Mio-tech-service.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Эффективный режим работы двигателя

Нулевой износ. Каковы оптимальные обороты мотора?

Двигатели внутреннего сгорания имеют оптимальные режимы работы, на которых достигается пик тяги. Если придерживаться этих штатных условий, то техника будет служить долгие годы без поломок. Однако есть и такие режимы, которые приводят к износу трущихся частей и резкому снижению ресурса силового агрегата. Если выводить мотор за границы оптимальных оборотов, то велика вероятность возникновения поломки. Что же это за режимы и чего необходимо опасаться водителям?

2. РЕЖИМЫ РАБОТЫ ГЛАВНОГО ДВИГАТЕЛЯ СДЭУ

Работа главных судовых дизелей протекает в различных условиях и связана с изменениями их показателей: эффективной мощности, экономичности, токсичности отработавших газов, тепловой и механической напряженности. Главный двигатель является элементом всего пропульсивного комплекса, поэтому режим его работы, в том числе, зависит от типа и условий плавания судна, от конструктивных элементов корпуса, типа движителя и машинной установки, способа передачи мощности потребителю. Знание режимов работы главных двигателей обеспечивает обоснованный выбор элементов главной энергетической установки.

Энергетический комплекс состоит из двигателя – вырабатывающего энергию и потребителя – потребляющего энергию.

Режим работы двигателя это совокупность состояния систем двигателя и потребителя энергии, определяющих протекание рабочего процесса, который оценивается показателями, количественно характеризующими работу в единицу времени. Эти показатели называются показатели режима работы двигателя. За показатели режима работы двигателя принимают: эффективный крутящий момент при соответствующей частоте вращения коленчатого вала; среднее эффективное давление при заданной частоте вращения коленчатого вала.

Режимы работы главных двигателей обычно разделяют на установившиеся и неустановившиеся. Первые характеризуются постоянством нагрузки, частоты вращения коленчатого вала и теплового состояния деталей двигателя, при допустимых отклонениях. Для неустановившихся режимов характерна нестабильность указанных факторов, выходящая за допустимые отклонения.

В учебной и научной литературе даются различные трактовки режимов работы двигателя, которые по смыслу иногда противоречивы. Так. Д.А. Рубец [68] под переменным режимом понимает любой режим, отличающийся от номинального и неустановившиеся режимы относит к категории переменных. Автор отождествляет неустановившиеся режимы работы с переменным. В.Н. Болтинский [68] считает, что среднее значение нагрузки тракторного двигателя есть стационарный режим (установившийся). Н.Х. Дьяченко [68] под установившимся режимом работы двигателя понимает такой режим, при котором показатели его работы (частота вращения, нагрузка, тепловые состояния и др.) не изменяются во времени. Если показатели, характеризующие рабочее состояние двигателя изменяются во времени или хотя бы один из них, то это считается достаточным чтобы назвать такой режим работ неустановившимся. Исходя из характерных особенностей, присущих каждому из режимов, Н.Х. Дьяченко их условно квалифицирует и впервые предлагает метод расчета параметров рабочего процесса на неустановившихся режимах. В.И. Крутов [68] считает, что установившийся режим есть равенство вырабатываемой энергии двигателем и израсходованной энергии потребителем и вводит понятие равновесного режима. Установившийся режим работы двигателя характеризуется совокупностью многих параметров отражающих те или иные свойства объекта. Основным признаком, характеризующим установившийся режим, является постоянство во времени значения каждого из параметров, т.е. подразумевается среднее его значение в определенном интервале времени.

Так же режимы работы двигателя разделяют на номинальный режим работы двигателя, который гарантируется заводом-изготовителем и предусматривается техническими условиями на поставку (имеется в виду одновременная и парциальная работа двигателей на гребной вал, режим траления, буксировки и пр.), и на неспецификационные режимы работы двигателя (например, работа при значительном обрастании корпуса, сильном волнении и ветре, на мелководье, при крене, дифференте, на нестандартных сортах топлива, масла, в аварийных режимах). Работа на неспецификационных режимах работы двигателя допустима с определенными ограничениями. В ряде случаев (см. параграф 2.3) такие ограничения предусматриваются и для работы двигателя на номинальном режиме.

Читать еще:  Nissan vanette двигатель не заводиться

Установившиеся режимы работы главных дизелей имеют место при постоянных малых, средних и полных ходах судна вперед и назад, на перегрузочных режимах, на минимально устойчивых частотах вращения коленчатого вала.

Неустановившиеся режимы работы двигателя характерны при пуске, остановке двигателя, трогании судна с места, разгоне, реверсировании, циркуляции и др. Каждый из этих режимов может иметь место при различных условиях плавания судна (свободный ход или буксировка, траление, плавание в нормальных или штормовых условиях, плавание на глубокой воде или мелководье, на чистой воде или в ледовых условиях, в грузу или в балласте и пр.).

Изменение режимов работы двигателя может происходить преднамеренно (в связи с необходимостью изменить скорость, направление движения судна) или случайно (под влиянием состояния водной поверхности, силы и направления ветра и др.).

Таким образом, судовые двигатели, работают в широком диапазоне скоростных и нагрузочных режимах, представляют собой сложную комбинированную установку, в состав которой входят разнородные системы, взаимосвязанные между собой и определяющие технико-экономические и экологические показатели двигателя.

По сравнению с предыдущим в цикл работы добавляется электрическое торможение, физический смысл которого – преобразование механической энергии вращения вала двигателя обратно в электрическую. При этом происходит отбор энергии от вала, и он быстрее останавливается.

Виды электрического торможения:

  • реверсивное (запуск вращающегося электродвигателя в обратную сторону);
  • реостатное (отключенная от сети обмотка статора подключается к тормозным резисторам);
  • рекуперативное (энергия вращающегося мотора заряжает аккумуляторы или отдается в сеть);
  • динамическое (отключенная от сети переменного тока отмотка статора подключается к источнику постоянного тока);
  • комбинации способов между собой.

После обозначения S5 указываются параметры, аналогичные режиму S4.

Продолжительный режим S1

1. Продолжительный режим S1 — когда при неизменной номинальной нагрузке Рном работа двигателя продолжается так долго, что температура перегрева всех его частей успевает достигнуть установившихся значений τуст (тау установившееся).

Различают продолжительный режим с неизменной нагрузкой Р = const (рис. 2.11, а) и продолжительный режим с изменяющейся нагрузкой (рис.2.11, б). Например, электроприводы насосов, транспортеров, вентиляторов работают в продолжительном режиме с неизменной нагрузкой, а электроприводы прокатных станков, металлорежущих станков и т.п. работают в продолжительном режиме с изменяющейся нагрузкой.

Кратковременный режим S2

2. Кратковременный режим S2 — когда периоды неизменной номинальной нагрузки чередуются с периодами отключения двигателя (рис. 2.11, в).
При этом периоды работы (нагрузки) двигателя настолько кратковременны, что температуры нагрева всех частей двигателя не достигают установившихся значений, а периоды отключения двигателя настолько продолжительны, что все части двигателя успевают охладиться до температуры окружающей среды (допускается превышение температуры не более чем на 1 ºС).

Читать еще:  Электрическая схема управления двигателем ниссан

Стандартом установлена длительность периодов нагрузки 10; 30; 60 и 90 мин. В условном обозначении кратковременного режима указывается продолжительность периода нагрузки, например S2 — 30 мин.

В кратковременном режиме работают электроприводы шлюзов, разного рода заслонок, вентилей и других запорных устройств, регулирующих подачу рабочего вещества (нефть, газ, вода и др.) посредством трубопровода к объекту потребления.

Режимы работы дизельного двигателя

При пуске двигателя стартером прокручивается кривошипно-шатунный механизм, в цилиндрах происходит воспламенение смеси и обороты коленвала увеличиваются до холостого хода. Из-за сжатия, воздух нагревается и воспламеняет дизельное топливо (минимальная температура для воспламенения составляет 250 С). Минимальная температура должна быть гарантирована при низкой частоте вращения коленвала, а также низкой температуре окружающей среды (в зимний период) и низкой температуре охлаждающей жидкости (холодный двигатель).

Существенно осложняют быстрый пуск следующие причины:

низкая частота вращения коленвала влияет на понижение конечного давления сжатия и понижение температуры. Причина этого — утечки заряда в зазорах поршневых колец между поршнем и стенкой цилиндра. И из-за первоначальной масляной пленки, которая ещё не успела образоваться. Во время сжатия, максимум температуры приходится на угол за несколько градусов до угла термодинамических потерь.

потеря тепла на такте сжатия на холодном двигателе. Высокие теплопотери у двигателей с разделенными камерами сгорания (из-за большой поверхности камер);

повышение трения в кривошипно-шатунном механизме из-за вязкости масла при низкой температуре;

падающее (на холоде) напряжение аккумулятора влияет на снижение частоты вращения вращения стартера;

образование парафина в топливе, при использовании его в погодных условиях с низкой температурой (зима).

Решение проблем с топливом

Проблему образования кристаллов парафина можно решить подогревом топлива или фильтра. Или можно (а лучше — желательно) использовать топливо, предназначенное специально для зимнего времени года.

Системы предвпускного подогрева

При впрыске топлива облегчение пуска дизеля осуществляется за счет подогрева воздуха во впускном тракте (грузовые автомобили) или свечами накаливания (легковые автомобили). В двигателях с разделенными камерами сгорания применяются свечи накаливания. Это способствует облегчению испарения топлива и надежному воспламенению. Свечи накаливания предварительно нагреваются за несколько секунд, это обеспечивает быстрый пуск. Последнее поколение свечей имеют низкую температуру нагретого состояния, и это позволяет дольше сохранять им температуру. За счет этого снижается эмиссия ОГ и уровень шума работающего прогретого двигателя.

Изменение параметров впрыскивания

Для облегчения пуска должны быть соблюдены несколько условий:

увеличение стартовой цикловой подачи топлива для повышения крутящего момента и компенсации потерь на утечки и конденсат.

ранний момент начала впрыска для облегчения воспламенения в ВМТ поршня при максимальной температуре конца сжатия.

Момент начала впрыска важно установить максимально точно. Если топливо впрыснуто рано, то оно оседает на холодных стенках цилиндра и испаряется только малое количество, так как температура заряда воздуха еще низкая. При позднем впрыске топливо воспламеняется на такте расширения, и поршень имеет слишком малое ускорение.

Читать еще:  Вода в двигателе причины таврия

Для качественного своевременного распыления топлива и его распределения по камере системой впрыска должна соблюдаться дисперсность (минимальный размер распыляемых частиц топлива) для быстрого смесеобразования.

Нулевая нагрузка

Нулевая нагрузка — это все рабочие режимы двигателя, при которых крутящий момент не развивается, а двигатель при этом преодолевает только своё внутреннее трение, педаль газа может занимать любое положение, также как и частота вращения коленвала (до срабатывания ограничителя частоты вращения) может быть любой.

Холостой ход

Этот режим подразумевает минимальную частоту вращения коленвала при нулевой нагрузке.

Педаль газа при этом в свободном состоянии. Двигатель не производит крутящий момент, а преодолевает только внутреннее трение. Максимальная частота вращения коленвала при нулевой нагрузке называют максимальной частотой вращения коленвала на холостом ходу.

Полная нагрузка

Педаль газа полностью нажата. В стационарном режиме работы двигатель развивает максимальный крутящий момент. В нестационарном режиме (с ограничением давления наддува) двигатель выдает максимально возможный (ниже по сравнению со стационарным режимом) крутящий момент, доступен весь диапазон частоты вращения — от холостого хода до максимально допустимого значения.

Охватывает промежуток между нулевой и полной нагрузкой. Крутящий момент, при этом, между нулевым и максимально возможным значением.

Частичная нагрузка в режиме холостого хода

Частота вращения холостого хода поддерживается регулятором. Значение крутящего момента может доходить до максимального.

Нижняя область частичных нагрузок

При низкой частоте вращения коленвала температура сжатия мала. Тепловыделение и повышение температуры не велики и камера сгорания остается холодной и её разогрев происходит медленно. При маленькой нагрузке и предварительном впрыске за один цикл в камеру сгорания подается несколько кубических миллиметров топлива. Как и при пуске, максимальная температура сгорания возникнет только в верхней мертвой точке поршня.

Момент начала впрыска должен определяться с высокой точностью. Во время задержки воспламенения, нужно малую часть подачи из всего цикла, так как количество топлива в камере сгорания определяет скорость повышения давления в цилиндре.

Шум сгорания зависит от повышения давления. Предварительный впрыск топлива сведет задержку воспламенения к нулю и шум от сгорания уменьшится.

Принудительный холостой ход

В этом режиме двигатель приводится трансмиссией (при движении под уклон).

Стационарный режим

Крутящий момент равен требуемому, частота вращения коленвала — неизменна.

Нестационарный режим

Крутящий момент не соответствует нужному. Частота вращения коленвала изменяется.

Переход между режимами

При изменении нагрузки, частоты вращения, педали газа изменяется и работа двигателя.

Продолжительный режим S1

1. Продолжительный режим S1 — когда при неизменной номинальной нагрузке Рном работа двигателя продолжается так долго, что температура перегрева всех его частей успевает достигнуть установившихся значений τуст (тау установившееся).

Различают продолжительный режим с неизменной нагрузкой Р = const (рис. 2.11, а) и продолжительный режим с изменяющейся нагрузкой (рис.2.11, б). Например, электроприводы насосов, транспортеров, вентиляторов работают в продолжительном режиме с неизменной нагрузкой, а электроприводы прокатных станков, металлорежущих станков и т.п. работают в продолжительном режиме с изменяющейся нагрузкой.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector