Теоретические вопросы
Вариант 1.02
1. Опишите и укажите на схеме основные параметры поршневого двигателя. Дайте определение каждому параметру. Напишите формулы для вычисления рабочего объема цилиндра, литража, двигателя, полного объема цилиндра, степени сжатия и др. Приведите краткую техническую характеристику двигателя ЗИЛ-508.10 автомобиля ЗИЛ-4314.10
Основные параметры двигателей
Поршневой двигатель характеризуется следующими конструктивно заданными параметрами (рис. 1), практически неизменными в процессе эксплуатации автомобиля.
Объем камеры сгорания — объем полости цилиндра и углубления в головке над поршнем, находящимся в верхней мертвой точке — крайнем положении на наибольшем удалении от коленвала.
Рабочий объем цилиндра — пространство, которое освобождает поршень при движении от верхней до нижней мертвой точки. Последняя является крайним положением поршня на наименьшем удалении от коленвала.
Полный объем цилиндра — равен сумме рабочего объема и объема камеры сгорания.
Рабочий объем двигателя (литраж) складывается из рабочих объемов всех цилиндров.
Степень сжатия — отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Этот параметр показывает, во сколько раз уменьшается полный объем при перемещении поршня из нижней мертвой точки в верхнюю. Для бензиновых двигателей определяет октановое число применяемого топлива.
Перемещение поршня в цилиндре вызывает изменение объема надпоршневого пространства. Объем внутренней полости цилиндра при положении поршня в ВМТ называют объемом камеры сгоранияVc.
Объем цилиндра, образуемый поршнем при его перемещении между мертвыми точками, называется рабочим объемом цилиндраVh.
,
где D –диаметр цилиндра, мм;
S – ход поршня, мм
Объем надпоршневого пространства при положении поршня в НМТ называют полным объемом цилиндраVa.
.
Рабочий объем двигателя представляет собой произведение рабочего объема цилиндра на число цилиндров.
Отношение полного объема цилиндра Va к объему камеры сгорания Vc называют степенью сжатия
2. А. Виды системы охлаждения. Что означает термин «закрытая» и «открытая» системы охлаждения. Сделайте их сравнение
Система охлаждения предназначена для охлаждения деталей двигателя, нагреваемых в результате его работы. На современных автомобилях система охлаждения, помимо основной функции, выполняет ряд других функций, в том числе:
· нагрев воздуха в системе отопления, вентиляции и кондиционирования;
· охлаждение масла в системе смазки;
· охлаждение отработавших газов в системе рециркуляции отработавших газов;
· охлаждение воздуха в системе турбонаддува;
· охлаждение рабочей жидкости в автоматической коробке передач.
В автомобильных и тракторных двигателях, в зависимости от рабочего тела, применяют системы жидкостного и воздушного охлаждения. Наибольшее распространение получило жидкостное охлаждение.
При жидкостном охлаждении циркулирующая в системе охлаждения двигателя жидкость воспринимает тепло от стенок цилиндров и камер сгорания и передает затем это тепло при помощи радиатора окружающей среде.
По принципу отвода тепла в окружающую среду системы охлаждения могут быть замкнутыми и открытыми (проточными).
Жидкостные системы охлаждения большинства автомобильных и тракторных двигателей имеют замкнутую систему охлаждения, т. е. постоянное количество жидкости циркулирует в системе. В открытой системе охлаждения нагретая жидкость после прохождения через нее выбрасывается в окружающую среду, а новая забирается для подачи в двигатель. Применение таких систем ограничивается судовыми и стационарными двигателями.
Воздушные системы охлаждения являются незамкнутыми (открытыми). Охлаждающий воздух после прохождения через систему охлаждения выводится в окружающую среду.
Каждая из указанных систем охлаждения имеет преимущества и недостатки.
К преимуществам жидкостного (замкнутого) охлаждения следует отнести:
1. более эффективный отвод тепла от нагретых деталей двигателя при любой тепловой нагрузке;
2. быстрый и равномерный прогрев двигателя при пуске;
допустимость применения блочных конструкций цилиндров двигателя;
3. меньшая склонность к детонации в бензиновых двигателях;
4. более стабильное тепловое состояние двигателя при изменении режима его работы;
5. меньшие затраты мощности на охлаждение и возможность использования тепловой энергии, отводимой в систему охлаждения.
Недостатки системы жидкостного охлаждения:
1. большие затраты на обслуживание и ремонт в эксплуатации;
2. пониженная надежность работы двигателя при отрицательных температурах окружающей среды и большая чувствительность к ее изменению.
К преимуществам воздушной (открытой) системы охлаждения относят следующие:
1. простота и удобство в эксплуатации из-за отсутствия жидкости;
2. меньшая масса двигателя с воздушным охлаждением по сравнению с массой аналогичного двигателя с жидкостным охлаждением;
3. пониженная чувствительность к колебаниям температуры, особенно ценная при эксплуатации автомобиля в районах с жарким или холодным климатом.
К недостаткам двигателей с воздушным охлаждением относятся следующие:
1. значительный расход мощности на привод вентилятора;
2. некоторое ухудшение наполнения цилиндра, приводящее к тому, что при одинаковых частотах вращения коленчатого вала и других параметрах двигатель с воздушным охлаждением развивает несколько меньшую мощность, чем двигатель с жидкостным охлаждением;
3. повышенный шум при работе;
4. большая тепловая напряженность отдельных деталей.
Б. Начертите схему системы охлаждения двигателя Д-10030 и опишите малый и большой круги циркуляции охлаждающей жидкости
Система охлаждения дизеля Д-130 (рис. 3). Система охлаждения принудительная, закрытая, с нижним расположением водяного насоса. Для поддержания надлежащей интенсивности охлаждения в этой системе предусмотрены два термостата, заставляющие воду циркулировать в ней по малому кругу, если ее температура не превышает 343—348°К (70—75°С). Пусковой двигатель имеет термосифонную систему охлаждения, которая при работе дизеля превращается в принудительную.
В период нормальной работы в системе охлаждения двигателя Д-130 наблюдается циркуляция воды одновременно по большому и малому кругам. При этом интенсивность циркуляции зависит от температуры воды в системе: если она близка к 343°К (75°С), то клапаны термостатов лишь незначительно поднимаются от седла, создавая большее сопротивление проходу нагретой воды в радиатор, чем при полностью открытых клапанах. Это снижает интенсивность циркуляции воды по большому кругу и одновременно увеличивает интенсивность циркуляции по малому кругу. Когда температура в системе будет равна 358°К (85°С), клапаны поднимутся на большую высоту и создадут условия для повышения интенсивности циркуляции воды по большому кругу, включая и радиатор, и снизят интенсивность циркуляции по малому кругу. Такое взаимно компенсируемое изменение интенсивности циркуляции воды по большому и малому кругам обеспечивает поддержание надлежащей температуры деталей двигателя.
Рис. 3. Схема охлаждения двигателя Д-130:
1— водяной радиатор; 2 — верхний коллектор; 3— вентилятор; 4 — перепускная труба; 5 — термостаты; 6 — датчик дистанционного термометра; 7 — рубашка подогрева топливного фильтра; 8— водоотводная труба; 9— отводящая труба; 10— рубашка головок дизеля; 11 — рубашка головки пускового двигателя; 12 — дистанционный термометр; 13 — водяная рубашка цилиндров дизеля; 14 — спускная пробка; 15 — водораспределительная камера блока дизеля; 16 — рубашка цилиндров пускового двигателя; 17 — подводящая труба; 18 — переходный патрубок; 19 — водяной насос; 20 — подводящая труба; 21 — кран спуска воды; 22 — паровоздушная трубка.
Регулирование температуры воды в системе охлаждения двигателя Д-130 достигается шторкой, устанавливаемой перед радиатором Для спуска воды из системы в двигателях Д-130 предусмотрен кран 21 в нижней части радиатора, а пробка 14 — для спуска воды из нижней части блока. Заправочная емкость системы 75 л.
А)Б)
Рис. 4 Схема системы охлаждения двигателя
а) малый круг циркуляции
б) большой круг циркуляции
1 - радиатор; 2 - патрубок для циркуляции охлаждающей жидкости; 3 - расширительный бачок; 4 - термостат; 5 - водяной насос; 6 - рубашка охлаждения блока цилиндров; 7 - рубашка охлаждения головки блока; 8 - радиатор отопителя с электровентилятором; 9 - кран радиатора отопителя; 10 - пробка для слива охлаждающей жидкости из блока; 11 - пробка для слива охлаждающей жидкости из радиатора; 12 - вентилятор
