Влияние различных факторов на тепловой баланс двигателя

На распределение теплоты в двигателе оказывают влияние такие факторы как частота вращения коленчатого вала, нагрузка, состав смеси, угол опережения зажигания.

Частота вращения коленчатого вала. С ростом частоты враще­ния коленчатого вала абсолютные величины всех составляющих теплового баланса увеличиваются, так как в двигатель за единицу времени поступает большее количество теплоты. Изменение отно­сительных величин теплового баланса в зависимости от частоты вращения коленчатого вала (рис. 6.4).

Рис. 6.4. Влияние частоты вращения коленчатого вала на составляющие теплового баланса: а - изменение абсолютных значений; б - изменение относительных величин

С увеличением частоты вращения коленчатого вала величин q_охл уменьшается, так как время на теплоотдачу в систему охлаждения сокращается.

Значения q_е достигают максимума при частоте вращения коленчатого вала, соответствующей минимальному удельному расходу топлива.

Величина q_г увеличивается с ростом частоты вращения коленчатого вала, так как при этом растет температура отработавших газ и недогорание топлива.

Потери на неполноту сгорания q_нс остаются почти постоянными, что объясняется примерно одинаковым составом смеси по всему диапазону частоты вращения коленчатого вала.

Нагрузка. С увеличением нагрузки значение q_е увеличивается максимума, когда произведение η_і·η_м принимает наибольшее значение. Дальнейшее уменьшение q_е связано с обогащением смеси полных нагрузках, при этом возрастает доля q_нс (рис. 6.5).

Наибольшие потери теплоты в охлаждающую среду наблюдаются на холостом ходу, так как на этом режиме вся выделенная теплота идет на совершение работы по преодолению сил трения в двигателе и нагрев окружающей среды. С увеличением нагрузки возрастает и q_г в связи с ростом температуры и теплосодержания отработавших газов.

Потеря теплоты вследствие неполноты сгорания топлива имеет место при малых нагрузках, когда включается система холостого хода карбюратора, а также на пол­ых и близких к ним нагрузках, когда происходит обогащение смеси экономайзером.

а) б)

Рис. 6.5. Влияние нагрузки на составляющие теплового баланса: а — изменение абсолютных значений; б — изменение относительных величин

Рис. 6.6. Влияние угла опережения зажигания на составляющие теплового баланса двигателя

Угол опережения зажигания. Наибольшие значения q_е соответстуют оптимальному значению угла пережения зажигания (рис. 6.6). Потери теплоты в систему охлаждения возрастают как при раннем, так и при позднем зажигании, так как сгорание в этих случаях происходит в невыгодных условиях. При позднем зажигании возрастают потери теплоты с отработавшими газами, так как догорание происходит уже в стадии процесса расширения. На потери, связанные с неполнотой сгорания, угол опережения зажигания влияния не оказывает, так как коэффициент избытка воздуха остается при этом неизменным.

Состав горючей смеси. При экономичном составе смеси, когда α равно 1,05-1,1, значения q_е становятся максимальными (рис. 6.7). Потери q_охл возрастают при отклонениях в обе стороны от значений α. Равных 0,8-0,9, что объясняется увеличением времени сгорания в обоих случаях. Потери q_г увеличиваются с изменением коэффициента избытка воздуха аналогично q_охл из-за увеличения температуры газов при замедлении скорости сгорания.

Кроме того, при α >1 растают значения q_г из-за роста тепловых потерь с излишним воздухом, участвующим в сгорании.

Рис. 6.7. Влияние состава смеси на составляющие теплового баланса:

а - изменение абсолютных значений; б - изменение относительных величин