Охлаждения

Классификация и схемы действия систем

Средняя температура газов в течение рабочего цикла двигателя
составляет 800—900° С. Часть тепла газов передается его деталям (ци-
линдрам, головке цилиндров, поршням, клапанам и др.), вследствие че-
го температура их возрастает. Если эти детали не охлаждать или ох-
лаждать недостаточно, то нормальная работа двигателя может быть
нарушена по следующим причинам: 1) ухудшаются смазочные свойст-
ва масла и в результате этого повышаются потери на трение, увеличи-
ваются износ деталей н расход масла; 2) появляется возможность преж-
девременного воспламенения рабочей смеси и детонации при ее сгора-
нии (карбюраторные двигатели); 3) уменьшаются зазоры в подвижных
сочленениях и создается возможность заклинивания движущихся де-
талей.

Теплота от деталей двигателя отводится в атмосферу. Это вынуж-
денные потери тепловой энергии, значение которых зависит от типа дви-
гателя, его конструкции и способа охлаждения.

Охлаждение двигателя не должно быть чрезмерным, так как при
этом теряется полезное тепло, топливо плохо испаряется, трудно вос-
пламеняется, медленно горит, и поэтому мощность двигателя снижается.
Кроме того, частицы топлива, конденсируясь на стенках цилиндра,
смывают с них масло и, стекая в картер, разжижают его. Это ухудша-
ет смазку двигателя.

У дизелей чрезмерное охлаждение может привести к отложению
на деталях поршневой группы и клапанах смолистых веществ, к закок-
совыванию поршневых колец, а у карбюраторных двигателей — к корро-
зионному износу вследствие конденсации паров кислот, образующихся
при сгорании топлива.

Для обеспечения необходимого температурного состояния двигатель
имеет ряд устройств, деталей и приборов, объединенных в систему ох-
лаждения.

В двигателях применяется два способа охлаждения: жидкостное и
воздушное. В первом случае тепло от стенок цилиндров передается
жидкости, а через нее — воздуху, во втором случае тепло от стенок ци-
линдров передается непосредственно воздуху. У большинства двигате-
лей в качестве охлаждающей жидкости применяется вода, которая в
зимнее время заменяется антифризами. В двигателях 24Д и автомоби-
лей «Жигули» используют всесезонную жидкость TACOJ1 А-40.

В системе жидкостного (водяного) охлаждения вода, заполняющая
водяные рубашки 9 блок-картера (рис. 162) и 8 головки цилиндров,
омывает стенки цилиндров и камер сгорания и отводит от них тепло.
Нагретая вода поступает в специальный охладитель (радиатор), где от-
дает тепло воздуху. Охлажденная в радиаторе вода вновь поступает
в водяную рубашку. Таким образом, в системе охлаждения происходит
непрерывная циркуляция воды. Температура охлаждающей воды рабо-
тающего двигателя должна находиться в пределах 80—95° С.

В зависимости от способа циркуляции охлаждающей воды разли-
чают две системы охлаждения: термосифонную и принудительную.

В термосифонной системе охлаждения (рис. 162, а)
циркуляция воды в системе происходит вследствие разности плотностей
холодной и горячей воды. При нагревании в водяной рубашке плотность
воды уменьшается, и она по патрубку 7 поднимается в верхний бак 4
радиатора. В сердцевине 1 радиатора вода охлаждается, плотность ее
повышается, и по патрубку 10 она поступает в водяную рубашку, вытес-
няя воду с меньшей плотностью.

Для увеличения интенсивности охлаждения воды позади радиато-
ра установлен вентилятор 2, увеличивающий скорость воздуха, охлаж-
дающего воду.

Преимущества термосифонной системы охлаждения таковы: про-
стота устройства, незначительная интенсивность циркуляции воды при
пуске и прогреве двигателя, саморегулирование интенсивности охлаж-
дения в зависимости от нагрузки двигателя (при повышении нагрузки
увеличивается нагрев воды и, следовательно, ускоряется ее циркуля-
ция).

Недостаток термосифонной системы охлаждения — сравнительно
медленная циркуляция воды в ней, что создает необходимость увеличе-
ния емкости системы. Кроме того, недостаточная интенсивность цирку-
ляции воды приводит к усиленному испарению ее из системы, а следо-
вательно, к необходимости частой проверки уровня воды и пополнения
ею системы. Эти недостатки ограничивают сферу ее применения: в на-
стоящее время термосифонную систему охлаждения имеют только пус-
ковые двигатели ПД-10У, П-350 и П-23М.

Рис. 162. Схемы водяных систем охлаждения:

о — термосифонная; б — принудительная; 1 — сердцевина радиатора;
2 — вентилятор; 3 — шторка; 4 — верхний бак радиатора; 5 — крышка
наливной горловины; 6 — пароотводная трубка; 7 — верхний патрубок;
8 — рубашка головки цилиндров; 9 — рубашка блок-картера; 10 — ниж-
ний патрубок; 11 — нижний бак радиатора; 12 — пробка сливного от-
верстия; 13 — устройство с паровым и воздушным клапанами; 14 —
термостат; 15 — дистанционный указатель температуры: 16 — водорас-
пределительный канал; 17 —центробежный насос; 18 —водоотводная
трубка.

В принудительной системе охлаждения (рис. 162,6)
циркуляция воды создается центробежным насосом 17. Насос нагнетает
воду в рубашку блок-картера, из которой нагретая вода вытесняется в
радиатор. Охлажденная в радиаторе вода поступает по патрубку снова
к насосу. По такой схеме работают водяные системы охлаждения боль-
шинства двигателей.

В системе охлаждения двигателей ЯМЗ-240Б и 24Д предусмотрен
расширительный бак, соединенный патрубками с верхним бачком радиа-
тора и головкой цилиндров. Расширительный бак — резервная емкость
для охлаждающей жидкости, увеличивающейся в объеме при нагрева-
нии.

Разность температур нагретой и охлажденной воды в случае приме-
нения системы охлаждения с принудительной циркуляцией воды не пре-
вышает 10° С.

Интенсивность циркуляции воды и потока воздуха, создаваемого
вентилятором, в принудительной системе охлаждения зависит главным
образом от частоты вращения коленчатого вала двигателя. Поэтому,
чтобы при понижении температуры окружающего воздуха и уменьше-
нии нагрузки двигатель не переохлаждался, применяют различные

Рис. 163. Схема системы закрытого жидкостного охлаждения (двигатель Д-240):

1 — крышка горловины для заливки воды; 2 — радиатор; 3 — водоподводящий патрубок; 4 —
термостат; 5 — дистанционный указатель температуры; 6 — рукоятка управления шторкой; 7 —
краник слива воды из блок-картера; 8 — водяной насос; 9 — водоотводящий патрубок; 10 — вен-
тилятор; // — краник слива воды из радиатора; 12 — шторка.

устройства, регулирующие тепловой режим двигателя: термостат 14,
шторки и жалюзи радиатора.

Усиленный отвод теплоты от наиболее нагретых частей камер сго-
рания и цилиндров осуществляется сосредоточенным охлаждением этих
деталей. В данном случае вода попадает в распределительный канал 16,
идущий вдоль верхней части блок-картера. В канале сделаны отверстия
для подачи воды в первую очередь к наиболее горячим частям блок-
картера и цилиндров. Для этой же цели в головках цилиндров двигате-
лей Д-160 имеются водораспределительные насадки-отражатели.

Если система охлаждения с принудительной циркуляцией воды по-
стоянно сообщена с атмосферой через пароотводную трубку 6
(рис. 162,а), то ее называют открытой.

Если система охлаждения с принудительной циркуляцией воды отъ-
единена от атмосферы специальным устройством 13, в котором объеди-
нены паровой и воздушный клапаны (рис. 162,6), то ее называют за-
крытой. Она применяется на большинстве автотракторных двигателей
(рис. 163). Закрытая система охлаждения работает при давлении не-
сколько выше атмосферного, и температура кипения воды в ней соответ-
ственно повышается. Поэтому в закрытой системе охлаждения испаре-
ние воды, а значит, и расход ее, и отложение накипи уменьшаются.

В системе воздушного охлаждения отвод тепла от деталей двигате-
ля происходит в результате обдува цилиндров и их головок воздухом.

У двигателей небольшой мощности, устанавливаемых на мотоцик-
лах и мотороллерах, детали охлаждаются встречным потоком воздуха
при движении. Для двигателей тракторов и автомобилей такого охлаж-
дения недостаточно. Поэтому в этих двигателях применяется принуди-

Рис. 164. Схема системы воздушного охлаждения (двигатель Д-37Е):

/ — воздухораспределительный кожух; 2 — задиий дефлектор (направляющий щиток);
3 — средний дефлектор; 4 — лопасть ротора; 5 — рабочее колесо (ротор) вентилятора;
6 — стяжной болт; 7— втулка; 8 — шарикоподшипник; 9 — направляющий аппарат;
10 — защитная сетка; И — ведомый шкив; 12 — гайка; 13 — барашковая гайка; 14 —
приводной ремень; 15 — вал; 16 — хомут; 17 — передний дефлектор; 18 — ведущий
шкив; 19 — пружинный замок кожуха.

тельный обдув деталей воздухом при помощи вентилятора. У дизеля
Д-37Е осевой вентилятор нагнетает воздух к охлаждаемым поверхно-
стям по воздухораспределительному кожуху 1 (рис. 164). Равномерный
обдув цилиндров и их головок со всех сторон обеспечивается кожухом 1
и системой дефлекторов (направляющих щитков) 2, 3 и 17. С целью уве-
личения поверхности охлаждения цилиндры и головки цилиндров дви-
гателя делают с ребрами.

Воздушная система охлаждения двигателя по сравнению с прину-
дительной системой водяного охлаждения проще и удобнее в эксплуа-
тации. Кроме того, масса и габариты двигателя с воздушным охлажде-
нием меньше, чем двигателя с водяным охлаждением.

Недостатки воздушной системы охлаждения таковы: неравномерное
охлаждение деталей двигателя, потеря значительной части индикатор-
ной мощности (до 8%) на привод вентилятора, сравнительно высокая
температура воздуха, идущего от двигателя, затрудненный пуск при
температуре воздуха ниже 0° С.

Дата добавления: 2014-10-31