СОСТАВЛЯЮЩИЕ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА ТРАКТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

Формой выражения распределения тепловой энергии потребленного двигателем топлива является уравнение теплового баланса. Так называемый внешний тепловой баланс двигателя внутреннего сгорания характеризует, с одной стороны, эффективное использование введенного с топливом тепла, а с другой стороны, — различные потери тепла.

Если выразить составляющие теплового баланса в процентах от всего тепла, введенного в двигатель с топливом Qm, то получим следующее уравнение.

В уравнении (1) члены, стоящие в скобках, представляют собой потери тепла, т. е. ту часть тепловой энергии введенного в двигатель топлива, которая не идет на выполнение полезной работы.

Рассмотрим изменения составляющих теплового баланса тракторного дизеля с воздушным охлаждением.

С ростом числа оборотов при постоянной нагрузке (рис. 1а): значительно возрастают потери тепла, эквивалентные механическим потерям в двигателе qMn (с 7,5% до 12%) и потери тепла с отработавшими газами qr (с 30% до 37%).

С увеличением нагрузки при постоянном скоростном режиме {рис. 16), а следовательно, с увеличением давления наддувочного ifuivxa (.с 1,085 до 1,44 кг/см2) доля тепла, эквивалентного механическим потерям qMI, уменьшается почти втрое; потери тепла с отработавшими газами qr, возрастают, но в меньшей степени, чем при повышении числа оборотов.

Экспериментальная одноцилиндровая установка, на которой производились исследования теплового баланса тракторного дизеля с воздушным охлаждением, позволяла определять тепло, отводимое охлаждающим воздухом от головки и от цилиндра раздельно. С повышением скоростного режима двигателя при постоянной нагрузке (см. рис. 2а) наблюдается следующее: а) доля тепла, отводимого охлаждающим воздухом ( q0ym+ Цоы % снижается с 22 до 18,7% за счет уменьшения относительной теплоотдачи в воздух от головки цгохл и от цилиндра Цохл приблизительно в равной степени; б) относителшгая теплоотдача в масло qM практически не меняется.

Рост нагрузки на одном скоростном режиме (см. рис. 26) сопровождается снижением доли тепла, отводимого охлаждающим воздухом (с 36,8% до 17,5%), причем это снижение происходит приблизительно в равной степени за счет уменьшения и qroxn (на 9,1%) и q"M (на 10,2%); потери тепла в масло qM значительно снижаются (с 10,9% до 3,8%).

Следует отметить, что при п=1700 об/мин и рс=8 кг/см2 с головки снимается 65% тепла, отводимого системой воздушного охлаждения, маслом же тепла отводится приблизительно в 5 раз меньше, чем охлаждающим воздухом.

При увеличении удельного расхода охлаждающего воздуха (от 30 до 80 кг/лс-час) на каждые 10 кг/лс-час наблюдается возрастание доли тепла, отводимого охлаждающим воздухом, па 0,64% (главным образом за счет теплоотдачи от головки), снижение относительной теплоотдачи в масло па 0,26%.

Понижение температуры наддувочного воздуха в исследованных пределах (от 8ГС до 30°С) приводит к уменьшению доли тепла, отводимого в охлаждающий воздух, на 0,58% на каждые 10°С понижения, остальные составляющие теплового баланса практически не меняются.

Анализ изменения составляющих теплового баланса дизеля « воздушным охлаждением позволяет сделать следующие выводы:

1. Существенное возрастание потерь тепла в отработавшие газы qrc увеличением оборотов говорит о том, что больший эффект от применения газотурбинного наддува, как способа использования энергии отработавших газов, может быть получен на более высоких оборотах.

2. Форсирование двигателя наддувом (т.е. увеличение давления наддувочного воздуха) дает дополнительный выигрыш за ечет снижения относительных потерь тепла qMn, эквивалентных механическим потерям.

3. При выборе размеров вентилятора и определений параметров терморегулирования развернутого двигателя с воздушным охлаждением необходимо учитывать, что с ростом расхода воздуха на охлаждение будет уменьшаться количество теплоты, идущее на полезную работу qe за счет потерь на привод вентилятора. Следовательно, выбор удельного расхода воздуха па охлаждение необходимо производить из условия изменения эффективного к. п. д. и температурного состояния элементов головки.

4. Понижение температуры наддувочного воздуха в испытанных пределах (80°С — 30°С) не приводит к существенному снижению тепловых потерь, однако оно может быть использовано для снижения температуры межклапанной перемычки головки.