Что способствует регулированию температурного режима двигателя

Рабочая температура для дизельного топлива — интервал, сбои

Дизельный мотор, как и бензиновый, нуждается в тщательном обслуживании. Самый важный параметр, который нужно контролировать и поддерживать — температура. Только так можно достичь оптимальных условий эксплуатации. Рабочая температура зависит от конструктивных особенностей силового агрегата и его целевого назначения. Рабочий температурный режим одного двигателя может значительно отличаться от другого. Если же рассматривать дизельный мотор, то этот параметр будет зависеть от ряда факторов — исправность установки, систем охлаждения и других узлов.

Рабочая температура влияет на КПД дизельного двигателя

Степень сжатия. Главное отличие дизельного мотора заключается в том, что он работает по принципу самовоспламенения смеси от контакта топлива с разогретым от сжатия воздухом. Чем сильнее сжимается воздух в цилиндре, тем мощнее происходит вспышка после того, как в цилиндр поступает горючее. При этом количество подаваемого топлива может оставаться одинаковым. Именно зависимость эффективности вспышки от степени сжатия показывает КПД мотора. Получается, что двигатели с высокой степенью сжатия можно считать самыми эффективными.

Заметим, что степень сжатия можно повысить до определенного предела. В противном случае топливовоздушная смесь будет просто взрываться в цилиндре, что чревато последствиями. Сильное повышение степени сжатия часто приводит к бесконтрольному воспламенению горючего, а это перетекает в детонацию, локальные перегрев и ускоренный износ элементов в моторе.

Допустимая температура. Температура дизельного мотора зависит от его типа. Однако, не стоит думать, что расчет это сложная процедура, без которой можно обойтись. От поддержания температурного предела зависит процесс образования топливной смеси и ее сгорания. Как только силовой агрегат выходит на рабочую температуру, время сгорания топлива сокращается до оптимального, что уменьшает период задержки самовоспламенения. Топливная смесь сгорает полностью — а это эффективно сказывается на КПД мотора.

Специалисты полагают, что самым оптимальным показателем рабочей температуры является 70-90 градусов. Если двигатель работает под нагрузкой, допускается увеличение максимальной планки до 97 градусов, но не больше.

Если мотор не выходит на рабочую температуру, значит имеются поломки в системе охлаждения

Мотор не прогревается. В процессе прогрева исправного мотора в режиме холостого хода лучше всего дождаться, пока температура охлаждающей жидкости не поднимется до 50 градусов. Если на улице стоит крепкий мороз, мотор вообще может начать прогреваться только в движении. В таком случае начинать движение нужно на пониженной передаче, придерживаясь 2000 оборотов. Как только температура дойдет до 80 градусов, нагрузку на двигатель можно повысить.

Если дизельный агрегат не хочет выходить на рабочую температуру, это может говорить о снижении его КПД. Это сопровождается такими симптомами, как падение мощности, плохой разгон, увеличение расхода топлива. Такие симптомы могут говорить и о других неполадках — неисправность системы охлаждения мотора и несоответствие степени сжатия нормам.

Итог. Рабочая температура важна для нормального функционирования дизельного мотора. В противном случае автомобилист может сталкиваться с быстрым износом элементов и увеличением расхода топлива.

Что способствует регулированию температурного режима двигателя

Нарушен тепловой режим двигателя

Характерными признаками перегрева двигателя являются: значительное повышение температуры охлаждающей жидкости; падение мощности и появление звонких стуков.

Перегрев двигателя можно обнаружить по показаниям указателя температуры охлаждающей жидкости, а также по аварийному сигнализатору: при повышении температуры охлаждающей жидкости сверх нормы загорается сигнальная лампочка. На сильный перегрев двигателя указывает и обильное выделение пара из пароотводной трубки радиатора. Следует помнить, что перегрев двигателя сопровождается не только заметным падением его мощности (плохо тянет), но и увеличением расхода топлива, ухудшением смазочных свойств масла.

При перегреве двигателя необходимо прежде всего проверить (см. рис. 7) качество охлаждающей жидкости способом, рассмотренным в разд. «Осмотр системы охлаждения», и довести ее до нормы. При снятии пробки заливной горловины радиатора из перегретого двигателя во избежание ожога лица и рук горячим паром надо соблюдать осторожность.

Доливать воду в радиатор перегретого двигателя следует лишь после того, как двигатель немного остынет. Если двигатель работает, то доливать воду необходимо тонкой струйкой, чтобы не вызвать появления трещин в цилиндрах.

При испарении антифриза в систему охлаждения добавляют только воду, а антифриз добавляют лишь тогда, когда точно установлено, что произошла его утечка. Устраняется утечка затягиванием хомутиков, соединяющих патрубки и шланги системы охлаждения или заменой уплотнительных прокладок.

Следует также помнить, что эффективность охлаждения двигателя в значительной степени зависит от натяжения ремня привода вентилятора. В автомобилях «Волга», «Москвич», «Жигули» натяжение ремня регулируют изменяя положение генератора.

Если ремень 2 (рис. 28) натянут слабо, необходимо ослабить гайку (болт) 1 крепления генератора 5 к натяжной планке 6 и гайку болта 3 крепления генератора к кронштейну 4 и, смещая генератор (от двигателя) с помощью монтажной лопатки, добиться требуемой степени натяжения ремня. После регулировки следует затянуть гайку 1 и гайку болта 3.

Рис. 28. Проверка натяжения ремня привода вентилятора автомобиля ‘Жигули’. А — прогиб ремня

В автомобиле «Запорожец» натяжение ремня 2 (рис. 29,б) регулируют перестановкой набора регулировочных шайб 3 с внутренней стороны передней половины шкива 1 на наружную. Перестановка одной шайбы при регулировке натяжения ремня увеличивает его длину примерно на 2,6 мм.

Прогиб правильно натянутого ремня при нажатии на него в средней части с усилием большого пальца руки (рис. 29,а) составляет у автомобилей ЗАЗ-968А «Запорожец» 15 — 22 мм, «Москвич» 12 — 15 мм; ГАЗ-24 «Волга» 8 — 10 мм. На автомобилях «Жигули» нормальный прогиб ремня равен 10 — 15 мм.

Рис. 29. Проверка и регулировка натяжения ремня; привода вентилятора автомобиля ЗАЗ-968 ‘Запорожец’: а — проверка прогиба ремня; б — регулировка натяжения ремня; 1 — наружная половина шкива; 2 — ремень; 3 — ступица

При обнаружении порванного ремня и при отсутствии запасного можно временно использовать кольцо шириной около 20 мм, вырезанное по диаметру из автомобильной камеры. Если ремень привода вентилятора замаслен, его необходимо тщательно протереть бензином.

Перегрев двигателя может быть вызван также засорением шлангов системы охлаждения, сердцевины радиатора, большим отложением накипи на стенках системы охлаждения, неисправностью клапана термостата или плохой работой водяного насоса. Для установления причин этих неисправностей вначале проверяют водяной насос. Если через контрольное отверстие водяного насоса выходит вода, то неисправен сальник и его следует заменить. Нельзя заглушать контрольное отверстие, когда через него идет вода. Это приводит к порче подшипников водяного насоса. Засорившуюся сердцевину радиатора продувают сжатым воздухом.

При загрязнении системы охлаждения ее промывают чистой водой.

В системе охлаждения может образоваться много накипи. В этом случае необходимо промыть систему охлаждения специальным химическим раствором «Икар», состоящим из воды и средства от накипи по инструкции, прилагаемой к раствору. Чтобы уменьшить образование накипи в системе охлаждения, следует применять чистую мягкую воду — дождевую или снеговую. Слитую из системы охлаждения воду желательно использовать повторно, так как частая замена воды усиливает коррозию и повышает образование накипи. Если же внутренняя полость системы замаслена, то систему следует промыть слабым раствором щелочи.

Тепловой режим двигателя во многом зависит от исправности термостата. Если двигатель прогревается до рабочей температуры продолжительное время, значит можно предположить, что термостат неисправен. Для более точного определения его состояния термостат следует снять с двигателя.

Термостат можно проверить внешним осмотром. При необходимости удаляют накипь, грязь, очищают маленькое отверстие в клапане. Неисправный термостат (заедание клапана) заменяют.

Водитель обязан следить за тепловым режимом работы двигателя (нормальный тепловой режим 80 — 90°С). Его можно регулировать открытием или закрытием жалюзи, если они есть. Когда жалюзи открываются не полностью, следует проверить состояние и действие тяг управления жалюзи радиатора.

Пластинки жалюзи не должны иметь вмятин и при полностью вытянутой рукоятке привода должны быть плотно закрыты, а при крайнем переднем положении полностью открыты.

Особенно важно следить за работой жалюзи зимой. Иногда в нижней части радиатора замерзает вода, и ледяная пробка нарушает ее нормальную циркуляцию. Определить замерзание воды в радиаторе можно на ощупь. Обычно степень нагрева в верхней части радиатора значительно больше, чем в нижней и средней частях. При замерзании воды в радиаторе из пароотводящей трубки интенсивно выходит пар. В этом случае лучше всего поставить автомобиль в теплое помещение, дать возможность растаять льду. Если такой возможности нет, то место, где образовался лед, надо обложить тряпками, смоченными в кипятке, и поливать их горячей водой.

Перегрев двигателя может возникнуть из-за чрезмерно позднего зажигания, так как смесь продолжает гореть при выпуске. При этом двигатель и выпускной трубопровод будет нагреваться по той причине, что часть тепла от сгораемой смеси отдается охлаждающей жидкости. Если зажигание позднее, следует отрегулировать его способом, рассмотренным в разд. «Проверка и регулировка приборов зажигания». Перегрев двигателя может быть вызван также применением топлива не той марки, какая указана в заводской инструкции.

На степень нагрева большое внимание оказывает состав рабочей смеси. Например, поступление в цилиндры бедной смеси может также вызвать перегрев двигателя. В этом случае слышатся «хлопки» в карбюраторе, чувствуется пониженная приемистость автомобиля. Двигатель перегревается и из-за медленного горения бедной смеси. Объем горящих газов, продолжительность и поверхность соприкосновения деталей двигателя с газами увеличиваются, становится больше количества тепла, отдаваемого деталям двигателя. Причины образования бедной смеси и способы их устранения приведены в разд. «Двигатель не развивает полной мощности».

