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

Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания

Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания

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

Содержание

Функции системы охлаждения [ править | править код ]

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.

Типы систем охлаждения [ править | править код ]

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

Воздушное охлаждение [ править | править код ]

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

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

Жидкостное охлаждение [ править | править код ]

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.

Читайте так же:
Что такое интерфейс памяти видеокарты?

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) [ править | править код ]

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 1371 день ] . 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 [ править | править код ]

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.
Читайте так же:
Как настроить сигнализацию Старлайн а94?

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 [ править | править код ]

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 [ править | править код ]

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.

Система охлаждения

Система охлаждения предназначена для охлаждения деталей двигателя, нагреваемых в результате его работы. На современных автомобилях система охлаждения, помимо основной функции, выполняет ряд других функций, в том числе:

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

В зависимости от способа охлаждения различают следующие виды систем охлаждения: жидкостная (закрытого типа), воздушная (открытого типа) и комбинированная. В системе жидкостного охлаждения тепло от нагретых частей двигателя отводится потоком жидкости. Воздушная система для охлаждения использует поток воздуха. Комбинированная система объединяет жидкостную и воздушную системы.

Система охлаждения

На автомобилях наибольшее распространение получили система жидкостного охлаждения. Данная система обеспечивает равномерное и эффективное охлаждение, а также имеет меньший уровень шума. Поэтому, устройство и принцип действия системы охлаждения рассмотрены на примере системы жидкостного охлаждения.

Конструкция системы охлаждения бензинового и дизельного двигателей подобны. Система охлаждения двигателя включает множество элементов, среди которых радиатор охлаждающей жидкости, масляный радиатор, теплообменник отопителя, вентилятор радиатора, центробежный насос, а также расширительный бачок и термостат. В схему системы охлаждения включена «рубашка охлаждения» двигателя. Для регулирования работы системы используются элементы управления.

Схема системы охлаждения

Радиатор предназначен для охлаждения нагретой охлаждающей жидкости потоком воздуха. Для увеличения теплоотдачи радиатор имеет специальное трубчатое устройство.

Наряду с основным радиатором в системе охлаждения могут устанавливаться масляный радиатор и радиатор системы рециркуляции отработавших газов. Масляный радиатор служит для охлаждения масла в системе смазки.

Радиатор системы рециркуляции отработавших газов охлаждает отработавшие газы, чем достигается снижение температуры сгорания топливно-воздушной смеси и образования оксидов азота. Работу радиатора отработавших газов обеспечивает дополнительный насос циркуляции охлаждающей жидкости, включенный в систему охлаждения.

Теплообменник отопителя выполняет функцию, противоположную радиатору системы охлаждения. Теплообменник нагревает, проходящий через него, воздух. Для эффективной работы теплообменник отопителя устанавливается непосредственно у выхода нагретой охлаждающей жидкости из двигателя.

Для компенсации изменения объема охлаждающей жидкости вследствие температуры в системе устанавливается расширительный бачок. Заполнение системы охлаждающей жидкостью обычно осуществляется через расширительный бачок.

Циркуляция охлаждающей жидкости в системе обеспечивается центробежным насосом. В обиходе центробежный насос называют помпой. Центробежный насос может иметь различный привод: шестеренный, ременной и др. На некоторых двигателях, оборудованных турбонаддувом, для охлаждения наддувочного воздуха и турбокомпрессора устанавливается дополнительный насос циркуляции охлаждающей жидкости, подключаемый блоком управления двигателем.

Термостат предназначен для регулировки количества охлаждающей жидкости, проходящей через радиатор, чем обеспечивается оптимальный температурный режим в системе. Термостат устанавливается в патрубке между радиатором и «рубашкой охлаждения» двигателя.

На мощных двигателях устанавливается термостат с электрическим подогревом, который обеспечивает двухступенчатое регулирование температуры охлаждающей жидкости. Для этого в конструкции термостата предусмотрено три рабочих положения: закрытое, частично открытое и полностью открытое. При полной нагрузке на двигатель с помощью электрического подогрева термостата производится его полное открытие. При этом температура охлаждающей жидкости снижается до 90°С, уменьшается склонность двигателя к детонации. В остальных случаях температура охлаждающей жидкости поддерживается в пределах 105°С.

Читайте так же:
Что делать если не работает микрофон на PlayStation 4?

Вентилятор радиатора служит для повышения интенсивности охлаждения жидкости в радиаторе. Вентилятор может иметь различный привод:

  • механический (постоянное соединение с коленчатым валом двигателя);
  • электрический (управляемый электродвигатель);
  • гидравлический (гидромуфта).

Наибольшее распространение получил электрический привод вентилятора, обеспечивающий широкие возможности для регулирования.

Типовыми элементами управления системы охлаждения являются датчик температуры охлаждающей жидкости, электронный блок управления и различные исполнительные устройства.

Датчик температуры охлаждающей жидкости фиксирует значение контролируемого параметра и преобразует его в электрический сигнал. Для расширения функций системы охлаждения (охлаждения отработавших газов в системе рециркуляции отработавших газов, регулирования работы вентилятора и др.) на выходе радиатора устанавливается дополнительный датчик температуры охлаждающей жидкости.

Сигналы от датчика принимает электронный блок управления и преобразует их в управляющие воздействия на исполнительные устройства. Используется, как правило, блок управления двигателем с устанавленным соответствующим программным обеспечением.

В работе системы управления могут использоваться следующие исполнительные устройства: нагреватель термостата, реле дополнительного насоса охлаждающей жидкости, блок управления вентилятором радиатора, реле охлаждения двигателя после остановки.

Принцип работы системы охлаждения

Работу системы охлаждения обеспечивает система управления двигателем. В современных двигателях алгоритм работы реализован на основе математической модели, которая учитывает различные параметры (температуру охлаждающей жидкости, температуру масла, наружную температуру и др.) и задает оптимальные условия включения и время работы конструктивных элементов.

Охлаждающая жидкость в системе имеет принудительную циркуляцию, которую обеспечивает центробежный насос. Движение жидкости осуществляется через «рубашку охлаждения» двигателя. При этом происходит охлаждение двигателя и нагрев охлаждающей жидкости. Направление движения жидкости в "рубашке охлаждения" может быть продольным (от первого цилиндра к последнему) или поперечным (от выпускного коллектора к впускному).

В зависимости от температуры жидкость циркулирует по малому или большому кругу. При запуске двигателя сам двигатель и охлаждающая жидкость в нем холодные. Для ускорения прогрева двигателя охлаждающая жидкость движется по малому кругу, минуя радиатор. Термостат при этом закрыт.

По мере нагрева охлаждающей жидкости термостат открывается, и охлаждающая жидкость движется по большому кругу – через радиатор. Нагретая жидкость проходит через радиатор, где охлаждается встречным потоком воздуха. При необходимости жидкость охлаждается потоком воздуха от вентилятора.

После охлаждения жидкость снова поступает в «рубашку охлаждения» двигателя. В ходе работы двигателя цикл движения охлаждающей жидкости многократно повторяется.

На автомобилях c турбонаддувом может применяться двухконтурная система охлаждения, в которой один контур отвечает за охлаждение двигателя, другой — за охлаждение наддувочного воздуха.

Системы охлаждения двигателей грузовых автомобилей

Про нее всем все вроде бы известно. Но факт остается фактом: именно на эту систему приходится 25 – 30% неисправностей двигателя, а их последствия очень часто выливаются в более чем дорогостоящий ремонт. Не за горами холода, и на состояние этой системы стоит обратить самое пристальное внимание.

От оптимального теплового состояния двигателя, продолжительности его прогрева, стабильности температурного режима в процессе работы зависят не только надежность, но также топливная экономичность и токсичность отработавших газов. На большинстве автомобильных двигателей используется жидкостная система охлаждения. Она же обеспечивает отопление кабины. Для улучшения пусковых свойств двигателя применяется предварительный подогрев охлаждающей жидкости и системы смазки.

В настоящее время в эксплуатации встречаются жидкостные системы охлаждения двух типов: открытая и закрытая. Первая рассчитана на использование в качестве охлаждающей жидкости воды и постепенно выходит из употребления. Современные моторы имеют закрытую систему с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости, обеспечиваемой центробежным насосом.

