0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое открытая и закрытая система охлаждения двигателя

Что такое открытая и закрытая система охлаждения двигателя

Главное меню

  • Главная
  • Паровые машины
  • Двигатели внутреннего сгорания
    • Основные понятия о двигателях внутреннего сгорания
    • Топлива применяемые в двигателях и реакция сгорания
    • Смесеобразования и воспламенения в двигателях
    • Выпуск и продувка в двухтактных двигателях
    • Теплоиспользование в двигателях
    • Тепловой расчет двигателя
    • Основные узлы двигателей
    • Топливная аппаратура и система зажигания
    • Пусковые устройства
    • Охлаждение и смазка двигателя
    • Вспомогательные устройства двигателей
    • Примеры конструкций двигателей
    • Эксплуатация и ремонт двигателя
    • Двигатели внутреннего сгорания на электростанциях
    • Наддув двигателей внутреннего сгорания
      • Комбинированные двигатели и генераторы газа
      • Схемы наддува в двухтактных малооборотных дизелях
      • Проблемы наддува в двухтактных малооборотных дизелей
      • Среднеоборотные судовые и стационарные дизели
      • Высокооборотные дизели для приводов судов и тепловозов
      • Дизели с принудительным зажиганием
      • Автомобильные двигатели с принудительным зажиганием
      • Уравновешивание осевых усилий турбокомпрессора
      • Конструкция подшипников и смазка турбокомпрессора
      • Расположение подшипников турбокомпрессора
      • Материал и изготовление турбинных колес ротора турбокомпрессора
      • Материал и изготовление колес компрессоров ротора турбокомпрессора
      • Конструкция колес ротора турбокомпрессора
      • Число ступеней ротора турбокомпрессора
      • Система наддува «Гипербар»
      • Система наддува «Компрекс»
      • Двухступенчатый наддув
      • Применение системы Миллера в газовых двигателях
      • Применение системы Миллера на четырехтактных дизелях
      • Способ наддува Франка Миллера
      • Турбодетандерное охлаждение газовых двигателей
      • Турбодетандерное охлаждение четырехтактных дизелей
      • Разделение выпуска системы наддува
      • Дозарядка систем наддува
      • Влияние наддува на качество выпускных газов двигателя с принудительным зажиганием
      • Влияние наддува на качество выпускных газов дизеля
      • Влияние высоты над уровнем моря при эксплуатации двигателей без наддува
      • Меры для улучшения приемистости и характеристики крутящего момента двигателей с турбонаддувом
      • Характеристика крутящего момента двигателей с турбокомпрессором
      • Приемистость двигателей с турбокомпрессором
      • Разновидности импульсного наддува
      • Преимущества и недостатки систем импульсного наддува и наддува при постоянном давлении газов перед турбиной
      • Группировка выпускных коллекторов при различных числах цилиндров и промежутках между вспышками
      • Турбонаддув как средство повышения к.п.д.
      • Влияние охлаждения надувочного воздуха
      • Различия в удельном расходе топлива двигателя при механическом и газотурбинном наддуве
      • Мощность затрачиваемая на привод компрессора
      • Подпор до давления, в цилиндре, выталкивающим действием поршня
      • Полное преобразование в кинетическую энергию при отсутствии противодавления на выпуске
      • Работа газов от давления, в цилиндре, до противодавление за двигателем
      • Температура конца расширения в цилиндре и средняя температура выпускных газов
      • Замкнутый расчет равновесного состояния системы двигатель—турбокомпрессор
      • Расчет импульсного наддува
      • Расчет эквивалентного сечения турбины
      • Рабочая точка турбокомпрессора
      • Механический наддув компрессором
      • Наддув в четырехтактных двигателях
      • Примеры результатов расчетов с помощью метода наполнения — выпуска
      • Номограмма для определения рабочей точки одноступенчатого турбокомпрессора
      • Наддув в двухтактных двигателях
      • Расходная характеристика двигателей
      • Лопаточные компрессоры
      • История создания авиационных двигателей
      • Объемные компрессоры
      • История создания первых дизели
      • Конструкция и характеристики компрессоров
      • История создания двигателей с принудительным зажиганием
      • Способы наддува в двигателях внутреннего сгорания
      • Шаговый расчет процесса газообмена
      • Расчет количества продувочного воздуха всасываемого двигателем
      • Коэффициент наполнения четырехтактных двигателей с наддувом
      • Взаимосвязь между количеством заряда в цилиндре и средним индикаторным давлением
      • Взаимосвязь между массовым расходом воздуха и мощностью двигателя
      • Расчеты мощности компрессора наддува
      • Развитие газотурбинного наддува в дизельных двигателях
  • Электродвигатели
  • Автоматическое регулирование двигателей
  • Восстановление и ремонт двигателей СМД
  • Топливо для двигателей
  • Карта сайта

Судовые двигатели

  • Судовые двигатели внутреннего сгорания
  • Судовые паровые турбины
  • Судовые газовые турбины
  • Судовые дизельные установки

Система охлаждения двигателя служит для отвода тепла от дета­лей, испытывающих действие высоких температур при сгорании топлива в цилиндре или трении.

Без отвода тепла чрезмерно перегретые детали могут быстро выйти из строя. Количество тепла, которое необходимо отводить, определяется путем испытания двигателей различных типов. Можно принять, что удельный съем тепла должен быть:

для тихоходных дизелей в пределах ……………….… 400—600 ккал/л. с. ч.

для быстроходных дизелей. 200—300 ккал/л. с. ч.

По способу отвода тепла системы охлаждения подразделяются на испарительные, воздушные и жидкостные. В испарительной системе охлаждения отвод тепла происходит в результате испарения жидкости, омывающей нагретые детали. При воздушном охлаждении на наружной поверхности цилиндров и крышек расположены ребра, которые охлаждаются потоком воздуха, создаваемым при помощи вентилятора. Для стационарных двигателей преимущественное рас­пространение получило жидкостное охлаждение. Теплоносителем в этом случае чаще всего служит вода. Однако для охлаждения порш­ней часто применяют масло или объединяют систему охлаждения поршней с системой смазки.

Системы водоохлаждения подразделяются на проточные и замк­нутые.

На фиг. 141 представлена схема проточного охлаждения. Вода, забираемая водяным насосом 4 из водоема 1, направляется в напор­ный бак 6 , откуда самотеком в нижнюю часть зарубашечного про­странства цилиндров. Затем охлаждающая вода перетекает во внут­реннюю полость цилиндровых крышек, после чего направляется к выхлопному трубопроводу и отводится в слив.

В тех случаях, когда подача охлаждающей воды в двигатель осуществляется непосредственно насосом (напорный бак отсут­ствует), необходимо предусмотреть резервный насос на случай выхода из строя работающего. Так как использованная в двигателе вода выбрасывается, проточное охлаждение требует наличия источника недорогой воды. Во избежание отложения накипи в проточных системах температура охлаждающей воды по выходе из двигателя обычно ограничивается 40 — 50° С. При этом перепад температур вхо­дящей в двигатель и выходящей из него воды желательно б.рать не выше 15 — 20° С. Увеличение этого перепада приводит к неравно­мерности температур охлаждаемых деталей двигателя, а следова­тельно, к увеличению температурных напряжений. Для поддержания нужного перепада температур прибегают к частичному перепуску через вентиль 3 теплой воды во всасывающую магистраль.

Одним из существенных недостатков проточной системы является повышенное загрязнение полостей водяных рубашек цилиндров механическими примесями.

Замкнутая система охлаждения является более современной. В такой системе охлаждающая жидкость многократно возвращается в двигатель, предварительно охладившись в теплообменнике.

Различают термосифонный и насосный способ побуждения к дви­жению охлаждающей жидкости в замкнутой системе.

Термосифонный метод циркуляции жидкости основан на разности плотностей жидкости в полостях, где она нагревается, охлаждая детали, и в теплообменнике, где жидкость охлаждается.

Термосифонная система применима только для ненапряженных двигателей малой мощности, так как в ней слишком малы скорости циркуляции жидкости.

При насосном способе циркуляция охлаждающей жидко­сти производится специальным насосом.

Теплообменники, в зависимости от типа, охлаждаются проточ­ной водой или воздухом. В качестве теплообменников применяются: градирни башенного типа, открытые градирни капельного или брыз­гального типа брызгальные бассейны, естественные водоемы и тепло­обменники трубчатого типа. Последние часто применяются при нали­чии слишком жесткой воды, которую в этом случае используют для охлаждения более мягкой воды, циркулирующей в системе охлаж­дения двигателя.

На фиг. 142 представлена схема такой замкнутой системы охлаж­дения. Предварительно умягченная вода из напорного бака 2 направ­ляется в двигатели 3 . Нагретая вода сливается в бак умягченной воды 6 , откуда насосом 7 прогоняется через трубчатый теплообмен­ник 10, где, охладившись, вода вновь направляется в напорный бак 2. Более жесткая вода, омывая трубчатый теплообменник 10 и нагре­ваясь, направляется насосом 8 в градирню 14, где вновь охлаждается. Убыль умягченной воды восполняется из водоумягчителя 5.

При наличии умягченной воды температура воды по выходе из двигателя составляет обычно 75—85° С.

Количество циркулирующей жидкости определяют по формуле

Примерное количество воды, проходящее через систему охлаж­дения, составляет:

для проточной системы охлаждения 25—30 кг!э. л. с. ч.;

для замкнутой системы охлаждения 50—100 кг!э. л. с. ч.

Для замкнутой системы охлаждения, где теплообменником является радиатор, в котором охлаждающая жидкость охлаждается воздухом, количество циркулирующей воды доходит до 80 — 180 кг/э. л. с. ч.

При подсчете мощности, потребляемой насосом, его расчетную производительность G расч берут на 15—20% больше, чем G в . Эта мощность исчисляется по формуле

здесь Н м — необходимый напор, зависящий от сопротивления системы;

? г —гидравлический к. п. д. насоса;

? м —механический к. п. д. насоса.

Необходимый напор Н обычно находится в пределах 5—15 м вод. ст.

Механический к.п.д. ? м можно при ориентировочных расчетах принимать равным единице.

Режим охлаждения в современных установках регулируется по показаниям приборов или автоматически действующими клапа­нами — термостатами, которые поддерживают постоянную темпе­ратуру охлаждающей жидкости, выходящей из двигателя.

Открытая система охлаждения

237. Открытая система охлаждения

D. Offenes Kühlungsystem

E. Open cooling system

F. Système de refroidissement ouvert

Система охлаждения узла ГТД с непрерывным расходом охладителя в поток газа

Читать еще:  Газель 406 двигатель карбюратор не заводится после ремонта

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации . academic.ru . 2015 .

  • Открытая система обработки данных
  • открытая система передачи (железнодорожного транспорта)

Смотреть что такое «Открытая система охлаждения» в других словарях:

открытая система охлаждения — Система охлаждения узла ГТД с непрерывным расходом охладителя в поток газа. [ГОСТ 23851 79] Тематики двигатели летательных аппаратов EN open cooling system DE offenes Kühlungsystem FR système de refroidissement ouvert … Справочник технического переводчика

открытая система охлаждения кабины (отсека, блока) самолета (вертолета) — открытая система охлаждения Система охлаждения кабины (отсека, блока) самолета (вертолета), в которой отработанный хладагент выбрасывается в атмосферу. [ГОСТ 22607 77] Тематики кондиционирование воздуха самолетов и вертолетов Синонимы открытая… … Справочник технического переводчика

открытая система — [среда] применения (штриховое кодирование): Система [среда] с применением штрихового кодирования, в которой свободно могут принимать участие независимые стороны без необходимости заключения двусторонних соглашений Источник: ГОСТ 30721 2000:… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

система — 4.48 система (system): Комбинация взаимодействующих элементов, организованных для достижения одной или нескольких поставленных целей. Примечание 1 Система может рассматриваться как продукт или предоставляемые им услуги. Примечание 2 На практике… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

замкнутая система — [среда] применения (штриховое кодирование): Система [среда] с применением штрихового кодирования, предназначенная для использования обособленной группой пользователей. Примечание Обычно такая система представляет собой группу пользователей в… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Закрытая система — взимания платы за проезд способ оплаты, при котором оплата производится на выезде с платной дороги (дорожного объекта) по талону (билету), полученному пользователем на въезде на платную дорогу (дорожный объект). При закрытой системе взимания… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ 23851-79: Двигатели газотурбинные авиационные. Термины и определения — Терминология ГОСТ 23851 79: Двигатели газотурбинные авиационные. Термины и определения оригинал документа: 293. Аварийное выключение ГТД Аварийное выключение Ндп. Аварийное отключение ГТД D. Notausschaltung Е. Emergency shutdown F. Arrêt urgent… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ Р 54788-2011: Кондиционеры абсорбционные и адсорбционные и/или тепловые насосы газовые с номинальной тепловой мощностью до 70 кВт. Часть 1. Безопасность — Терминология ГОСТ Р 54788 2011: Кондиционеры абсорбционные и адсорбционные и/или тепловые насосы газовые с номинальной тепловой мощностью до 70 кВт. Часть 1. Безопасность оригинал документа: 3.1.11 абсорбция (absorption): Процесс, при котором… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

АСУ-57 — ранних серий в бронетанковом музее в Кубинке … Википедия

M113 — Armoured Personnel Carrier M113 Классификация бронетранспортёр … Википедия

Радиатор охлаждения двигателя: устройство и принцип работы, рекомендации по эксплуатации

string(10) «error stat»
Радиатор является ключевым важнейшим элементом в системе охлаждения ДВС. Его задача — передача избыточного тепла, возникающего при сгорании топлива, атмосферному воздуху. Устройства, напоминающие современный радиатор, имели даже самые ранние автомашины с ДВС, потому что в случае отсутствия специального элемента, обеспечивающего охлаждение силовых агрегатов, работа последних, как было установлено, оказалась просто невозможной. Автомобильный радиатор обеспечивает поддержание температуры работающего двигателя в определенных строго заданных рамках, предотвращая его перегрев и неизбежное в этом случае заклинивание.

История появления радиатора

Использовать систему охлаждения ДВС, в которой теплоносителем являлась вода, стали еще на заре автомобилестроения. Впервые радиатор установили на автомобиле Benz Velo, свободно продававшимся начиная с 1886 года. Эта техническая идея в дальнейшем была развита немецким предпринимателем Вильгельмом Майбахом, сконструировавшим охлаждающее устройство с сотами. Его разработку вскоре применили в конструкции автомобиля Mercedes 35HP (цифра «35» в его обозначении, должна была говорить, что его мощность в лошадиных силах равна 35). В дальнейшем, вплоть до нашего времени, конструкция радиатора охлаждения существенно не изменялась.

Первые водяные системы охлаждения для автомобильных двигателей не имели насосов (помп), принуждающих охлаждающую жидкость (ОЖ) к движению по замкнутому кругу, и работали по принципу термосифона. То есть, движение воды возникало из-за того, что при нагреве ее плотность уменьшалась, и она начинала перемещаться вверх. В результате подогретая жидкость попадало в охлаждающее устройство, проходя через его верхний патрубок.

Оказавшись внутри радиатора, вода становилась более прохладной, ее плотность возрастала, и она опускалась вниз, а пройдя нижний патрубок, снова проникала в рубашку двигателя. Но в связи с постоянным ростом мощности ДВС системы, использующие эффект термосифона, очень скоро стали не пригодными для более новых автомобилей. Они достаточно быстро были вытеснены решениями, включавшими жидкостные насосы (помпы) центробежного типа.

Виды радиаторов

Радиаторы отличаются методом сборки, материалом корпуса и дополнительных компонентов.

В первых радиаторах компоненты соединялись механическим путем. Такая сборка достаточно дешева по себестоимости: для процесса не нужно ни дорогостоящее оборудование, ни особые технологические мощности. Слабым звеном таких радиаторов были стыки: требовались уплотнительные прокладки, стойкие к антифризу и перепадам температур.

В первых моделях трубки были круглыми в сечении; недорогими, но имеющими недостаточный коэффициент теплоотдачи. В дальнейшем радиаторы стали делаться из овальных (сплющенных) в сечении трубок, которые за счет большей площади намного лучше охлаждали антифриз.

Следующее поколение радиаторов – медные паяные, более дорогие по сравнению со сборными, но при этом более прочные и лучше отдающие тепло. К тому же в сварных радиаторах не нужны прокладки кроме мест соединения металлической части с пластиковым бачком. Еще одним плюсом медных конструкций является возможность их ремонтировать: повреждения можно запаять и использовать радиатор дальше.

В связи с подорожанием меди изготовители стали использовать более дешевый алюминий.

Алюминиевые сварные – цельнометаллические, с применением новейших методов сварки, очень прочные и надежные. Недостаток такого радиатора можно увидеть только по сравнению с медным: все-таки алюминий хуже отдает тепло, но за счет площади охлаждения новые радиаторы вполне справляются с возложенной на них задачей.

В настоящее время практически все выпускаемые радиаторы делаются из алюминия, поскольку цены на медь растут, делая ее нерентабельным материалом. Алюминиевые радиаторы отличаются высокой прочностью, что позволяет ставить их в автомобили с мощными двигателями, но при этом очень сложно ремонтируются: аргонная сварка, необходимая для запаивания пробоин и трещин, может оказаться неэффективной, т.к. у трубок толщина стенок меньше 1 мм.

Схема пластинчатого двухрядного (слева) и ленточного трехрядного (справа) радиаторов

Устройство современного радиатора

Радиатор охлаждения ДВС, как правило, имеет два бачка (нижний и верхний), сердцевину, в которой охлаждается жидкость (антифриз или тосол), и несколько дополнительных деталей для крепления. Жидкость от охлаждающей рубашки двигателя поступает в радиатор, где ее температура понижается до требуемого значения, затем антифриз снова передается двигателю. Для изготовления сердцевины и бачков используются легкие металлы: или алюминий, или латунь. Благодаря их высокой теплопроводности они обеспечивают эффективное и быстрое охлаждение антифриза.

Сердцевина радиатора состоит из горизонтально расположенных металлических пластин, соединенных с полыми трубками, идущими вертикально вниз от верхнего бачка к нижнему бачку. Таким образом, при движении через сердцевину жидкость разбивается на несколько потоков, и происходит увеличение площади ее соприкосновения с воздухом атмосферы, ведущее к повышению интенсивности охлаждения.

Патрубки радиатора позволяют соединять бачки с рубашкой охлаждения двигателя. Нижний бачок имеет, как правило, сливной краник, через который можно слить жидкость. Подобным краником снабжена и рубашка двигателя. Антифриз заливается внутрь системы охлаждения через горловину верхнего бачка.

Функционирование систем охлаждения современных автомобилей происходит с учетом значения температуры:

  • двигателя;
  • охлаждающей жидкости;
  • окружающей среды;
  • масла и т. д.

Действие системы охлаждения можно объяснить следующим образом. Нагретая двигателем жидкость направляется насосом через патрубки в радиатор, в котором обеспечивается понижение ее температуры. После чего охлажденная жидкость (антифриз) снова подается в рубашку двигателя, и далее цикл повторяется.

Для повышения эффективности теплообмена на автомобилях перед радиатором устанавливается вентилятор иногда с механическим, но чаще с электрическим приводом, нагнетающий воздух в его сердцевину.

Сердцевины радиаторов автомашин могут быть:

  • трубчато-пластинчатыми;
  • трубчато-ленточными.

В первом случае охлаждающие трубки могут иметь расположение:

  • шахматное;
  • под углом;
  • в ряд.

Ребра у радиаторов, относящихся к типу трубчато-пластинчатых, бывают либо плоскими, либо волнистыми, и могут иметь разный размер. Кроме того, для усиления теплопередачи на них иногда делают специальные турбулизаторы (просечки, отогнутые и образующие узкие проходы для воздуха).

У радиаторов, называемых, трубчато-ленточными, охлаждающие трубки всегда расположены в ряд, а для изготовления ленты их решеток используется медный лист толщиною от 0,05 миллиметра до 0,1 миллиметра. Чтобы усилить теплоотдачу с помощью завихрений, на ленте выполняют фигурные отверстия методом штамповки или создают отогнутые просечки.

Читать еще:  Что такое чипировать двигатель

Сегодня наибольшее распространение получили радиаторы охлаждения автомобиля, изготовленные на основе алюминиевых сплавов. Такие устройства дешевле и легче латунных аналогов, но уступают последним по надежности и сроку службы. Еще одним достоинством радиаторов из латуни является то, что они проще ремонтируются: их можно паять. В то время как радиатор системы охлаждения, известный как алюминиевый, более сложен в ремонте, так как его детали и конструктивные элементы соединяют между собой с использованием завальцовки и герметизирующих материалов.

Как устроена система охлаждения двигателя

При рассмотрении радиатора важно знать особенности системы охлаждения автомобиля, предназначенной для снижения температуры мотора до безопасного уровня. Кроме этого, в ее функции входит нагрев воздуха, охлаждение отработавших газов, потока в турбированном наддуве, а также масла в АКПП. Конструктивно система охлаждения бывает жидкостной, воздушной или смешанной. Наиболее востребованным является первый вариант. Конструктивно она состоит из таких элементов:

  1. Радиатор. Главный узел, через который проходит ОЖ с целью снижения температуры.
  2. Помпа. Гарантирует циркуляцию рабочей ОЖ по системе. Бывает ременным, шестеренчатым или иных типов.
  3. Термостат. Необходим для регулирования процесса прохождения антифриза через радиатор. Может иметь три положения — закрытое, частично / полностью открытое.
  4. Вентилятор. Запускается для повышения эффективности обдува. Чаще всего необходим, когда машина движется на небольшой скорости и потока воздуха недостаточно для охлаждения.
  5. Датчик температуры. Контролирует температурный режим и дает команду на необходимости запуска дополнительного охлаждения.
  6. ЭБУ. Главный узел, который принимает сигналы и регулирует работу системы охлаждения двигателя автомобиля.

В зависимости от авто, в работе могут принимать участие и другие узлы, к примеру, реле охлаждения мотора, нагреватель термостат, управляющий узел вентилятора и т. д.

Все элементы тесно взаимодействуют друг с другом. Так после пуска мотора ОЖ циркулирует с помощью насоса по минимальному кругу — через блок и ГБЦ без прохождения радиатора.

Это делается для более быстрого нагрева. Как только температурный показатель достигает 80-90 градусов Цельсия, срабатывает датчик и подает команду на открытие термостата.

При этом антифриз направляется через радиатор для поддержания нормальной температуры. Если двигатель продолжает нагреваться, подается сигнал на включение вентилятора, обеспечивающего дополнительный обдув.

Принцип работы

Принцип работы системы охлаждения двигателя постоянно контролируется штатнымблоком управления силовым агрегатом. В нынешних моделях транспортных средств детали охлаждения проверяются специальным математическим алгоритмом, позволяющим принимать во внимание самые разные параметры работы не только мотора, но и сопутствующих систем.

Отталкиваясь от того, как работает система охлаждения двигателя в нормальном режиме при исправных деталях, система стремится поддерживать их на нормальном уровне. Поэтому электроника включает или выключает на некоторое время те или иные элементы.

Чтобы более подробно узнать, как работает система охлаждения двигателя, рекомендуем посмотреть схему ниже.

Поскольку антифриз принудительно протекает по системе, за него отвечает центробежный насос. Благодаря ему техжидкость прокачивается посредством «рубашки». При выполнении данной работы применение систем охлаждения позволяет добиться охлаждения мотора и нагрева антифриза. Исходя из типа мотора и его схемы, жидкость протекает:

  • продольно;
  • поперечно.

Схема системы охлаждения двигателя предусматривает два циркуляционных круга — «малый» и «большой». Например, при включениизажигания, когда все детали не нагреты, термостат закрыт, жидкость протекает по малому кругу. Она не доходит до радиатора охлаждения двигателя.

Когда температурный режим доведется до требуемого уровня, происходит открывание термостата — антифриз проникает в радиатор, где и будет происходить уменьшение температуры за счет обдува. Это и есть большой цикл, повторяющийся многократно.

В этом и состоит общий принцип работы радиатора охлаждения двигателя вне зависимости от марки и модели транспортного средства.

В авто с турбиной охлаждение двигателя происходит по несколько иной схеме. Здесь присутствует два контура, где первый установлен с цельюснижения температуры анифриза, а второй охлаждает воздух. При этом первый контур также разделяется на 2 части — для обслуживания головки блока и блока цилиндров в целом.

Это сделано потому, что схема работы системы охлаждения двигателя предусматривает разницу температуры головки и блока на 15-20 градусов. Таким образом, степень вероятности детонации значительно уменьшается, да и камеры сгорания эффективнее наполняются горючим. В устройство системы охлаждениядобавлена одна особенность — в моторе с турбиной все рабочие контуры имеют собственный термостат.

Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания

Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания — совокупность устройств, обеспечивающих подвод охлаждающей среды к нагретым деталям двигателя и отвод от них в атмосферу лишней теплоты, которая должна обеспечивать наибольшую степень охлаждения и возможность поддержания в требуемых пределах теплового состояния двигателя при различных режимах и условиях работы.

В период сгорания рабочей смеси температура в цилиндре достигает 2000 °C и более. Система охлаждения предназначена для поддержания оптимального теплового состояния двигателя в пределах 80-90°C. Сильный нагрев может вызвать нарушения нормальных рабочих зазоров и, как следствие, усиленный износ, заклинивание и поломку деталей, а также снижение мощности двигателя, за счёт ухудшения наполнения цилиндров горючей смесью, самовоспламенения и детонации. Для обеспечения нормальной работы двигателя необходимо охлаждать детали, соприкасающиеся с горячими газами, отводя от них тепло в атмосферу непосредственно, либо при помощи промежуточного тела (воды, низкозамерзающей жидкости). При чрезмерно сильном охлаждении рабочая смесь, попадая на холодные стенки цилиндра конденсируется и стекает в картер двигателя, где разжижает моторное масло. Как следствие этого мощность двигателя уменьшается, а износ увеличивается. При понижении температуры масло густеет. Это является причиной того, что масло хуже подается в цилиндры и увеличивается расход топлива, уменьшается мощность. Поэтому система охлаждения должна ограничивать температурные пределы, обеспечивая наилучшие условия работы двигателя.

Система охлаждения, кроме основной функции охлаждения двигателя, выполняет ряд других функций, к которым относятся:

  • нагрев воздуха в системе отопления, вентиляции и кондиционирования;
  • охлаждения масла в системе смазки;
  • охлаждения отработанных газов в системе рециркуляции отработавших газов;
  • охлаждения воздуха в системе турбонаддува ;
  • охлаждения рабочей жидкости в автоматической коробке передач.

Существует три типа систем охлаждения двигателей внутреннего сгорания: воздушная, жидкостная и гибридная.

Воздушное охлаждение

Воздушное охлаждение может быть естественным и принудительным. Естественное воздушное охлаждение является самым простым видом охлаждения. Тепло от двигателя с такой системой охлаждения передаётся в окружающую среду через развитое оребрение на внешней поверхности цилиндров. Недостаток системы заключается в том, что она из-за низкой теплоёмкости воздуха не позволяет равномерно отводить от двигателя большое количество тепла и, соответственно, создавать компактные мощные силовые установки. Неравномерность обдува требует дополнительных мер для исключения локальных перегревов — более развитого оребрения в аэродинамической тени, обращения более нагретых выпускных каналов вперёд по потоку, а холодных впускных — назад и т.п. Естественное воздушное охлаждение распространено на двигателях лёгкой высокоподвижной техники: мотоциклы, мопеды, авиа- и автомодели. С систематическим ростом форсировки моторов мотоциклов на наиболее совершенных моделях воздушное охлаждение уступает место жидкостному. По причине малой массы естественное воздушное охлаждение широко применялось и на поршневых авиационных двигателях, где близкие к цилиндрическим и имевшие малую окружную скорость комли лопастей винта практически не работали как вентилятор, но скорость набегающего на самолёт потока была сама по себе очень высока.

Стационарные или плотно закапотированные двигатели оснащают системой принудительного воздушного охлаждения. В них с помощью вентилятора создаётся поток воздуха, который обдувает рёбра охлаждения. Вентилятор и оребрённые поверхности, как правило, закрыты направляющим кожухом. Достоинства такого двигателя аналогичны двигателям с естественным охлаждением: простота конструкции, малый вес, отсутствие охлаждающей жидкости. Однако такие двигатели отличаются повышенным шумом при работе, большими габаритами. Кроме того, при проектировании таких двигателей возникают проблемы с охлаждением отдельных элементов конструкции двигателя из-за неравномерного обдува. На легковых автомобилях, производимых в Европе, воздушное охлаждение широко применялось в 1950-х — 1970-х годах. В основном это небольшие машины типа Volkswagen Kafer, Fiat 500, Citroën 2CV; особняком стоит представительская Tatra 613. В СССР самым известным автомобилем с воздушным охлаждением был «Запорожец». Выпускались грузовые автомобили с дизелями воздушного охлаждения (например грузовики под маркой «Татра» с момента начала выпуска и до начала 2010 годов оснащались исключительно такими двигателями). Двигатели с воздушным охлаждением имеют многие трактора (иногда — тяжёлые, например Т-330; чаще — малые, от обычных пропашных до мини-тракторов мелких частных хозяйств), для которых характерны установившиеся режимы работы двигателя и специфические требования к простоте обслуживания. В настоящее время (2015-е) принудительное воздушное охлаждение применяется на большинстве скутеров, моторизованном инструменте (бензопилы, газонокосилки и пр.), двигателях малогабаритных генераторных установок, на мотоблоках и прочих самоходных и стационарных малых сельскохозяйственных и коммунальных машинах. Для последних очень распространены унифицированные ряды простых одно-двухцилиндровых двигателей воздушного охлаждения, одинаковые у различных производителей ( Briggs & Stratton ru en , Honda, Subaru, китайские), в виде компактного законченного блока с креплением на горизонтальную плоскость.

Читать еще:  Виброплита своими руками с двигателем от стиральной машинки

Жидкостное охлаждение

Системы охлаждения классифицируются в соответствии со способом использования теплоносителя в системе.

Замкнутые — в таких системах жидкость-теплоноситель циркулирует по герметичному контуру, нагреваясь от источника тепла (нагревателя) и остывая в охлаждающем контуре (охладителе). В зависимости от устройства системы, теплоноситель может закипать или полностью испаряться, вновь конденсируясь в охладителе. Незамкнутые — в незамкнутых (проточных) системах теплоноситель подается извне, нагревается у источника тепла и направляется во внешнюю среду. В этом случае она играет роль охладителя, предоставляя необходимые объем теплоносителя нужной температуры на входе и принимая нагретый на выходе. Открытые — системы, в которых нагреватель помещен в некоторый объем теплоносителя, а тот заключен в охладителе, если таковой предусмотрен конструкцией. Например, открытая система с маслом в качестве теплоносителя используются для охлаждения мощных электротрансформаторов.

К «чисто жидкостным» системам охлаждения можно отнести лишь открытые системы охлаждения речных и морских судов, где для охлаждения используется забортная вода. В некоторых стационарных двигателях начала XX века мог отсутствовать радиатор, вместо этого имелся расширительный бак большого объёма — отчасти тепло рассеивалось за счёт испарения воды, отчасти — через стенки бака, а отчасти за счёт большого объёма воды, который не успевал достаточно прогреться за время работы двигателя.

Замкнутая система (Гибридный тип)

Тип сочетает вышеуказанные системы: тепло от цилиндров отводится жидкостью, после чего она, на удалении от теплонагруженной части двигателя, охлаждается в радиаторах воздухом. Внутренние и наружные части цилиндров испытывают различный нагрев и обычно выполняются из отдельных частей:

  • внутренняя — рабочая втулка или гильза цилиндра;
  • наружная — рубашка (у двигателей воздушного охлаждения рубашка имеет рёбра для эффективного отвода тепла).

Пространство между ними называется зарубашечным, в двигателе с водяным охлаждением тут циркулирует охлаждающая жидкость.

Система охлаждения состоит из рубашки охлаждения блока цилиндров, головки блока цилиндров, одного или нескольких радиаторов, вентилятора принудительного охлаждения радиатора, жидкостного насоса, термостата, расширительного бачка, соединительных патрубков и датчика температуры. Этот тип используется на всех современных автомобилях. Охлаждающая жидкость прокачивается насосом через рубашку охлаждения двигателя, забирая от неё тепло, а затем охлаждается сама в радиаторе. В этой системе существует два круга циркуляции жидкости — большой и малый. Большой круг составляют рубашка охлаждения двигателя, водяной насос, радиаторы (в том числе — отопителя салона), термостат. В малый круг входит рубашка охлаждения двигателя, водяной насос, термостат (иногда радиатор отопителя салона входит именно в малый круг). Регулировка количества жидкости между кругами циркуляции жидкости осуществляется термостатом. Малый круг охлаждения предназначен для быстрого введения двигателя в эффективный тепловой режим. При этом охлаждающая жидкость фактически не охлаждается, так как не проходит через радиатор. Как только она нагреется до оптимальной температуры, термостат открывается, и охлаждающая жидкость начинает циркулировать также и через радиатор, где непосредственно и охлаждается набегающим потоком воздуха (а в случае длительной стоянки — принудительно вентилятором). При этом, чем сильнее нагревается охлаждающая жидкость, тем сильнее открывается термостат, и тем сильнее жидкость охлаждается в радиаторе. Это и есть принцип поддержания оптимальной температуры двигателя 85-90 °C.

