1) Конструктивные особенности системы охлаждения двигателя зарубежных тракторов
Необходимость охлаждения двигателя связана с тем, что при перегреве его деталей уменьшается мощность, увеличивается расход топлива, более интенсивно изнашиваются детали. Отвод тепла в систему охлаждения должен быть строго определенным, так как переохлаждение также ухудшает работу двигателя. Так, например, при снижении температуры охлаждающей воды с 95 до 45° мощность двигателя Д-36 уменьшается на 2—2,5 л. с, а удельный расход топлива увеличивается на 20 г/л. с. Поэтому температура охлаждающей воды при работе двигателя должна быть не ниже 95°. Охлаждение тракторных двигателей может быть водяным или воздушным. При водяном охлаждении интенсивнее отвод тепла, вследствие чего ниже тепловая напряженность деталей, лучше наполнение цилиндров, поршни можно устанавливать с меньшим зазором, что уменьшает расход масла. Однако воздушное охлаждение по ряду показателей превосходит водяное. У двигателей с воздушным охлаждением: меньше габариты и вес, потому что нет радиатора, патрубков и двойных стенок водяной рубашки; проще обслуживание; исключена возможность размораживания; двигатель более износоустойчив, так как быстро прогревается после запуска и более чувствителен к изменению температуры окружающего воздуха; кроме того, пусковые качества двигателя при хорошем подогреве воздуха, засасываемого в цилиндры, лучше. Поэтому двигатели с воздушным охлаждением начинают применять па тракторах. В водяных системах охлаждения циркуляция воды может быть термосифонной и принудительной. Несмотря на простоту устройства, термосифонная система охлаждения в чистом виде в современных тракторных двигателях не применяется вследствие ряда недостатков, обусловленных малой скоростью движения воды.Термосифонная циркуляция воды в системе охлаждения применяется лишь на пусковом двигателе ПД-10 трактора «Беларусь».
У двигателей Д-36, Д-24 и Д-14 принята система охлаждения с принудительной циркуляцией воды. Она сложнее термосифонной, но значительно надежнее в работе. В зависимости от способа сообщения с атмосферой водяные системы охлаждения подразделяют на открытые и закрытые. Открытая система охлаждения постоянно сообщается с атмосферой через пароотводную трубку радиатора. Закрытая может сообщаться с атмосферой лишь через специальный паровоздушный душный клапан. Этот клапан выпускает часть пара при повышении давления в системе на 0,1—0,5 кг/см2 сверх атмосферного, а также впускает воздух при создании в системе разрежения 0,05—0,2 кг/см2. Благодаря повышенному давлению температура кипения воды в системе повышается до 102—110°, поэтому в закрытой системе расход воды значительно меньший.
Рис.1. Тепловой баланс дизеля
Рис.2. Схема воздушного охлаждения:
а — устройство; б — охлаждение поршня маслом; 1 — шкив; 2 — ремень; 3 — сетка; 4 — вентилятор; 5 — кожух; 6 — цилиндр; 7 — щитки; 8 — канал; 9 — поршень; А. Б — точки замера температуры.
Температура масла при нормальной работе двигателя должна быть в пределах от 55 до 100 °С, а максимально допустимая в тяжелых условиях — 120 °С.
2)Гидравлическая схема Row Crop 1. Блок байпасных клапанов
Тракторы Row Crop Versatile – это универсальные полноприводные машины, предназначенные для выполнения любых задач какие бы вы перед ними не поставили. Они всегда будут Вашими надежными помощниками благодаря высокой надежности в течение всего срока службы. Почти 40 лет компания Cummins является надежным партнером и поставщиком двигателей для тракторов VERSATILE.
Великолепные рабочие характеристики двигателей обеспечивают стабильную мощность без значительного увеличения расхода топлива. Двигатели соответствуют экологическим требованиям Tier 3. Основные особенности используемых двигателей Cummins для серии тракторов Row Crop
- система впрыска высокого давления;
- форсунка расположена по центру цилиндра;
- полный электронный контроль работы двигателя;
- возможность работы на биодизельном топливе B20 (QSC);
- уменьшенный уровень шума;
- увеличенный интервал замены масел — 500 ч.
Современные орудия требуют высокого потока гидравлической системы. Тракторы RC 190 и 220 были разработаны специально для жестких условий эксплуатации.
Гидравлическая система с закрытым центром с компенсацией потока в зависимости от давления и нагрузки обеспечивает постоянный поток для самых энергонасыщенных орудий. При отсутствии необходимости в потоке система автоматически переходит в режим низкого давления, обеспечивая больше мощности на тяговом брусе.
В зависимости от способа циркуляции охлаждающей воды различают две системы охлаждения: термосифонную и принудительную.
Рис. 1. Схемы водяных систем охлаждения: а — термосифонная; б — принудительная; 1 — сердцевина радиатора; 2 — вентилятор; 3 — шторка; 4 — верхний бак радиатора; 5 — крышка наливной горловины; 6 — пароотводная трубка; 7 — верхний патрубок; 9 — рубашка головки цилиндров; 9 — рубашка блок-картера; 10 — нижний патрубок; 11 — нижний бак радиатора; 12 — пробка сливного отверстия; 13 — устройство с паровым и воздушным клапанами; 14 — термостат; 15 — дистанционный указатель температуры; 16 — водораспределительный канал; 17 — центробежный насос; 18 — водоотводная трубка.
В термосифонной системе охлаждения (рис. 1, а) циркуляция воды в системе происходит вследствие разности плотностей холодной и горячей воды. При нагревании в водяной рубашке плотность воды уменьшается, и она по патрубку 7 поднимается в верхний бак 4 радиатора. В сердцевине 1 радиатора вода охлаждается, плотность ее повышается, и по патрубку 10 она поступает в водяную рубашку, вытесняя воду с меньшей плотностью.
Органы управления гидравлической системой интуитивны и дружелюбны, новый семи-дюймовый монитор обеспечивает точную регулировку потока от 0 до 208 л/мин (2100 об/мин). Устанавливаемая опционально система HydraFlow®Plus увеличивает мощность потока до 284 л/мин.
Раздельно-агрегатная гидросистема унифицирована для всех современных колесных тракторов отечественного производства. Гидросистемы тракторов разных марок различаются главным образом мощностью, грузоподъемностью, размерами унифицированных агрегатов и расположением их на тракторе, а также направлением вращения валов гидронасосов. Все машины и орудия, управляемые раздельно-агрегатной гидросистемой, имеют высотное регулирование хода рабочих органов.
Рис. 3. Расположение агрегатов гидравлической системы на тракторах МТЗ-5Л и МТЗ-5М: а—вид сбоку; 6—вид в плане; 1—масляный насос; 2—распределитель; 3—масляный бак; 4 — рукоятки распределителя; 5—механизм навески; 6 — выносной цилиндр; 7—основной цилиндр.
Основная функция байпасного клапана – возврат лишней воды обратно в стояк из радиаторов, когда ручной или автоматический регулятор измеряет объем теплоносителя. Последний при помощи этого клапана движется параллельно регулирующей и запорной арматуре. Если бы на системах отопления не было этого устройства, то ремонт радиаторов был бы невозможен в момент нахождения системы в рабочем состоянии. С помощью клапанов упрощаются процессы заполнения и опустошения. Кроме того, монтаж байпаса на отопление обеспечивает надежную работу оборудования, когда отсутствует электричество в сети. В момент отключения электричества, байпас перекрывает краны, которые подают теплоноситель на насос. А на главной трубе отворачивается центральный кран. Используя байпас, не придется закручивать краны вручную.
Если байпас отсутствует, то батареи будут подключены последовательно. В результате все тепло заберет первая батарея, а остальным достанется в лучшем случае теплый, а то и вовсе холодный теплоноситель.
3)Детонация. Общие сведения о детонации. Что называется детонационным горением смеси? К каким последствиям приводит детонация?
Детонация двигателя представляет собой нарушение плавного процесса сгорания топливно-воздушной смеси в цилиндрах силового агрегата, в результате чего такое сгорание приобретает взрывной ударный характер. Другими словами, топливо резко взрывается в рабочей камере, что приводит к моментальному выбросу энергии и образованию ударной волны. В нормальных условиях фронт пламени в цилиндре распространяется со средней скоростью околов секунду. Во время детонации данный показатель увеличивается до. Воспламенение смеси в норме должно происходить в тот момент, когда поршень практически находится в ВМТ. Что касается УОЗ (угол опережения зажигания), зачастую этот показатель составляет 2 или 3 градуса. Топливный заряд также догорает после того, как поршень пройдет ВМТ и начинается его рабочий ход. Если в двигателе происходит детонация, тогда топливно-воздушная смесь воспламеняется в момент, когда поршень еще находится на такте сжатия. Энергия от сгорания заряда в этом случае оказывает сильное давление на поднимающийся поршень, а не толкает его вниз. Последствиями такого взрыва топливной смеси являются значительное увеличение ударных разрушительных нагрузок на ЦПГ и КШМ, рост температуры, снижение мощности двигателя и возрастание расхода топлива.
Среди различных причин возникновения детонации специалисты отмечают неправильно выставленный угол опережения зажигания на бензиновых двигателях (угол опережения впрыска топлива на дизельных ДВС), сбои в процессе смесеобразования, снижение эффективности работы системы охлаждения, а также целый ряд других возможных причин. Детонацию двигателя принято условно разделять на допустимую и критическую. Под допустимой детонацией следует понимать кратковременное (иногда малозаметное) явление. Критическая детонация может проявляться постоянно, только при увеличении нагрузок на мотор, на холостом ходу, а также во время работы ДВС в различных режимах. В списке основных причин появления детонации отмечены: нарушения условий эксплуатации мотора; использование бензина с отличным от рекомендуемого октановым числом; особенности конструкции силового агрегата;
Детонацию можно услышать на полностью исправном моторе во время эксплуатации агрегата под нагрузкой. Смесь в цилиндрах обычно детонирует на затяжном подъеме при движении с такой скоростью, которая не соответствует выбранной передаче. Другими словами, детонация двигателя отчетливо заметна в том случае, когда водитель пытается заехать на подъем с низкой скоростью без переключения на пониженную передачу и давит на газ. Обороты коленвала в этот момент низкие, двигатель «не тянет», то есть не набирает мощность и не разгоняет автомобиль. К общему звуку работы мотора в этом случае добавляется звонкий металлический детонационный стук, похожий на стук поршневых пальцев. Такой звук становится результатом ударов взрывной волны, которая с высокой частотой бьет по стенкам камеры сгорания. Также необходимо отметить, что склонность к детонации топливно-воздушной смеси напрямую зависит от исправной работы систем зажигания и охлаждения.
Смесь может детонировать в цилиндрах при наличии следующих факторов:
- раннее зажигание;
- перегрев двигателя;
- обильный нагар в камере сгорания;
сильная закоксовка двигателя, в результате чего увеличилась степень сжатия.
Скопление нагара в камере сгорания приводит к уменьшению объема самой камеры и повышению степени сжатия. Вторым по значимости фактором, влияющим на детонацию, является значительное повышение температуры в камере сгорания при наличии отложений. В отдельных случаях нагар может буквально тлеть, заставляя смесь в цилиндрах воспламеняться неконтролируемо. Получается, детонация при определенных условиях провоцирует появление калильного зажигания, которое также является аномальным самопроизвольным воспламенением смеси.
Дополнительно необходимо учесть тот факт, что детонация двигателя может возникнуть в результате установки свечей зажигания с неподходящим для данного типа двигателя количественным числом. Отдельно на детонацию может повлиять внесение различных изменений в топливную аппаратуру, а также «чиповка» ЭБУ и другие манипуляции, влияющие на смесеобразование в целях экономии топлива. Условно называемая тюнерами «экономичная прошивка» означает, что в блок управления двигателем вносится ряд корректив, затрагивающих топливные карты. Результатом становится обедненная смесь на разных режимах работы ДВС, снижаются динамические характеристики автомобиля. Во время работы ЭБУ двигателя на заводских настройках смесь рассчитана на «мягкое» воспламенение, благодаря чему температура внутри камеры сгорания остается в заданных рамках. При серьезных нагрузках в двигателе после прошивки зачастую возникает детонация на слишком «бедной» смеси. Обедненная смесь приводит к перегреву деталей. Указанный перегрев при последующем впрыске топлива может вызвать самопроизвольное воспламенение топливного заряда.
Процесс при котором происходит неконтролируемое самовозгорание топливовоздушной смеси в цилиндрах называется детонация двигателя. Данный дефект является взрывом он производит разрушительные действия на узлы и детали силовых агрегатов любого вида. В физическом смысле детонация представляет из себя разрушительную взрывную волну созданную при избыточном давлении и сверхвысокой температуре топлива.
Во время разгона автомобиля водитель давит на педаль акселератора, топливная смесь, попадая в цилиндры, испытывает воздействие очень высокого давления и температуры. Давление возрастает от перемещения поршня вверх и возгорания топлива от свечи накаливания. Пламя, расползаясь по камере сгорания, генерирует добавочное давление.
Под воздействием сверхвысокой температуры и возросшего давления остатки горючей смеси самовоспламеняются, создавая одну за другой взрывные волны со стремительным возрастанием амплитуды.
Возникает эффект неконтролируемой цепной реакции, в ходе которой пламя на огромной скорости давит на гильзу, обороты двигателя растут до бесконечности — движок идет в разнос, раскручиваясь самопроизвольно. Такую ситуацию трудно взять под контроль.
Последствия детонации двигателя выражены появлением следующих поломок:
Срыв кромок поршней.
Повреждение стенок цилиндров.
Разрыв прокладки головки цилиндров.
Поломка датчика дроссельной заслонки.
При стабильной работе мотора происходит равномерное сгорание топливной смеси с последующей передачей энергии на поршни.
Детонация при запуске двигателя возникает при поступлении в один или несколько цилиндров обедненных топливовоздушных смесей. Причиной обеднения смеси является засоренность специальных распылителей — форсунок.
При появлении засоров нарушается расчетная величина объема подаваемого топлива. Чтобы установить причину появления засорения необходимо произвести проверку фильтра грубой очистки а также фильтров каждой форсунки.
Холодный мотор после прогрева часто восстанавливает свою работу, и детонация двигателя прекращается.
Электронный блок управления (ЭБУ), установленный в автомобилях с инжекторным двигателем, регулирует параметры топливной смеси. При помощи ЭБУ производится коррекция угла опережения зажигания с вынужденным снижением объема впрыскиваемой топливной смеси.
Причины детонации частично исчезают, но в результате подобного регулирования мощность силового агрегата существенно снижается. При высоком уровне засоренности форсунок ЭБУ не всегда может осуществлять компенсирующие функции.
Причины детонации прогретого мотора:
- поломан датчик заслонки;
- использование топлива имеющего низкое октановое число;
- неисправность и засор форсунок.
После восстановления или замены датчика заслонки двигатель готов к эксплуатации на любых, в том числе и на повышенных режимах. Узнать, есть ли детонация двигателя, причины ее возникновения на прогретом моторе, можно только под нагрузкой при включенной передаче.
Низкое качество топлива, пониженное значение его октанового числа является одной из основных причин, которые способствуют повышению температуры в камере сгорания и увеличению давления в топливных цилиндрах, приводящих к возникновению взрывов.
Чем выше данный показатель топлива, тем лучше оно противостоит самовоспламенению и детонации. Высокое значение октанового числа бензина — это антидетонационный индекс.
Детонация двигателя также может быть вызвана нарушением хрупкого баланса между двумя факторами:
- качество свечи зажигания;
- сила сжатия топлива.
Применение неверно подобранных свечей зажигания может явиться причиной возникновения детонации в двигателе. Назначение данных приборов состоит в контроле внутренней среды двигателя от точности срабатывания свечей зависит своевременность и качество сгорания топлива.
При нарушении режима сжигания топлива происходит наращивание температуры в камере сгорания и перегреву элементов силового агрегата, приводящее к детонации. Чтобы устранить появившийся дефект, необходимо сменить имеющиеся свечи зажигания на другой рекомендуемый вид.
Недостаточное сжатие топлива в цилиндрах приводит к неполному сгоранию смеси и прилипанию оставшихся компонентов к стенкам цилиндров в виде нагара. В зависимости от качества бензина и уровня очистки топлива происходит образование отложений нагара, что существенно уменьшает объем цилиндра и вызывает детонацию.
Для уничтожения вредных отложений применяются специальные присадки или производится замена марки топлива на другую.
На появление детонации инжекторного двигателя влияют следующие параметры:
Угол опережения зажигания.
Обеднение топливной смеси.
Многих автовладельцев интересует, как устранить детонацию двигателя своими руками. Для того чтобы избавиться от взрывного горения горючих смесей, умельцы часто используют следующие приемы:
Эксплуатация движка на более высоких передачах. При работе на высокой скорости сокращается время сгорания топлива на фоне максимального давления. Разгон автомобиля приводит к снижению вероятности появления детонации.
Замена свечей зажигания.
Увеличение влажности воздуха. Более влажный воздух существенно снижает температуру в камере сгорания.
Использование охладителя воздуха интеркулера для снижения температуры воздуха перед нагнетанием его в цилиндры.
Замена бензина на топливо, имеющее более высокое октановое число.
Перемещение трамблера для изменения угла опережения зажигания в сторону уменьшения для стабильной работы карбюраторного двигателя на холостых оборотах.
Торможение двигателя для опережения момента зажигания.
Список литературы
- Поливаев, О. И. Тракторы и автомобили. Конструкция: учебное пособие [Текст] / О.И. Поливаев, В.П. Гребнев, А.В. Ворохобин, А.В. Божко; под. общ. ред. О.И. Поливаева. – М.: Крокус, 2013. – 252 с. – ISBN 978-5-406-02844-5
- Поливаев, О. И. Тракторы и автомобили. Теория и эксплуатационные свойства: учебное пособие [Текст] / В.П. Гребнев, О.И. Поливаев, А.В. Ворохобин; под. общ. ред. О.И. Поливаева. – 2-е изд., стер. – М.: КРОКУС, 2013. – 264 с. – (Бакалавриат и бакалавратура). ISBN 978-5-406-02653-3
- Поливаев, О. И. Электронные системы управления бензиновых двигателей: учебное пособие [Текст] / О.И. Поливаев, О.М. Костиков, О.С. Ведринский. – М.: КРОКУС, 2011. – 96 с. – ISBN 978-5-406-00134-9
- Родичев, В. А. Тракторы: учебник для нач. проф. Образования [Текст] / В. А. Родичев. – 11-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2013. – 288 с. – ISBN 978-5-7695-9786-2
- Цыпцын, В. И. Теория, расчет и анализ работы тракторных и автомобильных двигателей: курс лекций [Текст] / В. И. Цыпцын [и др.]. — Саратов : ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2008. – 244 с. – ISBN 978-5-7011-0534-6