В некоторых двигателях для улучшения охлаждения стенок камеры сгорания и клапанов жидкость поступает сразу в головку цилиндров с одной стороны, а отводится – с другой. Цилиндры охлаждаются за счет термосифонной циркуляции жидкости. Однако, как правило, жидкость от насоса подводится в переднюю часть блока цилиндров и через отверстия в прокладке поступает в головку блока. Один из недостатков такой схемы – повышенная температура последнего цилиндра и задней части головки цилиндров.

В результате именно в последнем цилиндре бензиновых моторов в первую очередь начинаются аномальные процессы сгорания (детонация, калильное зажигание, грохот). Поэтому обычно датчик детонации устанавливают в этой зоне головки или блока цилиндров. Иногда в последние цилиндры устанавливают и более холодные свечи, чтобы предотвратить калильное зажигание при заправке низкооктановым бензином или перегреве двигателя. Частично обеспечить более равномерное охлаждение цилиндров удается за счет выбора проходных сечений в прокладке головки цилиндров: уменьшения их в передней части блока и увеличения в задней.

В многорядных (V-образных и оппозитных) двигателях перегрев одного из блоков может происходить из-за неравномерной подачи жидкости при разном расположении выходных окон в насосе. Перегрев начинается с появления пузырьков пара на охлаждаемой поверхности, в дальнейшем образуется паровая пробка. Это приводит к задиру поршня, образованию бочкообразности цилиндра, сгоранию свечи зажигания и возникновению других неисправностей.

Читайте так же:
Как перезагрузить Редми 9?

Одним из способов снижения расхода топлива является повышение температуры охлаждающей жидкости. Для ускорения прогрева двигателя и автоматического поддержания заданной температуры двигатели имеют термостаты. Большинство моторов снабжены двухклапанными термостатами с твердым наполнителем. Термостат обеспечивает циркуляцию жидкости в обход радиатора. По мере повышения температуры он открывает нижний клапан и часть жидкости начинает циркулировать через радиатор. При повышении температуры до верхнего предела (90 – 95°С) верхний клапан закрывается, и через радиатор циркулирует уже вся жидкость.

Энергетические показатели двигателей также улучшаются за счет регулирования количества воздуха, проходящего через радиатор, например, установкой перед ним управляемых жалюзи или применением гидравлической или электромагнитной муфты в механическом приводе вентилятора. Гидромуфта двигателей КамАЗ имеет трехпозиционный включатель. Позиция П – вентилятор включен постоянно, независимо от температуры. Позиция В – автоматическое включение вентилятора при температуре 85 – 90°С. Позиция О – вентилятор отключен. В последнее время все чаще встречается электрический привод вентилятора с управлением от температурного датчика.

Для повышения давления в закрытых системах охлаждения и предотвращения кипения жидкости служат два клапана, расположенные в пробке радиатора. В процессе нагрева жидкости ее объем увеличивается и избыток удаляется через выпускной клапан в расширительный бачок. При повышении температуры больше 95°С начинается бурное выделение пузырьков пара, впускной клапан закрывается, давление в системе повышается и кипение прекращается. В условиях пониженного атмосферного давления, например, в горах, кипение начинается и при меньшей температуре (до 70°С). В случае перегрева двигателя (из-за отказа привода вентилятора, засорения радиатора, закрытых жалюзи или других причин) и повышения избыточного давления сверх допустимого (5 – 13 кПа) открывается предохранительный выпускной клапан и часть охлаждающей жидкости сливается в расширительный бачок. Это предохраняет части системы от разрушения.

В более новых конструкциях заливная горловина радиатора и соответственно пробка на ней могут отсутствовать. При этом прохождение воздуха в остывающую систему и поддержание давления при горячем двигателе осуществляют клапаны в пробке расширительного бачка.

Для охлаждения жидкости применяются алюминиевые (сварные) или медные (паяные) радиаторы. Первые дешевле, поэтому находят все более широкое распространение. По схеме движения жидкости радиаторы делятся на одноходовые (по ходу движения жидкости) и многоходовые. Достоинством последних является более интенсивный теплообмен за счет увеличения скорости движения жидкости в трубках. Однако при этом увеличивается гидравлическое сопротивление радиатора, что, как правило, компенсируется улучшением теплотехнических характеристик.

Для оценки радиатора используются следующие показатели: его фронтальная поверхность, глубина и общая площадь поверхности охлаждения, размеры, форма и толщина стенок жидкостных каналов, расположение пластин оребрения. Транспортные двигатели снабжаются трубчато-ленточными и трубчато-пластинчатыми радиаторами. Количество жидкости, прокачиваемой через радиатор, в зависимости от конструктивных особенностей двигателя составляет 100 – 150 л/кВт•ч при средних скоростях 0,4 – 0,7 м/с.

Эффективность радиатора зависит также и от его аэродинамического сопротивления. Чтобы улучшить теплоотдачу для турбулизации воздушного потока ленты делаются с выемками и выступами или с отогнутыми просечками. Однако при этом увеличивается вероятность их загрязнения, усложняется очистка, повышается аэродинамическое сопротивление. Для уменьшения аэродинамического сопротивления потоку охлаждающего воздуха радиатор иногда размещают не перед, а рядом с двигателем, а при классической компоновке моторного отсека увеличивают расстояние между ним и мотором.

В качестве охлаждающей жидкости в двигателях применяются антифризы или вода. Вода, благодаря своим теплофизическим свойствам, имеет наивысшие значения коэффициента теплопередачи конвекцией. У антифризов его значения в несколько раз меньше. Обычно при использовании антифриза температура деталей повышается на 10 – 12°С. Кроме того, антифризы имеют большую текучесть, и при переходе с воды на антифриз необходимо проверить при неработающем двигателе – нет ли течи из нижней части радиатора и в патрубках подвода к насосу, а при работающем – в верхней части системы охлаждения.

Недостатками воды с точки зрения использования ее в качестве охлаждающей жидкости является высокая температура затвердевания (0°С), а также увеличение объема при замерзании, приводящее к повреждению двигателя. Кроме того, у воды низкая температура кипения (от 100°С при нормальном атмосферном давлении и до 110°С при повышенном), высокая теплоемкость. В результате для прогрева системы охлаждения до рабочей температуры требуется примерно в 2 – 3 раза больше теплоты и соответственно затрат топлива и времени.

Учитывая, что применяемые антифризы имеют различный уровень токсичности и температуру кипения, они отличаются по цвету. Особо токсичен этиленгликоль (температура кипения 170°С при нормальном давлении, цвет – сине-зеленый). Водные растворы этиленгликоля при нагреве существенно увеличивают свой объем. Поэтому систему охлаждения заполняют на 8% меньше ее объема. Кроме того, для предотвращения потерь антифриза обязательно применение расширительного бачка. Пропиленгликоль малотоксичен (температура кипения 154°С, цвет – желто-оранжевый). Существуют и другие жидкости (например, карбоксилат). Основное достоинство названных антифризов – способность при кристаллизации образовывать кашеобразный раствор, не вызывающий размораживания двигателя.

Читайте так же:
Как подключить телевизор Самсунг?

В России наибольшее распространение получил этиленгликоль (плотность 1 112 кг/м 3 , температура кристаллизации –20°С). Наиболее низкая температура кристаллизации (–65°С) соответствует водному раствору, содержащему 65,3% этиленгликоля. В районах с умеренными климатическими условиями применяется антифриз, содержащий 52,6% этиленгликоля с температурой кристаллизации –40°С (плотность 1 067 – 1 072 кг/м 3 ).

Для современных двигателей выпускаются антифризы «Тосол» и «Лена», содержащие антикоррозионные, антивспенивающие и другие присадки. Температура кристаллизации концентрата «Тосол-А» (не содержащего воды) –21,5°С. В средней полосе обычно применяется «Тосол А-40М», содержащий 53% концентрата «Тосол-А». Температура его кристаллизации –401°С, плотность 1075 – 1085 кг/м 3 , температура кипения 108°С. Наиболее низкую температуру кристаллизации –65°С имеет «Тосол А-65» (плотность 1 085–1 095 кг/м 3 , температура кипения 115°С, содержание концентрата – 62% объема).

Со временем присадки вырабатываются и в этиленгликоле образуется кислота, разъедающая детали системы охлаждения. Замена «Тосола» проводится через два года в южных районах, через три – в северных или после 60 тыс. км пробега. Срок службы «Тосола» может быть увеличен путем добавления нового концентрата. При сливе части старого «Тосола» и добавлении 1 л «Тосол-АМ» срок службы может быть увеличен до года. Существуют специальные препараты для продления срока службы антифриза.

При нагреве охлаждающей жидкости в первую очередь испаряется вода. Поэтому в процессе эксплуатации даже при отсутствии подтеканий в систему охлаждения приходится добавлять дистиллированную воду. Для определения температуры кристаллизации в этом случае можно использовать приведенную диаграмму плотности или поместить небольшое количество проверяемого антифриза в морозильную камеру холодильника (каждая звездочка – 6 градусов) и установить предельно допустимую температуру охлаждения.

Системы охлаждения тракторов, комбайнов, погрузчиков

Четверг, 14 январь 2021, 12:27 670 Системы охлаждения тракторов, комбайнов, погрузчиков

Для бесперебойной работы дизельных двигателей тракторов, комбайнов, погрузчиков необходимо поддерживать правильный температурный режим в процессе эксплуатации. Перепады температуры, вызванные сбоями системы охлаждения тяжелой техники, часто приводят к серьезным поломкам мотора, вплоть до полного его выхода из строя.

Так, для тракторов и комбайнов эффективная работа всех дизельных узлов достигается при температуре 85-95 градусов. Рабочий режим дизельных погрузчиков составляет 80-90 градусов. При снижении показателя мощность двигателя значительно уменьшается, а расход топлива возрастает. Еще более опасен перегрев мотора, который может привести к механическому разрушению ряда его деталей.

Только исправная система охлаждения позволяет тяжелой технике безотказно функционировать в оптимальном температурном диапазоне.

Система охлаждения двигателей тракторов и комбайнов

В дизельных двигателях тракторов и комбайнов применяется водяное и воздушное охлаждение. Механизм воздушного охлаждения предусматривает передачу тепла от нагретых элементов непосредственно в атмосферу. Такие двигатели отличаются небольшими габаритами, ввиду отсутствия в них радиаторов и патрубков. Благодаря простоте обслуживания и высокой износоустойчивости, они все чаще применяются на современным машинах специального назначения.

При водяном охлаждении тепло от стенок цилиндров передается жидкости, а затем — в атмосферу. Низкая тепловая нагрузка на детали и эффективное наполнение цилиндров обеспечивают интенсивный отвод тепла при незначительном расходе масла.

С учетом способа циркуляции охлаждающей воды различают следующие типы систем охлаждения:

● Термосифонная — вода в ней перемещается за счет разницы плотностей при нагревании и охлаждении. Отличается простотой конструкции и возможностью автоматического регулирования степени охлаждения в зависимости от нагрузки на двигатель. Применяется в дизеле ПД-10 трактора “Беларусь”.

● Принудительная — в ней обращение воды создается центробежным насосом, а разница температур нагретой и охлажденной жидкости составляет не более 10 градусов. Используется в дизельных установках Д-36, Д-24, Д-14.

В свою очередь, принудительная система охлаждения может быть постоянно соединена с атмосферой через пароотводную трубку (такая система считается открытой) или соединяться с ней посредством специального паровоздушного клапана (закрытый тип охлаждения). Второй вариант обеспечивает существенно меньший расход жидкости за счет повышенного давления и соответственно увеличенной температуры кипения. Закрытая система охлаждения сегодня используется в конструкциях большинства тракторных двигателей.

Охлаждение двигателей погрузчиков

Рабочую температуру в двигателе погрузчика поддерживает система охлаждения одного из 3-х типов:

● закрытая с принудительным круговым обращением жидкости, в которой тепло от нагреваемых элементов отводится направленным потоком воды;

● открытая воздушная, укомплектованная специальными воздухоотводными системами;

● комбинированная — объединяет преимущества первого и второго типов.

В современной погрузочной технике дизельные моторы охлаждают преимущественно методом жидкостной циркуляции, который обеспечивает равномерное снижение температуры. Ключевая роль в системе отведена радиатору, который состоит из центральной части, расширительного бачка с патрубками и входного паровоздушного клапана.

В радиаторе погрузчика охлаждается жидкость, которая поступает от двигателя через верхний патрубок. Для ускорения процесса используется вентилятор, который усиливает поток атмосферного воздуха через соты. Излишки жидкости переходят в расширительный бачок, откуда вновь попадают в систему.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector