Работа двигателя. Процессы горения и передачи тепла

У бензиновых двигателей после прохождения поршнем ВМТ давление и температура в цилиндре за счет сгорания топливо-воздушной смеси достигают максимума — давления порядка 3-6 МПа и температуры свыше 2500 К. Весь процесс сгорания происходит вблизи ВМТ, длится 4060° угла поворо­та коленчатого вала (ПКВ), объем камеры сгорания при этом изменяется мало. Именно поэтому бензиновые двигатели с искровым зажиганием в литературе называют иногда двига­телями с подводом тепла при постоянном объеме или двига­телями Отто (работающими по циклу Отто).

Для дизелей условно принимают, что часть теплоты под­водится при постоянном объеме, а часть — при постоянном давлении. Поскольку у дизелей степень сжатия существенно выше, чем у бензиновых двигателей (е = 21-22), то макси­мальное давление при сгорании также выше и достигает 5,5 МПа. При этом температура газов в цилиндре меньше и, как правило, не превышает 2000—5-2200 К.

Процесс сгорания топливо-воздушной смеси в двигателе очень сложен и до конца не изучен. При горении происходят химические реакции с выделением тепла и образованием продуктов сгорания. Процесс горения существенно зависит от большого числа физических явлений в цилиндре: от геоме­трии (формы) камеры сгорания до состава, скорости и на­правления движения смеси в цилиндре в данный момент вре­мени в данной точке.

Для осуществления процесса горения необходимо, чтобы количество топлива, подаваемого в цилиндр, строго соответ­ствовало количеству воздуха, поступающего в цилиндр на такте впуска. Соотношение количеств воздуха и топлива в смеси определяется коэффициентом избытка воздуха. где 15 — постоянный (стехиометрический) коэффици­ент для данного топлива — теоретически необходимое количе­ство воздуха (кг) для полного сгорания 1 кг топлива. При а = 1, когда количество топлива точно соответствует количеству воздуха, необходимому для полного сгорания этого топлива, состав смеси называют стехиометрическим.

При сгорании коэффициент избытка воздуха а смеси для бензиновых двигателей традиционных конструкций должен находиться в интервале от 0,70-0,75 до 1,05-1,15 в зависимо­сти от режимов работы двигателя. Для этого система питания двигателя должна строго дозировать топливо. Например, при разгоне целесообразно иметь, а меньше 1 («богатая» смесь и большой крутящий момент), в то время как для установивше­гося режима движения автомобиля желательно, чтобы а бы­ло близко к 1 (нормальная или слегка обедненная смесь, вы­сокая экономичность, а также приемлемая токсичность отработавших газов).

Для воспламенения и горения смеси у двигателей тради­ционных схем необходимо, чтобы топливо хорошо испарилось и перемешалось с воздухом еще на также сжатия, т. е. перед искровым разрядом. Это достигается внешним смесеобразо­ванием, т. е. подачей топлива заранее во впускной трубопро­вод (с помощью карбюратора или форсунок системы впрыс­ка). При этом топливо успевает практически полностью испа­риться перед воспламенением. После воспламенения смеси искровым разрядом образуется фронт пламени, распростра­няющийся по объему камеры сгорания.

Коэффициент избытка воздуха а существенно влияет не только на экономичность и мощность, но и на состав отрабо­тавших газов. Например, если основная часть продуктов сго­рания — это углекислый газ СО2 и водяные пары Н₂0, то при работе на богатых смесях двигатель выделяет повышенное ко­личество оксида углерода СО, а также несгоревшие углеводо­роды C_nH_m (СН). На некоторых режимах продукты сгорания содержат также повышенное количество оксидов азота NO_x, что особенно характерно для двигателей с высокой степенью сжатия (оксиды азота образуются при высоких температурах).

Очень важное значение для состава отработавших газов имеет конструкция головки блока двигателя и особенно каме­ры сгорания — пространства между головкой и днищем порш­ня. От того, как организовано движение смеси по камере сго­рания перед и во время сгорания, сильно зависит количество вредных выбросов типа СО, NO_x и СН.

В конечном счете, все указанные факторы влияют и на ко­личество выделившегося при сгорания тепла — чем оно боль­ше, тем выше основные параметры двигателя. Например, двигатель, имеющий на определенном режиме большое коли­чество СО и несгоревших углеводородов СН в отработавших газах, вряд ли обеспечит на этом режиме хорошую мощность или экономичность. С другой стороны, сгорание должно так­же происходить в строго определенной фазе цикла — слишком раннее или позднее сгорание приводит к уменьшению давле­ния в цилиндре и, в конечном счете, к ухудшению основных параметров двигателя.

При сгорании в цилиндре выделяется большое количество тепла. Часть его уходит с отработавшими газами, другая часть передается в стенки головки и гильзу цилиндра, в пор­шень. Если бы конструкция поршня не позволяла от­водить тепло от днища, то поршень очень быстро бы распла­вился и прогорел. В самом деле, температура газа в камере сгорания превышает 1800-2000°С, в то время как рабочая температура деталей из алюминиевого сплава не должна быть больше 300-350°С. Для работы в таких условиях наибо­лее важна передача тепла через поршневые кольца в стенки цилиндра. При этом через верхнее кольцо уходит до 50-60% всего тепла, переданного из камеры в поршень, а через среднее — до 15-20%. Для того, чтобы обеспечить передачу тепла через кольца, необходимо точное (плотное) прилегание коль­ца к канавке поршня и к поверхности цилиндра. Дефекты кольца (плохое прилегание к цилиндру, поломки) и поршня (деформация или разрушение перемычек) приводят к сниже­нию потока тепла от поршня и, соответственно, к его перегре­ву с последующим разрушением. Другая часть тепла от порш­ня передается через его юбку в стенку цилиндра, а также че­рез палец в шатун и далее рассеивается в картере. Незначи­тельная часть тепла уходит в картер в результате вентиляции внутри поршневого пространства при возвратно-поступатель­ном движении поршня.

Тепловое состояние (т.е. распределение температуры) поршня в значительной степени зависит от его конструкции и материала. Эти факторы влияют на такие параметры, как за­зор между поршнем и цилиндром, износ юбки и др. Чем хуже отвод тепла, тем больше температура поршня, тем больше его тепловое расширение и тем больше необходимый зазор. Если зазор между поршнем и цилиндром окажется меньше, чем на­до, поршень в цилиндре может заклинить. При очень малом зазоре увеличивается трение юбки поршня о стенки цилинд­ра, из-за чего вместо отвода тепла может происходить его подвод (разогрев юбки от трения). После заклинивания и по­следующего остывания поршень, как правило, деформируется (сжимается по юбке), а на поверхности цилиндра появляются глубокие царапины (задиры), иногда со следами алюминия, перенесенного с поршня на материал гильзы.

При определенных условиях в эксплуатации бензиновых двигателей могут возникать нарушения процесса сгорания. К ним относятся детонация и преждевременное воспламенение.

Явление детонации широко известно. Внешние проявле­ния детонации — характерный стук, появляющийся при работе на низкооктановом топливе с увеличением нагрузки (т. е. при открытии дроссельной заслонки).

Суть детонации заключается в ненормально быстром (в сотни раз быстрее обычного) сгорания части смеси. При этом образуются ударные волны, с большой скоростью распростра­няющиеся по камере сгорания. В ударной волне происходит скачкообразный рост давления и температуры среды, в кото­рой распространяется волна. А это вызывает воспламенение смеси не в результате обычного распространения пламени (скорость порядка 20-30 м/с), а из-за ее разогрева в ударной волне, движущейся со скоростью более 1000 м/с.

Механизм возникновения детонации поддается изучению с большими трудностями. Опытным путем установлено, что компактные камеры сгорания с вытеснителями имеющие форму, близкую к сферической, менее склонны к образова­нию детонационных процессов, чем длинные и узкие камеры с острыми углами и выступами. Однако в каж­дом конкретном случае при разработке нового двигателя оп­ределить наилучшую форму камеры сгорания — дело очень от­ветственное, долгое и кропотливое.

В эксплуатации детонация наиболее часто возникает на низкооктановом топливе при малых и средних частотах враще­ния и больших нагрузках. Детонация изменяет характер проте­кания давления в цилиндре по углу поворота, резко увеличивает максимальное давление, температуру и нагрузки на детали дви­гателя. Последствия длительной работы двигателя с детонацией весьма тяжелы. В первую очередь это — поломка поршней и пор­шневых колец из-за ударных нагрузок. Наиболее подвержены поломкам перемычки поршней между канавками колец. Удар­ная волна, вызывая резкое повышение давления в зазоре меж­ду днищем поршня и цилиндром, бьет по верхнему поршневому кольцу. Удар передается на перемычку поршня, причем одно­временно не по всей окружности кольца, а в конкретной доста­точно узкой области, что облегчает поломку деталей.

Детонация вызывает не только поломку перемычек, но и перегрев и разрушение краев днища поршня (каверны на по­верхности), поломку поршневых колец. Последующий перегрев поршня обычно настолько велик (из-за уменьшения теплоотвода через кольца), что выгорает огневой пояс поршня от днища до верхнего и даже нижнего поршневого кольца.

После поломки деталей падает давление в цилиндре и мощность двигателя, увеличивается прорыв газов в картер (и давление в картере), расход масла. Результатом длительной работы двигателя с детонацией может быть также износ по торцу верхней канавки поршня и верхнего кольца, износ по­верхностей сопряжения поршня и поршневого пальца. Эти случаи встречаются довольно часто, но ускоренные износы не всегда удается связать с детонацией.

Режимы детонации ограничивают углы опережения зажи­гания на некоторых режимах. Это значит, что при увеличении опережения зажигания основные параметры двигателя повы­шаются, однако, работа на этих режимах недопустима из-за опасности поломки деталей. Электронные системы управле­ния двигателем точно отлеживают эти режимы, в том числе с помощью датчиков детонации.

На некоторых двигателях (TOYOTA, NIS­SAN) вместо одной свечи устанавливают две на один цилиндр. Такая конструкция является достаточно эффективной для уменьшения склонности двигателя к детонации при повышении степени сжатия за счет сокращения длины пути фронта пламе­ни по камере сгорания. Снижает вероятность возникновения детонации более низкая температура поверхностей камеры i сгорания и днища поршня. Это достигается интенсификацией i охлаждения камеры путем уменьшения толщины стенок, увеличения скорости течения охлаждающей жидкости у стенок и даже некоторым снижением уровня температуры охлаждающей жидкости (например, с 90-95°С до 80-85⁰С) за счет схемы и конструкции системы охлаждения двигателя.

У двигателей с впрыском топлива температура топливо-воздушной смеси на входе в цилиндр обычно меньше, чем у^{карбюраторных двигателей, поскольку у последних необходим подогрев смеси на впуске (иначе не будет качественного испарения и сгорания топлива). Поэтому двигатели с впрыском топлива при прочих равных условиях менее склонны к детонации, что позвопяет несколько увеличить у них степень сжатия. Аналогичное влияние оказывает промежуточное ох­лаждение воздуха у двигателей с наддувом.}

Кроме детонации, на практике встречается явление преждевременного воспламенения, называемое также калильным зажиганием. При калильном зажигании происходит воспла­менение смеси не от искрового разряда свечи, а от нагретых до очень высоких температур (более 700°С) поверхностей ка­меры сгорания. В качестве таких источников воспламенения могут выступать электроды свечи зажигания, тарелка выпуск­ного клапана или частицы нагара, если нагар лежит на дета­лях достаточно толстым слоем.

Обычно калильное зажигание возникает из-за несоответ­ствия характеристики свечи, рекомендованной изготовите­лем автомобиля, в частности, когда для двигателя с высокой степенью сжатия использована «горячая» свеча от низкофор­сированного двигателя. При этом смесь в цилиндре самовос­пламеняется несколько раньше, чем происходит искровой разряд, но процесс сгорания протекает нормальным обра­зом. С ростом нагрузки и частоты вращения момент самовос­пламенения отодвигается в раннюю сторону, из-за чего теп­ловое и силовое воздействие на детали двигателя, особенно, на поршень, значительно возрастает.

Опасность калильного зажигания заключается в том, что на начальной стадии его практически невозможно отличить «на слух» от обычного сгорания, в то время как с течение вре­мени (обычно от нескольких десятков секунд до нескольких минут), когда у двигателя появляется посторонний звук и он начинает терять мощность, детали поршневой группы уже мо­гут быть повреждены. Вследствие этого на двигате­лях современных автомобилей замена свечей зажигания оказывается весьма небезопасной для двигателя, если ста­вятся первые попавшиеся свечи.{jcomments on}

Правильная рабочая температура двигателя: Бензин- Дизель… Motoran.ru

Стабильность работы любого автомобиля зависит от условий эксплуатации и технических характеристик двигателя внутреннего сгорания. Такой показатель, как рабочая температура двигателя, зависит не только от условий окружающей среды, но и от многих эксплуатационных факторов. Если данный параметр соответствует расчетной величине, т. е. находится в допустимом диапазоне, силовой агрегат обеспечивает максимальную отдачу энергии в течение длительного времени. При оптимальных режимах двигателя внутреннего сгорания создаются лучшие условия для функционирования всех систем автомобиля.

Какая должна быть рабочая температура двигателя

При сгорании топливных смесей в цилиндрах мотора выделяется огромное количество тепла. В камерах сгорания температура достигает более 2000°С. В конструкцию силовых агрегатов включена система охлаждения, элементы которой отводят тепло от рабочих узлов. Благодаря эффективной работе элементов охлаждающей системы ДВС, тепловой режим поддерживается в оптимальных границах от +80 до 90°С. Существуют отдельные типы моторов, для которых нормы расширены до 110°С, чаще всего это механизмы с воздушным охлаждением.

При работе двигателя в оптимальном температурном режиме создаются наилучшие условия для:

1. Полноценного наполнения цилиндров топливовоздушными смесями.
2. Стабильности работы силового агрегата во время движения.
3. Надежной работы механизмов и систем транспортного средства.

Отклонения от нормы температурных режимов силовых агрегатов

Показания температуры внутри двигателя можно увидеть на приборе, расположенном в салоне любого современного автомобиля.

К чему приводит превышение нормы рабочей температуры в двигателе? При сверхвысоких температурах технологические тепловые зазоры металлических элементов нарушаются. Это вызывает следующие негативные изменения в работе силового агрегата:

• ускоренный износ рабочих узлов и деталей;
• деформации и поломки механизмов;
• уменьшение мощности двигателя;
• возникновение детонации;
• несанкционированное воспламенение горючего.

Что означает понятие – низкая температура двигателя? Если в процессе движения автомобиля стрелка прибора находится ниже рекомендуемого уровня температурного режима, имеются веские основания для тревоги. Непрогретая топливовоздушная смесь конденсируется и оседает на стенках цилиндров. При попадании конденсата в масляный поддон происходит разжижение моторного масла. Технических свойства и характеристики смазочного материала резко ухудшаются. При длительной работе в низком тепловом режиме узлы и детали силового агрегата быстро изнашиваются и приходят в негодность.

Если температура двигателя не поднимается до рабочей, во избежание преждевременного выхода из строя компонентов мотора, водителю необходимо отправить автомобиль на диагностику в ближайший сервисный центр.

Рабочая температура бензинового двигателя

Работа каждого двигателя внутреннего сгорания сопровождается выделением тепла. Рабочие элементы мотора функционируют в условиях высоких температурных режимов.

При опускании поршня в самую нижнюю точку затрачивается большое количество энергии, одновременно с этим выделяется тепло. Элементы силовых агрегатов изготовлены из металла. Как известно, при нагревании данный материал расширяется. При изготовлении узлов и деталей двигателей предусмотрены специальные тепловые зазоры, рассчитанные на нагрев изделий до оптимальных значений. Для предотвращения заклиниваний в конструкцию мотора включена система охлаждения двигателя.

Какая рабочая температура бензинового двигателя является оптимальной? Рабочая температура бензиновых силовых агрегатов как карбюраторного, так и инжекторного, не должна превышать +90°С. Задача охлаждающей жидкости – сохранять постоянную температуру двигателя на должном уровне.

Интересно: Существует понятие «опасная температура двигателя». Для ДВС бензинового типа она составляет 130°С. После достижения предельных значений может произойти заклинивание элементов силового агрегата.

Важно: После включения мотора при дальнейшем движении транспортного средства оператор, постоянно держит под контролем значения рабочей температуры ДВС. Отклонения свидетельствуют о проблемах, появившихся в охлаждающей системе:

1. Повышение температуры в бензиновом двигателе приводит к закипанию и быстрому испарению ОЖ.
2. При уменьшении ее количества температура мотора стремительно возрастет.
3. Под воздействием высоких температур металл начнет деформироваться и расширяться в объеме.
4. Размеры деталей будут сильно изменены.
5. В результате, произойдет заклинивание мотора.

Чтобы восстановить работоспособность такого двигателя потребуется дорогостоящий капитальный ремонт автомобиля.

К чему приводит переохлаждение мотора

Такое явление, как переохлаждение также негативно сказывается на качестве работы силового агрегата. Чаще всего это случается зимой или при эксплуатации транспортного средства в сложных климатических условиях крайнего севера.

Рабочая температура двигателя зимой может быть резко снижена в процессе движения авто. При этом потоки охлажденного воздуха обдувают радиатор и весь силовой агрегат. В результате, охлаждающая жидкость резко понижает температуру мотора, даже, если он работает на полных нагрузках.

Понижение рабочей температуры мотора опасно по следующим причинам:

1. При переохлаждении системы питания в карбюраторе обмерзает отверстие жиклера, через которое поступает воздух, в результате свечи зажигания заливаются бензином. Чтобы продолжить движение, водителю придется ждать высыхания свечей.
2. При минусовых температурах окружающей среды в автомобилях, работающих на воде, охлаждающая жидкость (ОЖ) замерзает в трубках радиатора. Прекращение циркуляции ОЖ приводит к перегреву мотора. Опытные автовладельцы устанавливают специальные тканевые перегородки или защитные жалюзи на решетку радиатора.
3. Ухудшение качества или отсутствие отопления салона автомобиля в зимний период может привести к нарушениям управления транспортным средством.

Рабочая температура дизельного двигателя

Поддержание рабочей температуры дизеля является необходимым условием для оптимального функционирования механизмов и систем транспортного средства. Принцип действия дизельного мотора принципиально отличается от бензинового. Здесь топливная смесь не готовится заранее. Первым в камеру попадает воздух. При сильном сжатии воздушная масса разогревается до +700°С. В момент топливного впрыска происходит взрыв с последующим равномерным сгоранием образовавшейся смеси. В результате чего, поршень перемещается в нижнюю мертвую точку.

Температура дизеля зависит от следующих факторов:

• тип мотора;
• период задержки воспламенения топливовоздушной смеси;
• качество, равномерность сгорания топлива.

Считается, что оптимальная рабочая температура двигателя должна находиться в пределах 70 – 90°С. Допустимый максимум для дизельных силовых агрегатов, работающих под усиленными нагрузками, равен +97°С, не более.

Совет: Если дизельный двигатель исправен, перед началом движения рекомендуется прогреть охлаждающую жидкость до температуры не менее +40°С. При сильных морозах за бортом автомобиля мотор может начинать прогреваться только при движении. На первых порах рекомендуется включить пониженную передачу. В дальнейшем, нагрузка на движок должна повышаться постепенно, только после поднятия температуры хотя бы до 80°С.

Краткое описание принципа действия системы охлаждения

В данную систему входят следующие рабочие элементы:

1. Расширительная емкость.
2. Радиатор охлаждения.
3. Патрубки верхний и нижний.
4. Рубашки охлаждения блока цилиндров.
5. Соединительные шланги.
6. Насос ОЖ.
7. Термостат.
8. Радиатор отопителя салона.
9. Охлаждающая жидкость.

Схема работы системы охлаждения силового агрегата:

Как видно из схемы, в охлаждающей системе происходят следующие процессы:

• Охлаждающая жидкость под воздействием насоса в принудительном порядке проходит по шлангам, трубкам и прочим магистралям.
• Она эффективно омывает каждый цилиндр ДВС.
• Цилиндры, в частности камеры сгорания, являются источниками основного тепла, выделяемого силовым агрегатом.
• Вокруг каждого цилиндра расположены специальные технологические полости под названием «рубашки охлаждения».
• Рубашки охлаждения сообщаются между собой посредством подготовленных каналов. Через данные полости охлаждающая жидкость циркулирует в постоянном режиме.
• Благодаря движению ОЖ, тепловая энергия отводится от двигателя внутреннего сгорания в радиатор через верхний патрубок.
• Проходя сквозь лабиринты тонких трубок радиатора, жидкость охлаждается при помощи естественного обдува или воздушных потоков, создаваемых вентилятором.
• Далее ОЖ продолжает круговое движение через нижний патрубок охлаждающего радиатора.

Методы восстановления нормальной температуры ДВС

При обнаружении завышения данного параметра, прежде всего, нужно остановить автомобиль, заглушить мотор и начать обследование:

1. Убедиться в достаточном объеме антифриза в системе охлаждения.
2. При необходимости восполнить необходимое количество.
3. Жидкость заливается непосредственно в радиатор охлаждения (при этом необходимо соблюдать осторожность, чтобы не обжечься горячим составом).
4. Осмотреть систему, чтобы исключить возможные протечки.
5. Продиагностировать радиатор на предмет герметичности.

Если восполнение объема антифриза не дало ожидаемого результата, температура двигателя продолжает подниматься, это означает, что мотор нуждается в компьютерной диагностике в условиях специализированного сервисного центра.

Среди наиболее частых отказов в системе охлаждения ДВС можно выделить следующие пункты:

• сбои в работе клапана термостата;
• поломки электрического вентилятора;
• чрезмерное засорение трубок радиатора;
• поломка клапана крышки расширительного бачка;
• протечки в корпусе насоса;
• нарушение герметичности системы.

Тепловой режим двигателя считается оптимальным при его значениях, находящихся в пределах от +80 до +90 °С. При таких условиях мотор работает стабильно. При этом обеспечена существенная экономия горючего материала, детали и узлы силового агрегата получают минимальный износ, независимо от нагрузок на двигатель и особенностей работы транспортного средства.

