Доктор Avic

 

Gutta cavat lapidem non vi, sed saepe cadendo

Doctor Avic

Дoмoй Bвepx Содержание [Bвepx] [Норм. докум. и лит-ра] [Lacetti club Липецк] [GM и Россия] [Двигатель] [Система охлаждения] [Терморежим ДВС] [МКП] [ТО и стоимость] [ГСМ горючесмазочные] [Кузов] [Салон] [Подвеска] [Колёса, шины] [Электрика] [Сервис на КМч] [Вопросы и ответы]

Bвepx
Терморежим моторн.отсека
Зима и теплопотери
Коэфф.климатич.адаптации
Тепловизор
Доп. термостат
Гистерезис термостата
Дополн. вентилятор
Жалюзи  и щели
Утепление мотора
Утепление решетки
4,5 вариант утепления
7-9 Защита низа МО
10,11 вариант 2012
12 - одеяло Суляна
Масло и ОЖ

Терморежим двигателя при эксплуатации автомобиля

Термин "терморежим" взят мною довольно условно в качестве названия темы. Эта тема объединяет мои размышления и действия, направленные на создание и поддержание оптимального температурного режима двигателя автомобиля в разных погодных условиях. 

Прежде, чем читать дальше, нужно ознакомится с таблицей, взятой из книги "Химики автолюбителям! 
Эта таблице для меня является отправной точкой во всех изысканиях, направленных на повышение экономичности эксплуатации автомобиля. К примеру, потери в системе охлаждения достигают 29%!

Воздействуя на каждый "прямоугольник" на рисунке "Распределение энергии в автомобиле..." можно добиться очень и очень много!

 

Классификация периодов терморежима двигателя  и ККА (CFA - climatic factor adjustmen) по доктору Avic

Читая многочисленные комментарии и литературу, пришел к пониманию того, что очень важно при описании термодинамических процессов скрупулезно описывать условия их проведения. Иначе можно получить недостоверные выводы. В спорах с оппонентами можно рвать  глотки за истину, но так к ней и не прийти, ибо или сам или оппонент случайно или специально  замалчивает описание условий, при которых те или иные термодинамические процессы протекали.

К примеру, достопочтенные англичане в лаборатории BMW, приводя результаты своих достижения по сохранности тепла ДВС в течение 12 часов, почему то забыли указать «А при каких условиях?». При +40С или при -30С???

 Сначала я немного был огорчен, что мой вариант утепления МО в 3 раза менее эффективнее, чем англицкий, но я честно указал при каких условиях. Англичане же забыли указать. Вот теперь и приходится сравнивать…. Только что и с чем?

 

 Но и это ещё не всё. Вторая проблема в спорах на тему термодинамических процессов - это языковая, ибо нет практики применения единых терминов, описывающих термические процессы.. О чем я говорю? … О том, что к примеру, одна термо-линия на графике периодов терморежима ДВС отображает совершенно разные этапы и процессы работы ДВС. Поэтому- то  собеседники зачастую не понимают друг друга.

В связи с этим я решил  периодам дать названия, привязав их к двум важным взаимозависимым характеристикам работы ДВС – температуре и оборотам. Первая версия классификации создана 11.11.2011. Далее представлена модифицированная версия 3.1.

 


Терморежим двигателя состоит из двух периодов: фазы нагрева Н - heating) и фазы остывания С - cooling).

 

Н1. Период отсутствия оборотов - период, характеризующийся изменением температуры охлаждающей жидкости (ОЖ) от любых минусовых значений (-50С) до фактического нижнего предела вязкости масла (к примеру, -30С), когда не удается запустить двигатель обычным способом.

H2. Период вынужденных высоких оборотов - период, характеризующийся низкой температурой, когда работа ДВС возможна только на высоких оборотах (>1000 об/мин).

H3. Период холостого хода (ХХ)  - период, нижний предел которого характеризуется такой температурой, когда работа ДВС уже возможна на холостом ходу (ХХ) (<1000 об/мин), а верхний предел равен +30С.  +30С выбрано не случайно – это точка на графике, когда большой расход переходит в умеренный, примерно 1,1л/час (см. нижний график «Расход от температуры двигателя»).

H4. Период нерегулируемого прогрева – интервал от +30С до первого открытия термостата ~ +80C.

H5. Период рабочей температуры от +80 до +115С:

 H5.1. - (экологический отрезок) – +80 - +85С, оптимальная для низкой концентрации токсических выхлопных газов;

 H5.2. - (полной нагрузки) - от +85 до +95С, оптимальная для режима полной нагрузки двигателя;

 H5.3 - (частичной нагрузки) - от +95 до +115С, оптимальная для режима частичной нагрузки двигателя.

H6. Период перегрева. Фаза нагрева – температура ОЖ > +115C.

С6. Период перегрева. Фаза остывания – температура ОЖ > +115C.

С5. Период  остывания рабочего диапазона – температура ОЖ от +115C до +80С

С4. Период индексного остывания - от +80 до +50С. По указанному стандартному периоду, характерному для 99% автомобилей, можно определять ККА - климатический коэффициент адаптации автомобиля (придуман мною). Он же CFA - climatic factor adjustment.

С3. Период достартового остывания температура ОЖ от +50C до +30С

С2. Период остывания до 0С – температура ОЖ от +30C до 0С.

С1. Период низкотемпературного остывания температура ОЖ от < 0C.

 

Мнение о рабочей температуре эксперта Анатолия Вайсмана:  "Оптимальный температурный диапазон работы двигателя - 97 - 105 градусов. И что бы его обеспечить, закипание теплоносителя нужно поднять до 110 - 112 градусов Так сказать, с некоторым запасом. А как этого добиться? Можно пойти по двум путям. Первый - поднять, например, плотность антифриза до 1,085 гр/см3. Но тогда он будет кристаллизоваться при - 70 градусах. Но, такое решение экономически и технологически не выгодно. Во-первых - дорого, а во-вторых - вязкость такого концентрата будет под стать веретенке. Поэтому пошли по другому направлению - подняли давление в системе охлаждения до максимальных 1,6 атм, что автоматически повысило температуру закипания до нужного значения. А сдерживает это давление как раз та крышечка с перепускным клапаном, которая красуется на расширительном бачке. А если она не держит, или не герметична резьба? Вот и закипит антифриз в пробке, например, когда температура его будет около 105 градусов. И непросто закипит, а начнет фонтанировать их расширительного бачка. Всегда буду рад помочь советом". С уважением, Анатолий Вайсман.

 

1. Статья в журнале "АБС-авто" январь 2012г.

2. Статья в журнале "АБС-авто" март 2012г.

 

Изучая тепловые процессы ДВС, вышел на понимание того, что к.п.д. двигателя ДВС крайне низкий (до 30%) и то эти цифры достигаются в зоне максимального крутящего момента. В повседневной деятельности владелец авто не эксплуатирует двигатель в этой зоне и использует всего 20-30% потенциала двигателя от этих 30%.

При этом полезная мощность от сгоревшего топлива опускается до 5 - 10%. Остальные 90-95% мощности выделяется в виде тепла и рассеивается тремя основными путями: через охлаждающую жидкость, выхлопные газы и в виде конвекции и теплового излучения.  Поэтому  общепринятое средство передвижения - автомобиль правильнее называть передвижным подогревателем окружающей среды.

Меня же в этой теме интересуют три проблемы:

1) экономичность эксплуатации машины,

2) увеличение ресурса двигателя и другого оборудования,

3) получение максимального температурного комфорта для водителя и пассажиров.


Неполный перечень моих практических работ в области термодинамики ДВС

Защитная сетка на радиатор - эффективная защита радиатора от насекомых, тополиного пуха и т.п.
1-2-3 вариант утепления моторного отсека (МО) - несколько вариантов выполненных летом и зимой 2008-2009
Утепление декоративной решетки -  закрываю полностью даже летом, т.к. эффективность радиатора очень высока
Заделка щелей под бампером - необходимое условие для обеспечения положительной температуры в МО в морозы
4 вариант утепления моторного отсека (капот-пенофол + трубки на сливах + хром и пенофол решетки + жгуты нижних   щелей + пенопласт в ПТФ) зима 2009-2010
5 вариант утепления (трубки вдоль края капота и крыла) зима 2010-2011

6 вариант регулируемого утепления МО посредством установки жалюзи с механическим приводом - работает при +20С и ниже (осень 2011)

7 вариант утепления - установка листа защиты низа моторного отсека
Мой уголок на сайте "Интеллектуальный тюнинг автомобиля" очень хорошего человека - единомышленника Мельникова Сергея Михайловича

Немного теории  по системе охлаждения двигателя

При сгорании топлива существенно возрастает температура (до 2000C). Поэтому двигатель должен быть охлажден до “рабочей” температуры.

Существует 3 вида рабочей температуры:

1. от 78 до 85С - оптимальная для низкой концентрации токсических выхлопных газов.

2. от 85 до 95С - оптимальная для режима полной нагрузки двигателя.

3. от 95 до 110С - оптимальная для режима частичной нагрузки двигателя.

Зависимость мощности двигателя и расхода топлива от температуры двигателя показано на графике. Температура двигателя определяет не только его мощность и расход топлива, но и токсичность отработавших газов.

Улучшению работы двигателя способствует также то обстоятельство, что находящаяся под небольшим давлением охлаждающая жидкость кипит не при температуре 100C, а уже при 115...130C в системе охлаждения давление составляет 1,0...1,5 бар. Кстати, на нашем отечественном заводе Лузар, производящим радиаторы, последние проверяют на герметичность при 2 атм. Здесь речь идет о “закрытой” системе охлаждения. В систему входит также расширительный бачок,  наполненный лишь наполовину. В качестве рабочего тела система охлаждения используется не вода, а смесь воды и низкотемпературного концентрата. Речь идет о охлаждающей жидкости - антифризе, которая обладает морозостойкостью, повышенной температурой кипения и защищает легкосплавные детали двигателя от коррозии.

Оптимальная температура охлаждающей жидкости в зависимости от нагрузки двигателя

Всегда существует жесткая зависимость между нагрузкой двигателя и оптимальной температурой охлаждающей жидкости. Хорошая работа двигателя определяется, среди прочего, оптимальной температурой охлаждающей жидкости. При системе охлаждения с электронным регулированием температура охлаждающей жидкости изменяется при частичной нагрузке двигателя в пределах от 95 до 110C и при полной нагрузке – от 85 до 95C.

Повышенная температура охлаждающей жидкости при частичной нагрузке обеспечивает благоприятные условия для работы двигателя, что положительно влияет на расход топлива и токсичность отработавших газов.

Благодаря пониженной температуре охлаждающей жидкости при полной нагрузке увеличивается мощность двигателя. Всасываемый воздух несколько охлаждается, что ведет к росту мощности двигателя.

Необходим прогрев движка? Если - да, то до какой температуры?

Прогрев движка необходим, т.к. детали двигателя сделаны из разных материалов. Их размеры подобраны так, чтобы обеспечить оптимальную работу при определенной температуре. Ещё она называется рабочей температурой. Для двигателя «Лацетти» эта температура порядка 95 градусов. Чем меньше она отклоняется от этого значения, тем оптимальнее зазоры трущихся частей,  тем более охотно двигатель отдаёт свою мощность и тем экономичней работа.

Движение нужно начинать, тогда когда двигателю легко стало работать. Как это определить? Очень просто – когда температура поднимается, двигателю всё легче и легче работать, т.е. при заводке холодного двигателя он требует больше бензина чем когда горячий. Опытным путём при помощи бортового компьютера (БК) Gamma 241 GF было установлено, что  при 0 градусов движок требует около 3,5 литров в час бензина. При 10 градусах – 2,0л/ч, при 20 – 1,6л/ч, при 30-1,1л/ч на ХХ. Дальнейший рост температуры приводит к незначительному уменьшению потребления топлива: 50 градусов – 1,0л/ч, 85 – 0,9л/ч, 95 – 0,6л/ч.

Поэтому движение можно  начинать при достижении температуры в 30 градусов.

