Меню Закрыть

Жидкостная система охлаждения двигателя принцип работы: Схема, устройство и принцип работы системы охлаждения двигателя

Содержание

Бесперебойная работа жидкостной системы охлаждения двигателя

Стражники терморежима

Даниил Минаев, фото автора

В рамках очередной душеспасительной беседы о бережном отношении к автомобилю затронем тему надёжного и бесперебойного охлаждения двигателя. Работа мотора с пониженной температурой охлаждающей жидкости вызывает повышенный износ, а перегрев способен прикончить отличный движок всего за несколько минут. Как этого избежать?

В этом материале не будем говорить о двигателях с воздушным или воздушно-масляным охлаждением – это редкая экзотика в мире грузовиков и автобусов, принципы поддержания которой в исправном состоянии предельно просты, поэтому заострим внимание на жидкостной системе охлаждения. Не будем приводить никаких теоретических выкладок и расчётов – только практика и эксплуатация, иначе на тему не хватит объёма журнала.

Нестареющая классика

Самое интересное, что принцип работы и основные компоненты системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, бензинового или дизельного, принципиально не менялись за всю историю автомобиля. Да, конечно, за сотню лет инженеры и конструкторы многое оптимизировали, пересчитали и подстроили под конкретные задачи и условия, но в целом это хорошо изученная система с классическим принципом действия.

Итак, жидкостная система охлаждения состоит из системы каналов в блоке и головках цилиндров, циркуляционного насоса – водяной помпы (у некоторой малогабаритной техники помпа отсутствует, такая система называется термосифонной, но это тоже из разряда экзотики), радиатора и термостата. Ещё могут присутствовать водомасляные теплообменники, расширительный бачок, перекачивающие насосы и масляный радиатор. Если система работает под избыточным давлением, как у большинства современных автомобилей (примерно 1,1–1,2 бар), то обязательно присутствует двойной паровоздушный клапан, установленный в пробке радиатора или расширительного бачка – самой верхней точке системы. Из электрических компонентов необходимо назвать датчики и указатель температуры, а вентилятор охлаждения может иметь три типа привода: постоянный – от ремня привода вспомогательных агрегатов, напрямую – от коленвала при помощи вискомуфты и электрический.

Теперь о неисправностях. Акцентируем внимание на аварийных отказах, которые случаются внезапно прямо на дороге, когда особых возможностей для ремонта нет.

Паническое бегство теплоносителя

Если причина вытекания значительного объёма охлаждающей жидкости (воды или антифриза) связана с повреждением прокладки головки блока цилиндров, разгерметизацией или повреждением блока, поломкой водяной помпы или её привода, ищите буксир или эвакуатор. В остальных случаях попробуем побороться за успешное завершение рейса и своевременную доставку груза. Антифриз – ужасно текучая жидкость. Малейшие неплотности в шлангах и хомутах, температурные зазоры, «дубение» уплотнителей на морозе и вот его и след простыл. Осматриваем и анализируем место течи, заменяем шлаг или хомут и восполняем потерянный теплоноситель. Вопрос чем? Для стареньких двигателей, работающих на воде всё ясно, но это прошлый век – любой современный автомобиль в системе охлаждения заправлен антифризом. Вопрос каким? Для пополнения уровня сбежавшего антифриза часто руководствуются цветом заправленной в систему жидкости. Это неверно. В производстве антифриза чисто теоретически может быть использован любой краситель, а вот состав может быть приготовлен на основе моноэтиленгликоля, полиэтиленгликоля или пропиленгликоля, содержать самые разные группы присадок, которые могут химически взаимодействовать между собой и с поверхностями двигателя.

Смешение этих составов может повысить их коррозионную агрессивность к сопрягаемым деталям, ускорив износ помпы или разрушение шлангов и сальников, на внутренних поверхностях деталей могут сформироваться отложения и окисловые (оксидные) плёнки, ухудшающие теплообмен современных тонкостенных моторов, все эти «бяки» ни к чему и внутри термостата, так как могут парализовать его работу. Поэтому в идеале, конечно, надо долить оригинальный состав, справившись с инструкцией.

Таблица 1. Примерные заправочные объёмы системы охлаждения
Транспортное средство Заправочный объём, л
Фургоны и иные конструкции на базе легковых автомобилей 6–10
Грузовые автомобили полной массой до 3,5 т, микроавтобусы до 15 посадочных мест (LCV) 7–20
Грузовые автомобили и автобусы полной массой до 8 т 10–35
Грузовые автомобили и автобусы полной массой от 8 до 12 т, магистральные тягачи 15–40
Спецтехника до 150

Но по условиям задачи взять такой антифриз негде. Если в системе осталось хотя бы 25–30% «родного» антифриза, практика показывает, что, долив простой воды в данной ситуации вполне допустим, но лучше если вода будет дистиллированная или хотя бы деминерализованная (снеговая, дождевая). Пару тысяч километров вполне можно проехать на таком «коктейле» без последствий для мотора, а по прибытии на базу меняем весь антифриз с промывкой системы.

Таблица 2. Данные для приготовления антифриза при использовании концентрированного состава
Количество концентрата, % Количество воды, % Температура кристаллизации
33 67 –18
50 50 –36
60 40 –52

Но если всё же есть возможность, купить качественный новый антифриз на ближайшей АЗС? В большинстве автомобилей старшего поколения используются антифризы синего или зелёного цвета, классифицируемые концерном VW (общепринято и используется повсеместно), как «G11». Затем на рубеже веков им на смену пришли карбоксилантные составы оранжево-красного цвета «G12», дальнейшее их развитие получило индекс «G12+», «G13». Смешение «11-го» и «12-го» не допускается, а вот «12+» или «G13» может принять в себя и «12-й» и кратковременно «11-й».

При плановом обслуживании вместо G11 допускается и даже рекомендуется замена его на более современный G12, но обратная замена недопустима. Следует напомнить, что интервал замены G11 – 2 года, G12 – 5 лет. Антифриз можно приобрести как в концентрированном, так и в готовом к применению виде. Последнее – не самое удобное, так как температура кристаллизации навязана поставщиком. Для справки в таблице 2 приводим соотношение антифриза и дистиллированной воды для условий эксплуатации в разном климате, а таблица 1 подскажет, сколько примерно придётся купить антифриза.

Самое главное помнить о том, что крайне нежелательно несоответствующим составом создать пресловутую оксидную плёнку, ухудшающую теплоотвод. Идеология современных конструкций – тонкостенные блоки требуют чистых поверхностей. Но если всё же произошло лёгкое оксидирование, это не повод для паники. В стационарных условиях можно промыть систему с использованием профессиональной чистящей химии, из практики скажу, что нет на сегодняшний день прямой доказанной взаимосвязи между оксидной плёнкой и досрочным капремонтом двигателя. По аналогии – курить тоже вредно, так как можно умереть…

Термостат вчера и сегодня

Для поддержания температуры охлаждающей жидкости в заданном конструкторами интервале (в большинстве случаев это диапазон от 80 до 100 °С) и ускорения прогрева двигателя нам служит прибор под названием термостат. Узел этот в целом надёжный и не капризный, по идее при отказе должен зависать в открытом положении – перегрев гораздо опаснее, чем недостаток температуры. Классические термостаты с восковым термочувствительным элементом постепенно в современных конструкциях вытесняют электронно управляемые с высокой точностью регулирования температурного режима.

Дело в том, что нынешние моторы высоких экологических классов для обеспечения низкой токсичности отработавших газов требуют точной температуры узкого диапазона в камере сгорания, и простенький прибор, принцип действия которого основан на тепловом изменении свойств материала, к сожалению, уже не годится. Неисправность термостата диагностируется резким повышением температуры охлаждающей жидкости, но при этом радиатор остаётся холодным. Единственный способ ремонта в дороге, если всё же термостат отказал в закрытом положении малого круга (в обход радиатора), – его (термостата) «ампутация».

Забивание дедовских «чопиков» после демонтажа бескорпусного термостата в каналы малого круга сегодня теряет актуальность, поэтому к месту ремонта следуем не быстро, постоянно контролируем температуру, так как антифриз, лишённый «царских врат» термостата циркулирует частично в обход радиатора, несколько повышая тепловую нагрузку.

Вентиляторные неприятности

В современном автомобиле можно и не заметить, что из-за засорённого снаружи или изнутри радиатора электрические вентиляторы работают более продолжительное время, чем предполагали конструкторы. В итоге они выходят из строя, мало того, что преждевременно, так ещё и в самый неподходящий момент, вызывая перегрев двигателя, не исключающий впоследствии дорогостоящий ремонт. Чтобы этого избежать, достаточно всего один раз в год перед летним сезоном удалять загрязнения с наружных поверхностей радиатора.

Но причиной невключения электровентилятора может быть и отсутствие управляющего сигнала. Команда на запуск вентилятора может исходить от датчика, установленного на радиаторе, а также от блока управления двигателем или отдельного блока, командующего работой вентиляторов. Итак, если стрелка указателя температуры антифриза поползла вверх, а электровентилятор молчит, съезжаем на обочину, проверяем предохранители и приводные ремни, убеждаемся, что крыльчатка не заклинила на валу и проворачивается свободно. Если всё на месте, замыкаем контакты датчика включения, если он есть. Затем, если не помогло, можно попробовать при помощи кусков электропровода подать напрямую напряжение на электродвигатель вентилятора. Заработало? Следуем к месту ремонта с постоянно работающим вентилятором.

Если не помогло, включаем печку на полную мощность и, поглядывая за пресловутой температурой, неспешно плетёмся в гости к электрику-диагносту. Если крыльчатка вентилятора приводится вискомуфтой, как на большинстве европейских магистральных тягачей, то отказавшую вискомуфту можно временно блокировать, поколдовав с попавшимся под руку крепежом, но двигателю будет немного холодно с постоянно работающим гигантским пропеллером, поэтому лучше всё же дотянуть до базы и применить адекватные технологии ремонта…

Сессия вопросов и ответов

Есть ли смысл устанавливать радиатор повышенного объёма при эксплуатации автомобиля в условиях жаркого климата?

Все серьёзные автопроизводители, в зависимости от рынка сбыта и соответственно с учётом климатических условий конкретного региона, предусматривают различные спецификации техники. Для жарких стран помимо увеличенного объёма системы охлаждения может быть увеличен заправочный объём моторного масла, установлен водяной насос повышенной производительности, датчики включения вентиляторов и термостат с другими настройками, и плюс ко всему могут быть установлены дополнительные теплообменники. Так что если грузовик прибыл со вторичного рынка в ваш южный край, есть смысл изучить каталоги запчастей и модификации конкретной машины и дооборудовать её так, как предполагает завод-изготовитель в полном объёме. Установка только бóльшего радиатора, несомненно, даст некоторый запас по охлаждению, не факт, что достаточный, но может и дисбалансировать систему – зимой двигатель может не нагреваться до рабочей температуры.

Можно ли бороться с течью в системе охлаждения путём использования различных герметизирующих материалов (присадок), заливаемых непосредственно в радиатор или расширительный бачок, насколько эта химия эффективна?

Серьёзную брешь в радиаторе или трубопроводах и шлангах уж точно никакой чудо-баночкой не устранить, всё равно придётся демонтировать, опрессовывать, затем паять либо менять неисправный радиатор. Эти составы временно могут устранить лишь небольшую течь, но вреда от них больше, чем пользы. Если герметик системы охлаждения оказался низкого качества или вы переборщили с дозировкой, то непременно страдает радиатор отопителя – более компактный с тонкими каналами, может забиться герметизирующим материалом и заклинить термостат, герметик может осесть в нижней части радиатора и ухудшить теплоотвод. Словом, прибегать к такому «ремонту» стоит лишь тщательно взвесив все «за» и «против», тем более что это всё равно не решит проблему, а лишь отсрочит предстоящее ремонтное воздействие.

Как правильно промыть радиатор?

В первую очередь необходимо промыть снаружи соты радиаторов струёй проточной воды. Использовать для этого аппараты высокого давления, имеющиеся на большинстве автомоек, не рекомендую – слишком велика вероятность повреждения тонких переборок, что в дальнейшем только ухудшит теплоотвод. Вполне подойдёт струя из обычного поливочного шланга, затем аккуратно продуваем соты сжатым воздухом под небольшим давлением, особое внимание – нижней части радиатора, так она больше забивается из-за дорожной грязи и пыли. Если наружные загрязнения серьёзные, как обычно бывает на строительной или внедорожной технике, могу посоветовать метод из личной практики. Освободив доступ к радиатору путём демонтажа декоративных решёток, интеркулера и т. д. при помощи простейшего опрыскивателя (подойдёт даже такой, который используют при уходе за домашними цветами) наносим на поверхности радиатора, желательно с двух сторон, шампунь для бесконтактной мойки кузова, после нанесения выжидаем примерно 5 минут и промываем струёй воды, удаляя загрязнения и остатки шампуня. Чтобы быстро и эффективно промыть радиатор изнутри, достаточно из подручных средств смастерить переходник для подводящего шланга таким образом, чтобы подать внутрь струю проточной воды. Если такая мойка не помогла, то в современных реалиях радиатор проще заменить, к тому же старый радиатор у вас с удовольствием и небезвозмездно примут в цветмет.

Необходимо ли в зимний период устанавливать на фальшрадиаторную (декоративную) решётку утепляющие кожухи, закрывать её картоном и т.п?

Если в комплект поставки автомобиля с завода входят подобные шторы, жалюзи, пластины, то их следует использовать в соответствии с руководством по эксплуатации. В совсем уж суровом северном климате или при специфике использования транспорта, когда техника длительное время вынуждена работать в режимах малых нагрузок, водителям приходится самостоятельно добиваться оптимального температурного режима, и это один из основных и доступных способов. Во всех остальных случаях недогрев двигателя свидетельствует о неисправности термостата или управляющей автоматики вентиляторов системы охлаждения.

На первый взгляд всё в порядке, уровень антифриза в норме, вентилятор работает, радиатор горячий, значит, термостат исправен, течей нет, температура в норме, но двигатель внезапно закипает?

Основная причина такого развития событий – неисправность клапанов избыточного давления в крышке радиатора или расширительного бачка (паровоздушные клапаны). На всякий случай следует проверить исправность датчика и указателя температуры.

Система охлаждения двигателя: описание и принцип работы

Помимо главной функции отвода тепла от основных узлов двигателя автомобиля, система охлаждения решает ряд дополнительных задач. Фактически она участвует в работе системы смазки, отопления салона, выхлопа и рециркуляции отработавших газов, турбонаддува и коробки передач. О том, как она устроена, а также в чем заключается принцип работы охлаждающей системы и пойдет речь далее.

  1. Виды систем охлаждения двигателя
  2. Устройство и принцип работы системы охлаждения ДВС
  3. Как устроен радиатор охлаждения двигателя
  4. Особенности работы датчика температуры ОЖ
  5. Что используют в качестве охлаждающих жидкостей

Виды систем охлаждения двигателя

Регулирование температуры автомобильного двигателя может осуществляться при помощи охлаждающей жидкости (антифриза, ОЖ) и посредством циркуляции воздуха. Исходя из этого различают три вида систем:

  • Воздушная. Физически представляет собой обдув, благодаря которому происходит вытеснение горячего воздуха из подкапотного пространства в атмосферу. Воздушное охлаждение может быть естественным и принудительным (с использованием вентилятора). В силу низкой эффективности как самостоятельная система практически не применяется.
  • Жидкостная. Представляет собой систему трубчатых контуров, по которым циркулирует охлаждающая жидкость. Жидкостное охлаждение может быть принудительным (перекачка насосом), термосифонным (за счет разности в плотности нагретой и охлажденной жидкостей) и комбинированным (охлаждение головки блока цилиндров осуществляется принудительно, а остальные узлы термосифонным принципом). Такая система более эффективна в сравнении с воздушной, но при определенных режимах работы (длительный простой с включенным двигателем, повышенные температуры окружающей среды) может быть недостаточной для качественного охлаждения.
  • Комбинированная. Представляет собой использование и воздушного обдува, и жидкостных контуров.

Системы охлаждения на основе жидкости также разделяются на открытые и закрытые. Первые имеют сообщение с атмосферой при помощи пароотводной трубки, а во вторых жидкость полностью изолирована от окружающей среды. В закрытых системах давление антифриза больше, а следовательно, выше и температура кипения. Это позволяет использовать их при высоких температурах нагрева жидкости (до 120°C).

Устройство и принцип работы системы охлаждения ДВС

Наиболее популярной в современных автомобилях является комбинированная система охлаждения двигателя с принудительной циркуляцией воздуха и жидкости. Она состоит из следующих элементов:

  • Радиатор системы охлаждения.
  • Вентилятор радиатора.
  • Малый и большой охлаждающие контуры.
  • Рубашка системы охлаждения (система каналов в блоке цилиндров).
  • Датчик температуры.
  • Термостат.
  • Расширительный бачок.
  • Насос (помпа).
  • Радиатор печки.
  • Масляный радиатор (опционально).
  • Радиатор системы рециркуляции отработавших газов (опционально).

В момент запуска двигателя насос начинает перекачку жидкости по малому контуру. Когда двигатель нагревается до рабочей температуры, срабатывает термостат и открывает второй (большой) контур охлаждения. Проходя через узлы мотора, охлаждающая жидкость нагревается и расширяется. При увеличении температуры часть жидкости поступает в расширительный бачок. Это позволяет компенсировать излишний объем, независимо от того, какое давление установилось в системе.

Большой и малый круги циркуляции ОЖ

Проходя через участок радиатора системы охлаждения, антифриз вновь остывает и возвращается на новый цикл. Если этот режим снижения температуры оказывается недостаточным, срабатывает температурный датчик, передающий сигнал блоку управления двигателя и запускающий вентилятор воздушного охлаждения. Если и его оказывается недостаточно, на приборную панель (индикатор) поступает сигнал о перегреве двигателя.

Масляный радиатор и радиатор рециркуляции отработавших газов может присутствовать не во всех системах охлаждения. Они необходимы для синхронного снижения температуры смазки и выхлопа, что делает эксплуатацию автомобиля более безопасной и экономичной. В автомобилях с турбонаддувом также может присутствовать еще один охлаждающий контур для снижения температуры воздуха наддува.

Как устроен радиатор охлаждения двигателя

Радиатор системы охлаждения ДВС состоит из следующих элементов:

  • Сердцевина. Она может быть трубчатой (вертикальные трубки овального или круглого сечения, объединенные тонкими горизонтальными пластинами), пластинчатой (изогнутые пары пластин, спаянные по краям) и сотовой (спаянные трубки с сечением в виде правильного шестиугольника).
  • Верхний бачок. Оснащен заливной горловиной с герметичной пробкой, а также патрубком для установки шланга, подводящего антифриз. В горловине выполнено отверстие для установки пароотводящей трубки. Последняя имеет паровой клапан, который открывается в случае закипания.
  • Воздушный клапан. Он необходим для наполнения радиатора воздухом после остановки двигателя. Когда охлаждающая жидкость полностью остывает, без подачи дополнительного объема воздуха в системе может возникнуть сильное разрежение, провоцирующее сдавливание трубок.
  • Нижний бачок. Оснащен патрубком для крепления шланга отвода жидкости.
  • Крепления.

Принцип работы радиатора основан на многоуровневой циркуляции воздуха в его сердцевине, что делает снижение температуры охлаждающей жидкости, проходящей через него, более интенсивным.

Наиболее эффективными являются радиаторы пластинчатого типа, но они подвержены быстрому загрязнению, а потому самой популярной конструкцией стали трубчатые.

Особенности работы датчика температуры ОЖ

Температурный датчик позволяет контролировать состояние системы. Определить, где находится датчик температуры охлаждающей жидкости просто: как правило, он расположен в канале головки блока цилиндров. Он представляет собой терморезистор в герметичном корпусе, который может быть изготовлен из бронзы, пластика и латуни. На корпусе имеется резьба для установки в канал.

Принцип работы датчика основан на следующем эффекте: при повышении температуры сопротивление чувствительного элемента снижается, а при ее уменьшении увеличивается. Показатель сопротивления передается на электронный блок управления двигателем. Чтобы при этом данные состояния охлаждающей жидкости были точными, датчик должен быть полностью погружен в нее. При температуре 100°C сопротивление датчика температуры охлаждающей жидкости должно быть порядка 177 Ом. С учетом погрешностей измерения допускается показатель сопротивления 190 Ом. Если же отклонения больше допустимых, датчик необходимо заменить.

В некоторых моделях автомобилей может быть предусмотрено два датчика температуры. Один отвечает исключительно за включение вентилятора радиатора, а второй представляет собой датчик указателя текущей температуры охлаждающей жидкости.

Что используют в качестве охлаждающих жидкостей

В роли рабочей жидкости в системах охлаждения изначально применялась дистиллированная или деионизированная вода. Однако для современных двигателей она не обеспечивает нужный диапазон рабочих температур. Помимо этого, она склонна к коррозионной активности в отношении металлов, что снижает срок эксплуатации системы охлаждения. Для устранения этих недостатков в качестве охлаждающей жидкости сегодня применяются составы со специальными присадками (этиленгликоль, ингибиторы коррозии), что повышает характеристики всей системы. Чаще всего используется антифриз, который имеет более низкий порог замерзания.

При возникновении ситуации, когда требуется экстренный долив охлаждающей жидкости, можно использовать обычную чистую воду. Однако для корректной работы системы при первой возможности такой раствор необходимо заменить на качественный антифриз.

Замена охлаждающей жидкости проводится каждые 60-100 тысяч километров пробега. В охлажденном состоянии (при выключенном двигателе) ее количество должно быть на уровне нижнего края патрубка расширительного бачка охлаждающей системы. Для удобства на нем выполнены отметки “Min” и “Max”. Когда количество жидкости ниже минимальной отметки – выполняют долив. Если после работы уровень вновь упал – это свидетельствует о разгерметизации системы.

Значимость системы охлаждения двигателя не вызывает сомнений. А потому стоит регулярно проводить профилактический осмотр ее основных узлов. Это позволит избежать перегрева двигателя и возникновения критических поломок.

В фокусе внимания — виды и устройство систем охлаждения двигателя (жидкостная и воздушная), а также распространённые неисправности.

Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания автомобиля (СО) – это конструктивное решение, которое отводит от двигателя транспортного средства излишки тепла и передаёт их в окружающую среду, а также позволяет двигателю оперативно прогреться. Именно возможность быстро прогреться, достигнув оптимального уровня рабочей температуры, и поддержка этой температуры на заданном уровне — одни из важнейших факторов эффективной работы ДВС.

Назначение системы охлаждения двигателя — предотвращение повреждений деталей двигателя автомобиля в результате его перегрева и износа, охлаждение отработавших газов, масла в системе смазки.

Виды систем охлаждения двигателя (жидкостная и воздушная)

Системы охлаждения (СO) ДВС транспортных средств бывают разных видов:

  • Воздушными.
  • Жидкостными (функционирующими на воде, антифризах).
  • Гибридными.

Воздушная СО – это конструкция, которая обеспечивает отвод излишек тепла от цилиндров и стенок камер с помощью принудительного потока воздуха. Принуждение возникает за счет вентиляторов. Они могут быть автономными или объединёнными с маховиком. Воздух может нагнетаться или просасываться.

Наиболее активно воздушные системы охлаждения двигателя устанавливались на авто в шестидесятые годы прошлого века. В том числе, такое решение было популярно у заводов, выпускающих Volkswagen, Citroën, Honda, Porsche. Но со временем у легковых автомобилей двигатели с воздушным охлаждением стало возможно встретить всё реже. Это легко объяснить тем, что большинство легковых авто, появившихся позже, в том числе, современные легковые авто – это, преимущественно, переднеприводные модели с поперечным расположением ДВС. При такой системе трудно организовать эффективную систему воздушного охлаждения.

К тому же, при воздушном охлаждении производители вынуждены существенно увеличивать габариты двигателя, а вместе с ним возрастает и уровень шума.

Но на сельскохозяйственные, коммунальные машины, скутера, мотоблоки такие СО по-прежнему ставят. Правда, даже у тракторов их можно встретить уже очень редко.

Вторая же разновидность СО – жидкостная система охлаждения двигателя – это система, где есть промежуточный теплоноситель (жидкость – антифриз). Именно антифриз основательно «прорабатывает» толщь стенок блока цилиндров. Роль отводящего агента у большинства СО такого типа при этом опять-таки играет воздух. Поэтому часто системы называют не просто жидкостными, а комбинированными, гибридными. С точки зрения физики, это действительно верно (и более грамотно), но при этом, так как жидкостные системы в чистом виде (без отводящего агента в виде воздуха) сейчас не используются (первые системы были именно непосредственно жидкостными и работали исключительно на воде), в том, что жидкостными и гибридными МО называют на практике одни и те же решения, ничего зазорного нет.

И современные автомобилисты, и механики жидкостными СО называют, как правило, именно гибридные решения. Те, где задействован и воздух, и антифриз.

Потоки жидкостной СО

Жидкостные системы охлаждения двигателей могут быть с параллельными, последовательными и смешанными потоками.

Параллельные потоки. Антифриз под давлением поступает в блок цилиндров, проходит через отверстия прокладки головки блока и в головку блока.

Последовательные потоки. Жидкость поступает к задней части блока цилиндра, а затем перетекает в головку блока цилиндров. Здесь она течет вокруг каждого цилиндра и только потом через перекрестные проходы попадает во коллектор впуска.

Смешанные потоки. У некоторых ДВС потоки теплоносителя объединены. Вентиляционные отверстия берут на себя функцию выпуска пара.

Устройство системы охлаждения двигателя

Сначала затронем конструирование устройства системы охлаждения. При конструировании системы охлаждения производители учитывают целый комплекс факторов:

  • тепловая мощностью ДВС (быстрота выделения тепла),
  • габаритов радиатора, вентилятора и водяной помпы,
  • давления в СО,
  • конструктивных особенностей термостата.

Если проектируется жидкостная система, учитывается тип охлаждающей жидкости – антифриза: этиленгликолевый (карбоксилатный, лобридный, комбинированный), пропилен-гликолевый.

Если проектируется воздушная СО, обязательно учитывается температура и влажность окружающего ДВС воздуха.

При конструировании воздушных систем специалисты заинтересованы, в первую очередь, обеспечить подачу воздуха к:

  • перемычкам между гнездами клапанов (самым горячим местам головки цилиндров), если речь касается бензиновых ДВС.
  • форсункам, если в фокусе внимания – дизельные двигатели.

Обязательно учитываются параметры оребрения двигателя. Идеальный вариант – брать в расчет показатели аэродинамического сопротивления оребрения двигателя, но на практике чаще берется всё-таки удельная поверхность оребрения. Учитывать показатели аэродинамического сопротивления, когда речь идёт о достаточно простой и недорогой технике достаточно нерационально. И проще пожертвовать именно этим параметром.

Как устроена система охлаждения двигателя автомобиля, работающего на антифризе?

В зависимости от того, какое охлаждение – воздушное или на антифризе, отличается схема системы охлаждения двигателя.

Итак, общее устройство системы охлаждения двигателя автомобиля, работающего на антифризе состоит из следующих элементов:

1. «Водяная рубашка». Полости между двойными стенками двигателя, имеющие сообщение друг с другом. Расположены в зонах присутствия избытка тепла. Фактически это всё пространство вокруг цилиндров ДВС, заполненное охлаждающей жидкостью.

2. Термостат. Специальный клапан между «рубашкой» ДВС и входным патрубком устройства радиатора. Когда клапан открывается, для охлаждающей жидкости возникают все условия, чтобы она беспрепятственно попадала в радиатор. Излишки жидкости возвращаются в водяную рубашку через обводный канал. В зависимости от конструктивных особенностей СО, модели силового агрегата, компоновки ДВС термостат может иметь разную локацию. Чаще всего термостат расположен в зоне выхода антифриза из головки блока цилиндров.

3. Радиатор. Устройство, предназначенное непосредственно для отдачи (отвода) тепла в атмосферу и охлаждения жидкости внутри каналов. Представляет собой конструкцию из трубок, спаянных в виде прямоугольника, крепящегося на двух бачках. Изготавливается из металла (меди, алюминия), нескольких металлов (медь + латунь), комбинации металла и пластика. Большинство современных радиаторов – с алюминиевой сердцевиной с бачками из армированного пластика. В этом случае деталь обладает более высокими показателями коррозионной стойкости и теплопроводности. Устройство монтируется в зоне, которая лучше всего обдувается. Идеальный вариант – зона в подкапотном пространстве спереди автомобиля (причем к такому конструкционному решению инженеры нередко прибегают даже, если ДВС имеет заднее расположение). У некоторых автомобилей радиаторы устанавливаются возле боковых стенок авто. Но как правило, в этом случае о обдуве заботится воздухозаборник, а радиаторов – несколько. Такой вариант можно встретить у спорткаров.

Теплоноситель может поступать в радиатор сверху и направляться вниз в основной бочок, а может двигаться от одной стороны устройства к противоположной его стороне (СО с поперечным потоком). На подавляющее большинство современных СО монтируют радиаторы именно с поперечным потоком.

У большинства радиаторов горловина имеет крышку, оснащённую подпружиненным клапаном, предназначенного для герметичного закрытия вентиляционных каналов СО. Это конструктивное решение необходимо для поддержания оптимального рабочего давления. Наиболее распространёнными и внушающими доверие пользователям радиаторами являются устройства торговых марок Behr Hella, DENSO, LUZAR, Stellox, SAT, AVA.

4. Вентилятор – устройство, помогающее усилить поток набегающего воздуха на радиатор. Воздушный поток направлен по направлению к двигателю. Запускается за счёт муфты (электромагнитной, гидравлической от сигнала датчика при превышении порогового значения температуры охлаждающей жидкости. На большинстве современных транспортных средств стоят электровентиляторы: один или несколько (один непосредственно для охлаждения, другой – для работы с высокими температурами). На транспортных средствах с продольным расположением ДВС и задним приводом также можно встретить термостатический вентилятор охлаждения (вентилятор с термостатической пружиной). Он запускается ремнем от коленчатого вала.


5. Помпа — центробежный насос. Именно от помпы зависит, будет ли в системе обеспечена бесперебойная циркуляция жидкости (запускаются, чаще всего ремнем – от коленчатого или распределительного вала, шестернями или дополнительной помпой , работающей от электронного блока управления.

6. Расширительный бачок с подпружиненными клапанами. Присутствует у систем с радиатором без заливной горловины.

7.Температурный датчик. Присутствует у авто с электронным блоком управления. Сигналы с датчика поступают непосредственно на ЭБУ, а затем на исполнительные устройства (например, вентилятор).

Устройство воздушной СО

Если же перед нами устройство воздушной системы охлаждения, где теплоносителем выступает непосредственно поток воздуха, то устройство включает следующие элементы:

  • вентилятор, состоящий из диффузора с неподвижными лопастями (направляют воздух) и ротора. Как правило, запускается при помощи ремня и работает от шкива коленвала охладительные ребра цилиндров и головки (или головок),
  • съемный кожух,
  • дефлекторы (монтируются непосредственно над вентканалом) и контрольные приборы.

Принцип работы системы охлаждения двигателя автомобиля на антифризе

Принцип работы системы зависит от того, что является теплоносителем.

Работа системы охлаждения двигателя на антифризе:

  • Антифриз циркулирует (движется по маршруту) принудительно.
  • Движение жидкости производится через «рубашку охлаждения» двигателя.
  • Охлаждение ДВС и нагрев охлаждающей жидкости осуществляются синхронно.
  • Антифриз к водяной рубашке движется от первого цилиндра к последнему или от выпускного коллектора к впускному (в зависимости от потоков)
  • Жидкость циркулирует по малому (до нагрева) или большому кругу (после нагрева).Свой путь антифриз начинает по большому кругу. Путь к маломому кругу до достижения определённой температуры жидкости недоступен, это происходит благодаря закрывающемуся клапану. Когда температура, напротив, падает, то клапан срабатывает снова, и рабочим путем антифриза, как и в начале работы, становится малый круг.
  • В момент запуска ДВС антифриз – холодный. При включении системы он нагревается, проходит через радиатор, охлаждается встречным потоком воздуха, в том числе, при необходимости – потоком воздуха от вентилятора.

Проходя путь через рубашку охлаждения блока цилиндров и головки цилиндров, жидкость в СО сначала увеличивается, а затем после прохождения радиатора охлаждается до начального уровня.

  • Чаще всего у ДВС горячая охлаждающая жидкость выходит из корпуса термостата (температурно-регулирующего клапана), протекает через радиатор поток жидкости охлаждается потоком воздуха,
  • Назад жидкость возвращается через выходной патрубок основного бачка и через шланг идёт к входному патрубку циркуляционного насоса. Он и прогоняет поток жидкости через рубашку охлаждения двигателя. На некоторых двигателях (например, Chrysler и General Motor’s) альтернативой термостату выступает водяной насос.

Воздушное охлаждение

Схема работы СО следующая:

  • Вентилятор создает поток воздуха
  • Наружная область блоков цилиндров и головки омываются мощным потоком воздуха,
  • Излишки тепла направляются в атмосферу.

Важно! Воздушный поток целенаправленно направляется на наиболее нагреваемые детали – цилиндры и головки. Степень интенсивности охлаждения зависит от того, какие стоят вентиляторы, и как организовано направление потока воздуха. Распределить воздух на все детали ДВС помогают тонкие пластины-дефлекторы.

Степень интенсивности охлаждения, а значит, и результат, напрямую зависит от организации направления потока воздуха и расположения вентилятора.

Неисправности в системе охлаждения

Не секрет, что именно на СО приходится около 25 – 30% неисправностей ДВС. И, если регулярно не проводить диагностику, не принимать меры, можно «нарваться» на дорогостоящий ремонт.

Если же всё делать своевременно, то решением проблемы может стать замена небольшой детали или даже просто регулировка одного из узлов.

Популярные неисправности в системе охлаждения:

  • Проблемы со шлангами. Износ, потеря герметичности, повреждение, расслаивание, набуханием материала, влекущее за собой изменение диаметра шланга. Если шланг получит повреждение во время работы двигателя, вся охлаждающая жидкость будет утеряна. Для того, чтобы решить проблему со шлангом, чаще всего требуется его замена, но иногда достаточно решить проблему только с хомутовым соединением.
  • Нарушение герметичности радиатора. Чаще всего под воздействием камней, противогололедных реагентов. Практика показала, что чаще радиатор «летит» в системах без кондиционера (если он есть те же на себя часто берет теплообменник).
  • Зависание» термостата. Если «зависание» происходит в закрытом состоянии, ДВС начинает перегреваться, если открытом – будет проблема с нагревом. Иногда для решения проблемы достаточно регулировки, но часто может потребоваться и замена этого устройства.
  • Течь расширительного бачка (нередкое явление для тех схем системы охлаждения двигателя, где бачок работает под давлением).
  • Потеря герметичности пробки радиатора. При этой неисправности система не сможет обеспечивать повышение температуры кипения жидкости. В зависимости от ситуации проблема может решаться механическим способом, или требуется замена пробки. К пробке ни в коем случае нельзя относится халатно. Именно от неё зависит, удастся ли удержать нужное давление в СО.
  • Воздушная пробка. Приводит к перегреву двигателя либо нарушению прогрева салона (то есть двигатель может хорошо прогреваться, а тепло в салон перестаёт поступать). Для диагностики проверяют уровень антифриза в расширительном бачке, проводят визуальный осмотр. Для решения проблемы ус старых транспортных средств на радиаторе откручивают отточенных навыков: нужно снять пластиковую защиту, демонтировать хомут, подать в бачок воздух посредством компрессора, провести проверку на отсутствие пузырьков воздуха, накинуть на штуцер патрубок, монтировать специальную пробку и запускают двигатель, у современных авто в большинстве случае решение проблемы требует затянуть хомут, довести антифриз до оптимального уровня.
  • Обрыв ремня вентилятора. Распространённая поломка у мототехники, коммунальной техники, где стоит воздушная СО. Об этой неисправности у большинства транспортных средств сигнализирует контрольная лампа. Проблема решается путём замены ремня.
  • Загрязнение патрубков, влекущее за собой попадание в СО посторонних примесей и её выход из строя. Проблема решается путём промывки, удаления ржавчины, шлака, накипи, остатков масла, силикатного геля.

Как систематизировать знания и получить практические навыки по теме?

Изучить тему «Системы смазки и охлаждения» подробно поможет лицензионный обучающий продукт «Автомобильные основы» на платформе LCMS ELECTUDE.

Видеообзор этого обучающего продукта для вас доступен прямо сейчас:

Огромное преимущество использование платформы состоит в том, что вы не просто последовательно получаете необходимый набор знаний, а имеете возможность поработать с устройствами на практике, отточить навыки диагностики и ремонта (платформа располагает встроенным тренажёром).

Платформа адаптивна как для проведения занятий в аудитории, так и дистанционного обучения. Очень удобно, что система располагает продуманной системой тестов. Можно не просто изучить материал, а проконтролировать, как он усвоен, какой реальный прогресс при изучении системы охлаждения двигателя.

Большинство автолюбителей знакомо лишь с традиционными типами двигателей с жидкостной СОД. А ведь существуют и моторы, где используется воздушное охлаждение двигателя, и это не только ЗАЗ 968. Давайте подробно рассмотрим устройство, принцип действия воздушной системы охлаждения, а также недостатки и преимущества такого решения. Эта информация будет полезна для каждого автолюбителя.

Назначение

В процессе работы ДВС температуры в камере сгорания могут достигать 2000 градусов. Если не будет надежной системы охлаждения, повысится расход масла и горючего. Перегрев приведет к быстрому износу и поломке двигателя.

Если мотор не будет достаточно прогреваться, это также будет на нем негативно сказываться. Если наблюдается переохлаждение, это грозит снижением мощности, интенсивным износу, повышенным расходом горючего.

Более того, в большинстве современных автомобилей, кроме основных задач, данная система выполняет и второстепенные функции. Первым делом это обеспечение работы отопителя. Также система призвана охлаждать не только сам двигатель, но и масло, жидкость в автоматической коробке передач. Иногда она действует и на дроссельный узел вместе с впускным коллектором.

В современной системе (будь то жидкостное или воздушное охлаждение двигателя) рассеивается до 35 процентов тепла, произведенного в результате горения топливо-воздушной смеси.

Устройство и принцип действия

В воздушной системе самым главным является воздушный поток. При помощи воздуха тепло отводится от камер сгорания, ГБЦ, масляных радиаторов. Система представляет собой вентилятор, охладительные ребра в цилиндрах и на ГБЦ. Также в устройстве имеется съемный кожух, дефлекторы и решение для контроля за работой системы. Вентилятор системы охлаждения двигателя оснащен сеткой для защиты лопастей от попадания посторонних предметов.

Дополнительные ребра позволяют увеличить площадь поверхности, которая контактирует с воздухом. За счет этого воздушное охлаждение двигателя эффективно справляется со своей задачей.

Поток воздуха при работе двигателя в принудительном порядке подается к мотору при помощи лопастей вентилятора – они преимущественно изготовлены из алюминия. Не нужно объяснять, наверное, почему включается вентилятора охлаждения на холодном двигателе. Воздушный поток проходит между ребрами, а затем равномерно разделяется за счет дефлекторов и проходит через все горячие детали двигателя. Таким образом, мотор не нагревается чрезмерно.

Вентилятор подает в систему охлаждения поток воздуха объемом 30 кубических метров в минуту. Этого достаточно для обеспечения нормальной работы мотора с невысокой мощностью и небольшим объемом.

Как устроен вентилятор?

Данный узел является основным в воздушном охлаждении двигателя. Главная деталь – это ротор вентилятора. Чтобы оптимизировать воздушный поток, форму и конструкцию элементов тщательно просчитали инженеры.

Вентилятор представляет собой направляющий диффузор и ротор, оснащенный восемью лопатками, расположенными радиально. Диффузор обладает своими лопастями – они имеют переменное сечение. Главная их задача – создать направленный воздушный поток. Они сделаны неподвижными и равномерно распределены по окружности.

Лопасти на направляющем аппарате призваны менять направление потока воздуха – воздушный поток движется в сторону, которая противоположна вращению ротора. Это повышает давление воздуха и улучшает охлаждение двигателя.

Вентилятор на ранних конструкциях приводился в движение от шкива коленчатого вала с помощью приводного ремня. Направляющее устройство неподвижно и закреплено на блоке двигателя. В более современных четырехтактных двигателях воздушного охлаждения вентилятор приводится в действия за счет электродвигателя. Но таких моделей мало.

Естественная система воздушного охлаждения

Это считается наиболее простым решением. На внешней поверхности блока двигателя установлены специальные ребра, через которые и отдается максимальное количество тепла. Данную систему можно встретить на мотоциклах, различных мопедах и скутерах, поршневых моторах самого разного назначения.

Преимущества

Главное среди всех прочих преимуществ воздушного охлаждения двигателя – это простота конструкции. В системе отсутствует помпа, радиатор, термостат, патрубки и хомуты, трубки подвода и оттока антифриза.

Второе важное преимущество – высокая ремонтопригодность. Например, в тракторных силовых агрегатах имеются индивидуальные цилиндры. Если случилась поломка, то при необходимости можно заменить цилиндр или устранить неисправность. В двигателях с жидкостным охлаждением в случае повреждения какого-либо из цилиндров придется менять блок полностью либо выпрессовывать гильзы.

Для примера не стоит далеко ходить. Возьмем двигатель Tatra T815. Это мотор с воздушным охлаждением. Головки блока здесь сделаны раздельными. В случае необходимости ремонта не нужно снимать ГБЦ полностью. Даже очень серьезные работы по ремонту можно производить без демонтажа блока двигателя.

Двигатели, оснащенные воздушным охлаждением, более ресурсные. Если в моторе с жидкостной системой повредятся патрубки или ослабятся хомуты, то агрегат эксплуатировать нельзя, так как охлаждающая жидкость уйдет. Также существует опасность выброса горячей жидкости из системы. Всех этих недостатков лишены воздушные системы.

Даже серьезные повреждения охлаждаемой поверхности на блоке двигателя или ГБЦ не смогут помешать дальнейшему использованию мотора. Это очень большой плюс. Кроме того, двигателю нужно значительно меньше времени для выхода в рабочий режим – нет необходимости в прогреве жидкости, что актуально зимой. Все это обуславливает значительно меньшие затраты на обслуживание и эксплуатацию подобных силовых агрегатов.

Недостатки

Не обошлось и без недостатков. Прежде чем приобрести авто, оснащенный подобной системой охлаждения, следует знать основные минусы данных решений.

Так, работа двигателя сопровождается непомерно громким шумом. Шум этот создает работающий вентилятор. Еще один минус – это размеры, так как мотор комплектуется обдувающими устройствами. Даже при современных темпах развития технологий, воздушные потоки неравномерно направлены, а значит, есть риск локальных перегревов. Двигатели такого типа очень чувствительны к качеству бензина, масла, предъявляются высокие требования к состоянию основных деталей в моторе.

Но автомобили с такой системой прочно заняли свое место в автомобилестроении. Этими силовыми агрегатами оснащают грузовые авто, есть несколько легковых моделей. На воздушном охлаждении работает сельскохозяйственная и военная техника, некоторые дизельные двигатели.

Популярные мифы

Первым известным автомобилем с воздушным охлаждением был «Запорожец». Он полностью подорвал доверие отечественного водителя к такой системе. Часто автовладельцы жаловались на сильные перегревы, недостаточную мощность и частые выходы из строя. При этом немецкий «Жук» с примерно такой же системой пользовался большой популярностью, спрос на него был очень хороший.

Давайте, основываясь на характеристиках немецкого автопрома, подробно рассмотрим и разрушим популярные мифы, которые преследуют двигатели такой конструкции.

ДВО проигрывает жидкостной системе за счет перегревов

Это не истина в последней инстанции. На самом деле температурные характеристики, наоборот, следует считать преимуществом. Естественно, за счет пониженной теплопроводности воздух просто не сможет так быстро отводить тепло, как в системах с антифризом.

Но разница между температурой на цилиндрах и температурой внешних сред значительно больше, чем между жидкостью и стенками блока и ГБЦ. Погода в меньшей степени способна влиять на температурный режим охлаждения. Двигатели с жидкостной системой имеют повышенный риск перегрева летом. Особенно это актуально в жаркий знойный день. Также владельцы могут столкнуться с проблемой, почему включается вентилятор охлаждения на холодном двигателе. В «воздушниках» такого нет.

Габариты

Выше среди недостатков мы выделили пункт о габаритах. Если сравнить между собой размеры моторов с разными типами охлаждения и прочими одинаковыми характеристиками, то преимущество все равно будет за «воздушником».

Даже несмотря на то, что вентилятор и дефлектор – это достаточно громоздкие устройства, параметры «воздушника» меньше, чем в варианте с жидкостным охлаждением.

Кроме того, для размещения традиционной водяной системы нужно больше пространства под капотом, чтобы разместить дополнительное оборудование. На кузове установлен немаленький радиатор с вентилятором. Немало места занимают шланги и патрубки.

«Воздушники» проигрывают в надежности

Статистика показывает, что в одном из пяти случаев отказа мотора виной является жидкостное охлаждение. Причина здесь в следующих деталях – термостат, радиатор, помпа. Даже самый современный двигатель воздушного охлаждения Tatra образца 89 года более надежен, чем мотор нового «Поло-Седан» или «Соляриса».

Что же касается «воздушников», то вероятность поломки значительно ниже, так как конструкция намного проще – только вентилятор и дефлектор.

«Воздушники» громкие

А вот это правда. Но даже огромный самосвал «Татра» не ревет, мотор просто более шумный. В особенностях конструкции не предусмотрено каких-либо эффективных звукопоглощающих систем. В жидкостных двигателях такие системы есть. Кроме того, шум усиливается за счет прохождения воздушных потоков через ребра цилиндров и головок.

Типичные неисправности

При всей надежности воздушных систем, поломки случаются и здесь. Одна из популярных неисправностей – это электроника. В системе имеется датчик температуры. Для тех, кто не знает, где находится датчик температуры двигателя: он расположен в масляном поддоне. В результате завышенных показаний данного датчика система может дать сбой.

Если на панели приборов загорелась лампа неисправности, то чаще всего причина заключается в обрыве ремня. Реже всего диагностируются проблемы, связанные с термостатом.

Особенности выбора масла

Есть мнение, что нужно использовать специальное масло для двигателей с воздушным охлаждением. И это так. Дело в том, что температура нагрузки на детали поршневой группы в двигателях с воздушным охлаждением значительно выше, чем у агрегатов с водяным.

В основе этих специальных масел чаще всего лежат полиальфаолефиновые масла грубой очистки на базе минеральной или синтетической природы. К этому комплексу применен комплект присадок, обеспечивающих надежную защиту двигателя, противостоящих залеганию колец, улучшающих энергосбережение. В любых маслах уже имеются добавки, которые эффективно защищают агрегат от заклинивания за счет устойчивой базовой формулы.

О ремонте и обслуживании

Для эксплуатации данных двигателей владелец должен немного понимать принцип работы системы и знать, где находится датчик температуры двигателя. В остальном, это надежная охлаждающая система, аналогов по простоте устройства которой нет. Не нужно раз в два года менять антифриз, не нужно использовать герметик для устранения течей, периодически менять помпу. И таких «не нужно» достаточно много.

Заключение

Итак, мы выяснили, что собой представляет двигатель с воздушным охлаждением. Как видите, это весьма надежные агрегаты. Однако, как показывает статистика, серийных авто с такими ДВС очень мало. В большинстве автопроизводители практикуют классическое жидкостное охлаждение двигателя. Воздушное можно встретить разве что на некоторых грузовиках и на скутерах.

Источник Источник http://techautoport.ru/dvigatel/sistema-ohlazhdeniya/sistema-ohlazhdeniya-dvigatelya.html
Источник Источник Источник Источник Источник Источник http://pro-sensys.com/info/articles/obzornye-stati/sistema-okhlazhdeniya-dvigatelya/
Источник Источник http://fb.ru/article/447908/vozdushnoe-ohlajdenie-dvigatelya-printsip-rabotyi-preimuschestva-i-nedostatki

Система охлаждения двигателя.

  Система охлаждения двигателя предназначена как все понимают для защиты двигателя от перегревов, которые пагубно влияют на его здоровье, а также для поддержания постоянной оптимальной рабочей температуры охлаждающей жидкости. Оптимальной
рабочей температурой принято считать диапазон 75-90 градусов по цельсию, так как именно в пределах этих температурных значений достигаются оптимальные тепловые зазоры между основными трущимися деталями двигателя.

Начнем с того, что упомянем о том, что системы охлаждения двигателей тоже бывают разными, я имею ввиду различия по принципу работы и устройству, а так же целесообразности применения каждой из этих систем в той или иной отрасли автомобилестроения. Речь идет о воздушном и жидкостном способах охлаждения моторов.
  Самым простым типом охлаждения двигателя является конечно же воздушный. Возьмем в качестве примера двигатель трактора Т-40. Что мы там увидим, да ничего сверхъестественного, все до безобразия просто: отдельный блок с мощным вентилятором, приводимым в движение ременной передачей от шкива коленвала с помощью специально выстроенного пути, во время работы направляет мощный поток воздуха на ребристые гильзы двигателя, ребристыми они сделаны как раз для лучшей теплоотдачи. Так же на пути того же воздушного потока установлен масляный радиатор для охлаждения масла. Такой способ называется принудительным воздушным, но как и везде тут есть свои недостатки: охлаждение лишь направленным потоком воздуха не может обеспечить постоянную температуру и она будет скакать то вверх то вниз, что не очень хорошо. Поэтому чтобы избежать клина двигателя при кратковременных перегревах на двигателях с принудительным воздушным охлаждением при конструировании были предусмотрены увеличенные тепловые зазоры между поршнем и гильзой, а также увеличенные тепловые зазоры поршневых колец.

  Еще в качестве примера двигатели с воздушным охлаждением в большом количестве применяются на мотоциклах, думаю многие смотря на мотоциклетный мотор вряд ли задумывались о системе его охлаждения. Там также применяется как принудительное воздушное охлаждение так и свободное. То есть двигатель ничем не охлаждается а тупо отдает свое тепло в атмосферу, а при движении охлаждается лишь встречным потоком воздуха. Представьте себе попасть на моторе с таким двиглом в пробку, его придется постоянно глушить чтобы он остыл, потом завести проехать пять метров и снова глушить чтоб не грелся во время ожидания. Большинство мотоциклетных моторов, как оппозитных так и простых, выполнены во многом из алюминия, во первых потому что он легкий, а во вторых обладает хорошей теплоотдачей. Сейчас же на современные мото-моторы инженеры стараются устанавливать именно жидкостную систему охлаждения, так как она более стабильна и менее подвержена риску перегрева. К слову, то что сейчас устанавливают на гоночные мотоциклы в качестве двигателя, вполне можно было бы установить в какой нибудь жигулятор, вместо родного мотора.


  Теперь рассмотрим жидкостную систему охлаждения двигателя на самом простом примере. Итак, основные составляющие жидкостной системы охлаждения:

  • Радиатор — основной резервуар ОЖ системы охлаждения.
  • Рубашка системы охлаждения двигателя — полости в блоке и ГБЦ двигателя, которые заполнены охлаждающей жидкостью.
  • Термостат — небольшая деталька, необходимая для регулирования постоянной рабочей температуры двигателя.
  • Помпа — или насос системы водяного охлаждения, необходима для обеспечения циркуляции ОЖ между радиатором и водяной рубашкой.
  • Датчик температуры ОЖ — и так понятно.
  • Система патрубков и шлангов — необходима для соединения радиатора и водяной рубашки блока двигателя.
  • Расширительный бачок — нужен для устранения потерь ОЖ при её расширении или закипании.

  А сейчас попробуем понять как это всё работает. Основная часть охлаждающей жидкости находится в радиаторе, водяной рубашке и системе патрубков. Вся система охлаждения выстроена как замкнутый круг с помощью каналов в блоке и ГБЦ и соединено это все с радиатором. Водяная помпа, установленная на определенном отрезке круга охлаждения обеспечивает циркуляцию жидкости при работе двигателя. Помпа приводится в движение от коленвала, ременным или шестеренчатым приводом, и скорость вращения вала помпы напрямую зависит от оборотов коленвала двигателя. То есть, чем больше обороты двигателя, тем больше он нуждается в охлаждении, следовательно и помпа вращается быстрее, прогоняя и остужая большие объёмы охлаждающей жидкости нежели при спокойной работе двигателя.


  Жидкостная система охлаждения разделена на малый круг охлаждения и полный цикл. Нужно это для обеспечения более быстрого прогрева двигателя и поддержания рабочей температуры двигателя в холодные времена года. Малый круг обеспечивает охлаждение двигателя минуя радиатор. Достигается это благодаря использованию термостата, помогает быстрее прогреть двигатель. После того как двигатель прогрет, термостат открывается и охлаждение происходит уже по полному циклу, то есть охлаждающая жидкость уже проходит через радиатор.


  Профилактика и ремонт системы охлаждения двигателя. Здесь в принципе ничего сложного нет, нужно следить чтобы нигде ни чего не протекало и не мокрело, также следите за уровнем ОЖ в радиаторе и за её цветом. Допустим у вас залит красный антифриз, если вы вдруг заметили что он уже не красный а допустим оранжевый, это верный признак того, что он нуждается в замене. Помните что тосол и антифриз тоже не вечные, и нуждаются в замене хотя бы раз в два года. Но будьте внимательны, последнее время на ремонт попадают моторы, система охлаждения которых как будто работала на кислоте, алюминиевые детали сожраны изнутри, на чугуне огромные раковины, было несколько случаев когда в негодность приходил блок, я уверен что все это благодаря самопальному тосолу и антифризу, раньше, когда двигатели охлаждались обычной водой такого не было.

Система жидкостного охлаждения двигателя | Устройство автомобиля

 

Жидкостная система охлаждения рядного двигателя автомобиля ГАЗ-24 «Волга» (рис.26) состоит из рубашки охлаждения 1, представляющей собой пустотелое пространство между наружными стенками цилиндров, камер сгорания и внутренней поверхностью блока и головки блока цилиндров, заполняемое охлаждающей жидкостью; радиатора 11; соединительных патрубков и шлангов 9, соединяющих рубашку охлаждения с радиатором; насоса 7 центробежного типа; водораспределительной трубы 5, подводящей охлажденную жидкость к наиболее нагретым местам двигателя; вентилятора 16, создающего воздушный поток; термостата 8, регулирующего тепловой режим двигателя в низших пределах; жалюзей 14, перекрывающих поток воздуха, проходящего через радиатор в холодное время года, регулируя таким путем тепловой режим работы двигателя; расширительного бачка 13; шкива 15 привода насоса и вентилятора; датчика 6 указателя температуры охлаждающей жидкости; датчика 10 сигнальной лампы, установленной на щитке приборов автомобиля и сигнализирующей водителю о закипании охлаждающей жидкости; пробки 12 с клапанами давления и разрежения в радиаторе; сливных кранов 2 и 17 для слива охлаждающей жидкости из рубашки охлаждения и с радиатора; крана 3 и радиатора 4 отопителя кабины автомобиля.

Рис.26. Система охлаждения рядного двигателя.

Что служит охлаждающей жидкостью в системе охлаждения?

В качестве охлаждающей жидкости в системе охлаждения двигателя используется мягкая вода (дистиллированная, снеговая, дождевая) или низкозамерзающие жидкости антифриз и Тосол, состоящие из 40 или 65% этиленгликоля и соответственно 60 или 35% (по объему) дистиллированной воды с добавлением присадков, уменьшающих вспенивание и коррозию. В качестве охлаждающей жидкости могут при меняться и спирто-глицериновые или водно-спиртовые смеси. Однако в настоящее время они используются крайне редко.

Следует помнить, что этиленгликоль, содержащийся в антифризе и Тосоле, является ядовитой жидкостью и при попадании в желудочно-кишечный тракт может вызвать отравление человека вплоть до смертельного исхода.

Как работает жидкостная система охлаждения?

Крутящий момент от коленчатого вала через клиноременную передачу передается на шкив 15 (рис.26), который жестко установлен на валу. Там же закреплен вентилятор 16 и крыльчатка 7 центробежного насоса.

Вращаясь, крыльчатка 7 подает в водораспределительную трубу 5 охлаждающую жидкость, которая затем омывает нагретые детали двигателя и поднимается к термостату 8. Если температура жидкости меньше 76°С, то клапан термостата закрыт и жидкость не может пройти в радиатор (прогрев двигателя). Поэтому она по перепускному каналу А поступает снова во впускную полость насоса и крыльчаткой подается в водораспределительную трубу и к нагретым деталям двигателя. Опять нагревается, ускоряя прогрев двигателя (циркуляция жидкости по малому кругу).

Когда температура охлаждающей жидкости достигнет 76°С, клапан термостата начинает открываться и при 90°С он полностью откроется. Теперь нагретая жидкость проходит через открытый клапан термостата в радиатор 11, где по тонким трубкам опускается сверху вниз и охлаждается в нем. Это происходит за счет охлаждения трубок радиатора воздушным потоком, создаваемым вентилятором 16, а также возникающим при движении автомобиля.

Охлажденная жидкость нижним шлангом 9 подводится во впускную полость насоса и далее крыльчаткой 7 подается в водораспределительную трубу, омывает нагретые детали двигателя, отбирает тепло и снова поступает в радиатор, где охлаждается (циркуляция по большому кругу).

Водитель по указателю температуры (термометру) может контролировать температуру охлаждающей жидкости и в случае ее понижения регулировать воздушный поток, проходящий через радиатор с помощью жалюзи 14, прикрывая их. При перегреве двигателя водителю необходимо остановить его, выяснить и устранить причину перегрева.

Наличие расширительного бачка 13 позволяет охлаждающей жидкости перетекать из радиатора при ее нагреве и увеличении объема, чем радиатор предохраняется от разрушения.

Для обогрева кабины грузовых автомобилей и кузова легковых автомобилей и автобусов часть нагретой жидкости подводится в специальный радиатор 4 отопителя по подводящим и отводящим шлангам. В летнее время, когда не требуется обогрев, поступление жидкости в отопитель можно перекрыть краном 3.

Как устроена система охлаждения V-образных двигателей?

Система охлаждения V-образного двигателя автомобиля ЗИЛ-130 (рис.27) состоит из рубашки охлаждения 1 для каждого ряда цилиндров; радиатора 3, соединенного шлангами 2 с насосом и рубашкой охлаждения; насоса 9 центробежного типа, крыльчатка которого жестко закреплена на одном валу с вентилятором 10; термостата 6 с твердым наполнителем; жалюзей 4, трубопроводов 5, подводящих охлаждающую жидкость в рубашку охлаждения компрессора, и трубопроводов 7 с краном 8 для подвода нагретой жидкости в отопитель кабины.

Рис.27. Система охлаждения V-образного двигателя.

При работе двигателя крыльчатка насоса подает охлаждающую жидкость по водораспределительным каналам в рубашки охлаждения каждого ряда цилиндров, где она забирает избыточное тепло от стенок цилиндров, гнезд клапанов и других нагретых деталей двигателя, а затем поступает в каналы крышки развала блока цилиндров и подогревает горючую смесь, поступающую из карбюратора в цилиндры двигателя. Далее охлаждающая жидкость поступает к термостату 6 и, если его клапан открыт, то по отводящему шлангу 2 отводится в радиатор 3, где охлаждается и снова подводится к насосу, а от него в рубашку охлаждения.

Если клапан термостата закрыт (прогрев двигателя), то охлаждающая жидкость циркулирует по малому кругу, как и в рядном двигателе. Температура охлаждающей жидкости при работающем двигателе должна быть в пределах 85-95°С.

***
Проверьте свои знания и ответьте на контрольные вопросы по теме «Система охлаждения»

автомобиль, двигатель, жидкость, насос, охлаждать, охлаждение, радиатор, рубашка, система

Смотрите также:
lada-xray.spb.ru — Лада Икс Рей у официального дилера в СПб.

как работает, зачем нужна, виды

Система охлаждения двигателя автомобиля разработана для того, чтобы избежать перегрева ДВС. Во время работы двигатель непрерывно производит тепло и преобразует его в мощность. Это тепло получается при сжигании топлива в двигателе. Но в мире нет двигателя, который был бы на 100% эффективен. Всегда остается некоторое количество тепловой энергии, которая теряется в процессе работы.

Если не передать ее в атмосферу, это тепло будет перегревать двигатель, что приведет к его заклиниванию. При заклинивании из-за перегрева поршень расплавляется внутри цилиндра. Во избежание этой проблемы в автомобиле и стоит система охлаждения.

Что такое система охлаждения двигателя и как работает

По сути это система, интегрированная с двигателем. Она отводит избыточное тепло с помощью специальной жидкости.

В системе жидкостного охлаждения двигатель окружен водяными рубашками. С помощью насоса эта вода циркулирует в этой водяной рубашке.

Вода, текущая в этих рубашках, отводит тепло от двигателя. Эта горячая вода затем течет через радиатор, где охлаждается от холодного тепла, выдуваемого через вентилятор.

В этой системе вода отбирает тепло у двигателя, и охлаждается воздухом, а затем снова циркулирует в двигателе.

Это косвенный процесс охлаждения, когда фактическое охлаждение, то есть воздух, не охлаждает систему напрямую. При этом воздух охлаждает воду, а вода охлаждает двигатель.

Система жидкостного или непрямого охлаждения используется в больших двигателях, в таких как легковые и грузовые автомобили.

 

Преимущества жидкостной системы охлаждения

  1. Компактный дизайн.
  2. Обеспечивает равномерное охлаждение двигателя.
  3. Двигатель может быть установлен в любом месте автомобиля.
  4. Может использоваться как на малых, так и на больших двигателях.

Недостатки системы жидкостного охлаждения

  1. В ней водяная рубашка становится еще одной частью двигателя. При этом в случае выхода из строя системы охлаждения двигатель может получить серьезные повреждения.
  2. Она требует регулярного технического обслуживания и, таким образом, создает дополнительные расходы на обслуживания.

Система воздушного или прямого охлаждения

В системе прямого охлаждения двигатель охлаждается непосредственно с помощью воздуха, проходящего через него. Это такая же система охлаждения, которая используется для мотоциклетных двигателей.

В ней воздух находится в непосредственном контакте с двигателем, следовательно, она также известна как система прямого охлаждения.

Система воздушного охлаждения используется для небольших двигателей, таких как велосипеды, газонокосилки и т. д.

 

Преимущества системы воздушного охлаждения

  1. Конструкция двигателя становится проще.
  2. Ремонт легко в случае повреждений.
  3. Отсутствие громоздкой системы охлаждения облегчает обслуживание системы.
  4. Нет опасности утечки охлаждающей жидкости.
  5. Двигатель не подвержен заморозкам.
  6. Это автономное устройство, так как оно не требует радиатора, жатки, резервуаров и т.д.
  7. Установка системы воздушного охлаждения проста.

Недостатки двигателей воздушного охлаждения

  1. Их можно использовать только в местах, где температура окружающей среды ниже.
  2. Охлаждение не равномерное.
  3. Более высокая рабочая температура по сравнению с двигателями с водяным охлаждением.
  4. Производят больше аэродинамического шума.
  5. Удельный расход топлива выше.
  6. Более низкие максимально допустимые коэффициенты сжатия.
  7. Вентилятор, если он используется, потребляет почти 5% мощности, вырабатываемой двигателями.

Эффективная система охлаждения двигателя: какая она

Она должна быть способна отводить около 30% тепла, выделяемого двигателем, при этом поддерживая оптимальную рабочую температуру.

Она должна отводить тепло с большей скоростью, когда двигатель горячий, и снимать двигатель с меньшей скоростью, когда двигатель холодный.

Примечание: двигатели в автомобилях повышенной проходимости и внедорожниках необходимо охлаждать по крайней мере по двум причинам. Одна основана на температуре горящих газов в цилиндрах, превышающей температуру плавления материала блока и цилиндров.

Если не убрать тепло, двигатель может выйти из строя. Вторая причина – поддержание оптимальной температуры двигателя помогает поддерживать его эффективную работу (подумайте об экономии топлива) и оптимизирует объемную эффективность (подумайте о лошадиных силах).

Радиатор охлаждения двигателя

В то время как существуют разные типы радиаторов, распространенный тип называется радиатором с зазубренной трубкой. Он состоит из трубок (для переноса жидкости), к которым прикреплены кольца или ребра для рассеивания тепла.

Горячая вода подается по трубам в верхний резервуар (верх радиатора) с помощью водяного насоса. Охлажденная вода направляется из нижнего резервуара (нижняя часть радиатора) обратно в двигатель для циркуляции через блок двигателя через небольшие каналы.

Жидкость, проходящая через блок двигателя, помогает отводить тепло, в дополнение к дополнительному воздуху, пропускаемому через него вентилятором и при движении.

Помпа

Водяной насос обычно устанавливается в передней части двигателя и приводится в движение ремнем. Нижняя часть радиатора (нижняя емкость) соединена со стороной всасывания насоса.

Шпиндель насоса приводится в движение ремнем, который соединяется со шкивом, установленным на конце коленчатого вала. Назначение насоса — просто извлекать горячую и впрыскивать более холодную жидкость (часто смесь воды и охлаждающей жидкости на основе спирта).

Приводы вентилятора

Вентилятор радиатора прикрепляется с помощью шкива и ремня. Скорость его вращения определяется частотой вращения двигателя и механической конструкцией механизма шкива / ремня.

Вентиляторы для системы охлаждения

Вентиляторы различаются по многим параметрам, включая материал, из которого они состоят, и способ их изготовления или сборки, по диаметру, количеству лопастей, длине лопасти, шагу лопасти и типу ступицы. Материалы включают нейлон или пластик, металл и гибридные материалы, например, вентилятор Horton HTEC (термореактивный композит).

Формованные вентиляторы являются наиболее распространенными и интенсивно используются как на дорогах, так и вне дорог. Они изготавливаются из пластика или нейлона и имеют цельный дизайн.

Модульные вентиляторы обычно используются в условиях бездорожья и обеспечивают значительную гибкость конструкции. При этом в одной и той же втулке могут использоваться различные длины лезвий, их шаг, конфигурации и материалы для оптимизации производительности. Различные варианты ступиц увеличивают их пригодность для многих применений.

Металлические вентиляторы используются в внедорожных транспортных средствах, а также в транспортных средствах, предназначенных для дорог. Прочные и относительно легкие, они могут быть изготовлены по индивидуальному заказу с учетом точных требований к воздушному потоку, размеру, длине лопасти, ширине лопасти, типу кожуха, зазору наконечника, диапазону скоростей передаточного числа вентилятора и другим факторам.

Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания


Что такое система охлаждения и для чего она нужна

В процессе работы ДВС вырабатывает много тепла. Температура в цилиндрах может достигать 900 градусов! Если с этим ничего не делать и агрегат никак не охлаждать, показатель зашкаливает, что может привести мотор к поломкам и выходу из строя.

Чтобы отводить тепло от работающего агрегата и охлаждать его, была придумана система охлаждения. Первоначально она была воздушной – то есть, грубо говоря, мотор охлаждался с помощью обдува. Теперь же в современных транспортных средствах используется жидкостная система охлаждения.

В нее заливается специальная жидкость – антифриз. Температура ее застывания ниже, а закипания – выше, чем у обычной воды, а также отличные теплоотводные, защитные, антикоррозионные и другие полезные свойства. Омывая работающий двигатель, ОЖ забирает у него тепло, не давая перегреваться и выходить из строя.

Функции системы охлаждения

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.

Вентилятор системы охлаждения грузовика с термомуфтой Воздушное охлаждение на фольксвагене «Жук» Авиационный звездообразный двигатель

Основные элементы системы охлаждения

В систему циркуляции охлаждающей жидкости входят следующие элементы:

  1. Радиатор. Этот элемент охлаждает антифриз, нагревшийся от мотора, возвращая ему нормальную температуру. Помимо него могут быть установлены еще масляный радиатор – для охлаждения смазывающего вещества, и радиатор для охлаждения отработанных газов.
  2. Теплообменник. Используется для нагрева воздуха, устанавливается там, где выходит горячий антифриз.
  3. Расширительный бачок. Через него антифриз поступает в систему. В процессе работы ОЖ может расширяться и сжиматься, бачок компенсирует изменения объема.
  4. Центробежный насос, он же помпа. Именно он «гоняет» охлаждающую жидкость по системе.
  5. Термостат. Поддерживает нормальную температуру в системе, регулируя поток ОЖ.
  6. Датчик температуры ОЖ. Подает сигналы об изменении температуры на панель приборов и на реле включения вентилятора.
  7. Вентилятор. Помогает охлаждать чрезмерно нагревшуюся жидкость.

Все эти элементы связаны с общим блоком управления. Также для их работы есть вспомогательные устройства – реле, нагреватели и т.д.

Устройство, конструкция, принцип работы

Жидкостная система охлаждения

Достоинством жидкостной системы охлаждения как раз и является возможность поддержания температуры в заданном диапазоне, поэтому она лучше воздушной. Но конструкция этой системы значительно сложнее.

В ее состав входит:

  1. Рубашка охлаждения
  2. Водяной насос
  3. Термостат
  4. Радиаторы
  5. Соединяющие патрубки
  6. Вентилятор

При этом основным рабочим элементом такой системы является специальная жидкость – антифриз, при помощи которой и осуществляется отвод тепла. Раньше вместо него использовалась обычная вода, но из-за низкого температурного порога замерзания и образования накипи от воды постепенно отказались.

Рубашка охлаждения

Рубашка охлаждения – специальная система каналов в блоке цилиндров и головке блока, по которой движется жидкость. Если рассматривать все по-простому, то выглядит это так: имеется блок, в который устанавливаются цилиндры, а также основные узлы и механизмы. Поверх этого блока сделана оболочка, а пространство между ними и используется как каналы для движения жидкости. Такая конструкция позволяет жидкости омывать цилиндры, проходить рядом с узлами, установленными в блоке и головке, что обеспечивает отвод тепла от них.

Рекомендуем: Вентилятор радиатора — создатель ветра под капотом автомобиля

Помпа

Так выглядит водяная помпа

В рубашку охлаждения установлена водяная помпа. Она состоит из приводного зубчатого колеса (шкива) и крыльчатки, которая помещается внутрь рубашки, посаженных на одну ось. Привод ее осуществляется от коленчатого вала при помощи ремня.

Именно водяной насос и обеспечивает циркуляцию жидкости по системе. Получая вращение от коленчатого вала, крыльчатка заставляет двигаться жидкость по каналам рубашки.

Роль охлаждающей жидкости в системе охлаждения

Как уже было сказано, основная задача системы охлаждения – отводить избыток тепла от нагретого двигателя, не давая ему перегреваться. Плохая циркуляция антифриза в двигателе может привести к его поломкам. Однако у современной системы охлаждения функций может быть больше. Среди них:

  1. Нагревание воздуха. Это необходимо для нормальной работы системы отопления, а также кондиционирования и вентиляции.
  2. Охлаждение моторного масла. Смазка также нагревается в процессе работы, что ухудшает ее свойства. Охлаждение помогает обеспечить равномерное и стабильное смазывание.
  3. Охлаждение газов в механизме рециркуляции. Это нужно, чтобы снизить температуру горения топливной смеси.
  4. Охлаждение жидкости в КПП. От температуры этой жидкости зависит функциональность коробки передач.

Плохая циркуляция охлаждающей жидкости наносит автомобилю вред в целом, поэтому все ее элементы должны функционировать нормально.

Как циркулирует ОЖ в системе охлаждения

Схема циркуляции охлаждающей жидкости состоит из большого и маленького круга. К малому относятся только рубашка охлаждения и радиатор, там требуется меньшее количество жидкости.

При холодном моторе циркуляция охлаждающей жидкости в двигателе происходит по малому кругу. Когда мотор нагревается, открывается термостат и пускает антифриз по большому кругу.

Вот как циркулирует охлаждающая жидкость в двигателе:

  1. Двигатель заводится, и антифриз начинает ходить по малому кругу. Этим процессом руководит насос.
  2. Проходя по цилиндрам, ОЖ нагревается от них, затем возвращается к насосу и повторяет круг.
  3. Когда хладагент достигает определенной температуры, термостат перекрывает малый круг и открывает большой, по которому жидкость и направляется далее.
  4. Насос закачивает жидкость в двигатель, она забирает тепло и попадает в радиатор, где охлаждается за счет окружающей среды и воздушной системы.
  5. Оставленное антифризом тепло используется для обогрева салона, если включена печка.
  6. Остывшая охлаждающая жидкость отправляется насосом на следующий круг.
  7. Если радиатора недостаточно для охлаждения антифриза до нужной температуры, включаются вентиляторы. Отключаются они по достижении ОЖ нужной температуры.
  8. Если же антифриз, наоборот, слишком остывает, то термостат закрывает большой круг и вновь пускает жидкость по малому.

Таким образом, антифриз нужен автомобилю для того, чтобы поддерживать внутри мотора нормальную рабочую температуру. Она должна быть одинаковой, постоянной и составляет в среднем 90 градусов Цельсия. Благодаря этому мотор способен выдавать хорошую скорость и экономно расходовать горючее.

Плохая циркуляция ОЖ: из-за чего бывает, чем опасна и как ее избежать

Если не циркулирует охлаждающая жидкость вообще или же плохо циркулирует, то у этого могут быть разные причины:

  1. Проблемы с насосом циркуляции охлаждающей жидкости. Поломки этого агрегата приводят к тому, что он перестает закачивать антифриз в двигатель или начинает делать это хуже.
  2. Забитая система. В процессе эксплуатации антифриза в системе охлаждения могут скапливаться различные отложения, осадки. Особенно, если антифриз – низкого качества. Это могут быть и примеси из самого антифриза, и частички коррозии, и частички разрушившегося в результате кавитации металла, изношенных уплотнителей и шлангов и т.д. Эти взвеси оседают везде, забивая протоки и узлы. В результате жидкость с трудом «протискивается».
  3. Утечки антифриза. Течь может возникнуть по причине коррозии, трещин, разрывов в расширительном бачке, шлангах и патрубках, в других элементах системы. При постоянной течи оставшегося объема ОЖ недостаточно для того, чтобы нормально циркулировать.

Видео

Система охлаждения двигателя. Устройство и принцип работы

Назначение и классификация систем охлаждения

Температура газов в цилиндрах работающего двигателя достигает 1800-2000 градусов. Только часть выделенного при этом тепла преобразуется в полезную работу. Оставшаяся часть отводится в окружающую среду системой охлаждения, системой смазки и наружными поверхностями двигателя. Чрезмерное повышение температуры двигателя приводит к выгоранию смазки, нарушению нормальных зазоров между его деталями следствием чего является резкое возрастание их износа. Возникает опасность заедания и заклинивания. Перегрев двигателя вызывает уменьшение коэффициента наполнения цилиндров, а в бензиновых двигателях еще и детонационное сгорание рабочей смеси. Большое снижение температуры работающего двигателя также нежелательно. В переохлажденном двигателе мощность снижается из-за потерь тепла; вязкость смазки увеличивается, что повышает трение; часть горючей смеси конденсируется, смывая смазку со стенок цилиндра, повышая тем самым износ деталей. В результате образования серных и сернистых соединений стенки цилиндров подвергаются коррозии. Система охлаждения предназначена для поддержания наивыгоднейшего теплового режима. Системы охлаждения подразделяются на воздушные и жидкостные. Воздушные в настоящее время на автомобилях встречаются крайне редко. Системы жидкостного охлаждения могут быть открытыми и закрытыми. Открытые системы – системы, сообщающиеся с окружающей средой через пароотводную трубку. Закрытые системы разобщены от окружающей среды, а поэтому давление охлаждающей жидкости в них выше. Как известно, чем выше давление, тем выше температура закипания жидкости. Поэтому закрытые системы допускают нагрев ОЖ до более высоких температур (до 110-120 градусов).

По способу циркуляции жидкости системы охлаждения могут быть: — принудительными, в которых циркуляция обеспечивается насосом, расположенным на двигателе; — термосифонными, в которых циркуляция жидкости происходит за счет разницы плотности жидкости, нагретой деталями двигателя и охлажденной в радиаторе. Во время работы двигателя жидкость в рубашке охлаждения нагревается и поднимается в верхнюю ее часть, откуда через патрубок поступает в верхний бачок радиатора. В радиаторе жидкость отдает теплоту воздуху, плотность ее повышается, она опускается вниз и через нижний бачок вновь возвращается в систему охлаждения. — комбинированными, в которых наиболее нагретые детали (головки блоков цилиндров) охлаждаются принудительно, а блоки цилиндров – по термосифонному принципу.

Устройство системы охлаждения

Наибольшее распространение в автомобильных ДВС получили закрытые жидкостные системы с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости (ОЖ).

В период пуска двигателя для уменьшения износа необходимо быстрее прогреть его до рабочей температуры и при дальнейшей эксплуатации поддерживать эту температуру. Для ускорения прогрева двигателя и поддержания оптимальной его температуры служит термостат

.

Основные неисправности системы охлаждения

Внешними признаками неисправностей системы охлаждения является перегрев или переохлаждение двигателя. Перегрев двигателя возможен в результате следующих причин: недостаточное количество ОЖ, слабое натяжение или обрыв ремня насоса ОЖ, невключение муфты или электродвигателя вентилятора, заедание термостата в закрытом положении, отложение большого количества накипи, сильное загрязнение наружной поверхности радиатора, неисправность выпускного (парового) клапана пробки радиатора или расширительного бачка, неисправность насоса ОЖ. Заедание термостата в закрытом положении прекращает циркуляцию жидкости через радиатор. В этом случае двигатель перегревается, а радиатор остается холодным. Недостаточное количество ОЖ возможно в случае ее утечки или выкипания. Если уровень ОЖ понизился в результате выкипания – следует долить дистиллированной воды, если жидкость вытекла – доливается антифриз. Открывать пробку радиатора или расширительного бачка можно только когда ОЖ достаточно остынет (10-15 минут после остановки двигателя). В противном случае находящаяся под давлением ОЖ может выплеснуться и причинить ожоги. Вытекание жидкости происходит через неплотности в соединениях патрубков, трещин в радиаторе, расширительном бачке и рубашке охлаждения, при повреждении сальника насоса ОЖ, пробки радиатора или повреждении прокладки головки блока цилиндров. При эксплуатации автомобиля необходимо следить не только за уровнем, но и за состоянием антифриза. Если его цвет становится рыже-бурым, значит, детали системы уже коррозируют. Такой антифриз подлежит немедленной замене. Переохлаждение двигателя может происходить из-за заедания термостата в открытом положении, а также при отсутствии утеплительных чехлов в зимнее время. Если закрытая система охлаждения негерметична, то повышенное давление в ней не создается и двигатель не прогревается до рабочей температуры. А раз двигатель не прогревается, ЭБУ постоянно обогащает смесь. Таким образом, негерметичная система охлаждения увеличивает расход топлива. Систематическая работа двигателя на обогащенной смеси приводит к разжижению масла, увеличению нагарообразования, быстрому выходу из строя каталитического нейтрализатора.

Типы систем охлаждения

Существует три типа систем охлаждения двигателей внутреннего сгорания: воздушная

,
жидкостная
и
гибридная
.

Термические двигатели для А. требуют охлаждения цилиндров. Только для слабых, велосипедных газолиновых двигателей достаточно воздушного охлаждения при помощи рубцов, прилитых к поверхности цилиндра; для более сильных необходима циркуляция воды с помощью насоса между двойными стенками цилиндров, охлаждаемой в особом трубчатом приборе, помещаемом впереди А. и обдуваемом струей встречного воздуха.

Воздушное охлаждение

6-цилиндровый двигатель с естественным охлаждением на мотоцикле (Honda CBX1000, 105лс) Авиамодельный двигатель O.S. (1,7см3). Pratt and Whitney R-4360 — 28-цилиндровый авиационный двигатель с естественным воздушным охлаждением (3500лс).
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.
Универсальный «стационарный» двигатель воздушного охлаждения, установленный на газонокосилке.
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 & Strattonruen, Honda, Subaru, китайские), в виде компактного законченного блока с креплением на горизонтальную плоскость.

Жидкостное охлаждение

Жидкостное охлаждение морских судов открытого типа
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 273 дня
]. 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.

Большой и малый круг системы охлаждения двигателя

После запуска, двигатель должен как можно быстрее достичь рабочей температуры. Для этого система охлаждения поделена на две части – малый круг и большой круг обращения. По малому кругу охлаждающая жидкость циркулирует максимально близко к цилиндрам и, соответственно максимально быстро нагревается. Как только она прогревается до наивысшей рабочей температуры, открывается клапан и жидкость уходит на большой круг, где не дает двигателю перегреться. Задача малого круга сохранить рабочую температуру, а большого — отвести лишнее тепло.

Малый круг охлаждения

В схеме системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания присутствует два контура – малый и большой. Чем-то она схожа с анатомией человека – движением крови в организме. Жидкость двигается по малому кругу тогда, когда необходимо произвести быстрый прогрев до рабочей температуры. Проблема в том, что мотор может нормально функционировать в узком диапазоне температур – около 90 градусов.

Нельзя ее повышать или понижать, так как это приведет к нарушениям – изменится угол опережения зажигания, топливная смесь будет сгорать несвоевременно. В контур включен радиатор отопителя салона – ведь нужно, чтобы внутри машины было тепло как можно раньше. Подача горячего антифриза перекрывается с помощью крана. Место его установки зависит от конкретного автомобиля – на перегородке между салоном и моторным отсеком, в области бардачка и т.д.

Помпа и термостат системы охлаждения

Итак, мы выяснили, что двигатель не перегревается благодаря циркуляции ОЖ. Но что заставляет жидкость двигаться? Ответ – помпа. Это такой специальный насос, который приводится в движение двигателем через ремень, но бывают помпы и с электромотором. Основные неисправности помпы связанные с течью сквозь дренажное отверстие и износом подшипника (сопровождается писком). Также бывают помпы с пластиковой крыльчаткой, которая разъедается от некачественного антифриза.

Термостат, этот самый клапан, который открывается при нагреве ОЖ и пускает ее по большому кругу. Состоит из цилиндра с веществом, которые расширяется при нагреве; достигнув определенной температуры, оно выдавливает шток и открывает клапан. Остыв, шток втягивается, а клапан закрывается.

Жидкостная система охлаждения двигателя

Жидкостная система охлаждения двигателя

Принципиальные схемы жидкостного охлаждения двигателей:
1. радиатор 2. вентилятор 3. верхний патрубок;
4. термостат 5. водяная рубашка 6. распределительная труба;
7. насос 8. головка цилиндров; 9. рефлектор;
10. охлаждающие ребра.

Система водяного охлаждения — система в автомобилях предназначена для поддержания оптимального теплового состояния двигателя в пределах 80-90 . При увеличении температуры вязкость масла уменьшается, поэтому она плохо удерживается в парах трения, повышается износ деталей и уменьшается мощность двигателя. При понижении температуры масло густеет: масло хуже подается в пары трения, увеличивается расход топлива — и уменьшается мощность.

Основным недостатками системы жидкостного охлаждения являются: большая сложность конструкции и ТО зимой и меньшая надежность в работе (около 20% всех отказов двигателя приходится на жидкостную систему охлаждения).

Есть три вида жидкостного охлаждения: термосифонная, смешанное, принудительное.

Жидкостная система охлаждения состоит из оболочки блока и головки блока, жидкостной помпы, вентилятора, радиатора, термостата, жалюзи и различных патрубков, шлангов и краников.

Основное преимущество термосифонных системы охлаждения простота устройства, а недостаток — сравнительно медленная циркуляция воды в ней, что приводит к усиленному испарения воды из системы, а следовательно, к необходимости частой проверки уровня воды и пополнения ею системы.

Сейчас термосифонных системой охлаждения оборудованы только пусковые двигатели П-1ОУД и П-350.

Разница температур нагретой и охлажденной воды для системы с принудительной циркуляцией воды не превышает 100.

Радиаторы тракторных и комбайновых двигателей спереди закрыты облицовкой с предохранительной сеткой.

Термостат ускоряет прогрев воды при запуске двигателя и автоматически поддерживает ее температуру в определенных пределах. Они могут быть с жидким или твердым наполнителем.

Недостаток жидкостных термостатов — большая чувствительность к изменению давления в системе, что делает работу их нечеткой. У двигателей ЗИЛ-130 и СМД-60 установлены термостаты с твердым наполнителем, что лишает этого недостатка.

Температура воды в системе охлаждения контролируется с помощью дистанционного или электрического указателя. В некоторых двигателей (3м3-53, СМД-60) для контроля за температурой воды в системе охлаждения применен электрический сигнализатор с контрольной лампой.

Виды жидкостного охлаждения


  • Термосифонные

  • Смешанное

  • Принудительное

Детали и устройства системы


  • головка блока

  • жидкостная помпа

  • вентилятор

  • радиатор

  • термостат

  • жалюзи

Принцип действия

http://nado.znate.ru

Принцип работы системы охлаждения двигателя

Функция системы охлаждения двигателя заключается в поддержании двигателя в надлежащем температурном диапазоне во всех рабочих условиях. Система охлаждения должна предохранять двигатель от перегрева и не допускать его переохлаждения зимой. После холодного пуска двигателя система охлаждения также обеспечивает быстрый нагрев двигателя и максимально быстрое достижение нормальной рабочей температуры. Система охлаждения — важная система для поддержания нормальной температуры двигателя и обеспечения нормальной работы двигателя.

Система водяного охлаждения двигателя представляет собой систему водяного охлаждения с принудительной циркуляцией, то есть насос используется для повышения давления охлаждающей жидкости, а принудительная охлаждающая жидкость циркулирует в двигателе. Такая система включает в себя водяной насос, радиатор, вентилятор охлаждения, термостат, водяную рубашку в блоке цилиндров и головке блока цилиндров и другое навесное оборудование.

В системе водяного охлаждения с принудительной циркуляцией используется водяной насос, который нагнетает охлаждающую жидкость в систему, чтобы она протекала в водяной рубашке.Охлаждающая вода поглощает тепло от стенки цилиндра, температура повышается, горячая вода течет вверх в головку блока цилиндров, а затем вытекает из головки блока цилиндров в радиатор. Благодаря мощному обдувающему действию вентилятора воздух проходит через радиатор с высокой скоростью спереди назад, постоянно забирая тепло воды, протекающей через радиатор. Охлажденная вода перекачивается обратно в рубашку снизу радиатора с помощью водяного насоса. Вода непрерывно циркулирует в системе охлаждения.

Функция вентилятора заключается в том, чтобы продувать воздух через радиатор при вращении вентилятора, чтобы увеличить способность радиатора рассеивать тепло и увеличить скорость охлаждения охлаждающей жидкости.

Сердечник радиатора является основной частью радиатора и играет важную роль в отводе тепла. Сердцевина радиатора состоит из теплоотводящей трубки, радиатора, а также верхней и нижней основных частей. Благодаря достаточной площади рассеивания тепла он обеспечивает отвод необходимого тепла от двигателя в окружающую атмосферу.Кроме того, сердцевина радиатора изготовлена ​​из чрезвычайно тонкого металла и сплава с хорошей теплопроводностью, что позволяет сердцевине радиатора достичь максимального эффекта рассеивания тепла при минимальном качестве и размере. Существует много типов сердечников радиаторов, таких как трубчатый, трубчатый пояс, трубный сердечник и так далее. Как показано на рисунке, наиболее распространенными являются трубчатый тип и трубчатый ремень.

Роль термостата заключается в автоматическом изменении расхода и маршрута циркуляции охлаждающей жидкости в зависимости от нагрузки двигателя и температуры воды, чтобы двигатель работал при подходящей температуре, снижая расход топлива и износ машины.Охлаждающая вода проходит через водяной насос-водяную рубашку-термометр-радиатор, а также нагнетается водяным насосом в водяную рубашку. Путь потока воды длинный, а интенсивность рассеивания тепла велика, что называется большой циркуляцией системы водяного охлаждения. Охлаждающая вода проходит через водяной насос-водяную рубашку-термометр без радиатора, но непосредственно нагнетается водяным насосом в циркуляцию водяной рубашки. Путь потока воды короткий, а интенсивность рассеивания тепла мала, что называется малым циклом системы водяного охлаждения.

Термостат обычно устанавливается на выходе воды из двигателя. Требуется, чтобы степень утечки термостата была небольшой, а проходное сечение было большим при полном открытии. Увеличение проходного сечения термостата может быть достигнуто за счет увеличения подъема клапана термостата и увеличения диаметра клапана. Более совершенные термостаты за рубежом увеличивают проходное сечение за счет увеличения подъема клапана, что может уменьшить проблемы, вызванные увеличением диаметра клапана термостата и плотного уплотнения.Однако увеличение подъема термостата требует более высоких технических требований к термостату. Некоторые двигатели используют два термостата параллельно, чтобы увеличить проходное сечение термостата.

Starlight Power — это завод по производству дизельных генераторов в Китае, производящий дизельные генераторы мощностью от 20 до 2500 кВт.

#engine #coolingsystem #StarlightPower

Как работают ПК с жидкостным охлаждением | HowStuffWorks

Независимо от того, используете ли вы настольный или портативный компьютер, есть большая вероятность, что если вы остановите то, что делаете, и внимательно прислушаетесь, вы услышите жужжание маленького вентилятора.Если ваш компьютер оснащен видеокартой высокого класса и большой вычислительной мощностью, вы можете даже услышать больше одной.

В большинстве компьютеров вентиляторы довольно хорошо поддерживают охлаждение электронных компонентов. Но для людей, которые хотят использовать высокопроизводительное оборудование или заставить свои ПК работать быстрее, у вентилятора может не хватить мощности для этой работы. Если компьютер выделяет слишком много тепла, жидкостное охлаждение, также известное как водяное охлаждение, может быть лучшим решением.

Может показаться немного нелогичным помещать жидкости рядом с хрупким электронным оборудованием, но охлаждение водой намного эффективнее, чем охлаждение воздухом.

Система жидкостного охлаждения для ПК во многом похожа на систему охлаждения автомобиля. Оба используют основной принцип термодинамики — тепло перемещается от более теплых объектов к более холодным. По мере того, как более холодный объект становится теплее, более теплый объект становится холоднее. Вы можете испытать этот принцип на собственном опыте, положив руку на прохладное место на столе на несколько секунд. Когда вы поднимете руку, ваша ладонь будет немного прохладнее, а место, где была ваша рука, будет немного теплее.

Жидкостное охлаждение — очень распространенный процесс. Система охлаждения автомобиля обеспечивает циркуляцию воды, обычно смешанной с антифризом, через двигатель. Горячие поверхности в двигателе нагревают воду, при этом остывая.

Вода циркулирует от двигателя к радиатору, системе вентиляторов и трубок с большой площадью внешней поверхности. Тепло передается от горячей воды к радиатору, в результате чего вода остывает. Затем холодная вода возвращается к двигателю. В то же время вентилятор перемещает воздух за пределы радиатора.Радиатор нагревает воздух, одновременно охлаждая его. Таким образом, тепло двигателя выходит из системы охлаждения в окружающий воздух. Если бы поверхности радиатора не контактировали с воздухом и не рассеивали тепло, система просто перемещала бы тепло, а не избавлялась от него.

Двигатель автомобиля выделяет тепло как побочный продукт сгорания топлива. Компоненты компьютеров, с другой стороны, выделяют тепло как побочный продукт движения электронов. Микрочипы компьютера заполнены электрическими транзисторами, которые в основном представляют собой электрические переключатели, которые либо включены, либо выключены.Когда транзисторы меняют свое состояние между включенным и выключенным, электричество перемещается по микрочипу. Чем больше транзисторов содержит микросхема и чем быстрее они меняют состояние, тем горячее становится микрочип. Как и в автомобильном двигателе, если чип станет слишком горячим, он выйдет из строя.

Как работает система охлаждения двигателя

Система охлаждения — незамеченный герой двигателя внутреннего сгорания. Он бесшумно поддерживает рабочую температуру вашего двигателя, предотвращая перегрев, и при этом обеспечивает приятное уютное тепло в салоне.Единственный раз, когда мы замечаем систему охлаждения, — это когда она выходит из строя, а это довольно часто может иметь катастрофические последствия.

Температура внутри камеры сгорания автомобильного двигателя (зона сгорания топлива) может легко достигать 1600 градусов. F. Рабочая температура двигателя должна быть в пределах 200 градусов. Это слишком много тепла, которое необходимо отвести. Рабочая температура двигателя зависит от температуры охлаждающей жидкости. Повреждение двигателя может произойти довольно быстро, когда температура охлаждающей жидкости начинает подниматься до 300 градусов.

Система охлаждения двигателя работает по принципу теплопередача. Теплообмен — это движение тепловой энергии от одного места к другому. Другая. Тепловая энергия всегда будет искать что-то более прохладное. Хороший пример это помещает теплую банку содовой (пива) в холодильник со льдом. С тепла энергия всегда будет переходить к чему-то более прохладному, тепловая энергия в банке переносится на лед, делая банку холодной. Холод по определению — это отсутствие тепловой энергии.

Вот как автомобильная система охлаждения использует механизм теплопередачи, чтобы ваш двигатель оставался холодным, а ваши пальцы — теплыми:

Водяной насос обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости через систему охлаждения.Водяной насос приводится в действие теми же ремнями привода вспомогательных агрегатов, которые приводят в действие генератор переменного тока, насос гидроусилителя рулевого управления и компрессор кондиционера. Эти ремни приводятся в движение шкивом на передней части коленчатого вала. Водяной насос использует вращающиеся рабочие колеса для проталкивания охлаждающей жидкости через двигатель, радиатор и сердечник нагревателя.

Охлаждающая жидкость проходит через двигатель через водяные рубашки. Водяные рубашки расположены по всему двигателю, но в основном сконцентрированы вокруг камер сгорания, так как именно здесь вырабатывается тепло, и где температура самая высокая.

Термостат регулирует поток охлаждающей жидкости. Термостат является привратником системы охлаждения. В нем используется тарельчатый клапан с пружинным приводом, который закрывается при холодном двигателе, блокируя поток охлаждающей жидкости, и обычно открывается при температуре охлаждающей жидкости 185 — 195 градусов, в зависимости от номинала термостата.

Когда термостат закрыт, он подавляет охлаждающую жидкость. течь через радиатор. Охлаждающая жидкость проходит через двигатель через байпасный шланг. Это позволяет охлаждающей жидкости нагреваться без охлаждающего воздействия радиатор пытается его охладить.Таким образом двигатель и охлаждающая жидкость в состоянии достичь рабочей температуры.

Когда достигается рабочая температура, термостат открывается, позволяя охлаждающей жидкости течь через радиатор. В термостате используется биметаллическая пружина. Это означает, что пружина состоит из двух отдельных металлов, которые по-разному сжимаются и расширяются при изменении температуры. Когда горячая охлаждающая жидкость нагревает пружину, оба металла тянутся друг к другу, заставляя пружину сжиматься, что открывает тарельчатый клапан, позволяя охлаждающей жидкости течь.

Когда охлаждающая жидкость проходит через радиатор, он продолжает цикл нагрева и охлаждения. Когда охлаждающая жидкость проходит через двигатель, тепло передается от горячего двигателя к охлаждающей жидкости. Этот чрезвычайно горячий хладагент затем прокачивается через радиатор, где его тепловая энергия передается в атмосферу, и цикл продолжается.

Таким образом, когда охлаждающая жидкость протекает через радиатор, тепловая энергия охлаждающей жидкости направляется на металл в радиаторе. Охлаждающий вентилятор продувает воздух через ребра радиатора, позволяя тепловой энергии радиатора поступать в воздух, где она уходит.Это как подуть на картофель фри, чтобы остудить его.

Вентиляторы охлаждения имеют ременной привод или привод от электродвигателя. Вентиляторы с ременным приводом обычно оснащаются центробежной муфтой или термостатической муфтой. Центробежная муфта замедляет скорость вращения лопастей вентилятора по мере увеличения скорости двигателя, позволяя вентилятору вращаться свободно, отключаясь от крутящего момента двигателя. Это основано на предположении, что если частота вращения двигателя выше, автомобиль должен двигаться по дороге.Когда автомобиль движется, воздух естественным образом проходит через радиатор, поэтому скорость вентилятора меньше. Снижение скорости вращения вентилятора снижает нагрузку на двигатель, улучшая экономию топлива.

Термостатическая муфта имеет встроенную биметаллическую пружину. который снижает крутящий момент на лопастях вентилятора при холодном двигателе, позволяя им свободный ход. Когда пружина нагревается, лопасти вентилятора могут работать на полную мощность. Это также ограничивает сопротивление вентилятора, чтобы улучшить экономию топлива.

Электрические вентиляторы охлаждения активируются электронным Модуль управления (ECM), использующий данные о температуре охлаждающей жидкости двигателя датчик.Когда охлаждающая жидкость достигает заданной высокой температуры, контроллер ЭСУД включи вентилятор. Контроллер ЭСУД выключит вентилятор, когда охлаждающая жидкость достигнет заданная низкая температура.

Электрические вентиляторы лучше всего, потому что они не нагружают на двигателе, что помогает экономить топливо. Электронное управление охлаждением вентилятор позволяет блоку управления двигателем контролировать температуру охлаждающей жидкости, поддерживая оптимальная температура охлаждающей жидкости. Контроллер ЭСУД также включает охлаждающий вентилятор, когда кондиционер работает.Конденсатор кондиционера расположен спереди. радиатора, поэтому крайне важно, чтобы воздух с постоянной высокой скоростью продувка радиатора и конденсатора при включенном кондиционере Бег.

Все автомобильные системы охлаждения закрыты герметичной крышкой. Поскольку тепло увеличивает давление, давление в системе охлаждения начинает расти, как только повышается температура. Излишне говорить, что если вы забудете проверить это давление, это может иметь катастрофические последствия. Герметичные колпачки вентилируют систему охлаждения с заданным давлением.Большинство крышек имеют давление 15 фунтов на квадратный дюйм (PSI). Это означает, что при 15 фунтах на квадратный дюйм крышка сбросит давление в атмосферу. Герметичный колпачок работает по тому же принципу, что и термостат. Биметаллическая пружина сжимается, поднимая уплотнение и позволяя сбросить давление.

Герметичная крышка может быть расположена на радиатора, либо на пластиковой бутылке дегазации. Бутылка для дегазации — это резервуар, размещается в моторном отсеке выше двигателя и радиатора. С воздух естественным образом поднимается, когда он попадает в жидкость, любой воздух в системе охлаждения попадает в бутыль с дегазатором и выталкивается из герметичной крышки во время вентиляции.Воздух вреден для системы охлаждения. Захваченный воздух прекратится поток охлаждающей жидкости, который может вызвать состояние перегрева, отсутствие пассажира перегрев камеры или ложные показания датчика температуры.

Системы, которые устанавливают герметичную крышку на радиатор используйте переливной бак. Все, что делает этот бак, это ловит любую охлаждающую жидкость, которая может вытечь. во время сброса давления. Если уровень охлаждающей жидкости в радиаторе должен упасть из-за до нормальных приливов и отливов в системе охлаждения охлаждающая жидкость будет всасываться из переливной бачок и обратно в радиатор.

Помимо охлаждения двигателя, система охлаждения помогает согреться. Тепло, которое дует в салон автомобиля на холодный день передается от горячего теплоносителя к активной зоне подогревателя, а затем к воздух, который нагнетается в машину двигателем вентилятора.

Сердечник обогревателя — это, по сути, мини-радиатор. Охлаждающая жидкость протекает через серию узких трубок, соединенных тонкими слоями металл, расположенный в виде сот. Горячие трубки нагревают соты, которые передают свою тепловую энергию воздуху, когда он проталкивается через сердечник обогревателя у электродвигателя вентилятора.Вот почему вы часто слышите о плохом термостат, вызывающий состояние отсутствия нагрева. Если термостат застрял в открытом положении, охлаждающая жидкость не имеет возможности достичь рабочей температуры. Не жарко теплоноситель означает не горячее тепло.

Итак, это основы того, как система охлаждения двигателя предотвращает самоуничтожение двигателя. Автомобильные двигатели действительно хорошо скрывают всю жестокость, которая на самом деле происходит глубоко внутри двигателя внутреннего сгорания во время его работы. Тепло — это побочный продукт всего этого беспорядка, и ваша система охлаждения постоянно ведет борьбу за то, чтобы удерживать это тепло под контролем.

Вам также может понравиться:

Источники

Франк Лумена — писатель-фрилансер, специализирующийся на автомобильных технологиях. Он любит автомобили, грузовики, мотоциклы и почти все, что идет в рум. Его любимые люди, с которыми он тусуется, — это его жена и три его большие сумасшедшие собаки.

Объяснение системы водяного охлаждения двигателя внутреннего сгорания (система водяного охлаждения)

Введение

Все двигатели внутреннего сгорания (IC) ( четырехтактный и двухтактный ) требуют некоторого контроля температуры, чтобы они не перегревались и заедали .Некоторые двигатели имеют воздушное охлаждение , а другие — водяное охлаждение .

Как правило, малые двигатели (мотоциклы, газонокосилки и т. Д.) Могут иметь воздушное охлаждение, тогда как все другие типы двигателей должны иметь водяное охлаждение. Более крупные двигатели имеют водяное охлаждение по нескольким причинам:

  • Воды много, и ее легко достать в большинстве мест.
  • Вода может отводить больше тепла, чем воздух, и поэтому имеет большую охлаждающую способность.
  • Воду можно охлаждать дистанционно e.грамм. вдали от двигателя. Это делает конструкцию системы водяного охлаждения более гибкой.

Температура охлаждающей воды около 80 ° C (176 ° F) и давление охлаждающей воды 3 бара ( 44 фунта / кв. Дюйм ) являются стандартными для большинства двигателей, работающих под нагрузкой.

Охлаждающая вода иногда упоминается как « вода для рубашки » из-за «рубашки» воды, окружающей пространство сгорания.

Компоненты системы водяного охлаждения

Система водяного охлаждения двигателя состоит из термостата , гильзы цилиндра , насоса охлаждающей воды и теплообменника ( радиатор ).

Система водяного охлаждения двигателя

Насос охлаждающей воды необходим для циркуляции охлаждающей воды по двигателю. Насос напрямую соединен с коленчатым валом двигателя , поэтому его частота вращения и выходное давление прямо пропорциональны частоте вращения двигателя. Большинство насосов соединяются с двигателем с помощью ремня , шестерни или цепи , но это зависит от размера двигателя; очень большие двигатели используют центробежных насосов , которые приводятся в действие электродвигателями .

Центробежный насос

Термостат регулирует температуру охлаждающей воды и, следовательно, температуру двигателя. Термостат может быстро прогреть двигатель за счет , минуя радиатор , или охладить двигатель, распределяя охлаждающую воду по радиатору. Его основная цель — предотвратить перегрев двигателя.

Термостат двигателя

Радиатор отводит тепло и предотвращает перегрев двигателя.В автомобиле охлаждающей средой является воздух, но в более крупных двигателях в качестве охлаждающей среды часто используется жидкость, например судовые двигатели используют морскую воду.

Радиатор двигателя

Гильза цилиндра обеспечивает равномерное распределение охлаждающей воды по гильзе цилиндра . Сгорание происходит внутри гильзы цилиндра (пространство сгорания , ), следовательно, это пространство является самой горячей частью двигателя и должно правильно охлаждаться.Охлаждающая вода поступает в основание втулки и выходит сверху.

Гильза цилиндра

Как работают системы водяного охлаждения двигателя?

Когда охлаждающая вода (вода в рубашке) холодная, термостат обходит радиатор, и температура охлаждающей воды постепенно повышается, пока не достигнет оптимальной температуры.

Когда охлаждающая вода слишком горячая, термостат направляет ее в сторону радиатора, где рассеивается тепло, чтобы двигатель не перегревался.

Щелкните здесь, чтобы узнать, как работает термостат.

Защита от замерзания и теплового расширения

В систему охлаждающей воды добавляется антифриз , чтобы предотвратить замерзание воды при минусовых температурах (). Если охлаждающая вода замерзнет, ​​двигатель, скорее всего, будет серьезно поврежден, поскольку вода расширится и создаст большие механические нагрузки на компоненты двигателя. Блок цилиндров может треснуть при замерзании охлаждающей воды.

Напорный бак установлен для обеспечения охлаждающей воды тепловое расширение , если в системе охлаждающей воды присутствует слишком много охлаждающей воды. Расширяющаяся жидкость обычно открывает клапан в верхней части радиатора и выходит в удаленную зону хранения, то есть в напорный бак или расширительный бак и т. Д.

Ингибиторы коррозии

Ингибиторы коррозии добавляются в систему водяного охлаждения для защиты внутренних компонентов двигателя.Ингибиторы поддерживают чистоту теплообменных поверхностей двигателя и предотвращают накопление накипи или ржавчины. Загрязнение поверхностей в системе водяного охлаждения снизит скорость теплопередачи и увеличит риск перегрева двигателя из-за недостаточного охлаждения.

3D-модель Компоненты

На этой 3D-модели показаны все основные компоненты, связанные с типичной системой водяного охлаждения двигателя, в том числе:

  • Термостат
  • Насос охлаждающей воды
  • Радиатор (теплообменник)
  • Коллекторный бак (Расширительный бак)
  • Гильза цилиндра

Дополнительные ресурсы

https: // www.carparts.com/classroom/coolingsystem.htm

https://www.howacarworks.com/basics/how-an-engine-cooling-system-works

Система охлаждения двигателя — типы и их работа

Вы, должно быть, заметили тепло, исходящее от двигателя, если вы едете на мотоцикле или наблюдаете за тяжелым / большим дизельным двигателем. Откуда это тепло? Во время рабочего такта двигателя в цилиндрах вырабатывается тепло. Хотя большая часть этого тепла уходит из цилиндра в виде горячих выхлопных газов; некоторые убегают через проводимость через его стены.

В то время как большинство металлов проводят это тепло, чтобы позже излучаться наружу в атмосферу; но есть только предел, до которого металл может излучать тепло, в зависимости от его площади поверхности. Если тепло, излучаемое за пределы цилиндра, намного меньше, чем осталось внутри; двигатель может перегреться.

Продолжительный перегрев может привести к неравномерному тепловому расширению деталей двигателя, коррозии и термическому напряжению. Таким образом, в двигателе I.C установлена ​​система охлаждения двигателя, обеспечивающая эффективную работу двигателя.Двигатель может охлаждаться воздухом или водой и называется системой с воздушным и водяным охлаждением соответственно.

В системе с воздушным охлаждением может использоваться либо система принудительного охлаждения, либо естественным образом максимизировать теплообмен за счет увеличения площади ее поверхности. С другой стороны, система с водяным / жидкостным охлаждением может использовать радиатор или специальный теплообменник в замкнутой системе. Независимо от метода, их основная задача — поддерживать температуру двигателя под контролем.

Высокая температура двигателя вызывает не только деформацию, деформацию, термическое напряжение и заедание поршня; но также снижает объемный КПД двигателя из-за высокого риска расплавления деталей цилиндра.

Различные типы систем охлаждения двигателя

Основная работа системы охлаждения заключается в уменьшении избыточного тепла, выделяемого в цилиндре. Он не должен уменьшать отходящее тепло намного меньше или больше; в противном случае отрицательно сказывается на характеристиках двигателя. Таким образом, установка системы охлаждения двигателя, которая может снизить избыточное теплоотдачу до 30%, является практическим правилом. Таким образом, на разные двигатели устанавливаются разные типы систем охлаждения, которые могут удовлетворить потребность в 30%. На изображении представлен двигатель с воздушным охлаждением с увеличенной площадью поверхности в виде ребер.

1) Двигатель с воздушным охлаждением

Небольшие двигатели с относительно более низкой выходной мощностью по сравнению с тяжелыми двигателями обычно имеют двигатели с воздушным охлаждением. Они обычно используются в мотоциклах, небольших тракторах, скутерах, очень маленьких двигателях и винтовых самолетах. Эти двигатели относительно дешевле, проще в сборке и легкие.

Прежде всего, они требуют гораздо меньшего количества обслуживания или контроля и не зависят от разницы температур и отрицательных температур. Фактически, эти двигатели предпочтительнее других в арктических регионах из-за нехватки воды и минусовых температур.

Система охлаждения двигателя с воздушным охлаждением работает по простому принципу влияния скорости воздуха и площади поверхности на передачу тепла между двумя средами или телами. Когда два тела, твердое тело или жидкость находятся в контакте, тепло передается от тела с высокой температурой к среде с низкой температурой.

Тепло сначала передается от цилиндра к его стенкам, а затем отводится воздухом посредством естественной конвекции. Стенки цилиндра нагревают окружающий воздух; горячий воздух имеет тенденцию подниматься, освобождая место для холодного воздуха, чтобы заполнить его место и продолжить процесс.

Таким образом, благодаря естественной конвекции система охлаждения двигателя с воздушным охлаждением сокращает большую часть отходящего тепла за счет конвекции; в то время как некоторым удается спастись благодаря радиационному процессу. Но все же даже маленькому двигателю мотоцикла недостаточно, чтобы обеспечить эффективное охлаждение в течение длительного времени.

Для эффективного охлаждения он должен успешно отводить тепло с большей скоростью. Таким образом, для достижения более высокой эффективности охлаждения для того же двигателя используется метод принудительной конвекции.При этом на валу двигателя устанавливается дополнительный вентилятор, обеспечивающий дополнительный поток воздуха.

Другой эффективный метод

Хотя относительно легко установить дополнительный вентилятор на валу двигателя, чтобы подавать больше охлаждающего воздуха и ускорять процесс. Мы можем добиться аналогичных результатов даже при естественной конвекции, увеличив площадь охлаждающей поверхности. Для этого небольшие двигатели как таковые на мотоциклах имеют удлиненную поверхность в виде плавников. Эти ребра обеспечивают дополнительную площадь поверхности, что увеличивает скорость охлаждения.Вместе с проходящим воздухом и увеличенной площадью поверхности в виде ребер; Эти двигатели с воздушным охлаждением, как правило, отлично справляются со своей задачей. Изображение представляет собой простую работу двигателя с водяным охлаждением

2) Двигатели с водяным охлаждением

Большая часть двигателей, которые мы видим в автомобилях и промышленных предприятиях, на самом деле являются двигателями с водяным охлаждением. Они есть в наших автобусах, легковых автомобилях, грузовиках, тракторах, генераторах переменного тока, промышленных двигателях и даже на кораблях; как в судовом дизельном двигателе.

Эти двигатели с водяным охлаждением можно легко идентифицировать по таким отличительным деталям, как; радиатор (разновидность теплообменника), расширительный бачок, вентилятор охлаждения, водяной насос, термостат, перепускной клапан, рубашка цилиндра и герметичная крышка.

В этих двигателях с водяным охлаждением вода течет снизу вверх в рубашке цилиндра, причем вода течет последовательно к головке цилиндров. Это означает, что некоторая горячая вода после охлаждения цилиндра идет в тепло цилиндра и в выпускной клапан в соответствии с конструкцией.

Это сделано для того, чтобы избежать теплового удара и нагрузки на головку блока цилиндров и ее детали; из-за большей разницы температур между водой и головкой блока цилиндров. В то время как вода используется для охлаждения твердых деталей, таких как головка и цилиндр; но для охлаждения движущихся частей, таких как поршень, используется только смазочное масло.

По конструкции двигатель с водяным охлаждением можно разделить на три основные категории; замкнутая, открытая и полузамкнутая система охлаждения двигателя. Открытая система охлаждения используется в местах с неограниченным запасом воды как таковых на небольших моторных лодках и яхтах.

Это старинный метод охлаждения, популярный во время и после Второй мировой войны. Система охлаждения с замкнутым контуром используется в береговых отраслях промышленности и автомобильных двигателях; где постоянный тип охлаждающей жидкости используется снова и снова.

С другой стороны, система охлаждения двигателя полузакрытого типа используется в настоящее время на больших коммерческих и военных кораблях. Здесь используется фиксированный тип теплоносителя в замкнутом контуре; который непрерывно охлаждается морской водой, протекающей в открытой системе. Это означает, что морская вода закачивается для охлаждения горячей охлаждающей жидкости, а затем сливается за борт.

A) Замкнутый контур — система охлаждения двигателя с водяным охлаждением

Предположим, что ваша машина стоит в гараже с охлажденным двигателем. С входным и выходным шлангами насоса охлаждающей жидкости, подключенными к радиатору и рубашке цилиндра; он готов к использованию в любое время.Между обратной магистралью охлаждающей жидкости и входом в радиатор установлен термостат для контроля температуры двигателя.

Теперь при запуске двигателя; термостат блокирует обратный поток охлаждающей жидкости в радиатор с помощью перепускного / запорного клапана. Это сделано для того, чтобы двигатели могли быстро набрать рабочую температуру.

Когда двигатель достигнет нормальной рабочей температуры; термостат открывает клапан, чтобы охлаждающая жидкость протекала через радиатор. Охлаждающая жидкость поступает в двигатель через впускное отверстие для воды в рубашке и движется к головке блока цилиндров.

Специальные бобы сделаны в металлическом цилиндре для эффективного теплообмена. Охлаждающая жидкость улавливает отработанное тепло, когда она движется через эти проходы в блоке цилиндров и его головке. Затем он возвращается обратно в радиатор для охлаждения. На изображении показан радиатор двигателя с водяным охлаждением с замкнутым контуром | Автор: Райан Фрост; Лицензия: CC BY 2.0; Год: 2008

Охлаждающая жидкость поступает в радиатор через впускные отверстия радиатора и стекает по трубкам радиатора. В этих трубках радиатора происходит обмен теплом между охлаждающей жидкостью и холодным воздухом.Воздух проходит через эти радиаторные трубки под действием поступательного движения автомобиля.

Установлены дополнительные вентиляторы с двигателем или приводом от двигателя для обеспечения дополнительного потока воздуха, способствующего теплообмену на низкой скорости. Многие двигатели с водяным охлаждением имеют эту дополнительную функцию автоматического включения и выключения вентиляторов радиатора; чтобы избежать ненужной принудительной циркуляции воздуха.

Предусмотрен дополнительный переливной или расширительный бачок, чтобы избежать повышения давления в трубках радиатора. Когда двигатель работает слишком долго и на высоких оборотах; его рабочая температура повышается.Это приводит к большему образованию отходящего тепла и, следовательно, к более высокой температуре охлаждающей жидкости. Если не установить флажок, это может привести к чрезмерному давлению в трубках радиатора.

Это может быть фатальным и привести к разрыву трубок радиатора или полному отказу радиатора. Чтобы избежать такой ситуации, в системе предусмотрен переливной / расширительный бак. При повышении температуры охлаждающая жидкость расширяется и переливается в расширительный бак, а не создает давление.

Иногда, когда температура снижается или происходит потеря хладагента в системе, этот переливной бак помогает поддерживать надлежащее количество хладагента в системе.Это причина, по которой считается хорошей практикой заполнить расширительный бачок радиатора хотя бы наполовину перед очень долгой поездкой.

B) Открытый контур — система охлаждения двигателя с водяным охлаждением

Одна из самых простых и эффективных систем охлаждения двигателя; двигатели открытого цикла с водяным охлаждением используются для небольших морских судов, таких как моторные лодки и водные мотоциклы. Некоторые небольшие рыболовные лодки, изготовленные на заказ, также имеют систему охлаждения с открытым контуром из-за низкой стоимости и простой конструкции.

Его очень просто построить, эксплуатировать и обслуживать, поскольку все дело в всасывании морской воды для промывки рубашки двигателя.Система с разомкнутым контуром предпочтительнее других, где потребность в охлаждающей жидкости слишком высока, требуется простое управление по гораздо более низкой цене.

В системе охлаждения двигателя с открытым контуром вода всасывается насосом через ряд фильтров. Производительность этого насоса подается непосредственно на вход рубашки и циркулирует по цилиндру. Затем горячая охлаждающая вода выбрасывается за борт. Это была самая используемая система охлаждения в прошлом веке.

Но учитывая его недостатки, такие как коррозия, морские отложения и высокий риск загрязнения нефтью; он ограничен лишь несколькими морскими приложениями.

C) Полузакрытая — система охлаждения двигателя с водяным охлаждением

Пресная вода используется для охлаждения судового дизельного двигателя, который затем охлаждается непрерывным потоком морской воды в полузамкнутой системе. Его половина состоит из системы пресной воды, работающей в замкнутом контуре для охлаждения блока цилиндров, головки цилиндров, турбокомпрессора и выпускных клапанов. Другая половина, состоящая из морской воды, используется в качестве охлаждающей среды для пресной воды в системе с открытым контуром. Пресная вода используется в двигателях, чтобы избежать коррозии и плохой теплоотдачи из-за отложений солей.

Пресная вода для этой цели вырабатывается на судне генератором пресной воды. Морская вода закачивается в теплообменник, называемый охладителем воды в рубашке; где забирает излишки тепла от пресной воды. Насос забортной воды всасывает воду из одного из отсеков забортной воды по левому или правому борту судна; через комплект всасывающего клапана и сетчатого фильтра.

Мощность этих насосов передается в различные системы, включая водоохладитель рубашки охлаждения через обратный клапан. На каждом корабле есть два таких насоса с возможностью автоматического переключения.

Вода в рубашке после охлаждения рубашки цилиндра, головки блока цилиндров, выпускного клапана и турбонагнетателя возвращается обратно в рубашку, вода через саморегулирующийся термостатический клапан поступает в теплообменник. На борту судна может быть кожухотрубный или пластинчатый теплообменник в качестве охладителя воды рубашки.

Две жидкие пресная и морская вода движутся в противоположных направлениях друг к другу для увеличения скорости теплопередачи. Итак, если морская вода входит сверху и выходит снизу; свежая вода поступает снизу и выходит из теплообменника сверху.

Температура воды в рубашке судового дизельного двигателя поддерживается на уровне 75 градусов Цельсия с помощью байпасного клапана и термостата, настроенного на температуру от 75 до 80. Байпасный клапан открыт, и вода в рубашке ограничивается поступлением в теплообменник, пока не достигнет его оптимальная рабочая температура.

Если температура воды в рубашке слишком низкая для запуска двигателя, она пропускается через нагревательные или паровые змеевики. Когда он достигает своей рабочей температуры, байпасный клапан наполовину закрывается, и термостат позволяет воде поступать в водоохладитель рубашки.На изображении показан расширительный бачок, заполненный водным раствором антифриза. | Автор: EvelynGiggles; Лицензия: CC BY 2.0; Год: 2009

Холодная температура и потребность в антифризе

Вода экспоненциально расширяется при замерзании. Таким образом, замерзание охлаждающей воды в холодном двигателе может привести к изгибу клапанов и их соединений и разрыву небольших каналов. Это не только ограничивает использование холодного двигателя, но и требует больших денег на его ремонт летом. Чтобы решить проблему замерзания воды зимой, с водой смешивают состав, называемый антифризом.Смесь дополнительно снижает температуру замерзания охлаждающей воды рубашки, избегая ее замерзания.

Обычно в автомобильной промышленности используется соотношение от 70-30 до 50-50. Но в некоторых случаях, как в случае с двигателем, специально разработанным для полярных целей, это соотношение достигает 30-70. Это означает тридцать процентов воды и семьдесят процентов антифриза.

Обычно в качестве антифриза используют этиленгликоль и полипропиленгликоль. Они химически стабильны, имеют очень низкие температуры замерзания, очень высокую температуру кипения, не испаряются радиально при комнатной температуре, долговечны и опасно ядовиты.

Также читайте:
Знаете ли вы, что мы пишем сообщение по вашему запросу?

Запросите собственную тему!

Системы охлаждения поршневых двигателей самолетов

Избыточный нагрев всегда нежелателен как в поршневых, так и в газотурбинных двигателях самолетов. Если бы не было средств для его контроля или устранения, могло бы произойти серьезное повреждение или полный отказ двигателя. Хотя подавляющее большинство поршневых двигателей имеют воздушное охлаждение, некоторые дизельные двигатели с жидкостным охлаждением доступны для легких самолетов.В двигателе с жидкостным охлаждением вокруг цилиндра расположены водяные рубашки, в которых циркулирует жидкий хладагент, и хладагент отводит избыточное тепло. Затем избыточное тепло отводится теплообменником или радиатором с помощью воздушного потока. Турбинные двигатели используют вторичный поток воздуха для охлаждения внутренних компонентов и многих внешних компонентов. Двигатель внутреннего сгорания — это тепловая машина, которая преобразует химическую энергию топлива в механическую энергию на коленчатом валу. Однако это не обходится без некоторой потери энергии, и даже самые эффективные авиационные двигатели могут тратить от 60 до 70 процентов первоначальной энергии на топливо.Если большая часть этого отработанного тепла не будет быстро удалена, цилиндры могут стать достаточно горячими, чтобы вызвать полный отказ двигателя. Избыточный нагрев нежелателен в любом двигателе внутреннего сгорания по трем основным причинам:
  1. Он влияет на процесс сгорания топливно-воздушного заряда.
  2. Ослабляет и сокращает срок службы деталей двигателя.
  3. Нарушает смазку.

Если температура внутри цилиндра двигателя слишком высока, топливно-воздушная смесь предварительно нагревается, и сгорание происходит раньше заданного времени.Поскольку преждевременное возгорание вызывает детонацию, детонацию и другие нежелательные условия, должен быть способ устранить тепло, прежде чем оно вызовет повреждение.

Теплота сгорания одного галлона авиационного бензина достаточна для кипячения 75 галлонов воды; таким образом, легко увидеть, что двигатель, который сжигает 4 галлона топлива в минуту, выделяет огромное количество тепла. Около четверти выделяемого тепла превращается в полезную мощность. Остаток тепла должен быть отведен, чтобы не повредить двигатель.В типичной силовой установке самолета половина тепла уходит с выхлопом, а другая поглощается двигателем. Циркулирующее масло улавливает часть поглощенного тепла и передает его воздушному потоку через маслоохладитель. Об остальном позаботится система охлаждения двигателя. Охлаждение — это передача избыточного тепла от цилиндров к воздуху, но такая работа — это нечто большее, чем просто помещение цилиндров в воздушный поток. Цилиндр большого двигателя имеет размер примерно галлоновый кувшин.Его внешняя поверхность, однако, увеличена за счет использования охлаждающих ребер, так что он представляет собой внешнюю часть размером с цилиндр для охлаждающего воздуха. Такое расположение увеличивает теплоотдачу за счет излучения. Если слишком большая часть охлаждающего ребра сломана, цилиндр не сможет нормально охлаждаться и образуется горячая точка. Поэтому цилиндры обычно заменяют, если отсутствует определенное количество квадратных дюймов ребер.

Кожух и перегородки предназначены для нагнетания воздуха через ребра охлаждения цилиндра. [Рис. 1] Перегородки направляют воздух вокруг цилиндров и предотвращают образование горячих бассейнов с застойным воздухом, пока основные потоки не используются.Воздуховодные трубы встроены в перегородки, чтобы направлять струи охлаждающего воздуха на задние колена свечей зажигания каждого цилиндра для предотвращения перегрева проводов зажигания.

Рисунок 1. Перегородка цилиндра и система дефлектора

Рабочая температура двигателя может быть слишком низкой. По тем же причинам, по которым двигатель прогревается перед взлетом, он остается теплым во время полета. Испарение и распределение топлива, а также циркуляция масла зависят от оптимальной рабочей температуры двигателя.В авиационном двигателе есть регуляторы температуры, которые регулируют циркуляцию воздуха над двигателем. Если не предусмотрены какие-либо элементы управления, двигатель может перегреться на взлете и стать слишком холодным на большой высоте, на высоких скоростях и на малой мощности.


Самым распространенным средством управления охлаждением является использование заслонок капота. [Рис. 2] Эти заслонки открываются и закрываются домкратами с электродвигателем, гидравлическими приводами или вручную в некоторых легких самолетах. При выдвижении для увеличения охлаждения створки капота создают сопротивление и жертвуют обтекаемостью ради дополнительного охлаждения.При взлете закрылки капота открываются ровно настолько, чтобы поддерживать температуру двигателя ниже красной линии. Допускается нагрев выше нормального диапазона, чтобы сопротивление было как можно меньше. Во время наземных операций заслонки капота следует открывать широко, поскольку сопротивление не имеет значения, а охлаждение необходимо установить на максимум. Заслонки капота используются в основном на старых самолетах и ​​радиальных двигателях.

Рис. 2. Регулировка потока охлаждающего воздуха

В некоторых самолетах используются усилители для обеспечения дополнительного охлаждающего воздушного потока.[Рис. 3] Каждая гондола имеет две пары труб, идущих от моторного отсека к задней части гондолы. Выхлопные коллекторы подают выхлопные газы во внутренние трубы аугментора. Выхлопные газы смешиваются с воздухом, прошедшим над двигателем, и нагревают его, образуя высокотемпературный выхлоп, похожий на струю под низким давлением. Эта зона низкого давления в аугменторах притягивает дополнительный охлаждающий воздух к двигателю. Воздух, поступающий во внешние оболочки аугментора, нагревается за счет контакта с трубками аугментора, но не загрязняется выхлопными газами.Нагретый воздух из корпуса поступает в систему обогрева, размораживания и защиты от обледенения кабины.

Рис. 3. Augmentor

Augmentors используют скорость выхлопных газов для обтекания двигателя потоком воздуха, так что охлаждение не полностью зависит от промывки винта. Установленные в аугменторах лопатки регулируют объем воздуха. Эти лопасти обычно оставляют в положении следа, чтобы обеспечить максимальный поток.Они могут быть закрыты для увеличения обогрева кабины или для защиты от обледенения или для предотвращения слишком сильного охлаждения двигателя при спуске с высоты. В дополнение к усилителям, некоторые самолеты имеют дверцы для остаточного тепла или закрылки гондолы, которые используются, главным образом, для выхода удерживаемого тепла после выключения двигателя. Заслонки гондолы можно открывать для большего охлаждения, чем предусмотрено аугменторами. На некоторых легких самолетах используется модифицированная форма ранее описанной системы охлаждения аугментора. [Рис. 4] На современных самолетах системы Augmentor используются нечасто.

Рис. 4. Охлаждение двигателя и выхлопная система

Как показано на Рис. 4, двигатель охлаждается под давлением воздухом, всасываемым через два отверстия в носовой части кожуха, по одному на каждое. сторона гребного винта. Камера давления закрыта на верхней стороне двигателя перегородками, должным образом направляющими поток охлаждающего воздуха ко всем частям моторного отсека. Теплый воздух всасывается из нижней части моторного отсека за счет перекачивания выхлопных газов через выхлопные эжекторы.Этот тип системы охлаждения исключает использование регулируемых заслонок капота и обеспечивает надлежащее охлаждение двигателя на всех рабочих скоростях.


СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ

Термосифонная система водяного охлаждения (автомобиль)

12,5.

Термосифонная система водяного охлаждения

Термосифонная система охлаждения (рис. 12.30) работает по принципу естественной конвекции, вызванной изменением плотности воды, и, следовательно, не использует насос.Нагретая вода расширяется, из-за чего плотность уменьшается. Когда он остывает, его объем уменьшается, а значит, увеличивается плотность. Эти изменения плотности создают конвекционные потоки, так что происходит циркуляция воды. При этом используются все компоненты систем водяного охлаждения, кроме циркуляционного насоса.

Рис. 12.30. Термосифонная система жидкостного охлаждения.
Преимущества термосифонного охлаждения:
(a) Дешево, поскольку не требуется водяной насос.
(b) Надежный, поскольку в нем нет движущихся частей.
(c) Циркуляция воды зависит исключительно от температуры двигателя. Чем горячее двигатель, тем больше циркуляция.

Недостатки термосифонного охлаждения следующие (которые являются дополнительными пунктами по сравнению с тем, что указано в разделе 12.1.3).
(a) Для обеспечения эффективной циркуляции верхний бак радиатора должен располагаться значительно выше двигателя. Для этого нужна высокая линия капота.
(b) Охлажденная вода поступает в двигатель в нижней части цилиндра, где двигатель обычно работает довольно холодно, и нагревается до максимума, когда достигает верхней части цилиндров.Следовательно, он оказывает меньшее охлаждающее воздействие на самые горячие части двигателя.
(c) Трудно установить отопитель салона без водяного насоса.
(d) В условиях очень большой нагрузки или в жарком климате вода может циркулировать не так быстро, как требуется. №
Установка водяного насоса обеспечивает положительную циркуляцию воды и устраняет все недостатки процесса термосифонного охлаждения.
Преимущества систем водяного охлаждения, работающих по принципу термосифона, по сравнению с системами воздушного охлаждения:
(a) Обычно считается более подходящим, чем воздушное охлаждение для многоцилиндровых двигателей.
(b) Следовательно, вода имеет очень высокую удельную теплоемкость; небольшое количество воды способно поглощать большое количество тепла.
(c) Вода дешевая и легко доступная.
(d) С помощью термостата можно контролировать температуру двигателя.
(e) Шум двигателя снижается, поскольку он проходит через водяную рубашку.
(/) Вода, нагретая двигателем, может использоваться для обогрева салона автомобиля и в некоторых случаях впускного коллектора.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *