Назначение устройство и работа системы охлаждения двигателя: Система охлаждения двигателя — работа, устройство и назначение

Охлаждение дизелей. Системы: проточная и замкнутая

При рассмотрении теплового баланса двигателя было установлено, что только часть тепла, выделяемого при сгорании топлива внутри цилиндров дизеля, превращается в индикаторную работу (до 47%). Из оставшегося тепла примерно 25% уносится с отходящими газами, а остальное тепло (25—28%) для предотвращения перегрева деталей двигателя отводят охлаждающей водой. Для отвода тепла в основных деталях двигателя (цилиндр, цилиндровая крышка, поршень, корпус выпускного клапана) устраивают специальные полости или зарубашеч-ные пространства, через которые пропускают охлаждающую воду.

Для охлаждения судовых дизелей применяют две системы: проточную и замкнутую. При проточной системе охлаждения специальный насос забирает воду из кингстона и прокачивает ее через зарубашечное пространство дизеля; при замкнутой системе через зарубашечное пространство дизеля прокачивается пресная вода, которая затем в специальном теплообменнике (охладителе) охлаждается забортной водой и снова направляется в двигатель.

Проточная система значительно проще замкнутой, однако имеет ряд существенных недостатков, поэтому для охлаждения дизелей на судах, построенных в последние годы, не применяется.

Основные недостатки проточной системы охлаждения дизеля: возможность засорения зарубашечного пространства дизеля илом и другими взвешенными частицами, содержащимися в морской воде; интенсивное отложение солей в зарубашечном пространстве и образование накипи, плохо проводящей тепло и резко ухудшающей теплообмен, в результате чего происходит перегрев деталей и даже их разрушение. Для того чтобы предотвратить образование накипи в зарубашечном пространстве, приходится снижать температуру воды на выходе из дизеля до 50—55° С и тем самым ухудшать температурный режим двигателя и полезное использование тепла. При низкой температуре забортной воды для уменьшения температурных напряжений на входе воды в двигатель устраивают специальные смесители, куда подается вода из кингстона и часть воды, выходящей из двигателя.

Минимальная допустимая температура воды на входе в двигатель +15° С. Однако необходимый перепад при охлаждении двигателя забортной водой составляет 10—20° С, таким образом, температура воды на входе составляет 35—45° С.

При замкнутой системе охлаждения применяют пресную воду, которая проходит техническую обработку и не содержит солей, в результате удается поддерживать высокий температурный режим двигателя (температура воды на выходе из систем, сообщенных с атмосферой, — до 85° С, а при наличии паровоздушного клапана у некоторых напряженных четырехтактных дизелей—до 105° С). Необходимый перепад при охлаждении двигателя пресной водой 7—15° С. Для того чтобы предотвратить засоление воды в случае нарушения плотности водоохладителя, давление в системе пресной воды устанавливают несколько большим, чем в системе забортной воды.

Для контроля пресной воды из системы периодически проводят анализ проб воды для определения содержания солей, и если соленость достигает критических значений, воду в системе заменяют.

Следует также отметить, что при охлаждении двигателя пресной водой масляный холодильник, как правило, охлаждается забортной водой.

Для предотвращения коррозии охлаждаемых деталей и трубопроводов в пресную воду добавляют различные присадки (например, бихромат калия) или антикоррозионные масла.

При охлаждении двигателя пресной водой система должна предусматривать аварийное охлаждение забортной водой. Переход на аварийное охлаждение должен осуществляться постепенно, чтобы не вызвать резких температурных напряжений, при этом необходимо соблюдать требования в отношении температур, рекомендуемых для проточных систем (не ниже 15° С на входе и не выше 50—55° С на выходе).

Некоторые фирмы в целях страховки рекомендуют при аварийном охлаждении еще более низкие температуры на выходе воды из двигателя (до 45° С). Если учесть, что двигатель, как правило, работает на аварийном охлаждении короткое время и потери тепла незначительны, эти рекомендации целесообразно выдерживать.

Схемы проточной и замкнутой систем охлаждения

При проточной системе охлаждения (рис. 68, а) забортная вода от кингстона насосом 1 прокачивается через масляный холодильник 2 (часть воды прокачивается мимо масляного холодильника) и смеситель 3, подается через регулировочные вентили 4 в нижнюю часть за-рубашечного пространства цилиндров 5. Из зарубашечного пространства цилиндров вода по патрубкам переходит в цилиндровые крышки 6, а оттуда в сливной коллектор 9 и из него через невозвратный клапан 10 сливается за борт.

Часть воды через терморегулятор 8 направляется в смеситель 3, который необходим для поддержания минимально допустимой температуры воды на входе. Импульс на терморегулятор 8 поступает от сливного коллектора 9, и поэтому он работает автоматически: чем выше температура воды на выходе, тем меньше воды терморегулятор направляет в смеситель 3. Индивидуальное регулирование температуры воды, выходящей из цилиндров, осуществляется вентилями 4 и 7.

При замкнутой системе охлаждения (рис 68, б) пресная вода, подаваемая насосом 5 из расширительного бака 14 через входные вентили 6, поступает на охлаждение цилиндров 7 и цилиндровых крышек 8, через вентили 9 индивидуальной регулировки горячая вода стекает в коллектор 10 и направляется в холодильник пресной воды 15, откуда поступает в расширителный бак 14, с которым связан коллектор 10.

Забортная вода из кингстона забирается насосом 1, прогоняется через масляный холодильник 2 и прокачивается далее через холодильник пресной воды 15 и невозвратный клапан 16 за борт.

Для автоматического поддержания постоянной температуры в замкнутую систему включают терморегулятор 12, который при низкой температуре пропускает часть воды мимо холодильника 15. Импульс на терморегулятор поступает от трубопровода горячей воды. Во время работы дизеля часть воды испаряется, а часть уходит через сальники насосов. Для пополнения утечек предусмотрен трубопровод и насос подачи воды из запасных танков, а также отвод воды из расширительного бака обратно в танк в случае ее перекачки.

Система предусматривает аварийное охлаждение двигателя забортной водой. Переход на забортную воду осуществляется поворотом трехходовых кранов 4 и 11 на 90°, а также отключением вентилями 3 и 13 расширительного бака 14 и водоохладителя 15. При этом температуру воды, выходящей из двигателя, регулируют вручную при помощи вентилей 6 и 9.

Недостатки замкнутой системы охлаждения: наличие дополнительного оборудования и трубопроводов. С целью предупреждения засоления пресной воды при нарушении плотности водоохладителя в системе пресной воды поддерживают более высокое давление.

Назначение, устройство и принцип действия систем охлаждения. — В Поездку

 

Служит для отвода и рассеивания в атмосферу тепла от дизеля для обеспечения нормальной работы в течении длительного времени, независимо от нагрузки.
Установленный на тепловозах ди­зель имеет водяное охлаждение, необ­ходимость которого обусловлена вы­соким нагревом отдельных его частей, соприкасающихся с горячими газами.

Уже в конце такта сжатия температу­ра воздуха в цилиндрах повышается до 500 — 700 °С, а при сгорании топ­лива она достигает 2000 °С. Даже от­работавшие газы на выхлопе имеют температуру 430 — 480 °С.
Такой вы­сокий нагрев деталей мог бы вызвать значительную их деформацию, разру­шение, пригорание масла и, как след­ствие, заклинивание поршней в ци­линдрах.
Сильный нагрев деталей дизеля требует интенсивного охлаждения их водой, температура которой должна быть достаточно высокой во избежа­ние появления трещин в блоке, цилин­дровых втулках, крышках цилиндров и корпусе турбонагнетателя.

Нагре­тая вода охлаждается в секциях ради­атора, а часть тепла, отводимого от дизеля водой, используется для вспо­могательных целей (подогрева топли­ва в баке и воздуха в кабине машини­ста в холодное время года).
На тепловозах ЧМЭЗ, ЧМЭЗТ и ЧМЭЗЭ вода используется также для охлаждения дизельного масла в водомасляном теплообменнике и надду­вочного воздуха перед поступлением его в цилиндры дизеля.

Так как ох­лаждение масла и наддувочного воз­духа должно осуществляться водой с более низкой температурой по сравне­нию с водой, охлаждающей дизель, то водяная система имеет два самостоя­тельных контура циркуляции воды.

Системы охлаждения подразделяют на:

• открытые
• закрытые.

В открытых системах вода через водяной бак связана с атмосферой воздуха, что ограничивает избыточное давление в трубопроводах и рабочую температуру воды в пределах 75–85С
В закрытых системах вода не связана с атмосферой, т.е. она циркулирует в герметическом трубопроводе, что позволяет поднять давление выше атмосферного и температуру кипения выше 100 0С.

Закрытые высокотемпературные при температуре 120 и выше. Она должна иметь повышенное давление, исключающее кипение и образования паровых пробок. Уменьшаются потери тепла в воду.

Закрытые системы с низкотемпературным охлаждением имеют температуру воды в пределах 105 °С,
Все отечественные тепловозы с закрытыми водяными системами имеют низкотемпературное охлаждение (2ТЭ116, 2ТЭ121 и т. д.).

Для повышения температуры кипения воды необходимо создать в водяной системе избыточное давление. Это можно осуществить тремя способами:

1. за счет герметизации водяного бака. В этом случае он оборудуется предохранительным клапаном, который срабатывает при избыточном давлении Рд = (0,05ч0,07) МПа и при разряжении Рр = (0,005ч0,007) МПа. Избыточное давление в этом случае создается в системе за счет пара, образуемого при нагреве воды;
2. за счет подачи сжатого воздуха, подаваемого в водяной бак из тормозной сети тепловоза. Данный способ обладает простотой и возможностью быстрого перехода от
   открытой системы к закрытой;
3. за счет дополнительного поршневого насоса, который создает давление в водяном баке. Недостатком способа является сложность конструкции.

На отечественных тепловозах избыточное давление создается за счет герметизации водяного бака, что позволяет повышать температуру воды до 105 С без её кипения.

Температура кипения зависит от величины избыточного давления в системе.

Из зависимости видно, что чем выше давление, тем выше температура кипения воды.

Повышение давления ограничено возможностью нарушения уплотнений цилиндровых гильз дизеля и прочностью трубок радиаторов. Испытание серийных радиаторов под давлением 0,4 МПа в течение 400 ч не вызвало их повреждения.

На тепловозе применяют два самостоятельных контура состоящих из водяного насоса и охлаждающих секций.

Каждый контур имеет систему открытого типа с принудительной циркуляцией воды.

Контуром называется замкнутый трубопровод, имеющий в своем составе водяной насос.

Основной контур служит для охлаждения воды выходящей из дизеля, подвода горячей воды в топливоподогреватель и к калориферу для обогрева кабины и подогрева подножки.
Дополнительный контур служит для охлаждения масла в водомасляном теплообменнике и для охлаждения надувочного воздуха.

Температура на выходе из дизеля:

• 70-80 °С
• 90 °С срабатывает световая сигнализация

В систему охлаждения входят:

• насосы центробежные
• трубопроводы
• холодильники-радиаторы
• терморегуляторы
• контрольные приборы

Для охлаждения воды:

• основного контура используются — 16 водяных секций, установленных в шахте холо­дильника.
• вспомогательного — 8 водяных секций, установленных в шахте холо­дильника.

Оба контура объединены расширительным баком, укреплен­ным над шахтой холодильника.

В процессе работы дизеля разность температур воды на выходе и входе дизеля не должна превышать более 10 градусов.

 

 

 

 

 

Типы систем охлаждения | Устройство автомобиля

 

Какое назначение системы охлаждения?

Система охлаждения двигателя служит для отвода избыточного тепла от стенок цилиндров и передачи его в окружающую среду, а также для поддержания теплового режима двигателя в заданных пределах.

Какие типы систем охлаждения применяются в автомобильных двигателях?

В автомобильных двигателях система охлаждения может быть жидкостной или воздушной. Наибольшее распространение получила жидкостная закрытая система охлаждения с принудительной подачей охлаждающей жидкости к наиболее нагретым местам в двигателе (гнездам выпускных клапанов, стенкам камер сгорания, бобышкам установки свечи зажигания).

Следовательно, сначала охлаждаются наиболее нагретые детали двигателя, а затем, менее нагретые. Это обеспечивает наиболее оптимальный режим работы двигателя, при котором наибольшее количество теплоты, выделившейся при сгорании горючей смеси в цилиндрах двигателя, превращается в полезную работу.

Что происходит в двигателе при недостаточном охлаждении?

При недостаточном охлаждении цилиндров и других нагреваемых деталей снижается мощность двигателя из-за ухудшения весового наполнения цилиндров горючей смесью, происходит самовоспламенение горючей смеси или ее детонационное сгорание.

Двигатель при этом перегревается, выгорает масло на стенках цилиндров, а это ведет к недостаточной смазке трущихся поверхностей и еще большему их нагреву. В результате увеличивается износ цилиндров, поршней, поршневых колец, коренных и шатунных подшипников.

Что происходит в двигателе при чрезмерном его охлаждении?

При чрезмерном охлаждении цилиндров и других деталей часть тепла уносится с охлаждающей жидкостью и не превращается в полезную работу. Кроме того, горючая смесь, попадая на холодные стенки цилиндров, конденсируется и, превращаясь в бензин, смывает масло со стенок цилиндров, а стекая в поддон картера двигателя, разжижает там масло, ухудшая его смазочные свойства, Все это при водит к потере мощности двигателя и к его износу.

Какая температура охлаждающей жидкости наиболее оптимальная?

Исследованиями установлено, что наиболее оптимальная температура охлаждающей жидкости при работе двигателя 85-95°С. Для поддержания ее в заданных пределах в системе охлаждения устанавливают термостат и жалюзи.

Чем контролируют температуру охлаждающей жидкости в двигателе?

Температуру охлаждающей жидкости в двигателе контролируют при помощи термометра в кабине автомобиля, и датчика, установленного в головке блока цилиндров.

Как распределяется теплота в двигателе?

Распределение теплоты, выделившейся при сгорании горючей смеси в цилиндрах двигателя, видно из уравнения теплового баланса, которое может быть ориентировочно составлено на основании теоретических подсчетов или определено путем лабораторного исследования. Уравнение теплового баланса имеет вид:

Q_T = Q_Е + Q_ОХ + Q_Г + Q_HC + Q_OC

где Q_Е – теплота, эквивалентная эффективной работе двигателя, Дж/ч; Q_T – теплота, выделяемая топливом за один час при его сгорании в цилиндрах двигателя, Дж/ч; Q_ОХ – теплота, отводимая системой охлаждения, Дж/ч; Q_Г – теплота, отводимая с отработавшими газами, Дж/ч; Q_HC – тепловые потери, обусловленные неполным сгоранием топлива в цилиндрах двигателя, Дж/ч; Q_ОС – остаточный член уравнения теплового баланса, учитывающий все другие тепловые потери, не вошедшие в величины Q_ОХ, Q_Г, Q_НС, Дж/ч.

От каких факторов зависит распределение теплоты в двигателе?

Распределение теплоты в различных двигателях неодинаково. Оно зависит от конструктивных факторов, таких как тип двигателя, степень сжатия, диаметр и ход поршня, а также от эксплуатационных показателей (частота вращения коленчатого вала и нагрузка двигателя).

Как распределяется теплота в двигателях?

Распределение теплоты находится в пределах, указанных в таблице 5.

5. Распределение теплоты в тепловом балансе двигателей

Показатели	Карбюраторные двигатели	Дизельные двигатели
Теплота QЕ, эквивалентная эффективной работе, % Теплота QОХ, отводимая системой охлаждения, % Теплота QГ, отводимая с отработанными газами, % Тепловые потери QНС и QОС, %	24-28 25-35 35-40 7-12	32-40 20-30 25-35 10-15

 

***

Проверьте свои знания и ответьте на контрольные вопросы по теме «Система охлаждения»

двигатель, жидкость, охлаждать, охлаждение, работа, система, теплота, цилиндр

Смотрите также:

% PDF-1. 3 % 699 0 объект > endobj xref 699 142 0000000016 00000 н. 0000003210 00000 н. 0000003461 00000 н. 0000003602 00000 н. 0000003633 00000 н. 0000003688 00000 н. 0000003839 00000 н. 0000005726 00000 н. 0000005960 00000 н. 0000006028 00000 н. 0000006122 00000 н. 0000006246 00000 н. 0000006421 00000 н. 0000006592 00000 н. 0000006689 00000 н. 0000006840 00000 н. 0000006968 00000 н. 0000007065 00000 н. 0000007192 00000 н. 0000007328 00000 н. 0000007453 00000 п. 0000007637 00000 н. 0000007794 00000 н. 0000007888 00000 н. 0000008050 00000 н. 0000008173 00000 н. 0000008296 00000 н. 0000008440 00000 н. 0000008572 00000 н. 0000008767 00000 н. 0000008868 00000 н. 0000008966 00000 н. 0000009090 00000 н. 0000009210 00000 п. 0000009332 00000 н. 0000009456 00000 п. 0000009623 00000 н. 0000009736 00000 н. 0000009839 00000 п. 0000009945 00000 н. 0000010090 00000 н. 0000010220 00000 п. 0000010398 00000 п. 0000010560 00000 п. 0000010653 00000 п. 0000010747 00000 п. 0000010859 00000 п. 0000010948 00000 п. 0000011129 00000 п. 0000011226 00000 п. 0000011380 00000 п. 0000011568 00000 п. 0000011676 00000 п. 0000011787 00000 п. 0000011951 00000 п. 0000012044 00000 п. 0000012140 00000 п. 0000012251 00000 п. 0000012361 00000 п. 0000012464 00000 п. 0000012574 00000 п. 0000012696 00000 п. 0000012829 00000 п. 0000012926 00000 п. 0000013035 00000 п. 0000013199 00000 п. 0000013344 00000 п. 0000013463 00000 п. 0000013581 00000 п. 0000013708 00000 п. 0000013882 00000 п. 0000014062 00000 п. 0000014168 00000 п. 0000014271 00000 п. 0000014383 00000 п. 0000014511 00000 п. 0000014620 00000 п. 0000014745 00000 п. 0000014850 00000 п. 0000014969 00000 п. 0000015088 00000 п. 0000015216 00000 п. 0000015323 00000 п. 0000015431 00000 п. 0000015566 00000 п. 0000015691 00000 п. 0000015805 00000 п. 0000015920 00000 н. 0000016042 00000 п. 0000016167 00000 п. 0000016294 00000 п. 0000016405 00000 п. 0000016511 00000 п. 0000016625 00000 п. 0000016736 00000 п. 0000016853 00000 п. 0000016966 00000 п. 0000017084 00000 п. 0000017218 00000 п. 0000017374 00000 п. 0000017535 00000 п. 0000017628 00000 п. 0000017744 00000 п. 0000017860 00000 п. 0000017982 00000 п. 0000018104 00000 п. 0000018217 00000 п. 0000018335 00000 п. 0000018440 00000 п. 0000018562 00000 п. 0000018693 00000 п. 0000018835 00000 п. 0000018858 00000 п. 0000022189 00000 п. 0000022212 00000 п. 0000025699 00000 н. 0000025722 00000 п. 0000028785 00000 п. 0000028808 00000 п. 0000033253 00000 п. 0000033276 00000 п. 0000034088 00000 п. 0000034897 00000 п. 0000035203 00000 п. 0000036016 00000 п. 0000036308 00000 п. 0000036646 00000 п. 0000037349 00000 п. 0000037655 00000 п. 0000041422 00000 п. 0000041445 00000 п. 0000045086 00000 п. 0000045109 00000 п. 0000049126 00000 п. 0000049149 00000 п. 0000050573 00000 п. 0000052204 00000 п. 0000053152 00000 п. 0000053292 00000 п. 0000055424 00000 п. 0000003880 00000 н. 0000005703 00000 п. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 700 0 объект > endobj 701 0 объект 5ҜHo; hI = wX / @ \ () / U (p2 ٰ $ * & C =: l * «x0UA) / P -60 >> endobj 702 0 объект [ 703 0 руб. ] endobj 703 0 объект > / Ж 5 0 Р >> endobj 704 0 объект > / Кодировка> >> / DA (.знак равно >> endobj 705 0 объект > endobj 839 0 объект > поток Ѱ | -N-HMcŭΥ͕eMT] S

ܾ-] Ke6ϫ8 #

Карточки раздела систем

Срок действия Загрязнение свечей зажигания более вероятно, если самолет	Определение набирает высоту без корректировки смеси.
Условие Угол лопастей гребного винта определяется как угол между	Определение линия хорды и плоскость вращения.
Срок действия Почему следует соблюдать особые меры предосторожности при наполнении баллонов пропаном?	flashcardmachine.com/images/preview_card_back.gif»> Определение Пропан очень холодный и может вызвать обморожение
Срок действия Лучшая энергетическая смесь — это соотношение топливо / воздух, при котором	Определение наибольшая мощность может быть получена при любой заданной настройке дроссельной заслонки.
flashcardmachine.com/images/preview_card_back.gif»> Срок действия Топливные форсунки на многих парашютах с приводом и самолетах управления смещением веса расположены	Определение
Условие Первым признаком обледенения карбюратора в самолете, оснащенном винтом постоянной скорости, скорее всего, будет	Определение уменьшение давления в коллекторе.
Клемма Какое утверждение о влиянии температурных изменений на показания чувствительного высотомера верно?	Определение При более низких, чем стандартные, температурах самолет будет ниже, чем показывает высотомер.
Условие На многомоторном самолете, где пропеллеры вращаются в одном направлении, почему потеря мощности на одном двигателе более критична, чем потеря мощности на другом двигателе?	flashcardmachine.com/images/preview_card_back.gif»> Определение Асимметричная тяга воздушного винта или P-фактор приводит к тому, что центр тяги одного двигателя находится дальше от центральной линии самолета, чем центр тяги другого двигателя.
Срок действия Какой тип системы смазки используется во многих 4-тактных двигателях?

3 Системы двигателя, дополнительная обработка, топливо, смазочные материалы и материалы | Обзор партнерства грузовиков 21-го века: третий отчет

5. Номинальная мощность 250 л. с. и минимальный пиковый крутящий момент 500 фут-фунт,
6. Совместимость с использованием топлива в военных целях, включая реактивное и дизельное топливо, и
7. Устойчивые и кратковременные дымовые цели, не превышающие видимых пределов.Оба проекта также включают концептуальное исследование многоцилиндрового двигателя, ориентированное на типичное пространство для размещения боевых машин.

Хотя официально эта технология двигателя с оппозитным поршнем не относится к программе 21CTP, она заслуживает упоминания, потому что исследование нетрадиционных архитектур двигателей представляет интерес для 21CTP.

Общий федеральный бюджет на 2014 год для всех проектов DOE Engine Systems, перечисленных в таблице 3-4, составляет 6,52 миллиона долларов. Комитету не был выделен федеральный долларовый бюджет для финансируемого Министерством обороны США Центра автомобильных исследований в Мичиганском университете, поэтому общая сумма всех исследований в области двигателей, кроме программы двигателей SuperTruck, неизвестна. Исследователи по каждому из проектов систем двигателей, финансируемых Министерством энергетики, должны представлять ежеквартальные отчеты о ходе работ, участвовать в полугодовых совещаниях о ходе исследований и выступать с презентациями в УПП Министерства энергетики США. В каждой презентации AMR указывается актуальность проекта, бюджет, основные этапы проекта, технический подход, достижения, списки сотрудников и будущая работа. Презентации и комментарии рецензентов доступны для общественности. ⁵

Краткое описание индивидуальных программ DOE

Программы исследования систем двигателя, перечисленные в таблице 3-4, охватывают диапазон от фундаментальных экспериментальных работ до разработки кинетических механизмов, оценки и упрощения механизмов, разработки передовых численных методов и дальнейшего развития вычислительных кодов.Программа хорошо управляется, и между отдельными проектами двигателей DOE 21CTP существует хорошее сотрудничество и синергия. Ниже приведены краткие сводки достижений по каждому из проектов Министерства энергетики, представленных в Таблице 3-4, а также ссылки на презентации Ежегодного обзора заслуг за 2014 год.

Проект ACE001. Используя внутрицилиндровую оптическую визуализацию, Musculus разработал концептуальную модель LTC с прямым впрыском и мост между традиционным сгоранием и LTC (2014).Модель вместе с изображением в цилиндре показывает пространственную и временную эволюцию прекурсоров сажи. Эти истории эволюции сажи выгодно отличались от моделирования, выполненного в рамках сотрудничества с Университетом Висконсина. Исследование Musculus также показало, как форма скорости впрыска влияет на последующие инъекции и как геометрия поршневого стакана влияет на несколько инъекций.

Проект ACE004. Dec и соавторы General Motors, Cummins, LLNL, Калифорнийский университет в Беркли, Мельбурнский университет и Chevron продемонстрировали пиковый тепловой КПД 49.8 процентов и смогли изучить максимальную нагрузку, которая может быть достигнута при использовании однородного заряда и непосредственного впрыска частично расслоенного заряда с воспламенением от сжатия бензиноподобного топлива (декабрь 2014 г. ). Были достигнуты максимальные нагрузки, превышающие BMEP 16 бар, и был сделан вывод, что значительное снижение шума может быть достигнуто с минимальной потерей теплового КПД.

Проект ACE005. Благодаря исследовательским усилиям Пикетта и его исследовательской группы, сеть исследований поперечных двигателей с распылением сгорания продолжает расти (Pickett and Skeen, 2014).Эта сеть представляет собой сотрудничество примерно 20 международных лабораторий, отраслей и университетов, занимающихся скоординированной экспериментальной и вычислительной оценкой условий распыления, относящихся к двигателю, с целью разработки прогнозных вычислительных инструментов, которые могут использоваться в промышленности. Распространение и сотрудничество осуществляется через сеть Sandia Engine Combustion Network. ⁶

Проект ACE007. В связи с усилиями по моделированию, проводимыми в рамках сети Engine Combustion Network, Оефелейн и его исследовательская группа продолжают разработку моделирования больших вихрей (LES) для более точного моделирования распыления и смешивания жидкостей (Oefelein et al. , 2014). Попытки понять основные причины колебаний от цикла к циклу, правильно моделировать различия между бензиновыми и дизельными распылителями и прогнозировать влияние внутренней геометрии форсунок на процессы распыления в цилиндре в настоящее время находятся за пределами точности и достоверности моделей. Такая работа обеспечивает связь между Управлением науки Министерства энергетики США и ВТО.

Проект ACE010. Доктор Пауэлл и его исследовательская группа в ANL используют лабораторный уникальный усовершенствованный источник фотонов (APS) для проведения рентгеновских измерений явлений вблизи сопла и внутри сопла на промышленных топливных форсунках (Powell, 2014).Они смогли провести подробные измерения колебания иглы внутреннего сопла, которое происходит во время впрыска, и измерили кавитацию топлива внутри сопла и влияние этих явлений на впрыск и изменение впрыска. Эти результаты были включены в работу Engine Combustion Network. Соавторами этой работы являются Delphi, Caterpillar, Массачусетский университет в Амхерсте, а также коллеги по вычислениям из ANL.

Проект ACE012. Моделирование усовершенствованных процессов воспламенения от сжатия, часто называемых LTC, требует детальной высокоточной кинетики

________________

⁵ См. Управление по автомобильным технологиям: Ежегодный обзор заслуг и коллегиальная оценка на http://energy.gov/eere/vehicles/vehicle-technologies-office-annualmerit-review-and-peer-evaluation.

⁶ См. Раздел Engine Combustion Network на http://www.sandia.gov/ecn/.

Система охлаждения

Назначение системы охлаждения двигателя — отвод излишка тепла от двигателя, чтобы сохранить двигатель… в лучшем случае … … и чтобы двигатель работал правильно …

Целью системы охлаждения двигателя является отвод избыточного тепла от двигателя, поддержание работы двигателя при наиболее эффективной температуре и доведение двигателя до нужной температуры как можно скорее после запуска. В идеале система охлаждения поддерживает работу двигателя при наиболее эффективной температуре независимо от условий эксплуатации.
Когда топливо сгорает в двигателе, около одной трети энергии топлива преобразуется в мощность.Еще треть выходит из выхлопной трубы неиспользованной, а оставшаяся треть становится тепловой энергией.
В любом двигателе внутреннего сгорания необходима какая-либо система охлаждения. Если бы не было системы охлаждения, детали расплавились бы от тепла горящего топлива, и поршни расширились бы настолько, что не смогли бы двигаться в цилиндрах (так называемый «заедание»).
Система охлаждения двигателя с водяным охлаждением состоит из: водяной рубашки двигателя, термостата, водяного насоса, радиатора и крышки радиатора, вентилятора охлаждения (электрического или с ременным приводом), шлангов, сердечника нагревателя и обычно расширительный (переливной) бак.
Двигатели, работающие на топливе, выделяют огромное количество тепла; температура может достигать 4000 градусов по Фаренгейту при горении топливовоздушной смеси. Однако нормальная рабочая температура составляет около 2000 градусов по Фаренгейту. Система охлаждения отводит около одной трети тепла, производимого в камере сгорания.
Выхлопная система забирает большую часть тепла, но части двигателя, такие как стенки цилиндров, поршни и головка цилиндров, поглощают большое количество тепла. Если часть двигателя становится слишком горячей, масляная пленка перестает ее защищать.Отсутствие смазки может разрушить двигатель.
С другой стороны, если двигатель работает при слишком низкой температуре, он неэффективен, масло загрязняется (увеличивая износ и снижая мощность), образуются отложения и расход топлива низок, не говоря уже о выбросах выхлопных газов! По этим причинам система охлаждения не работает до тех пор, пока двигатель не прогреется.
Есть два типа систем охлаждения; жидкостное охлаждение и воздушное охлаждение. Большинство автомобильных двигателей имеют жидкостное охлаждение; воздушное охлаждение чаще используется в самолетах, мотоциклах и газонокосилках.
Двигатели с жидкостным охлаждением имеют каналы для жидкости или охлаждающей жидкости через блок цилиндров и головку. Охлаждающая жидкость должна иметь косвенный контакт с такими частями двигателя, как камера сгорания, стенки цилиндров, а также седла и направляющие клапана. Прохождение каналов в двигателе нагревает охлаждающую жидкость (она поглощает тепло от деталей двигателя), а прохождение через радиатор охлаждает ее. После того, как радиатор снова «остынет», охлаждающая жидкость возвращается через двигатель. Этот бизнес продолжается, пока двигатель работает, охлаждающая жидкость поглощает и отводит тепло двигателя, а радиатор охлаждает охлаждающую жидкость.
Тестер давления в системе охлаждения используется для проверки давления в системе охлаждения, что позволяет механику определить, есть ли в системе какие-либо медленные утечки. Утечка может быть обнаружена и устранена до того, как она вызовет серьезную проблему.
Приведенная выше информация взята непосредственно из программы Auto Insight, которую вы можете купить на сайте AutoEducation. com.
Общие проблемы:
Давайте посмотрим на общие проблемы автомобилей с системой охлаждения.

Обрыв шланга. Шланги изнашиваются и могут протекать.Как только охлаждающая жидкость покидает систему, она больше не может охлаждать двигатель и перегревается.
Обрыв ремня вентилятора. Водяной насос приводится в движение двигателем через ремень. При обрыве ремня водяной насос не сможет вращаться, и охлаждающая жидкость не будет циркулировать через двигатель. Это также приведет к перегреву двигателя.
Неисправная крышка радиатора. Крышка радиатора предназначена для удержания определенного давления в системе охлаждающей жидкости. Большинство крышек выдерживают 8 — 12 фунтов на квадратный дюйм. Это давление поднимает точку, в которой хладагент закипит, и поддерживает стабильную систему.Если ваша кепка не удерживает давление, то в жаркие дни автомобиль может перегреться, поскольку в системе никогда не создается давление.
Неисправность водяного насоса. Чаще всего вы услышите визг и увидите утечку охлаждающей жидкости из передней части насоса или из-под автомобиля. Ранними признаками являются небольшие пятна охлаждающей жидкости под автомобилем после ночной стоянки и сильный запах охлаждающей жидкости во время вождения.
Прокладка головки … Из выхлопной трубы выходит большое количество белого дыма? Может быть прокладка головки блока цилиндров.Прокладка головки блока цилиндров плотно прилегает к блоку цилиндров, а также герметизирует каналы охлаждающей жидкости. Когда эта прокладка выходит из строя, охлаждающая жидкость может попасть в цилиндр, и он превратится в пар при запуске двигателя. Прокладки головки блока цилиндров чаще всего выходят из строя после того, как двигатель перегрелся. В очень горячем состоянии головка блока цилиндров может деформироваться, что приведет к выходу из строя прокладки.
Профилактическое обслуживание:

Регулярно проверяйте все ремни и шланги. (хорошее время при замене масла)
Обращайте внимание на утечки охлаждающей жидкости под автомобилем, они могут быть признаком предстоящих проблем.
Меняйте охлаждающую жидкость каждые 2–3 года в зависимости от рекомендаций производителя.
Осмотрите крышку радиатора на предмет износа резинового уплотнения. Замените, если считаете, что он изношен. 5-10 долларов — дешевая страховка.
Промывайте систему охлаждающей жидкости каждые 5 лет. Он удаляет всю коррозию, которая образовалась в системе.
Что обсудить со своим механиком:

Сообщите механику, когда возникнут проблемы с перегревом. Перегрев на холостом ходу указывает на другую проблему, чем перегрев на скоростях шоссе.
Спросите своего механика, стоит ли менять ремень или цепь ГРМ, пока он заменяет ваш водяной насос. Ремень газораспределительного механизма часто вращает водяной насос, поэтому его все равно приходится снимать, чтобы получить доступ к водяному насосу.
ВНИМАНИЕ: Никогда не открывайте радиатор при горячем двигателе. Давление в системе может вызвать выплескивание горячей охлаждающей жидкости и ожоги.

Источник: Бесплатные статьи с сайта ArticlesFactory.com

Кевин Шаппелл поддерживает http: // www. carbuyersclub.com, где он дает советы по покупке, продаже, страхованию и финансированию. Кевин, инженер-механик и специалист по автомобилям, решил проводить свое время в Интернете, помогая другим узнать об автомобилях. Чтобы узнать больше о том, как работает ваша машина, Кевин создал http://www.mycarwizard.com

Назад к основам — Авиационные системы

Системы окружающей среды турбины получают тепло от отбираемого из двигателя воздуха. Модифицированный отбираемый воздух вводится в самолет для повышения давления и во многих случаях для охлаждения.

Правильная работа систем защиты окружающей среды очень важна для самолетов с наддувными турбинами. Поскольку сжатый воздух представляет собой отбираемый под высоким давлением воздух (читается как «горячий»), весь окружающий воздух необходимо в некоторой степени охладить, прежде чем он попадет в кабину. Возможно, вы привыкли думать о кондиционировании воздуха как о роскоши в самолетах, но во многих самолетах с газотурбинными двигателями неисправное охлаждающее оборудование означает запрет.

Теплообменники

Теплообменники — это простые пассивные устройства, передающие тепло между двумя разными жидкостями.В самолетах теплообменники используются для поглощения и отвода тепла в различных приложениях в системе защиты окружающей среды и в других местах.

Машины с воздушным и паровым циклом

Поскольку отбираемый из двигателя воздух уже горячий, задача экологической системы состоит в его охлаждении. Два устройства, обычно используемые для этой цели — машины с воздушным циклом (ACM) и машины с паровым циклом (VCM или фреоновые блоки) — связаны между собой тем, что каждое работает на схожих физических принципах. Когда газ сжимается, он нагревается. При расширении газ охлаждается, а это означает, что он передает тепло окружающему воздуху. Количество тепла или холода пропорционально изменению объема газа.

Если вы начнете с литра газа заданной температуры и сожмете его до меньшего объема, сжатый газ будет горячее, чем был изначально. Теперь, если вы удалите часть тепла из сжатого газа, пропустив мимо него немного холодного воздуха (скажем, через теплообменник), а затем снова расширите его до исходного объема, он будет холоднее, чем был вначале.Это основной принцип работы машин с воздушным и паровым циклом.

Машина воздушного цикла — ACM

В машинах с воздушным циклом отбираемый из двигателей воздух под высоким давлением сначала пропускается через компрессор, сжимая и без того горячий газ. Затем он проходит через теплообменник или два для отвода тепла. Теперь более холодный, но все еще сильно сжатый воздух затем проходит через камеру расширения в камеру большего размера. Комбинированные эффекты приведения в действие турбины и расширения в камеру большего размера резко охлаждают воздух (обычно при близком замерзании; водные ловушки имеют решающее значение в системе для предотвращения замерзания).

Турбодетандер соединен валом с компрессором ACM, поэтому расширяющийся воздух работает для сжатия отбираемого на входе воздуха аналогично тому, как работает турбинный двигатель или турбокомпрессор с поршневым двигателем. Этот цикл может повторяться несколько раз, в результате чего температура воздуха в системе будет намного ниже температуры окружающей среды.

Машина парового цикла — VCM

В то время как в ACM в качестве охлаждающего материала используется воздух, в машинах с паровым циклом (VCM) используются хладагенты, специально отобранные по охлаждающей способности.Хладагенты имеют более высокую теплоемкость, чем воздух, поэтому они передают больше тепла за каждый цикл .

Наиболее важным отличием является то, что VCM используют другое физическое свойство, которое значительно увеличивает их эффективность: большая часть энергии поглощается, когда вещество меняет фазу с жидкости на газ . Хладагенты (такие как фреон) спроектированы так, чтобы претерпевать фазовые изменения при каждом цикле температуры, сжатия и расширения. Газообразный хладагент сжимается в компрессоре VCM.Затем он проходит через специальный теплообменник, известный как конденсатор, где отводится тепло. Когда газ охлаждается под давлением, он конденсируется в жидкость (отсюда и название «конденсатор»). Сжиженный хладагент продолжает свой путь к другому теплообменнику, испарителю, который взаимодействует с воздухом кабины. Как следует из названия, давление хладагента может упасть в испарителе. По мере испарения (еще одно фазовое изменение) хладагент поглощает огромное количество тепла из проходящего в кабине воздуха.Охлажденный воздух возвращается в кабину, а хладагент снова направляется в компрессор, чтобы начать новый цикл.

Почему два разных типа машин?

Машины с воздушным циклом идеально подходят для газотурбинных самолетов из-за подачи (уже) сжатого отбираемого воздуха, достаточно простой системы и отсутствия необходимости в специальных охлаждающих жидкостях . С другой стороны, ACM требуют значительных объемов отбираемого воздуха, а компоненты турбины делают ACM относительно дорогими. На больших самолетах всегда устанавливаются ACM из-за их экономичности, большого объема сжатого (стравливающего) источника и необходимости обрабатывать большие объемы воздуха .

Машины с паровым циклом, с другой стороны, эффективны, значительно менее дороги и хорошо подходят для самолетов с ограниченной пропускной способностью двигателя . Однако для VCM требуется отдельный механический компрессор, что увеличивает сложность и вес.

Малые турбовинтовые и корпоративные самолеты во многих случаях имеют VCM.Это особенно верно в отношении старых корпоративных самолетов, которые, как правило, имели меньшую доступную мощность и, следовательно, меньшую пропускную способность. Поскольку новые газотурбинные самолеты обычно имеют более мощные двигатели, а технология ACM быстро развивается для небольших самолетов, ACM более распространены в новых моделях.

Еще одно преимущество VCM заключается в том, что его можно настроить для обеспечения охлаждения на земле без работающего двигателя, APU или внешнего источника воздуха высокого давления. Хотя многие компрессоры VCM приводятся в действие двигателем, их также можно настроить для работы от электродвигателей. Таким образом, экипаж, сидящий на раскаленной рампе, может подключить питание от земли и охладить пассажирский салон перед запуском. Учитывая различную эффективность и преимущества ACM и VCM, на многих самолетах установлены обе системы.

Экологическая система самолета — «ПАКЕТ»

Для регулирования температуры в кабине охлажденный воздух из ACM или VCM просто смешивается с горячим отбираемым воздухом. Для этого используются два или более смесительных клапана температуры.

В больших самолетах вся система обогрева / охлаждения окружающей среды объединена вместе, включая ACM, отводящий источник тепла, VCM (если установлен) и смесительные клапаны.Этот пакет обычно называют «ПАКЕТ». Обычно два устанавливаются для увеличения емкости и резервирования.

В большинстве современных самолетов комфорт контролируется с помощью систем автоматического регулирования температуры, связанных с датчиками температуры воздуха в салоне. Ручное управление смесительными клапанами температуры обычно доступно для поддержки автоматической системы.

Выдержки и адаптированы из The Turbine Pilot’s Flight Manual — 3rd Edition (ASA, 2012).

Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания: назначение, виды и функции

Известно, что при работе двигателя при высоких температурах это приводит к выгоранию смазочных материалов.Нормальные зазоры между его частями нарушаются, что приводит к резкому увеличению трения и риску заклинивания или поломки. Перегрев вызывает уменьшение степени наполнения цилиндров мотора, что вызывает детонацию рабочей смеси в бензиновых двигателях.

Низкие температуры тоже не годятся. Переохлажденный двигатель теряет мощность из-за повышенной вязкости масла, а также усиления коррозии. Итак, система охлаждения рассчитана на то, чтобы агрегат работал в наиболее благоприятном диапазоне температур.Это надежно защищает его от преждевременного износа и выхода из строя основных узлов.

Система охлаждения: виды и функции

Поддержание оптимального уровня температуры в современных двигателях осуществляется одним из следующих способов:

При работе с двигателями внутреннего сгорания наиболее эффективными оказались жидкостные системы. Они обеспечивают равномерное распределение температуры и плавную работу с низким уровнем шума.

Система охлаждения, помимо основных функций, выполняет и другие, такие как:

• обогрев воздуха в системах вентиляции, кондиционирования и отопления;
• охлаждающие смазочные материалы;
• понижение температуры выхлопных газов;
• понижение температуры воздуха в системе турбонаддува;
• охлаждение рабочей жидкости в АКПП.

Все автомобильные системы охлаждения имеют ряд общих компонентов.

В их конструкцию входят:

• радиатор с вентиляторами;
• масляный радиатор;
• теплообменник системы отопления;
• бачок запаса охлаждающей жидкости;
Центробежный насос
• ;
• термостатический вентиль;
• водяных канала в блоке и головке;
• патрубка;
• система управления.