При нулевой температуре прогрев до этой температуры занимает примерно 3 минуты. Чтобы не томится в ожидании, вымойте стекла автомобиля. Эти три минуты сберегут ресурс вашего авто, предупредят появление «чека»  а чистые стёкла повысят безопасность управления, а может, и сохранят вашу жизнь.

P.S. Оппонентам, которые утверждают, что можно трогаться сразу на холодном, и движок от этого прогревается быстрее при движении. Быстрее – не значит лучше! Если вас утром разбудить и сразу заставить нести мешок в 50 кг, то вы, естественно, возмутитесь и потребуете сначала выпить хотя бы чашечку горячего кофе! Ну, и делайте выводы!

 

Скорость прогрева двигателя. Влияние термоизоляции. Speed-Motor warm. Einfluss der thermischen Isolierung.  

03.09.2012. Меня интересует влияние утепление моторного отсека на температурный режим двигателя машины. Мои пятилетние эксперименты привели к пониманию термических процессов. Утепление моторного отсека привели к экономии бензина, к запуску теплого мотора утром в мороз, к комфортному температурному режиму в салоне зимой и увеличению ресурса двигателя.

Мои друзья спорили. Один говорил, что термоизоляция моторного отсека влияет на скорость прогрева двигателя. Другой говорил, что не влияет. Я решил провести эксперимент. Утеплил моторный отсек сверху и спереди. Поставил жалюзи. Утром в мороз в минус 25С поехал на работу и фиксировал температуру двигателя и моторного отсека. Жалюзи были плотно закрыты, моторный отсек утеплен. На следующий день утром при минус 25С открыл капот и открыл жалюзи и снова поехал на работу. Также записывал температуру двигателя и моторного отсека. Потом нарисовал графики. Выводы:

1. От -25С до +50С скорость прогрева одинакова с утеплением и без утепления.

2. От +50С до +70С скорость прогрева чуть больше с утеплением.

3. От +70С до +100С скорость прогрева значительно больше с утеплением, чем без утепления.

 

На графике видно влияние термоизоляции моторного отсека и установки жалюзи на температуру двигателя и температуру моторного отсека. Я оставил машину на улице в 20.00. Мороз был минус 25С. Утром в 7.00 температура двигателя была минус 4С, а моторного отсека минус 2С, т.е. за ночь двигатель не успел остыть до температуры окружающей среды.

 

I am interested in the influence of warmth keeping of the engine bay on the temperature conditions of a car engine. My 5 years experiments have led to the understanding of thermal processes. Warmth keeping of the engine bay leads to the fuel economy, to the launching warm engine in a cold morning, to a comfortable temperature conditions in the cabin in the winter and it increases life of an engine. I also found that the warmth keeping of the engine bay does not affect the rate of engine warming up from -40C to 50C. It starts to affect only from 50C to 70C. It’s impossible to bring an engine to a working temperature range from 90C to 98C without warmth keeping when it’s frost.

 

My friends disputed about the influence of warmth keeping of the engine bay on the rate of engine warming up. I decided to make an experiment. I warmed the engine bay above and from the front, set a jalousie. It was minus 25С in the morning when I went to work, I was fixing the temperature of the engine and the temperature of the engine bay. A jalousie was densely closed, the engine bay was warmed. The same temperature was the next morning; I opened the engine jacket and jalousie, and went to work and was fixing the same parameters. Then I drew diagrams.  

Conclusions:

1. The rate of engine warming up is identical with warmth keeping and without it from - 25С to +50С.

2. The rate of engine warming up is slightly more with warmth keeping from +50С to +70С.

3. The rate of engine warming up is considerably more with warmth keeping from +70C to +100C.

 

 

1-ый день эксперимента. Утром (-25С) в районе старта, на финише через 20км в Сенцово (-27С). Ехал с закрытым капотом и полностью закрытыми жалюзи. Температура у капота на финише +3С.

2-ый день эксперимента. Утром (-25С) в районе старта у гаража. Открыл полностью жалюзи и капот. Подпёр его пустыми канистрами и ручными тисками зафиксировал для профилактики залома капота встречным потоком воздуха вверх при движении. Так и ехал всю дорогу 20км.



Классификация термодатчиков (термопар)

 

Last modified: 04/28/16