Очень опасным явлением является перегрев двигателя (кипение двигателя) [ источник не указан 1327 дней ] . При этом охлаждающая жидкость в прямом смысле вскипает в рубашке охлаждения, что очень часто приводит к серьёзным последствиям и дорогостоящему ремонту. Для предупреждения перегрева двигателя логично применять жидкости с высокой температурой кипения, однако проще всего оказалось держать всю систему под некоторым избыточным давлением (около 1,1 атм), при котором повышается температура кипения охлаждающей жидкости (около 110 °C и 120 °C для воды и антифриза соответственно). Кроме того, при превышении температуры охлаждающей жидкости более 105 °C, включается принудительный обдув радиатора вентилятором.

Основные части жидкостной системы охлаждения

В жидкостных системах охлаждения поршневых двигателей наземного и воздушного транспорта, а также стационарных установок охлаждающая жидкость циркулирует по замкнутому контуру, а тепло рассеивается в окружающую среду с помощью обдуваемого воздухом радиатора.

Основные части жидкостной системы охлаждения:

  • Рубашка охлаждения (1) представляет собой полость, огибающую части двигателя, требующие охлаждения. Циркулирующая по рубашке охлаждения жидкость отбирает у них тепло и переносит его к радиатору.
  • Насос охлаждающей жидкости, или помпа (5) — обеспечивает циркуляцию жидкости по контуру охлаждения. В некоторых двигателях, например мини-тракторов, может применяться термосифонная система охлаждения — то есть система с естественной циркуляцией охлаждающей жидкости, в которой этот насос отсутствует. Может приводиться в движение либо через ременную передачу от вала двигателя, либо от отдельного электродвигателя.
  • Термостат (2) — предназначен для поддержания рабочей температуры двигателя. Термостат перенаправляет охлаждающую жидкость по малому кругу — в обход радиатора, если температура не достигла рабочей.
  • Радиатор (3) имеет развитую поверхность, обдуваемую снаружи набегающим потоком воздуха. Радиатор изготавливается из материалов, хорошо проводящих тепло, чаще всего из алюминия (радиатор для охлаждения масла чаще всего делают из меди).
  • Вентилятор (4) создаёт дополнительный поток воздуха для обдува радиатора, в том числе во время остановок и при движении на малой скорости. Может приводиться ременной передачей от вала двигателя, но в современных автомобилях, за исключением крупных грузовиков, он работает от электродвигателя.
  • Расширительный бак содержит запас охлаждающей жидкости. С атмосферой расширительный бак сообщается через клапан, поддерживающий избыточное давление охлаждающей жидкости при работе, что позволяет двигателю работать при большей температуре, не допуская кипения охлаждающей жидкости, которое может привести к повреждению двигателя. Автомобили начала-середины XX века часто не имели расширительных бачков. В них запас охлаждающей жидкости находился в верхнем бачке радиатора. Это было вполне допустимо, так как в основном в системе охлаждения использовалась вода, и её расширение при нагреве было небольшим. С распространением антифризов на основе этиленгликоля использование расширительного бака стало обязательным. Полупрозрачный бак, расположенный в доступном месте в верхней точке системы, облегчает также контроль уровня жидкости.

В поршневой авиации также применяются двигатели, в которых цилиндры охлаждаются непосредственно набегающим воздухом, а головки цилиндров — с использованием жидкостной системы охлаждения. Такое решение позволяет снизить массу двигателя и одновременно более эффективно охлаждать головки цилиндров, которые являются наиболее теплонагруженными частями двигателя.

Охлаждение масла

В дополнение к основной системе охлаждения в двигателях большой мощности (на грузовиках и тепловозах), а также на двигателях с воздушным охлаждением применяется охлаждение масла. Охлаждение масла необходимо также потому, что оно поступает к па́рам трения — самым чувствительным к перегреву местам двигателя. Масло может охлаждаться охлаждающей жидкостью, либо окружающим воздухом от отдельного радиатора.

Испарительная система охлаждения

Также существует подвид системы охлаждения, называемый испарительной системой охлаждения. Главное отличие её от обычных водяных или этиленгликолевых — доведение температуры охлаждающей жидкости (воды) выше точки кипения, в результате чего при испарении от теплонагруженных деталей отводится большое количество тепла. Пар конденсируется в жидкость в радиаторе и цикл повторяется. Подобные системы использовались в авиастроении в 30-х годах XX века. [1] Кроме того в Китае по состоянию на 2014 год продолжают выпускаться дизели мощностью от 8 до 24 л.с. с испарительным охлаждением, предназначенные для мотоблоков и минитракторов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector