bmwservice


Самообразовательный блог


Previous Entry Share Next Entry
Температура стенки цилиндра
bmwservice
          Температура вспышки у нас уже была. Сегодня на очереди - температура гильзы (поверхности стенки цилиндра). Предложите варианты определения этой величины в походно-полевых условиях. Простейшая эмпирика, для понимания. Можно без автомобиля вообще.

  • 1
Температура стенки цилиндра = температура ОЖ+70 или 80 градусов цельсия.

температура охлаждающей жидкости+ температурный градиент для данного металла(или металлов, если блок с сухой гильзой) при известном тепловом потоке- его можно определить по разнице температур ОЖ на входе и выходе из блока

Еще скорость потока жидкости знать надо, площадь поверхности

Edited at 2013-03-20 03:50 am (UTC)

На то у нас и система охлаждения, чтобы поддерживать температуру БЦ в неких рамках, вне зависимости от температуры гильзы.
КМК, проще судить о температуре в камере сгорания, да и гильзы, по температуре выхлопа.
Кроме того, очевидно что в разных точках гильзы и Т будет разная.

Это как судить о температуре гильзы по температуре выхлопа ?
По какой такой формуле посчитать температуру стенки цилиндра и как вообще эта температура связана с ЕГТ ? :))

Формулы у меня нет. Мысль в том, что колебания Т гильзы намного менее задемпфированы относительно колебаний Т выхлопа, чем колебания Т БЦ относительно Т гильзы. Значит, для оценки Т гильзы оценки выхлоп подходит лучше чем ОЖ.

"Для современных моторных масел температура стенки цилиндра не должна быть выше 220 °C, в то время как температура газов в цилиндре при сгорании и ходе расширения на порядок выше, и цилиндр по этой причине необходимо охлаждать."

" Теплота, отводимая охлаждением через стенки камеры сгорания, рассчитывается по формуле

Q = S∙Δt∙α∙τ,

где S — площадь охлаждаемой поверхности, м2; Δt — перепад температур между стенкой камеры сгорания и газом, °C; α — коэффициент теплоотдачи, Дж/м2∙с∙град.; τ — время, с."

Источник http://icarbio.ru/articles/teplota-sistema-ohlagdenia-otrabotavshie-gazy.html

Встроить термопару в гильзу?

Температура горения бензина лежит в пределах 1000-1200 градусов Цельсия.
Температура ОЖ вокруг цилиндра на прогретом моторе 90-100 градусов Цельсия.

В зависимости от того с какой стороны стенки мы хотим знать температуру она будет либо ближе к 1000-1200 градусам, либо ближе к 90-100 градусам.

Не внимательно прочёл задание.
Температура на поверхности гильзы должна быть очень близка к температуре горения бензина. То есть к 1000-1200 градусам.
Но это в момент, когда идёт процесс горения.

Но так, как постоянно идёт теплообмен, то температура стенки (в объёме стенки) не думаю, что превышает 200 градусов.

Должна быть 1000 градусов или все же 200 градусов ? :))

В момент горения - должна быть (на самой-самой поверхности стенки) близка к 1000 градусам. Термодинамику никто не отменял.

Но в объёме стенки (при постоянном охлаждении) думаю, что не превышает 200 градусов.

А со стороны ОЖ уже чуть больше 100 будет.

Допустим, что никто не в курсе, что 200 градусов на поверхности бывает в камере сгорания у самой свечки, а дальше температура уменьшается и уже на подходе к гильзе становится не больше 130-140. Экспериментальные графики распределения температуры в двигателе легко находятся в гугле, если есть такое желание. Вспоминаем термодинамику. :)

Воздух очень плохой проводник тепла. Пока смесь горит, пару верхних миллиметров гильзы на поверхности пусть нагреются до тысячи миллионов градусов за счет излучения. После прекращения горения за счет чего будет греться гильза? Ок, при движении поршня вниз вследствие конвекции к стенкам подходит новая порция разогретого газа. Но от падения давления она уже будет не такая горячая, как непосредственно после сгорания. И все равно, газ у самой гильзы мгновенно остывает до температуры ОЖ, а дальнейшему теплообмену препятствует его слабая теплопроводность. Для сравнения у чугуна теплопроводность 50 Вт/(м·К), а у воздуха при 100 градусах целых 0.03026 Вт/(м·К). Даже если учесть, что теплопроводимость воздуха при большом давлении будет выше (надо считать, а это лень), то все равно до теплопроводимости гильзы воздуху/газу/продуктам сгорания очень далеко. Поэтому гильза даже на поверхности греться выше температуры ОЖ не дожна. Логично? :)

Да, про слой масла на стенках цилиндра не упоминалось потому, что он очень тонкий и теплопроводность масла значительно выше, чем у чугуна, в районе 135 Вт/(м·К).

Насчет теплопроводности масла вы ошиблись в 1000 раз. Поэтому даже тонкий его слой - хороший теплоизолятор по сравнению с чугуном стенки.

Edited at 2013-03-21 02:38 pm (UTC)

Согласен. В момент ответа про величину теплопроводности масла не имел понятия, смотрел в справочнике и потерял 10 в -3. :) Но если масло теплоизолятор - это даже лучше.

В гугле найти можно. Я умозрительно выводы пытался делать. Без гугла =)

Вот статья - http://bmwservice.livejournal.com/38916.html

Тут тоже температура, как ни крути, в 2-3 выше температуры ОЖ.
Так что не вижу противоречий в своих предыдущих суждениях. В момент горения - гильза максимально нагрета. Потом охлаждается. Но температура около 200 градусов, как я и написал.


В статье температура масла в цилиндре на уровне 200+ градусов упоминается в контексте охлаждения поршня. Какая связь со средней температурой гильзы? При прохождении разогретого кольца тонкая пленка масла разогревается до его температуры, но отчего должна разогреваться более массивная гильза с хорошим теплоотводом? А если рассматривать цилиндры с никасилем, то там ситуация с охлаждением еще лучше.

Edited at 2013-03-19 04:00 pm (UTC)

Я не специалист в такого рода делах.
Значит ошибался, если вы мне доказываете обратное.

Теперь буду знать!

А через костер вы прыгали когда-нибудь? :)

Ты загадками не говори. Не по мужски =)
Есть что сказать - говори.

Прыгать через костёр и горение в малом закрытом пространстве - разные вещи. Сильно разные. Плюс к этому - трение поршня о стенки.

В контексте изучения свойств масла, думаю самым важным параметром будет температура на поверхности цилиндра. А именно тот нагрев который испытывает тонкая масляная пленка на поверхности цилиндра, и последствия этого нагрева.

не знаю, как устроено детально охлаждение с
гильзы, но если можно поставить 2 термопары во входной и выходной каналы рубашки, изменить (рассчитать?) средний расход ож, ввести какую- нибудь поправку на энергию, проводимую маслом то всё будет ок.
но наверное можно всё сделать проще.

да там рубашка охлаждения проходит около стенок, ОЖ просто не дает нагреваться стенкам блок быстро отдает тепло физика простая более теплое отдает более холодному, температура стенок практически равна температуре ОЖ, если вам кажется что пламя обжигает стенки цилиндра и масло на них это не так.

Edited at 2013-03-19 07:40 pm (UTC)

В походно-полевых условиях нужно взять водочки маленький датчик температуры. Термопару, например. Взять зажигалку Zippo/ паяльную лампу/примус. Запаливаем зажигалку/паяльную лампу/примус. Три секунды размахиваем датчиком в воздухе, на четвертую суём её в пламя зажигалки. И так раз 100500 раз. К полученному значению максимальной температуры прибавляем 100 градусов.

В пламени зажигалки мы имеем температуру горения зебина. Термопара у нас типа поверхность цилиндра. В цилиндре у нас пламя каждую 1/4 часть цикла, 3/4 цикла он так или иначе охлаждается. Строго говоря, расширяющийся газ у нас то-же теряет температуру, но в походно-полевых условиях мы этой хренью пренебрегаем. Ну и примерно на 100 градусов у нас меду охлаждающими средами.

Я утром могу определить температуру гильзы с точностью до 5 градусов даже не подходя к машине.

"...Температура стенок цилиндров на прогретом двигателе под­держивается в пределах 100—150°С. Более высокую температуру имеют при этом стенки верхней зоны цилиндров, омываемые наибо­лее горячими газами. В двигателях с воздушным охлаждением отдельные участки верхней зоны цилиндров нагреваются до 170— 180°С, а средняя температура их стенок всегда бывает выше, чем при жидкостном охлаждении.

Повышенный нагрев стенок приводит к излишнему подогреву поступающего в цилиндры свежего заряда и уменьшению его весо­вого содержания. Двигатели развивают при этом заметно меньшую мощность. Однако нельзя и переохлаждать цилиндры. При темпера­туре ниже 100°С на стенках возможна конденсация паров воды. А так как в продуктах сгорания наряду с парами воды и другими химическими соединениями содержится некоторое количество сер­нистого газа, то создаются благоприятные условия для образования серной кислоты, коррозирующей стенки цилиндров, вследствие чего износ их резко возрастает..."
Источник: Райков И.Я., Рытвинский Г.Н. Двигатели внутреннего сгорания, 1971 г.

Учитывая температуру охлаждающей жидкости, теплопроводность алюминия и стали, а также толщину этих материалов, разделяющих поверхность гильзы и канальцев охлаждения (порядка 5-7 мм), наскидку скажу, что температура поверхности гильзы в районе 120-160 градусов. Это если рассуждать со стороны ОЖ.

Если же подумать со стороны энергии, выделяющейся при сгорании топлива, то получается сложнее. Потому что нужно учесть время вспышки, выделившуюся тепловую энергию, температуру газа в момент рабочего хода, а также КРИВУЮ ПАДЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗА в следствии расширения этого газа (при движении поршня к НМТ). Т.к. я не знаю точной раскладки по времени, конкретно говорить не могу. Но, чисто интуитивно (опять же, зная соотношение времени нахождения горячего газа в цилиндре и различных процессов, связанных с поступлением свежего холодного воздуха и топлива), температура поверхности не должна превышать 200 градусов.

PS Спасибо, Сергей, за то, что подкидываете такие интересные технические задачки! Это стимулирует внимательнее и бережнее относиться к своей технике (не только авто!).

Если посмотреть на подобную картинку,



могут появиться основания думать, что зеркало цилиндра всё же может нагреваться до температуры выше 200 градусов.

На картинке раскалённая выхлопная труба, куда попадают только газы после горения, температура которого велика. В цилиндре же эти раскалённые газы находятся не долго (не больше 2 цикла из 4). Половину времени в рабочем объёме присутствует холодный воздух и немного холодного топлива. Уже это является фактором, уменьшающим температуру цилиндра. Температура выхлопа примерно 800-900 градусов, холодный воздух, допустим, 25. Значит, в среднем в цилиндре находится газ с температурой ~ 400-450 градусов. Теплоёмкость газа, в среднем находящегося в цилиндрах со средей же температурой не велика (основное тепло уходит как раз в выхлопную трубу, от того они красные на картинке), поэтому температура быстро падает при передаче тепловой энергии стенкам цилиндра, которые явно холоднее (иначе бы они не нагревались вообще). фактически, это означает, что температура стенки цилиндров растёт не очень быстро (теплоёмкость стали и алюминия относительно газов в цилиндре высокая). Этот тепловой поток нормально отводится теплопроводностью металла и далее уносится ОЖ в радиатор.

Похоже на правду?

Сергей, добрый день!
Вопрос имею отвлеченный, поэтому задаю в старом посте.

Расклад такой:

Двигатель обычный, не "горячий", просто теплый (температура начала открытия термостата около 90, в пробках вентилятор включается на 105 по показометру на приборке).

Было масло Mobil Super S3000. При одной из замен в картере (объем по паспорту 3.7 литра) оставили около 700-800 грамм старого масла - поленились прогреть двигатель перед заменой и потом поленились подождать лишние 10 минут. На этом масле был трассовый пробег с высокой средней скоростью и немного города, по борткомпу средняя скорость была около 40 км\ч за 8000 км. К 9000 км я это масло поменял на Mobil1 0W40, проехал на нем 6000 и сейчас собираюсь еще раз поменять на такой же 0W40.

Отложений на крышке маслозаливной горловины нет, насколько через горловину видно - детали двигателя весьма металлически, блестящи и без отложений.

Вопросы:

1. правильно ли я из Ваших статей понял, что при исправном двигателе (претензий никаких, расход масла около 100-150 грамм на 10000 км) наличие остатка старого масла влияет лишь на работоспособоность присадочного пакета в масле и ничего критичного, по идее, случится не должно;

2. Правильно ли я все сделал? :)

3. Может ли термостат клинить в открытом положении после длительной работы? Например, заводим машину - все ок. Двигатель быстро прогревается, тепло в салон начинает идти уже через 3-5 минут после старта даже в -15 градусов за бортом. В пробках даже в +36 показометр колеблется около 95-105 градусов. Но вот если мы на уже прогретой машине начинаем чесать по трассе (120-130 на пятой передаче), то температура падает до 70 и стабильно остается. Стоит проверить термостат?

Двигатель - 21126, "приоровский".

Заранее спасибо!

  • 1
?

Log in