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.