальны.

Таким образом, наиболее экономичный режим работы лежит в диапазоне между qeminиNemax (на рисунке заштрихован). Это справедливо при условии, что эффективная мощность двигателе полностью используется при эксплуатации агрегата.

Таким образом, работа двигателей в диапазоне между qemin и Nemax является не только наиболее экономичной, но и обеспечивает наибольшую долговечность.

Приведенная на рисунке скоростная характеристика называется внешней. Она получена при полной подаче топлива.

studfiles.net


Смотрите также