Если двигатель перегревается из-за поступления в цилиндры богатой смеси, то характерными признаками этого являются «выстрелы» и черный дым в глушителе. Богатая смесь, как и бедная, горит медленно и не успевает сгореть полностью из-за недостатка воздуха. При выходе в глушитель смесь, соединяясь с кислородом, сгорает. Происходит взрыв. Продолжительная работа двигателя на этой смеси приводит к повышенному образованию нагара в цилиндрах, к ухудшению передачи тепла в охлаждающую жидкость, создает возможность возникновения детонации.

Причинами образования богатой смеси могут быть:

повышение уровня топлива в поплавковой камере в результате большого износа клапана подачи или заедания его, возможное попадание топлива в поплавок из-за его повреждения;

сильный износ топливных жиклеров или засорение воздушного жиклера в карбюраторе;

неполное открытие воздушной заслонки или негерметичность клапана экономайзера;

неверная установка винта качества смеси (богатая смесь на малых частотах вращения коленчатого вала при холостом ходе).

Для устранения этих неисправностей целесообразно сначала открыть воздушную заслонку и продуть цилиндры. Затем проверить уровень топлива в поплавковой камере и, если необходимо, отрегулировать его способами, описанными ранее в разд. «Отсутствует подача топлива». Поврежденный поплавок заменить или запаять, устранить заедание клапана подачи и притереть запорную иглу к седлу клапана, загрязненные жиклеры прочистить сжатым воздухом.

Неисправный клапан экономайзера заменить или притереть. Требуемый состав смеси на малых частотах вращения коленчатого вала при холостом ходе двигателя отрегулировать в последовательности, указанной в разд. «Перебои в работе двигателя».

У неопытных водителей двигатель иногда перегревается из-за частичной затяжки рычага стояночного тормоза или неправильной регулировки рабочих тормозов. Поэтому, трогаясь в путь, следует полностью опустить рычаг стояночного тормоза в крайнее переднее положение, предварительно проверив исправность и рабочей тормозной системы способом, рассмотренным в разд. «Тормозная система».

Бывает, что двигатель перегревается из-за длительной езды на низших передачах. В таком случае необходимо остановить его и дать ему возможность остыть. Если остановка невозможна, можно временно охладить двигатель следующим простым способом: перевести рычаг управления краном отопителя в положение «включено» и включить вентилятор отопителя на большую частоту вращения, что позволит продолжать движение автомобиля без остановки.

Иногда двигатель перегревается из-за недостаточной подачи масла к смазываемым деталям или плохого его качества. Ухудшение смазки приводит к усилению трения между деталями, повышает температуру деталей и масла. Поэтому следует следить за уровнем масла в картере двигателя, за давлением в системе смазки, не допускать подтекания масла через соединения шлангов и трубопроводов, прокладки и сальники.

Перегрев двигателя с воздушным охлаждением может происходить, кроме возможных причин, характерных для двигателя с жидкостным охлаждением, из-за сильного загрязнения ребер цилиндров и головок или нарушения регулировки положения заслонок в воздухоподводящих трубопроводах. В этом случае ребра цилиндров и головок следует очистить, промыть водой и продуть сжатым воздухом, а регулировкой обеспечить полное открытие заслонок без заеданий их о стенки кожухов.

Рабочая температура дизельного двигателя – как достичь и контролировать?

Какова рабочая температура дизельных двигателей и какие у них особенности? Эти вопросы, а также многие другие будут рассмотрены ниже.

Особенности дизельного двигателя

Итак, прежде чем затрагивать какие-либо конкретные параметры, следует определиться, что же, вообще, представляет собой дизельный двигатель. История данного типа моторов начинается в далеком 1824 году, когда известный французский физик выдвинул теорию о том, что можно произвести нагрев тела до необходимой температуры путем изменения его объема. Другими словами, осуществив стремительное сжатие.

Однако практическое применение этот принцип нашел спустя несколько десятилетий, и в 1897 году был выпущен первый в мире дизель-мотор, его разработчиком является немецкий инженер Рудольф Дизель. Таким образом, принцип работы подобного двигателя заключается в самовоспламенении распыленного топлива, взаимодействующего с разогретым в процессе сжатия воздухом. Сфера применения такого мотора довольно обширна, начиная со стандартных автомобилей, грузовиков, сельскохозяйственной техники и заканчивая танками и судостроением.

Достоинства и недостатки дизельного мотора

Теперь же следует сказать пару слов обо всех плюсах и минусах подобных конструкций. Начнем с положительных сторон. Моторы данного типа работают практически на любом горючем, поэтому к качеству последнего не предъявляются какие-либо серьезные требования, более того, с увеличением его массы и содержания атомов углерода повышается и теплотворная способность движка, а, следовательно, и его эффективность. Его КПД иногда переваливает за отметку 50%.

Автомобили с такими моторами более «отзывчивые», а все благодаря высокому значению вращающего момента на низких оборотах. Поэтому такой агрегат приветствуется на моделях спортивных машин, где нельзя не газовать от души. Кстати, именно этот фактор поспособствовал широкому распространению данного типа мотора на большие грузовые авто. Да и количество СО в составе выхлопных газов дизельных моторов значительно ниже, чем у бензиновых, что также является несомненным преимуществом. Кроме того, они намного экономичнее, да и раньше топливо стоило значительно ниже бензина, хотя на сегодняшний день их цены практически сравнялись.

Что же насчет недостатков, так они носят следующий характер. В связи с тем, что во время рабочего процесса возникает огромная механическая напряженность, детали дизельного двигателя должны быть более мощными и качественными, а, значит, и более дорогостоящими. Кроме того, это сказывается и на развиваемой мощности, причем не с самой лучшей стороны. Экологическая сторона вопроса сегодня очень важна, поэтому ради снижения выброса выхлопных газов общество готово платить за более «чистые» моторы и развивают это направление в исследовательских лабораториях.

Еще одним значительным минусом является вероятность застывания топлива в холодное время года, так что если вы живете в регионе, где преобладают довольно низкие температуры, то дизельное авто не самый лучший вариант. Выше было сказано, что к качеству горючего не предъявляются серьезные требования, однако это касается только лишь масляных примесей, а вот с механическими ситуация обстоит намного серьезней. Детали агрегата очень чувствительны к подобным добавкам, кроме того, они быстро выходят из строя, а ремонт довольно сложный и дорогостоящий.

Основные параметры агрегатов на дизеле

Прежде чем отвечать на вопрос, какая рабочая температура у дизельного двигателя, стоит немного уделить внимание и его основным параметрам. К ним относится тип агрегата, в зависимости от количества тактов могут быть четырех- и двухтактные моторы. Также немалое значение имеет количество цилиндров с их расположением и порядком работы. На мощность транспортного средства существенно влияет и крутящий момент.

Теперь же рассмотрим непосредственно влияние степени сжатия газово-топливной смеси, которой, собственно говоря, и определяется рабочая температура в цилиндрах дизельного двигателя. Как уже было сказано вначале, мотор работает за счет воспламенения паров топлива при взаимодействии их с раскаленным воздухом. Таким образом происходит объемное расширение, поршень поднимается и, в свою очередь, толкает коленчатый вал.

Чем большим будет сжатие (температура также повышается), тем интенсивнее происходит выше описываемый процесс, а, следовательно, и повышается значение полезной работы. Количество топлива остается неизменным.

Однако имейте в виду, что для наиболее эффективной работы двигателя топливно-воздушная смесь должна равномерно гореть, а не взрываться. Если же сделать степень сжатия очень большой, это приведет к нежелательному результату – неконтролируемому воспламенению. Кроме того, подобная ситуация не только способствует недостаточно эффективной работе агрегата, но и ведет к перегреву и повышенному износу элементов поршневой группы.

Фазы сгорания топлива и природа выхлопных газов

Как же осуществляется процесс сгорания топливно-воздушной смеси в дизельных моторах и какая при этом температура в камере? Итак, весь процесс работы двигателя можно разделить на четыре основные стадии. На первой происходит впрыскивание горючего в камеру сгорания, происходящее под высоким давлением, что и является началом всего процесса. Затем хорошо распыленная смесь самовоспламеняется (вторая фаза) и горит. Правда, далеко не всегда топливо во всем объеме достаточно хорошо перемешивается с воздухом, есть еще и зоны, имеющие неравномерную структуру, они начинают гореть с некоторым запозданием. На данном этапе вероятно возникновение ударной волны, но она не страшна, так как не приводит к детонации. Температура же, царящая в камере сгорания, достигает 1700 К.

Во время третьей фазы образуются капли из неотработанной смеси, они при повышенных температурах превращаются в сажу. Такой процесс, в свою очередь, приводит к высокой степени загрязнения выхлопных газов. В этот период температура еще более возрастает на целых 500 К и достигает значения 2200 К, при этом всем давление, напротив, постепенно понижается.

На последнем же этапе происходит догорание остатков топливной смеси, чтобы она не выходила в составе выхлопных газов, существенно загрязняя атмосферу и дороги. Для этой стадии характерен недостаток кислорода, это происходит из-за того, что его большая часть уже сгорела на предыдущих фазах. Если подсчитать все количество потраченной энергии, то она будет составлять около 95 %, оставшиеся же 5% теряются в связи с неполным сгоранием горючего.

Регулируя степень сжатия, а точнее, доведя ее до максимально допустимого значения, можно немного снизить расход топлива. В этом случае температура отработанных выхлопных газов дизельного двигателя будет находиться в пределах от 600 до 700 °С. А вот в аналогичных карбюраторных моторах ее значение может достигнуть целых 1100 °С. Поэтому получается, что во втором случае теряется намного больше тепла, а выхлопных газов вроде как больше.

Рабочая температура двигателя зимой – как стартовать правильно?

Наверняка не только владельцы транспортных средств, на которых стоит дизельный мотор, знают, что автомобиль следует прогреть несколько минут перед началом движения, особенно это актуально в холодное время года. Итак, рассмотрим особенности данного процесса. Первыми подвергаются нагреву поршни и только потом уже блок цилиндров. Поэтому температурные расширения этих деталей отличаются, а не разогревшееся до нужной температуры масло имеет густую консистенцию и не поступает в необходимом количестве. Таким образом, если начать газовать на недостаточно прогретом авто, то это негативно скажется на резиновой прокладке, расположенной между вышеуказанными деталями и элементами двигателя.

