9. Система охлаждения

Система охлаждения предназначена для принудительного отвода от деталей лишней теплоты и передачи её окружающему воздуху. В результате этого создается определённый температурный режим, при котором двигатель не перегревается и не переохлаждается, т.е. рабочий цикл протекает нормально. На двигатели ЗИЛ-130 приняты жидкостная система охлаждения закрытого типа с предельной циркуляцией охлаждающей жидкости от водяного насоса. Наивыгоднейший тепловой режим работы двигателя создается при температуре охлаждающей жидкости 80 –95 градусов Цельсия и обеспечивается системой охлаждения двигателя ( рис.1.). Охлаждающая жидкость в систему охлаждения двигателя заливается через горловину верхнего бака радиатора 2, закрываемый пробкой 3. Полная емкость системы охлаждения двигателя с отопительным и пусковым подогревателем 29 л., а без них 26 л. Выпуск охлаждающей жидкости необходимо обязательно осуществлять через три крана, рис. 2. Два сливных крана одной рубашки охлаждения установлены на правом и левом рядах блока цилиндров и один сливной кран 10 радиатора установлен на отводящих патрубке радиатора. Привод к каналам дистанционный, его осуществляют специальными тягами. Рассмотрим устройство основных приборов системы охлаждения, двигателя. Система охлаждения должна быть полностью заполнена охлаждающей жидкостью. Если жидкости не достаёт 5-7 % от ёмкости системы, может прекратиться её циркуляция , что при низких температурах приводит к образованию, а при высоких температурах к перегреву двигателя . Для контроля температурного состояния системы в рубашке охлаждения впускного трубопровода установлен датчик указателя температуры охлаждающей жидкости. Охлаждающая жидкость из радиатора поступает по нижнему патрубку к кысянчу с распорной пружиной в водяной насос из которого по двум раструбам и поступает в правую и левую рубашки охлаждения блока цилиндров. А рубашке охлаждения жидкость поднимается вверх и по каналам, проходящим у выпускных клапанов , поступает в рубашки охлаждения головок цилиндров, из которых горячая жидкость проходит в рубашку впускного труба провода и нагревает его, обеспечивая лучшие условия смесеобразования . Далее жидкость проходит через клапан термостата и по выпускному патрубку и его шлангу возвращается в радиатор, где нагретая жидкость охлаждается.

2 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ

2.1 Цель теплового расчета

Определить параметры рабочего тела в характерных точках рабочего цикла для определения технико-экономических показателей модернизируемого двигателя и построения индикаторной диаграммы.

2.2 Метод выполнения теплового расчета

Тепловой расчет выполняется по модернизированному методу порф. Гриневецкого.

2.3 Выбор и обоснование исходных параметров для теплового расчета

Тип двигателя

Так как прототипом проектируемого двигателя является серийно выпускаемый двигатель, то для снижения расходов на модернизацию производства, сохранения максимально возможной унификации с прототипом, оставляем карбюраторный двигатель как наиболее массовый для применения на легковых автомобилях. КБД имеют преимущества перед дизелями по массовым, скоростным и тяговым показателям, уровню шума и стоимости изготовления.

Степень сжатия

Для двигателей с искровым зажиганием =(611). =7,2 (по заданию кафедры).

Отношение хода поршня к диаметру цилиндра

Для проектируемого двигателя значение отношения S/D принимаем меньше 1.

Число и расположение цилиндров

Остаются неизменными, т.е. восемь цилиндра расположенных в ряд.

Частота вращения коленчатого вала

Для легковых автомобилей с КБД n = (40006000) мин^-1.

n=3400 мин^-1 (по заданию кафедры).

Способ смесеобразования и форма камеры сгорания

КБД является двигателем с внешним смесеобразованием. Камера сгорания должна: обеспечить высокое наполнение цилиндра, эффективность протекания процесса сгорания (с наименьшей токсичностью продуктов сгорания и использования выделившейся теплоты), а также высокую степень очистки от отработавших газов и наполнение цилиндров свежим зарядом, оптимальную степень турбулизации на впуске и сжатии, возможность повышения степени сжатия при одновременном снижении склонности к детонационному горению, уменьшение длительности горения.

Коэффициент избытка воздуха

=0,95. (По заданию кафедры).

Вид и марка применяемого топлива

Применяем жидкое топливо нефтяного происхождения - бензин марки АИ-92, для обеспечения бездетонационного сгорания.

Выбор и обоснование исходных данных для теплового расчета

Давление окружающей среды Р₀ - постоянная величина. Р₀=0,1МПа

Температура окружающей среды Т₀ (атмосферного воздуха). Принимается среднее значение Т₀=288 К.

Давление остаточных газов Р_r, МПа, определяется давлением окружающей среды, в которую происходит выпуск отработавших газов и оборотами двигателя.

.

Температура остаточных газов T_r, К, для КБД изменяется в пределах 900 - 1100 К[2] . При увеличении  и  - Т_r снижается, а при увеличении n увеличивается. Принимаем

Степень подогрева заряда на впуске Т=10 - 20 К[2]. При увеличении диаметра цилиндра D, увеличении n и  - Т уменьшается. Принимаем

Коэффициент сопротивления С изменяется в пределах 2,5 - 4,0. Он учитывает падение скорости свежего заряда после входа его в цилиндр и гидравлические сопротивления впускной системы двигателя. Принимаем С = 3.

Средняя скорость воздуха в проходных сечениях впускных клапанов W_кл может достигать 150 м/с. Эта скорость зависит от диаметра впускного клапана и частоты вращения коленвала. При уменьшении диаметра впускного клапана и увеличении n, средняя скорость W_кл увеличивается. Она ориентировочно определяется по зависимости.

.

Показатель политропы сжатия (условный) n₁=1,32 - 1,40. При повышении n увеличивается и n₁; при повышении средней температуры процесса сжатия n₁ - уменьшается; с уменьшением интенсивности охлаждения двигателя n₁ - увеличивается; с уменьшением отношения поверхности охлаждения к объему цилиндра n₁ - увеличивается. Учитывая все это принимаем n₁=1,38.

Коэффициент эффективного теплоиспользования _z=0,85 - 0,9 это параметр, учитывающий потери теплоты в процессе сгорания. Принимаем _z=0,88.

Коэффициент полноты индикаторной диаграммы учитывает уменьшение теоретического среднего индикаторного давления вследствие отклонения действительного процесса от расчетного. Принимаем _i=0.96.