до какой температуры нагревается поршень двигателя
Температура поршня
Температуры в поршне
Температура свежей смеси (воздух или смесь) может быть боле 200°C
для турбированных двигателей. Интеркуллеры на впуске уменьшают температуру до 40-60°C,
что обеспечивает лучшее заполнение камеры сгорания, так же использование впрыска водо-метанола дает хорошие показатели на впуске, об этом писал в теме про в пуск.
Из-за теплоемкости, поршня и других частей в камере сгорания невозможно точно определить температурные колебания. Но все же можно утверждать, что есть небольшая амплитуда изменения температуры поршня хоть и в несколько градусов, в зависимости от такта, впуск это или рабочий ход. Днище поршня первым подвергается нагреву раскаленными газами и поглощает различное количество тепла,
в зависимости от такта, оборотов двигателя и нагрузки. Высокая температура в первую очередь отводится через поршневые кольца к стенкам цилиндра, и в меньшей степени, юбкой поршня.
Дальше разберем самые нагруженные температурные области поршня, следует отметить что они различны для разных типов поршней и зависят от их формы и материала из которого они изготовлены. Типичные температурные распределения для бензинового и
дизельного двигателя показаны на рисунках 1.1 и 1.2.
Температурное распределение в
поршне бензинового двигателя
Температурное распределение в
поршне дизельного двигателя
Температурные уровни и распределение в поршне по существу зависят от следующих
параметров:
Чрезмерно высокая температура компрессионного кольца приводит к нагару масла в канавке, закоксованию и в следствии залеганию. Повышается нагрузка на остальные кольца и теряется герметичность камеры сгорания, через кольца прорываются отработанные газы нарушая смазку поршня, что приводит к увеличению силы трения и еще большему увеличению температуры поршня. в последствии его заклиниванию или задирам.
Что нужно знать о прогреве двигателя? Разбираем мотор по винтикам
Что нужно знать о прогреве двигателя? Разбираем мотор по винтикам
Основная проблема холодного пуска — это большая разница температур между горящим газом и частями двигателя. Сразу после запуска металлические стенки начинают поглощать тепло. Поскольку все компоненты мотора изготовлены из разных материалов и обладают разной теплопроводностью, в ходе теплообмена металлы начинают «играть», другими словами — притираться. Когда температура алюминиевой ГБЦ приблизилась к рабочей, алюминий, вследствие своих физических свойств, начинает расширяться. При этом крепёжные винты, ещё не прогретые в достаточной степени, препятствуют расширению металла. Этот процесс создаёт значительное напряжение в конструкции.
Выпускные клапаны и поршни
То же самое с поршнями: их расширение больше в верхней части, которая поглощает тепло из рабочего газа. А, например, выпускные клапаны нагреваются быстро, но имеют коэффициент расширения ниже, чем у ГБЦ. После того, как температура стабилизируется, все компоненты мотора должны войти в режим работы, который был рассчитан на фазе проектирования. Таким образом, после прогрева рабочая температура двигателя перестаёт зависеть от температуры окружающей среды.
Не менее важны процессы, происходящие с холодным двигателем на уровне смазки. При низких температурах масло становится более вязким, значит, течёт хуже. Высокая вязкость масла приводит к увеличению давления во всей смазочной системе. Чтобы избежать чрезмерно высокого давления, масляный насос оснащён предохранительным клапаном. На “холодную” клапан открывается и выпускает избыточную часть смазки в поддон. Тот факт, что масло ещё слишком вязкое и его излишки стравливаются, приводит к тому, что смазке необходимо длительное время после пуска, чтобы добраться до всех компонентов мотора, смазать их и установить рабочее давление в системе. Именно поэтому первые несколько минут мы слышим, что двигатель работает шумно.
Таким образом, “на холодную” смазка в системе циркулирует в недостаточном объеме и довольно медленно. Существуют масла с низкой вязкостью, что заметно улучшает ситуацию, но не решают проблему полностью. Следует также отметить, что масло прогревается значительно медленнее, чем охлаждающая жидкость в радиаторе. Именно поэтому в гражданских автомобилях антифриз в системе охлаждения предпочтительнее, чем масляные радиаторы: при низких температурах износ деталей увеличивается, и с этой точки зрения быстрый прогрев выгоднее.
В прошлом автолюбители сталкивались с куда большими трудностями при прогреве мотора. После пуска карбюраторного ДВС необходимо было открыть “подсос”, заслонку, вследствие чего в камеру попадала обогащённая горючая смесь. Мотор работал неравномерно на чрезмерно высоких оборотах. С появлением инжектора топливо стало распыляться мельче и испаряться быстрее, практически не конденсируясь на металлических стенках. Кроме того, благодаря развитию электроники, сегодня топливо дозируется с ювелирной точностью даже в экстремально холодных условиях эксплуатации.
Как правильно прогревать мотор?
Двигатель должен прогреваться постепенно и в меру быстро. Стоять на месте с включённым двигателем более 1-2 минут, как это было во времена карбюраторных моторов, сегодня контрпродуктивно (а в некоторых странах даже запрещено): на холостых оборотах мотор прогревается медленнее, чем во время движения транспортного средства. Тем самым мы только продлеваем работу двигателя под нагрузкой. Педаль акселератора на автомобиле рекомендуется держать слегка нажатой (т.е. начинать движение плавно, размеренно переключая передачи). Чем выше обороты, тем больше сжигается топлива за единицу времени и выделяется больше тепла, следовательно, нагрев происходит быстрее. Такой режим, безусловно, способствует меньшему выделению выхлопных газов, т.к. катализатор должен работать при определённой температуре, чтобы выполнять свою прямую функцию. Чем быстрее он выйдет на рабочую температуру, тем лучше для окружающей среды.
Но важно не перестараться при старте. Чрезмерно резкое воздействие на педаль акселератора способствует аномальному термическому напряжению между металлическими стенками и горючей смесью. Слишком быстрое расширение металлу противопоказано. Здесь мы имеем дело с его “термической усталостью”, которая может привести к разрушению металла и трещинам. Скорость автомобиля должна быть низкой ещё и потому, что в момент прогрева в двигателе циркулирует недостаточное количество масла.
Таким образом, лучше всего начинать движение практически сразу после холодного старта, сохраняя низкую скорость и без спешки переключая передачи. Подачу газа стоит увеличивать пропорционально по мере прогрева двигателя. Конечно, начинать двигаться сразу можно только в том случае, если обледенелое стекло позволяет видеть дорогу.
о тепловом расширении
Речь пойдет о том, моих эксперементах точнее о моей 2х литровой поршневой.
изначально покупал, новую поршневую для будущего турбо движка.
поршня в гильзах стояли все не по допускамя мерил дома при +23 опуская поршня в цилидр, некоторые опускались с небольшим торможением. Сейчас, спустя год, решил заняться поршневой, отвез к токарям
дабы измериить их и попасть в зазоры 5-6 сотых путем хонинговки.
В итоге измерив поршня мне заявили что зазор идеальный в пределах 5 соток., «ставь и не парься», ну ок!
поверил, думал, раз зазор норм одной проблемой меньше. в цеху было 0 по цельсию.
сегодня в голову мне пришел интерестный эксперимент : попробовал нагреть днище поршня и гильзу и посмотреть, как изменится диаметры поршня и гильзы.
____________________________________________________________________________________________
отлично, в гараже была газовая пушка, нагреваю поршень и гильзу где то до 70 градусов, сую поршень, — не суется!, клинит в районе юбки.
окей.,
нагреваю гильзу до 150, поршень суется с натягом пальца.
(Напомню что тепловое расширения алюминия больше чем у чугуна.)
если вернуться к началу моей записи, то получается что дома в тепле, поршень расширялся и поэтому плотно садился в гильзу, а на промерке в цеху, было холодно и поэтому зазоры были в норме!
теперь о том где подклинивал поршень.
Интерестно то, что посмотрев на просвет, горячий поршень тер Только юбкой.от 2 см от нижней кромки. в остальных местах зазор был чуть ли не десятка!
и сразу вспоминается тот факт, что при разборке движка, на юбке поршня всегда обнаруживаются или мелкие риски или хорошо потертая поверхность. Результат подхвата? а если?
вывод: снимать с гильзы еще пару соток? увеличивая щель сверху, или шкуркой шлифануть юбку на пару соток и повторить эксепимент, кто что скажет?
Температура поршней при работе на скоростных и нагрузочных режимах
На дизелях ЯМЗ-238 без наддува и с наддувом (модификация ЯМЗ-238Н) были определены температуры поршней, гильз и головок блока при работе на скоростных и нагрузочных режимах. Температура этих деталей в функции нагрузки растет по линейному закону, а прямая зависимость между указанной температурой от частоты вращения коленчатого вала не является линейной.
Из деталей, формирующих рабочий объем цилиндра, минимальную температуру имеет гильза, а максимальную — головка блока. В табл. 10 приведены максимальные температуры Деталей дизелей ЯМЗ разных модификаций при работе на номинальном режиме. Повышение среднего эффективного давления до 9 кгс см2 в результате применения газотурбинного наддува на дизелях ЯМЗ-238 приводит к росту температуры гильз в данной зоне до 144° С.
С увеличением нагрузки дизеля ЯМЗ-238 от 140 До 240 л. с. при 2100 об мин температура в точке гильзы повышается от 120 до 136° С, в точке головки блока от 214 до 285° С и в точке поршни от 190 до 210° С. С увеличением нагрузки дизеля ЯМЗ-238НБ от ПО до 210 л. с. при 1700 об мни температура в точке гильзы возрастает от 114 до 130 С, в точке головки блока от 195 до 310° С и в точке поршня от 163 до 195° С.
Абсолютные значения перепадов температур между разными точками рассматриваемых детален и степень изменения этих перепадов по мере повышения нагрузки различны для каждой детали. Так, при работе дизеля ЯМЗ-238 на номинальном режиме перепад температур по поверхности днища головки блока в радиальном направлении равен 42° С, по боковой поверхности поршня составляет 95о С, а по высоте гильзы цилиндров равен 39 С. При увеличении нагрузки от 140 до 240 л. с. эти перепады возрастают с 20 до 42″ С у головки цилиндров, с 90 до95 С у поршня и с 30 до 39° С у гильзы цилиндров. При работе дизеля Я МЗ-238НБ на номинальном режиме перепад температур по поверхности днища головки блока в радиальном направлении равен 55° С, по боковой поверхности днища поршня составляет 93° С, а по высоте гильзы не превышает 40° С. С повышением нагрузки от 110 до 210 л. с. эти перепады возрастают у головки блока с 24 до 55° С, у поршня с 62 до 93° С и у гильзы цилиндров с 26 до 40° С.
Из деталей, образующих рабочий объем цилиндра, наименее однородное температурное поле имеет головка блока, что в основном объясняется ее сложной конфигурацией, неравномерностью охлаждения отдельных участков теплоотдающей поверхности, наличием относительно холодных впускных и горячих выпускных каналов. Максимальную температуру головка блока имеет в плоскостях, проходящих через ось форсунки и ось выпускного клапана.
Увеличение частоты вращения коленчатого вала в общем случае приводит к повышению температуры деталей. Однако эта зависимость, как уже было сказано, не является линейной. Так, при работе по скоростной характеристике с изменением частоты вращения от 1300 до 2100 об/мин температура в центре головки блока дизеля ЯМЗ-238 изменяется с 230 до 284° С, а дизеля ЯМЗ-238НБ — с 276 до 296 С. На поршне в зоне первого компрессионного кольца дизеля ЯМЗ-238 температура возрастает от 187 до 210° С, а в верхней части гильзы цилиндров с 148 до 168°С.
Испытания показали, что увеличение или уменьшение угла опережения впрыска топлива по-разному влияет на изменение температуры поршня, гильзы и головки блока. При изменении этого угла в пределах 20-48 температура гильзы практически не изменяется, а у поршня и головки блока она возрастает линейно, причем более интенсивно у последней. Этот рост температур можно объяснить тем, что при увеличении угла опережения впрыска топлива повышается температура цикла.
Повышение температуры охлаждающей жидкости приводит к увеличению температуры деталей. Отношение изменения температур детали и охлаждающей жидкости головки блока составляет 0,5-0,7, а для гильз — 0,5. В то же время изменение расхода охлаждающей жидкости незначительно влияет на температуру головки блока и гильзы. Так, при изменении расхода жидкости с 60 до 100 л. мин температура разных точек гильзы изменяется на 6-12° С. Однако уменьшение циркуляции воды, неизбежное в условиях эксплуатации, может способствовать значительному повышению температуры и увеличению неоднородности температурного поля, вследствие чего может возникнуть большая остаточная деформация гильз, испытывающих существенные остаточные напряжения.
Перегрев двигателя. Причины и последствия перегрева.
Перегрев двигателя — очень глубокая тема и пожалуй самая распространенная причина выхода из строя двигателей, которая может вести за собой куда более серьезные последствия. Далее будут описаны причины и последствия перегрева. Возможных причин перегрева великое множество и количество их ограничивается лишь фантазией и воображением человека.
Ну для начала рассмотрим самые распространенные причины перегрева:
✔ Забитый радиатор
✔ Неисправный термостат
✔ Неисправный датчик температуры охлаждающей жидкости
✔ Неисправность вентилятора, будь то электрический вентилятор или вентилятор на гидромуфте
✔ Рвется ремень привода водяной помпы или же сама помпа выходит из строя
✔ Низкий уровень охлаждающей жидкости, такое может произойти если не следить за машиной или же ОЖ где то понемногу вытекает.
✔ Гораздо реже перегрев происходит при полном отсутствии охлаждающей жидкости
✔ Если двигатель пошел в разнос, то перегрева не избежать тоже
Слабый перегрев двигателя — двигатель работал 5-10 мин при завышенной температуре. Такое случается когда отказывает вентилятор или термостат, но водитель вовремя замечает перегрев и глушит двигатель. В этом случае последствия минимальные — немного могут подплавиться поршни, большинство современных двигателей могут не почувствовать кратковременного перегрева. Если же перегрев был хороший то он даст о себе знать черным дымом и ощущением того, что двигатель постоянно работает под нагрузкой, также двигатель будет греться из-за повышенной сопротивляемости трения подплавленых поршней и аллюминия оставшегося на стенках цилиндров.
Заметный перегрев двигателя — двигатель работал на завышенной температуре более 20ти минут. Причиной может стать одна из выше перечисленных или любая другая. Последствия те же что и при слабом перегреве, но в большей степени, плюс к ним может добавиться искривление плоскости головки блока цилиндров или образование трещины в ГБЦ, что может привести к вылетанию клапанного гнезда. Возможно прогорание прокладки ГБЦ. Возможно разрушение меж-кольцевых перегородок на поршнях. На аллюминиевых блоках возможно искривление плоскости на которую устанавливается ГБЦ. Начнут пропускать масло всевозможные сальники.
Сильный перегрев — является причиной более серьёзных последствий — двигатель может застучать или заклинить, куда хуже если двигатель покажет кулак дружбы. При сильном перегреве последствия как правило более чем серьёзные — уцелеть не удается практически не одной из основных рабочих деталей двигателя.
Все начинается в камерах сгорания двигателя: при отсутствии охлаждения поршни начинают плавиться и прогорать в плоть до образования в них дыр и до полного разрушения, расплавленный аллюминий прилипает к стенкам цилиндров, чем еще больше затрудняет ход поршня — двигатель может заглохнуть, а может и нет. Вместе и одновременно с этим моторное масло разогревается до температур, при которых оно теряет свои свойства и становится как вода, прекращается смазка трущихся деталей, коренные и шатунные вкладыши начинают плавится и прилипать к коленвалу, после чего некоторые из них могут провернуться как на шатунах, так и в блоке — двигатель может заглохнуть, а может и нет. ГБЦ под воздействием высоких температур без охлаждения начинает деформироваться, прогорают клапаны, вылетает одно или несколько клапанных гнезд, появляется резкий звонкий стук в верхней части двигателя — двигатель может заглохнуть, а может и нет.
Далее финал: поршень оказывается крепким орешком и первым не выдерживает коленвал — на одной из шеек, где провернулся вкладыш заранее образовалась трещина, как раз в месте образования трещины коленвал ломается пополам — двигатель может заглохнуть, а может и нет.
Другой сценарий: один из поршней не выдержав перегрузок заклинивает в цилиндре и рвется пополам(как на фото), нижняя часть улетает в поддон верхняя остается в гильзе. Безголовый шатун вместе с поршневым пальцем начинают болтаться в блоке и не долго думая пробивают дыру в одной из стенок блока — вот он, кулак дружбы! — двигатель заглохнет точно.
▪ Что желательно не делать, если произошёл перегрев.