Важно: Чтобы рабочая температура ДВС находилась в заданных пределах, необходимо проводить регулярную диагностику системы охлаждения силового агрегата.

Насколько сильно нагревается камера сгорания в автомобиле? [Ответ может вас удивить!]

Независимо от того, являетесь ли вы механиком по выходным, любителем редукторных передач или просто владельцем транспортного средства, интересующимся принципом работы вашего автомобиля, вы можете узнать больше о том, как двигатель сжигает топливо для создания мощности. . Многие распространенные вопросы касаются причин перегрева двигателя. Вам может быть интересно, насколько горячим становится двигатель вашего автомобиля, особенно его самое горячее место — камера сгорания. Ну, не удивляйтесь больше: мы провели исследование, и у нас есть ответ для вас!

Температура дымовых газов внутри камеры сгорания обычно составляет около 2800°F. В дизельном двигателе эта температура остается довольно стабильной. В бензиновом двигателе температура может подняться до 4500°F и выше при определенных обстоятельствах. Однако система охлаждения двигателя автомобиля поддерживает температуру стенок камеры сгорания от 265°F до 475°F.  

предотвращает плавление металла в двигателе. Мы также объясним, почему температура камеры сгорания отличается в дизельных и бензиновых двигателях. И мы дадим вам несколько советов, чтобы двигатель вашего автомобиля оставался холодным даже в суровых условиях вождения. Продолжайте читать, чтобы узнать больше!

Прежде чем вы продолжите чтение, скажем, мы надеемся, что вы найдете здесь полезные ссылки. Если вы купите что-то по ссылке на этой странице, мы можем получить комиссию, так что спасибо!

Насколько сильно нагревается камера сгорания в автомобиле?

Камера сгорания представляет собой пространство внутри каждого цилиндра двигателя автомобиля, где топливо смешивается с воздухом, воспламеняется и сгорает. Этот процесс преобразует химическую энергию топлива в механическую энергию, которая толкает поршень в цилиндре. Движение поршня, в свою очередь, запускает сложную серию механических взаимодействий, которые в конечном итоге приводят автомобиль в движение.

Однако процесс горения неэффективен: 70% энергии горящей смеси топлива и воздуха выделяется в виде тепла. Это резко повышает температуру в камере сгорания, и большая часть этого тепла передается стенкам камеры сгорания и всему блоку двигателя.

Типичная температура горючих газов внутри автомобильной камеры сгорания составляет около 2800°F. Конечно, металлические детали двигателя не должны нагреваться до такой температуры: сталь плавится при 2500°F, а алюминиевые сплавы плавятся при температуре около 2500°F. 1200 ° F. Когда одна или несколько металлических частей двигателя достигают критической температуры и начинают деформироваться, следует катастрофический отказ двигателя.

Поэтому современные автомобильные двигатели имеют сложные системы охлаждения, предназначенные для поддержания температуры металлических поверхностей внутри и вокруг камеры сгорания при гораздо более низких температурах. В следующих примерах приведены типичные температуры различных деталей двигателя, связанных с системой внутреннего сгорания, при нормальной работе:

• Впускной клапан: 475°F 
• Выпускной клапан: 1200°F
• Свеча зажигания: 1100°F
• Поверхность поршня: 575°F
• Стенка цилиндра: 375°F

Аналогичным образом, исследование, проведенное Обществом автомобильных инженеров (SAE), показало, что температура стенок камеры сгорания (верхней части стенки цилиндра), в частности, колеблется от 265°F при ограниченном дросселе до 475°F при дроссельной заслонке. широко открыто.

Насколько горячо горение?

Начальная температура сгорания в двигателе транспортного средства определяется двумя факторами: теплом пламени и дополнительным теплом, возникающим при сжатии газов в камере сгорания. Бензиновые и дизельные двигатели в этом отношении отличаются друг от друга, поэтому мы рассмотрим их отдельно.

Бензиновый двигатель

В бензиновом двигателе после впрыска топлива топливной форсункой в ​​камеру сгорания свеча зажигания воспламеняет топливо. Температура образующегося пламени составляет около 2600°F. Большинство бензиновых двигателей имеют степень сжатия 9:1 в камере сгорания; это давление добавляет примерно 200°F, повышая типичную температуру сгорания до 2800°F. 

В зависимости от формы камеры сгорания, нагрузки на двигатель и числа оборотов в минуту, Температура горения газов в бензиновом двигателе может достигать 4500°F. В экстремальных ситуациях она может достигать 6000°F9.0003

Дизельный двигатель

Напротив, в дизельных двигателях начальная степень сжатия составляет 20:1, нагревая воздух до 1200°F или выше, прежде чем топливо впрыскивается в камеру сгорания. Когда топливо воспламеняется, в результате сгорания добавляется еще 2600°F, а общая начальная температура сгорания составляет 3800°F.

Сразу после запуска двигателя поршень опускается ниже в цилиндре. Это эффективно увеличивает объем камеры сгорания и снижает степень сжатия, так что температура в камере падает. Она стабилизируется на уровне около 2800 ° F. В отличие от бензинового двигателя, дизельный двигатель поддерживает эту температуру сгорания: всякий раз, когда термостат обнаруживает повышение температуры, он дает поршню сигнал опуститься ниже в цилиндре.

Нажмите здесь, чтобы увидеть этот дизельный термостат для Ford Powerstroke 7.3 на Amazon.

Как охлаждать камеру сгорания?

Учитывая все тепло, выделяемое в камере сгорания, очень важно, чтобы каждый двигатель имел хорошо спроектированную систему охлаждения. Если металлические части двигателя сильно нагреются, они могут расплавиться, что приведет к катастрофическому отказу двигателя. Производители автомобилей разработали два основных способа охлаждения камеры сгорания и блока цилиндров.

Жидкостное охлаждение

Почти все автомобили, выпускаемые в настоящее время, используют систему жидкостного охлаждения для отвода тепла от блока цилиндров. Насос подает охлаждающую жидкость (смесь воды и этанола) через ряд шлангов и портов. Когда охлаждающая жидкость проходит через блок цилиндров, она отводит тепло от металлических поверхностей. Затем охлаждающая жидкость проходит через радиатор, где передает тепло тонким металлическим ребрам, которые затем излучают это тепло в окружающий воздух.

Владельцу транспортного средства крайне важно поддерживать оптимальный уровень охлаждающей жидкости в автомобиле, как описано в руководстве по эксплуатации. Большинство механиков также рекомендуют промывать систему и менять охлаждающую жидкость каждые два года или каждые 30 000 миль пробега.

Нажмите здесь, чтобы увидеть эту безводную охлаждающую жидкость Evans на Amazon.

Керамическое покрытие головки цилиндров

Некоторые производители также наносят керамическое покрытие на внутреннюю часть головки цилиндров. Поскольку керамика плохо передает тепло, это помогает защитить металлические стенки цилиндра от поглощения и передачи тепла остальной части блока цилиндров.

Что можно сделать, чтобы охладить блок двигателя

Если у вас относительно новый автомобиль, вам мало что нужно делать для защиты двигателя от тепла сгорания, кроме как следить за тем, чтобы охлаждающая жидкость оставалась свежей и доверху выключенный. Но если у вас старый автомобиль — особенно винтажный масл-кар, на котором вы любите жестко ездить, — вот несколько советов, как поддерживать охлаждение двигателя.

Установите лучший радиатор

Замените старый медно-латунный радиатор на качественный высокоэффективный радиатор из алюминиевого сплава. Он на 30 фунтов легче и намного быстрее рассеивает тепло, сохраняя двигатель холодным без ущерба для производительности.

Предостережение: убедитесь, что вы покупаете радиатор, специально разработанный для марки, модели и года выпуска вашего автомобиля, чтобы все отверстия для винтов и клапанов/шлангов были на своих местах.

Нажмите здесь, чтобы увидеть этот сменный радиатор Mustang 1970–1973 годов на Amazon.

Установите более мощный насос охлаждающей жидкости

Замените старый тяжелый насос охлаждающей жидкости новым, более легким и эффективным. Чем эффективнее ваш насос пропускает охлаждающую жидкость через двигатель и к радиатору, тем лучше он будет охлаждать блок двигателя.

Edelbrock производит широкий ассортимент насосов охлаждающей жидкости для старинных автомобилей и грузовиков, качество которых превосходно. Опять же, не забудьте точно указать марку, модель и год выпуска вашего автомобиля.

Нажмите здесь, чтобы увидеть этот водяной насос Edelbrock на Amazon.

Увеличьте поток воздуха с помощью модернизированного вентилятора

Замена старого вентилятора радиатора вашего автомобиля на обновленный может увеличить поток воздуха через радиатор. А больший поток воздуха означает лучшее и более быстрое охлаждение. Механические вентиляторы, как правило, лучше, но и высококачественный электрический вентилятор может отлично с этим справиться. Размер и форма выбранного вами вентилятора могут зависеть от того, какие другие модификации вы внесли в свой двигатель и какое место доступно для вентилятора.

Нажмите здесь, чтобы увидеть этот вентилятор Flex-A-Lite на Amazon.

Является ли камера сгорания частью головки цилиндров?

Камера сгорания является частью головки блока цилиндров. В частности, это пространство внутри цилиндра, ограниченное головкой поршня (внизу), внутренней частью цилиндра (вверху) и стенками цилиндра (по бокам). Объем камеры сгорания изменяется в зависимости от положения поршня.

Вот как это работает. Большинство автомобильных двигателей содержат 4, 6 или 8 цилиндров. Внутри каждого цилиндра находится поршень, который скользит вверх и вниз в четырехтактном цикле:

1. Впуск: головка поршня находится в самой нижней точке цилиндра. Объем камеры сгорания максимален. Топливо распыляется в камеру через впускной клапан в верхней части головки цилиндров.
2. Сжатие: головка поршня поднимается, сжимая воздушно-топливную смесь. Объем камеры сгорания уменьшается. Сжатие повышает температуру воздушно-топливной смеси.
3. Сгорание: головка поршня находится в самой высокой точке цилиндра. Объем камеры сгорания минимальный. Топливно-воздушная смесь воспламеняется и сгорает с выделением тепла и механической энергии.
4. Выхлоп: поршень опускается в самое нижнее положение в цилиндре. Объем камеры сгорания увеличивается до максимума. Механическая энергия сгорания приводит в движение поршень; тепло выделяется через выпускной клапан в верхней части цилиндра.

Насколько горячий цилиндр двигателя?

При нормальной работе стенки цилиндра двигателя могут нагреваться до 375°F. Конечно, без высокоэффективной системы охлаждения цилиндр нагревался бы намного сильнее и в конце концов расплавился бы. Особенно важно поддерживать температуру стенок цилиндра на уровне 375 ° F или ниже, поскольку более высокие температуры затвердевают нагаром на стенках, что приводит к накоплению нагара и отрицательно влияет на производительность.

В заключение

Температура внутри двигателя вашего автомобиля, особенно в камере сгорания, горячая, горячая, горячая! Теперь, когда вы знаете , как горячих вещей может попасть под капот, вы лучше поймете, насколько важно, чтобы система охлаждения двигателя вашего автомобиля работала с максимальной эффективностью. Зная, что все это тепло отводится от двигателя через радиатор, вы можете продолжать ехать по шоссе, будучи уверенными, что ваша поездка останется неизменной!

Вам также может понравиться:

Как масло попадает в камеру сгорания автомобиля?

10 Симптомы пропусков зажигания в двигателе, которые должен знать каждый водитель

Температура камеры сгорания и мгновенные измерения локального теплового потока в двигателе с искровым зажиганием

1993-03-01

Температуры и тепловые потоки в камере сгорания и поршнях головки цилиндров измерялись в 4-цилиндровом двигателе с искровым зажиганием объемом 2,2 л. Измерения для камеры сгорания проводились при полностью открытой дроссельной заслонке, от 1400 до 5000 об/мин с шагом 600 об/мин, дополнительные измерения проводились в камере сгорания при частично открытой дроссельной заслонке при 3200 об/мин. Измерения температуры поршня и теплового потока проводились в режиме WOT от 1400 до 3200 об/мин с шагом 600 об/мин. Средняя температура поверхности камеры сгорания составляла от 130 град. С до 248 град. C, а пиковые температуры поверхности камеры сгорания составляли от 142 град. С до 258 град. C для условий WOT. Пиковый тепловой поток на поверхность для условий WOT в камере сгорания колебался от 1,2 МВт/м ² до 5,0 МВт/м ² . Тепловые потоки в центральной области были в 2,3-2,8 раза выше, чем в концевых газовых зонах камеры сгорания. Температура поршня была на 10-25 градусов выше, чем у соответствующих поверхностей камеры сгорания в условиях WOT. Пиковые значения теплового потока в торцевой газовой области поршня были в 2-4 раза выше, чем в соответствующих местах на камере сгорания в условиях WOT. Модель теплообмена Вошни хорошо коррелирует с экспериментальными данными о мгновенном локальном тепловом потоке. Данные о долгосрочных тепловых потоках показывают, что образование отложений сильно изменяет поверхностный теплообмен.

SAE MOBILUS

Подписчики могут просматривать аннотации и загружать весь контент SAE.