Перейти к публикации

Тепловая нагруженность ДВС


Рекомендованные сообщения

В разных ветках так или иначе затрагивалась данная тема. Предлагаю "погрызть гранит науки" здесь.

 

Дизель VS ДсИЗ (двиг. с искровым зажиганием)

 

Общеизвестные факты о Дизеле в сравнении с ДсИЗ:

  • Свечи, катушки и т.п. выкинули - и хрен с ними; сложной топливной аппаратуры с форсунками прикрутили - пячаль...
  • Степень сжатия в дизеле выше (в 2-3 раза)
  • Выше нагрузки воспринимаемые ЦПГ и КШМ
  • Выше прочность и масса деталей воспринимающих нагрузки
  • Выше инерционные нагрузки (от потяжелевших подвижных деталей)
  • Крутиться не так бодро, зато с низов тянет как бизон!
  • Выше экономичность
  • Детонация? Нет, не слышали..
  • Температура отработавших газов ниже
  • Турбо? Обязательно! Дайте три!
  • Запуск в трескучие морозы? Главное верить и все получится..
  • Тарахтит и коптит, зараза! :)
 
Факты (по науке):
  • Теплотворность солярки ниже бензина на 5%
  • Почему дизель экономичнее? Дизель очень неплохо потребляет  бедные топливовоздушные смеси (ТВС) (и ни разу не кашляет). Состав ТВС оценивается коэф. избытка воздуха (Альфа), который характеризует избыточность воздуха в ТВС, относительно минимального кол-ва воздуха необходимого для полного сгорания топлива. Альфа = 1 (воздуха ровно столько, сколько нужно для сгорания); Альфа > 1 (смесь бедная, воздуха больше чем надо); Альфа

  

Материалы: 

http://www.academia-moscow.ru/ftp_share/_books/fragments/fragment_23602.pdf (фрагмент учебника МАДИ, особо интересны главы 1.3, 1.6)

 

Выдержки из вышеприведенного учебника:

Данные по температуре заряда (в Кельвинах) в камере сгорания в рабочих циклах Дизеля/ДсИЗ на режиме номинальной мощности:

 

                                                  Дизель                                        ДсИЗ (двс с искровым зажиганием)

 

Впуск                                        310...350 К (360 К наддув)         320...380 К         

Сжатие                                     700...900 К (1000 К наддув)       600...900 К

Рабочий Ход (горение)           1800...2200 К  (?? наддув)         2500...2800 К                                 

Рабочий Ход (расширение)    950...1100 К                               1200...1700 К

Выпуск                                      600...850 К                                 900...1100 К

 

Понятно, что здесь может охватываться широчайший диапазон различных моделей автомобильных ДВС-ов и показывается средняя температура по больнице. Делать по этим данным какие-либо выводы например о схожих по основным параметрам Дизелю и ДсИЗ не представляется возможным. Так например по дизелю, указывается что давление в такте горения может достигать 9,5 Мпа, но при наддуве давление может увеличиться до 18 МПа!  А что происходит с температурой?! Включена ли она в диапазон 1800...2200 К?

 

Из интересного:

Более 450 градусов на поршне? Извольте: Судовые дизеля: http://sudoremont.blogspot.ru/2014/11/blog-post_27.html

Изменено пользователем sergun
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Другие ответы в этой теме
30.10.2015 в 14:37, VladimirR сказал:

@sergun,

 

Я здесь не взялся разобрать все по полочкам, потому как, это мне одному не по силам.. А надеюсь также и на коллективный разум. Без ссылок пока, никак не обойтись, потому как ищем ответы и нужны материалы, которые могли бы их дать. Копий сломано уже много, а к консолидированному выводу, как я понял, так и не пришли..

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

ну раз гранит, то помогу, я ентим профессионально занимаюсь...

повторю пост:

есть работы как раз посвященные созданию мало теплонагруженных дизелей, у них объемы...   :wacko: много очень много... цель снижение расхода до!!!! рекордных ~120 г*л.с./ч И КПД свыше 50%!!!!

там температуры намного ниже, но и обороты дай Бог в среднем 50об/мин, короче у таких дизелей очень! низкая литровая мощность и следовательно низкая теплонагруженность...

а есть быстроходные дизеля у них как раз наоборот высокие обороты и высокая литровая мощность под 150л.с./литр там и теплонагруженность повыше будет... но опять таки выше кого? и при каких обстоятельствах...

посему как конкретный пример... есть 2 мотора на одну и туже машинку...  D4EA и G4GC оба мотора по 2литра и у обоих по 140л.с. ....

ну и при одних и тех же оборотах, например 3000 у кого поршень прогреется больше? а если будем сравнивать не одинаковые обороты, а мощность выдаваемую мотором? то у кого больше будет?

посему возвращаясь к теме Common Rail и масел, замечу:

1. Common Rail и был придуман чтоб поднять литровую мощность дизеля, при этом в силу требований экологии они все задушены EGR-ом...

2. для дизелей повышение литровой мощности ограничено! теплонагруженностью, а у зажигалок детонационной стойкостью топлива....

предполагая, что меня щас закидают, приведя в пример моторы  формулы 1, то напомню, что там под 18тыщ оборотов... и тут надо рассматривать уже не просто литровую мощность, а увязанную на один такт...  и если рассматривать мощность за такт, то.... у бензинового 5-6 бар наддува и вуаля...уже потолок детонационной стойкости топлива, отсюда и обороты под 15-18 тыщ, чтоб мощность заполучить под 900л.с. с литра!!!, а вот  у дизеля вдуть воздуха можно мно-ого... детонации то нет, есть проблема прочности и теплонагруженности... короче, что то Остапа понесло...   :pardon:

 

P.S. рекордсмены среди

дизелей 5 литров -  750л.с. при 3800 оборотах (мощность за оборот в секунду с 1 литра = 2.3)

бензиновых 1,5 литров 1300 л.с. при 11,5тыс оборотах...  (мощность за оборот в секунду с 1 литра = 4.5)

для бензинового это предел горения топлива, для дизеля предел прочности....

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Процесс сгорания в дизеле.

 

Дизель не зря вызывает подозрение, тем обстоятельством, что как-то умудряется работать без свечей. Внутри у него происходит настоящая «черная магия», результаты деятельности которой, мы иногда видим в виде черных клубов дыма, вырывающихся из выхлопной трубы.

 

Как мы уже увидели выше, если судить по температуре заряда в камере сгорания на различных тактах, Дизель в целом можно считать «холоднее» нежели ДсИЗ. Однако почему, как только речь идет о тепловой напряженности ДВС, упоминаются в основном Дизеля? Почему же там, этот вопрос (тепловой напряженности) ставится ребром, хотя внутри камеры сгорания Дизеля, казалось бы, не так горячо?

 

Ответ кроется в процессе горения. По типу течения процессы горения можно разделить на 2 группы:

  1. Кинетическое горение. Преимущественно протекает в гомогенных (однородных) смесях, характерных для ДсИЗ. Для гомогенных смесей свойственно хорошее смешение топлива с воздухом, соответственно такая смесь сгорит полнее (большая часть топлива вступит в реакцию с кислородом и полноценно сгорит, с выделением продуктов сгорания и без сажи)
  2. Диффузионное горение. Преимущественно протекает в гетерогенных (разнородных) смесях, характерных для Дизеля. В гетерогенной смеси топливо перемешивается с воздухом неравномерно. В тех областях, где горение будет происходить с недостатком кислорода, интенсивно образуется сажа.

Теплота от рабочего тела к поверхностям деталей передается с помощью радиации (теплового излучения) и теплоотдачи (конвекционной). Роль теплового излучения в дизеле особенно высока. Т.к. из-за повышенного содержания сажи, пламя в Дизеле – «черное», т.е. обладает высокой излучательной способностью. Согласно измерениям, температура дизельного пламени превышает значения средней температуры по объему камеры сгорания.

Высокие значения температуры пламени и степени его «черноты» определяют высокую долю теплоты, передаваемой излучением (по некоторым оценкам, до 45% и более).

 

Так что можно резюмировать, что если мы сравниваем "сравнимое", т.е. рассматриваем схожие по базовым характеристикам Дизель и ДсИЗ, то в плане теплонапряженности на Дизель выпадает более тяжелая ноша.

 

Такие пироги…

Изменено пользователем sergun
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Типичное распределение температуры на поршне (данные картинки не совсем наглядные, т.к. одни и те же цвета соотв. разным температурам, так у дизеля красный цвет - 359...375, у ДсИЗ - 290...300):

 

                                       ДсИЗ                                                                                                        Дизель

 

                      

 

                                                                     

                                                                     

                                                                     Back to USSR

 

 

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Рассмотрим интересные существующие инженерные решения, итак передовой трех-турбинный дизель N57D30S1 от BMW, поршни: http://www.zr.ru/content/news/448073-dizel_bmw_tri-turbo_poluchit_porshni_novoj_konstrukcii/

Как мы видим, в области жарового пояса поршня сделана полость для охлаждения маслом, что позволяет противостоять черной магии дизеля, даже используя алюминиевые поршни.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Противостоять так называемой чёрной магии дизеля... Имеется в виду образованию образивных продуктов в коммон рейл? Если да, то значит ли это что в таких моторах можно использовать полнозольные масла?

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете опубликовать сообщение сейчас, а зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, войдите в него для написания от своего имени.

Гость
Ответить в теме...

×   Вставлено в виде отформатированного текста.   Вставить в виде обычного текста

  Разрешено не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отобразить как ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставить изображения напрямую. Загрузите или вставьте изображения по ссылке.

  • Сейчас на странице   0 пользователей

    Нет пользователей, просматривающих эту страницу.

×
×
  • Создать...