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. 1).

Влияние различных факторов на тепловой баланс двигателя - №1 - открытая онлайн библиотека

Рис. 1. Влияние частоты вращения коленчатого вала
на составляющие теплового баланса: а - изменение абсолютных значений;
б - изменение относительных величин

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

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

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

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

Нагрузка. С увеличением нагрузки значение qe увеличивается до максимума, когда произведение ηi - ηм принимает наибольшее значение. Дальнейшее уменьшение qe связано с обогащением смеси на полных нагрузках, при этом возрастает доля qнс (рис. 2).

Влияние различных факторов на тепловой баланс двигателя - №2 - открытая онлайн библиотека f

Рис. 2. Влияние нагрузки на составляющие теплового баланса:
а - изменение абсолютных значений; б - изменение относительных величин

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 qг 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 полных и близких к ним нагрузках, когда происходит обогащение смеси экономайзером.

Угол опережения зажигания. Наибольшие значения qe соответствуют оптимальному значению угла опережения зажигания (рис. 3). 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.

Влияние различных факторов на тепловой баланс двигателя - №3 - открытая онлайн библиотека

Рис. 3. Влияние угла опережения зажигания на составляющие теплового баланса двигателя

Состав горючей смеси. При экономичном составе смеси, когда α равно 1,05-1,1, значения qe становятся максимальными (рис. 4). Потери qохл возрастают при отклонениях в обе стороны от значений α, равных 0,8-0,9, что объясняется увеличением времени сгорания в обоих случаях. Потери qг увеличиваются с изменением коэффициента избытка воздуха аналогично qохл из-за увеличения температуры газов при замедлении скорости сгорания. Кроме того, при α > 1 возрастают значения qг из-за роста тепловых потерь с излишним воздухом, участвующим в сгорании.

Влияние различных факторов на тепловой баланс двигателя - №4 - открытая онлайн библиотека

Рис. 4. Влияние состава смеси на составляющие теплового баланса:
а - изменение абсолютных значений; б - изменение относительных величин