Однако опасность представляет и чрезмерно длительное прогревание движка, потому как в это время все детали работают, так сказать, на износ. А, следовательно, и их эксплуатационный срок сокращается. Как же правильно осуществить данную процедуру? Сначала необходимо на холостых оборотах довести температуру жидкости до отметки 50 °С и после этого начать движение, но только на пониженной передаче, не превышающей 2500 об/мин. После того как масло нагреется до отметки, когда рабочая температура равна 80 °С, можно и прибавить оборотов двигателя.

Все эти методы помогут сберечь мотор, если он все-таки работает зимой, а вот как быть, если он отказывается реагировать на ваши действия? Тут тяжело что либо советовать уже по факту проблемы, проще ее не допустить. Это стало возможным благодаря новому изобретению производителей топлива – присадкам, которые помогают составу не парафинзироваться. Кроме возможности добавлять их самостоятельно, вы можете приобретать уже готовую солярку с оптимальными пропорциями этих добавок. В большинстве регионов с низкой зимней температурой она появляется на заправках уже в первые небольшие морозы, называется часто как ДТ-Арктика.

7 Системы автоматического регулирования тепловым двигателем

Системы автоматического регулирования тепловым двигателем: условия и задачи применения систем автоматического регулирования.

Автоматизация управления режимами работы оборудования на подвижном составе позволяет обеспечить наиболее полное использование оборудования и наибольшую экономичность его работы, облегчить операции по управлению подвижным составом с тем, чтобы не отвлекать машиниста от наблюдения за путевыми сигналами и условиями движения, повысить безопасность движения, а также срок службы оборудования путем ограничения режимов работы подвижного состава и элементов его оборудования допускаемыми пределами.

Автоматизация режимов работы основных элементов оборудования направлена, прежде всего, на:

– автоматическое изменение э. д. с. генератора с целью наибольшего использования мощности теплового двигателя;

– программное регулирование момента сопротивления генератора для работы теплового двигателя при наибольшей экономичности;

– сохранение приблизительно постоянной силы тока в процессе разгона поезда;

– автоматическое изменение возбуждения тяговых электродвигателей и др.

Параметрическим или разомкнутыми системами регулирования присуще то, что они устанавливают определенные функциональные зависимости между некоторой величиной, характеризующей внешнее для данной машины воздействие (ток нагрузки, скорость и т. п.), и некоторым регулирующим параметром (магнитный поток и др.). В свою очередь регулирующий параметр функционально связан с той величиной, которая должна поддерживаться постоянной или изменяться по заданному закону (мощность, крутящий момент, напряжение и т.п.). Ее можно назвать регулируемой величиной. При изменении внешнего воздействия меняется регулирующий параметр и регулируемая величина устанавливается близкой к заданной.

Рекомендуемые файлы

Их основной недостаток заключается в том, что регулируемая величина зависит, как правило, не только от той величины, связь с которой установлена системой регулирования, но и от других факторов, воздействие которых вносит существенные погрешности. В принципе, возможно, осуществить параметрическое регулирование по всем воздействиям (температуре и давлению наружного воздуха, температуре обмоток, вспомогательной нагрузке и т. п.). Но такая система была бы чрезмерно громоздкой. Кроме того, не для всех воздействий можно реализовать зависимость, близкую к требуемой.

Замкнутые системы автоматического регулирования, в которых сигналом для регулирования является отклонение самой регулируемой величины от заданной программы, по какой бы причине это отклонение ни происходило. Регулирующий параметр изменяется так, чтобы происшедшее отклонение было устранено и регулируемая величина приблизилась к заданной (с некоторой погрешностью).

Основное отличие такой системы от параметрической заключается в наличии узла сравнения и в том, что выход регулятора через регулирующий параметр и регулируемую величину соединен со входом и основная цепь регулирования замкнута. Точность регулирования определяется в основном погрешностями в измерении действительного значения регулируемой величины и ее разности с заданной. Система реагирует на любые воздействия, изменяющие заданную или регулируемую величину.

Необходимость автоматического регулирования тепловых двигателей возникает в основном в следующих случаях:

– если сохранение постоянной угловой скорости вала двигателя необходимо по условиям работы приводного механизма;

– если без регулятора тепловой двигатель работает неустойчиво или нестабильно;

– для ограничения максимальной угловой скорости, в частности при разгрузке.

Во всех случаях регулирующим параметром является подача топлива и регулируемой величиной – угловая скорость.

В подвижном составе поддержание постоянной угловой скорости теплового двигателя путем изменения подачи топлива не является необходимым. Наоборот, при изменении подачи топлива желательно изменение угловой скорости, но это связано с регулированием нагрузки и не может решаться только регулятором теплового двигателя, как это будет показано ниже.

Рассмотрим условия устойчивой работы теплового двигателя с нагрузкой исходя из уравнения движения в общей форме

где J – момент инерции движущихся масс двигателя и приводимого механизма, приведенный к валу двигателя; М_с – момент сопротивления нагрузки.

Крутящий момент теплового двигателя М_д зависит от угловой скорости ω и от подачи топлива G, т. е. от положения х регулирующего органа (реек топливных насосов дизеля, топливного клапана газотурбинной установки). В общем случае зависимость М_д (х) (рис. 3.1) является нелинейной; но близкой к прямой. Координата х регулирующего органа изменяется от х₁ (минимальная подача топлива при холостом ходе) до х₂ (максимальная подача топлива).

Момент сопротивления приводимого механизма в общем случае определяется угловой скоростью, но может зависеть и от других величин, например, в подвижном составе с механической передачей – от сопротивления движению поезда и от передаточного отношения передачи, при гидродинамической передаче – от угловой скорости входного и выходного валов, момента на выходном валу и т. п., при электрической передаче – от магнитного потока и тока. Некоторые из этих зависимостей могут быть выражены аналитически, другие задаются графиками.

Для определения условий устойчивости в каждом отдельном случае надо исследовать уравнение движения с учетом этих зависимостей. Чтобы выяснить общие условия устойчивости системы при малых отклонениях от установившегося режима, в теории автоматического регулирования прибегают к линеаризации уравнений посредством разложения функций в ряд Тейлора с сохранением лишь членов первого порядка. Такое разложение допустимо, если уравнение не содержит существенных нелинейностей, пренебрежение которыми может исказить характер процесса даже при малых отклонениях.

Применяя этот метод, можно представить момент двигателя и момент сопротивления в следующей форме:

и

где М_{д уст} = М_{С уст} – величины моментов дизеля и сопротивления в установившемся режиме работы;

– частные производные моментов по соответствующим переменным, определяемые аналитически или графически для установившегося режима; ΔМ_С1 – отклонение момента сопротивления под действием других величин.

Для каждого приводного механизма следует заменить ∆М_с1 разложением по величинам, от которых зависит его момент.

Используя эти разложения, получим уравнение движения в абсолютных отклонениях:

(3.1)

,

(реально это может быть осуществлено либо увеличением подачи топлива, либо выключением вспомогательной нагрузки, например тормозного компрессора. При обратных операциях отклонение а будет отрицательным) имеем

,

где и

где п_дуст – установившееся значение угловой скорости вала теплового двигателя.

Решение уравнения интегрированием

при А_д>0 (рис. 3.2, а)

;

В приведенном анализе принято, что крутящий момент двигателя и момент сопротивления изменяются по статическим характеристикам без отставания во времени от отклонения скорости, что свойственно механической передаче и гидродинамической передачам.

При электрической передаче момент сопротивления генератора зависит от магнитного потока и тока нагрузки, которые в большинстве случаев меняются при изменении угловой скорости, но с отставанием от нее во времени вследствие магнитной инерции цепи возбуждения генератора и силовой цепи. Момент сопротивления генератора при разложении в ряд Тейлора:

где М_{Г уст}, Ф_{Г уст} и I_{Г уст} – значения М_Г, Ф_Г и I_Г при установившемся режиме.

Уравнение движения двигатель-генератора в абсолютных отклонениях имеет вид

(3.2)

Величина ∆М_C2 включает в себя отклонения момента сопротивления (и момента двигателя) по причинам, не связанным с отклонениями величин, указанных в правой части равенства (например, вследствие изменения вспомогательной нагрузки и т. д.). Из уравнения (3.2) следует, что если магнитный поток и ток не зависят от угловой скорости, двигатель-генератор может работать устойчиво только в той части внешней характеристики двигателя, для которой

.

При пологой внешней характеристике дизеля отклонение может оказаться большим даже при малом изменении нагрузки, и, следовательно, работа двигатель-генератора будет нестабильной.

Лекция «Понятие контролинга» также может быть Вам полезна.

Установившееся отклонение при постоянном отклонении правой части в этом случае равно

.

При малых скоростях крутящий момент на валу дизеля и момент потерь растут при увеличении скорости. Но так как крутящий момент равен разности индикаторного момента и момента потерь, то повышение его свидетельствует о более интенсивном росте индикаторного момента. Следовательно, работа теплового двигателя при холостом ходе неустойчива и для этого режима регулятор необходим.

Внезапная разгрузка теплового двигателя, работающего при высокой мощности, вызывает резкое повышение угловой скорости вследствие пологой характеристики М_д(п_д), что опасно не только из-за механических нагрузок, но и вследствие неполного сгорания топлива (отложение твердых остатков его на форсунке, клапанах и т. п.). В подвижном составе внезапное снятие или резкое снижение нагрузки возможно при боксовании колес, срабатывании защитных устройств, вследствие неправиль­ных операций машиниста и т. п. Поэтому установка регулятора, ограничивающего наибольшую угловую скорость теплового двигателя, необходима.

Таким образом, автоматическое регулирование скорости дизеля необходимо по меньшей мере для режимов холостого хода и наибольшей угловой скорости. Для рабочих режимов вопрос об автоматическом регулировании двигателя связан с системой передачи и может быть различно.

Система охлаждения предназначена для поддержания нормального теплового режима двигателя

Система охлаждения состоит из:

• рубашки охлаждения блока и головки блока цилиндров,
• центробежного насоса,
• термостата,
• радиатора с расширительным бачком,
• вентилятора,
• соединительных патрубков и шлангов.

На рисунке 25 Вы без труда можете различить два круга циркуляции охлаждающей жидкости. Малый круг циркуляции (стрелки красного цвета) служит для скорейшего прогрева холодного двигателя. А когда к красным стрелкам присоединяются синие, то, уже нагревшаяся жидкость, начинает циркулировать и по большому кругу, охлаждаясь в радиаторе. Руководит этим процессом автоматическое устройство – термостат.

Для контроля за работой системы, на щитке приборов имеется указатель температуры охлаждающей жидкости. Нормальная температура охлаждающей жидкости при работе двигателя должна быть в пределах 80- 90оС (см. рис. 63).
Рискую получить осуждающие слова в свой адрес, но давайте представим, что работающий двигатель — это все-таки живой организм. Температура любого живого организма — величина постоянная, и любое ее изменение приводит к неприятным последствиям. То же самое происходит и с двигателем, он не сможет нормально работать, если его тепловой режим не соответствует норме.

Рубашка охлаждения двигателя состоит из множества каналов в блоке и головке блока цилиндров, по которым циркулирует охлаждающая жидкость.

Насос центробежного типа заставляет жидкость перемещаться по рубашке охлаждения двигателя и всей системе. Насос приводится в действие ременной передачей от шкива коленчатого вала двигателя. Натяжение ремня регулируется отклонением корпуса генератора (см. рис. 59а) или натяжным роликом привода распределительного вала двигателя (см. рис. 11б).

Термостат предназначен для поддержания постоянного оптимального теплового режима двигателя. При пуске холодного двигателя термостат закрыт, и вся жидкость циркулирует только по малому кругу (рис. 25) для скорейшего ее прогрева. Когда температура в системе охлаждения поднимается выше 80 — 85О, термостат автоматически открывается и часть жидкости поступает в радиатор для охлаждения. При больших температурах термостат открывается полностью и уже вся горячая жидкость направляется по большому кругу для ее активного охлаждения.

Радиатор служит для охлаждения проходящей через него жидкости за счет потока воздуха, который создается при движении автомобиля или с помощью вентилятора. В радиаторе имеется множество трубок и «перепонок», которые образуют большую площадь поверхности охлаждения.
Ну а бытовой пример автомобильного радиатора — знают все. У каждого в доме есть радиаторы (батареи) центрального или местного отопления. Они тоже имеют специальную конфигурацию, и чем больше суммарная площадь сложной поверхности радиатора, тем теплее у вас в доме. А в это время, вода в системе отопления — активно охлаждается, то есть отдает тепло.

Расширительный бачок необходим для компенсации изменения объема и давления охлаждающей жидкости при ее нагреве и охлаждении.

Вентилятор предназначен для принудительного увеличения потока воздуха проходящего через радиатор движущегося автомобиля, а также для создания потока воздуха в случае, когда автомобиль стоит без движения с работающим двигателем.
Применяются два типа вентиляторов: постоянно включенный, с ременным приводом от шкива коленчатого вала и электровентилятор, который включается автоматически, когда температура охлаждающей жидкости достигает приблизительно 100 градусов.

Патрубки и шланги служат для соединения рубашки охлаждения двигателя с термостатом, насосом, радиатором и расширительным бачком.
В систему охлаждения двигателя включен также и отопитель салона. Горячая охлаждающая жидкость проходит через радиатор отопителя и нагревает воздух, подающийся в салон автомобиля. Температура воздуха в салоне регулируется специальным краном, которым водитель прибавляет или уменьшает поток жидкости, проходящий через радиатор отопителя.

Основные неисправности системы охлаждения.

Подтекание охлаждающей жидкости может появиться из-за повреждений радиатора, шлангов, уплотнительных прокладок и сальников.
Для устранения неисправности необходимо подтянуть хомуты крепления шлангов и трубок, а поврежденные детали заменить на новые. В случае повреждения трубок радиатора, можно попробовать «залатать» дырки и трещины, но, как правило, все заканчивается заменой радиатора.

Перегрев двигателя может происходить по причине недостаточного уровня охлаждающей жидкости, слабого натяжения ремня вентилятора, засорения трубок радиатора, а также при неисправности термостата.
Для устранения неисправности следует восстановить уровень жидкости в системе охлаждения, отрегулировать натяжение ремня вентилятора, промыть радиатор, заменить термостат.
Нередко перегрев двигателя случается и при исправных элементах системы охлаждения, когда машина движется с малой скоростью и большими нагрузками на двигатель. Это происходит при движении в тяжелых дорожных условиях, таких как проселочные дороги и всем надоевшие городские «пробки». В этих случаях стоит подумать о двигателе своего автомобиля, да и о себе тоже, устраивая периодические, хотя бы кратковременные «передышки».

Будьте внимательны за рулем и не допускайте аварийного режима работы двигателя!
Помните о том, что даже одноразовый перегрев двигателя нарушает структуру металла, при этом значительно уменьшается продолжительность жизни «сердца» автомобиля.

Эксплуатация системы охлаждения.

При эксплуатации автомобиля следует периодически заглядывать под капот. Даже если вы филолог по образованию и не забили в этой жизни ни одного гвоздя, все равно кое-что вы сможете увидеть и своевременно предпринять меры для продления жизни своего автомобиля.
Если уровень охлаждающей жидкости в расширительном бачке понизился или жидкость вообще отсутствует, то для начала необходимо долить ее, а затем и разобраться (самостоятельно или с помощью специалиста) с тем, куда она делась.

В процессе работы двигателя жидкость нагревается до температуры близкой к точке кипения, а это означает, что вода, входящая в ее состав будет понемногу испаряться. Если за полгода ежедневной эксплуатации автомобиля уровень в бачке немного понизился, то это нормально. Но если вчера был полный бачок, а сегодня в нем только на донышке, то тогда надо искать место утечки охлаждающей жидкости.
Подтекание жидкости из системы, можно легко определить по темным пятнам на асфальте или снегу после более-менее продолжительной стоянки. Открыв капот, вы без затруднений сможете найти место утечки, сопоставляя мокрые следы на асфальте с расположением элементов системы охлаждения под капотом.
Необходимо контролировать уровень жидкости в бачке хотя бы раз в неделю и если есть утечки, то надо доливать, находить и устранять причину снижения уровня. Иными словами надо приводить в порядок систему охлаждения своего двигателя. А иначе он может серьезно «заболеть» и потребовать «госпитализации».

Практически во всех отечественных автомобилях в качестве охлаждающей жидкости используется специальная низкозамерзающая жидкость с названием TOCОЛ А-40. Цифра (минус 40о показывает температуру, при которой жидкость начинает замерзать (кристаллизоваться). В условиях крайнего севера применяется ТОСОЛ А-65, и соответственно замерзать он начнет при температуре минус 65о.
ТОСОЛ А-40 представляет собой смесь воды с этиленгликолем и присадками. Такой раствор сочетает в себе массу достоинств. Кроме того, что он начинает замерзать лишь после того, как уже замерзнет сам водитель (шутка), ТОСОЛ обладает еще антикоррозионными, антивспенивающими свойствами и практически не дает отложений в виде обыкновенной накипи, так как в его состав входит чистая дистиллированная вода. Поэтому и доливать в систему охлаждения можно только дистиллированную воду.

При эксплуатации автомобиля необходимо контролировать не только натяжение, но и состояние ремня привода водяного насоса, так как его обрыв в дороге всегда неприятен. Рекомендуется иметь в возимом с собой комплекте запасной ремень. Если не вы сами, то кто-нибудь из «джентльменов» на дороге поможет вам его поменять.
Охлаждающая жидкость может закипеть и привести к поломке двигателя в том случае, если вышел из строя датчик электропривода вентилятора. Так как электровентилятор не получил команды на включение, жидкость продолжает нагреваться, приближаясь к точке кипения, не имея остужающей помощи. А ведь у водителя перед глазами есть прибор со стрелкой и красным сектором! Мало того, практически всегда при включении вентилятора ощущается некоторая вибрация и небольшой дополнительный шум. Было бы желание контролировать, а способы всегда найдутся.

Особенно неприятно, когда двигатель «закипает» во время движении по бездорожью с малой скоростью жарким летом. Поэтому есть практический совет для тех, кто любит изведывать глубинки родного края и к тому же умеет держать в руках отвертку.
Если в салоне машины добавить еще один тумблер (или использовать свободный), с помощью которого можно будет вручную включать электровентилятор системы охлаждения, то вышедший из строя датчик не прервет вашей поездки. Контролируя температуру охлаждающей жидкости по прибору, вы сами сможете решать, когда включить и когда выключить вентилятор.

Если в пути (а чаще в «пробке») вы заметили, что температура охлаждающей жидкости приближается к критической, а вентилятор работает, то и в этом случае есть выход из положения. Надо включить в работу системы охлаждения дополнительный радиатор – радиатор отопителя салона. Полностью открывайте кран отопителя, на все обороты включайте вентилятор отопителя, опускайте стекла дверей и «потейте» до дома или до ближайшего автосервиса. Но продолжайте внимательно следить за стрелкой указателя температуры двигателя. Если она зайдет в красную зону, немедленно останавливайтесь, открывайте капот и «остывайте».
Со временем может доставить неприятность термостат, если он перестанет пускать жидкость по большому кругу циркуляции. Определить работает ли термостат нетрудно. Радиатор не должен нагреваться (определяется рукой) до тех пор, пока стрелка указателя температуры охлаждающей жидкости не дошла до среднего положения (термостат закрыт). Позже, горячая жидкость начнет поступать в радиатор, быстро его нагревая, что говорит о своевременном открытии клапана термостата. А вот если радиатор продолжает оставаться холодным, то тогда есть два пути. Постучать по корпусу термостата, может быть, он все-таки откроется или сразу, морально и материально, готовиться к его замене.
Немедленно «сдавайтесь» механику, если на масляном щупе вы увидите капельки жидкости, попавшей из системы охлаждения в систему смазки. Это означает, что повреждена прокладка головки блока цилиндров и охлаждающая жидкость попадает в масляный поддон картера двигателя. Если продолжить эксплуатацию двигателя с маслом, наполовину состоящим из ТОСОЛА, то износ деталей двигателя приобретает катастрофическую скорость. А это, в свою очередь, уже связано с весьма дорогим ремонтом.

Подшипник водяного насоса не ломается «вдруг». Сначала появится специфический свистящий звук из-под капота, и если водитель «думает о будущем», то своевременно заменит подшипник. А иначе, его все равно придется менять, но уже по факту опоздания в аэропорт или на деловую встречу, из-за «внезапно» сломавшейся машины.
Каждый из водителей должен знать и помнить о том, что на горячем двигателе система охлаждения находится в состоянии повышенного давления! Если двигатель вашего автомобиля перегрелся и «закипел», то, конечно же, надо остановиться и открыть капот машины, но не советую открывать пробку радиатора. Для ускорения процесса охлаждения двигателя это практически ничего не даст, а вот получить сильнейшие ожоги можно.