Температура поршня
Рейтинг: 5 / 5
Температура поршня и цилиндра - важный параметр для эксплуатационной безопасности
и срока службы. Пиковые температуры выхлопного газа, даже если они действуют короткое
время, могут достигнуть больше 2,200°C. Температуры выхлопного газа варьируются между
600 к 850°C для дизельных двигателей, и 800 к 1050°C для бензиновых двигателей.
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.
Рисунок 1.1:
Температурное распределение в
поршне бензинового двигателя
Рисунок 1.2:
Температурное распределение в
поршне дизельного двигателя
Температурные уровни и распределение в поршне по существу зависят от следующих
параметров:
- Тип двигателя (бензин/дизель)
- Число тактов (четырехтактный / двухтактник)
- Процесс сгорания (прямой впрыск/обычный впрыск)
- Режим двигателя (скорость, вращающий момент)
-
Охлаждение двигателя (вода/воздух)
-
Форма поршня и головки цилиндра (местоположение и число газовых каналов и клапанов,тип поршня, материал поршня)
- Дополнительное охлаждение поршня (да/нет)
-
Интенсивность охлаждения (распыляют масло на поверхность поршня, охлаждающий канал, охлаждение этого канала, и т.д.),
Прочность поршней, особенно из легких сплавов, очень зависит от температуры. Очень важно знать о высоко температурных зонах возникающих в процессе работы, возможном расширении металла в этих областях и сможет ли поршень выдерживать нагрузку в этих режимах, особенно при возникновении детонации. Хоть современные двигателе и оснащаются системами контроля детонации, но все же она уместна и может привести к серьезным последствиям . Высокие тепловые нагрузки вызывают быстрое старение метала или так называемая усталость. Чаще всего усталость металла наблюдается в соединении поршневого пальца и поршня, а также в канавке первого компрессионного кольца..
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.