Наиболее эффективные радиаторы имеют щадящий режим работы, но склонны к быстрому загрязнению, самая популярная конструкция — трубчатые нагревательные элементы.
Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) каждого автомобиля в процессе эксплуатации подвергается значительным нагрузкам. Правильное охлаждение двигателя необходимо для правильной работы и обслуживания отдельных компонентов. Существует два основных типа систем охлаждения двигателя: воздушное и жидкостное охлаждение. Воздушный тип в современной автомобильной промышленности используется только в спортивных автомобилях в качестве дополнения к жидкостному типу, поскольку польза от одного только воздушного потока для нормальной рабочей температуры устройства ничтожно мала.
Первые автомобили автомобильной промышленности ЗАЗ были оснащены исключительно воздушным охлаждением. Несмотря на различные механические задумки, двигатели «Запорожца» часто преодолевают жаркие летние дни.
Общая картина системы охлаждения
Независимо от типа двигателя, установленного в автомобиле, и марки автомобиля, система охлаждения, как правило, имеет схожую схему. Хладагент циркулирует в системе для поддержания необходимой рабочей температуры двигателя. Это гарантирует, что каждый компонент двигателя охлаждается в одинаковой степени, независимо от температурной нагрузки.
Существуют различные типы гидравлических систем охлаждения
- Нагреватель — Циркуляция обеспечивается за счет разницы в плотности между горячей и холодной жидкостью. Таким образом, холодный антифриз заменяет горячую жидкость из силового агрегата и направляется в каналы холодильника.
- Принудительный — хладагент циркулирует благодаря насосу.
- Комбинированный — тепло в основном выталкивается двигателем, а некоторые части охлаждаются водонагревателем.
Системы принудительного охлаждения, вероятно, являются наиболее эффективными и используются в большинстве современных легковых автомобилей.
Принципиальная схема принудительного охлаждения двигателей внутреннего сгорания
Основные элементы
Системы охлаждения двигателя включают следующие элементы
- Охлаждающая мантия или «водяная мантия». Система трубопроводов, выходящая на роликовый блок.
- Охлаждающие холодильники — это устройства для охлаждения самой жидкости. Он состоит из изогнутых трубок и металлических реберных костей для улучшения теплоиндукции. Он охлаждается как встречным потоком воздуха, так и внутренними вентиляторами.
- Вентилятор. Элемент системы охлаждения, предназначенный для усиления воздушного потока. В современных автомобилях он работает только в том случае, если срабатывает датчик температуры и холодильник больше не может адекватно охлаждать жидкость в противоположном воздушном потоке. В старых автомобилях вентилятор работает постоянно. Вращение передается ему от вала коленчатого вала через ремень.
- Насос или насосы. Охлаждающая жидкость сливается системой. Движение с помощью ремней или шестерен от вала коленчатого вала. Обычно оснащается дополнительным насосом для больших двигателей с непосредственным впрыском топлива.
- Термостат. Это самая важная часть системы охлаждения, управляющая циркуляцией большого контура охлаждения. Его основная задача — обеспечить нормальный температурный режим во время эксплуатации автомобиля. Обычно он устанавливается в соединении между впускной трубой и охлаждающей мантией.
- Расширительный бак — это емкость, используемая для сбора избытка охлаждающей жидкости, образующегося при нагревании охлаждающей жидкости.
- Нагревает радиаторы или печи. Благодаря своей конструкции он напоминает радиатор охлаждения меньшего размера. Однако он используется только для обогрева салона автомобиля в зимние месяцы и не играет непосредственной роли в охлаждении двигателя.
Отказ системы охлаждения также может быть вызван проблемами циркуляции, такими как неисправный водяной насос, засоренные каналы охлаждения двигателя или заблокированный термостат. Эти проблемы могут в конечном итоге привести к перегреву двигателя и вызвать те же неисправности, что описаны выше.
Что такое система охлаждения двигателя и как работает
По сути, это интегрированная система с двигателем. Для отвода избыточного тепла используется специальная жидкость.
В системе жидкостного охлаждения двигатель окружен водяной рубашкой. С помощью насоса эта вода циркулирует через эти водяные рубашки.
Вода, проходящая через эти рубашки, отводит тепло от двигателя. Затем эта горячая вода проходит через радиатор и охлаждается холодным теплом, выдуваемым вентилятором.
В этой системе вода отбирает тепло от двигателя и охлаждается воздухом, после чего циркулирует обратно в двигатель.
Это косвенный процесс охлаждения; фактического охлаждения не происходит, т.е. воздух не охлаждает систему напрямую. В этом процессе воздух охлаждает воду, а вода охлаждает двигатель.
Жидкостные или непрямые системы охлаждения используются в более крупных двигателях, таких как легковые и грузовые автомобили.
Преимущества систем жидкостного охлаждения
- Компактный дизайн.
- Обеспечивает равномерное охлаждение двигателя.
- Двигатель может быть установлен в любом месте автомобиля.
- Может использоваться как на малых, так и на больших двигателях.
Недостатки жидкостных систем охлаждения.
- В данном контексте водяная рубашка является отдельной частью двигателя. Если система охлаждения выйдет из строя, это может привести к серьезным повреждениям двигателя.
- Дополнительные эксплуатационные расходы возникают из-за необходимости регулярного технического обслуживания.
Система воздушного или прямого охлаждения
Системы прямого охлаждения охлаждают двигатель напрямую, пропуская через него воздух. Такая же система охлаждения используется в двигателях мотоциклов.
Она также известна как система прямого охлаждения, поскольку воздух находится в непосредственном контакте с двигателем.
Системы воздушного охлаждения используются в небольших двигателях, таких как велосипеды и газонокосилки.
Преимущества систем воздушного охлаждения
- Конструкция двигателя более простая.
- В случае повреждения проще произвести ремонт.
- Обслуживание системы проще, так как отсутствует громоздкая система охлаждения.
- Риск утечки охлаждающей жидкости отсутствует.
- Двигатель не подвержен воздействию мороза.
- Устройство является автономным, не требующим радиатора, жатки или бака.
- Системы с воздушным охлаждением просты в установке.
Недостатки двигателей с воздушным охлаждением.
- Их можно использовать только в районах с низкими температурами окружающей среды.
- Охлаждение происходит неравномерно.
- Более высокие рабочие температуры по сравнению с двигателями с водяным охлаждением.
- Генерирует больше аэродинамического шума.
- Более высокий удельный расход топлива.
- Снижение максимально допустимой степени сжатия.
- При использовании вентилятора потребляется почти 5% мощности, вырабатываемой двигателем.
Эффективная система охлаждения двигателя: какая она
Должен быть способен отводить около 30% тепла, вырабатываемого двигателем, поддерживая при этом оптимальную рабочую температуру.
Он должен отводить тепло с большей скоростью, когда двигатель горячий, и с меньшей скоростью, когда двигатель холодный.
Примечания: Двигатели внедорожных и дорожных автомобилей должны охлаждаться по крайней мере по двум причинам. Одна из них основана на температуре сгоревших газов в цилиндрах, которая превышает температуру плавления материала блока и цилиндров.
Если тепло не отводится, двигатель может выйти из строя. Вторая причина заключается в том, что поддержание оптимальной температуры двигателя способствует эффективной работе двигателя (думайте об экономии топлива) и оптимизации объемного КПД (думайте о лошадиных силах).
Утечка жидкости может быть вызвана перфорацией рубашки охлаждения, прокладки головки блока цилиндров, резиновых манжет, радиатора или плохо закрепленных соединений.
Устройство и принцип работы системы охлаждения двигателя
Помимо своей основной функции отвода тепла от основных компонентов двигателя автомобиля, система охлаждения выполняет ряд дополнительных задач. Фактически, он участвует в работе системы смазки, отопления салона, выхлопа и рециркуляции отработавших газов, турбокомпрессора и коробки передач. В следующих параграфах описывается конструкция и работа системы охлаждения.
Двигатель транспортного средства может управляться с помощью охлаждающей жидкости (например, антифриза или охлаждающего масла) или циркуляции воздуха. Различают три типа систем:
- 空気。 Воздушное охлаждение физически представляет собой циркуляцию воздуха, которая выводит горячий воздух из моторного отсека в атмосферу. Воздушное охлаждение может быть как свободным, так и принудительным (с помощью вентилятора). Из-за низкой эффективности он редко используется в качестве автономной системы.
- Жидкостное охлаждение. Система жидкостного охлаждения состоит из трубчатого контура, в котором циркулирует охлаждающая жидкость. Жидкостное охлаждение может быть принудительным (насосное), термосифонным (за счет разницы в плотности нагретой и охлажденной жидкости) и комбинированным (принудительное охлаждение головки блока цилиндров и других узлов по термосифонному принципу). Эта система более эффективна, чем воздушная, но при определенных условиях эксплуатации (длительный холостой ход при работающем двигателе, повышенная температура окружающей среды) может оказаться недостаточной для надлежащего охлаждения.
- Комбинированный. Представляет собой использование воздушных и жидкостных контуров.
Системы жидкостного охлаждения также могут быть как открытыми, так и закрытыми. Первые имеют связь с атмосферой через паровой канал, а во вторых жидкость полностью изолирована от окружающей среды. В закрытых системах давление антифриза выше и, следовательно, температура кипения также выше. Это делает их пригодными для работы при высоких температурах жидкости (до 120°C).
Устройство и принцип работы системы охлаждения ДВС
Наиболее популярной в современных автомобилях является комбинированная система охлаждения двигателя с циркуляцией воздуха под давлением и жидкости. 次のアイテムが含まれています。
- Радиатор системы охлаждения.
- Вентилятор радиатора.
- Малые и большие контуры охлаждения.
- Рубашка охлаждения (система каналов в блоке цилиндров).
- 温度センサー。
- サーモスタット。
- Расширительный бак.
- Насос (насос).
- Радиаторный обогреватель.
- Масляный радиатор (опция).
- Охладитель рециркуляции отработавших газов (опция).
При запуске двигателя насос начинает перекачивать жидкость через небольшой контур. Когда двигатель достигает рабочей температуры, срабатывает термостат и открывается второй (больший) контур охлаждения. Когда охлаждающая жидкость поступает в двигатель, она нагревается и расширяется. При повышении температуры часть теплоносителя перетекает в расширительный бак. Это компенсирует любой избыточный объем, независимо от давления, создаваемого в системе.
Пройдя через холодильную секцию системы охлаждения, антифриз снова охлаждается и возвращается в новый цикл. Если этого снижения температуры недостаточно, срабатывает датчик температуры и посылает сигнал в блок управления двигателем для включения вентилятора воздушного охлаждения. Если этого оказывается недостаточно, сигнал о перегреве двигателя также передается на приборную панель (дисплей).
Маслоохладители и охладители рециркуляции выхлопных газов не всегда присутствуют во всех холодильных системах. Они необходимы для одновременного снижения температуры смазочного масла и выхлопных газов, тем самым повышая безопасность и экономичность автомобиля. Автомобили с наддувом также имеют второй контур охлаждения для снижения температуры подаваемого воздуха.
Как работают радиаторы охлаждения двигателя
Радиатор системы охлаждения двигателя состоит из следующих компонентов
- Ядро. Он может быть трубчатым (вертикальные трубы овального или круглого сечения, соединенные тонкими горизонтальными пластинами), слоистым (изогнутые пары пластин, сваренные на концах) и ячеистым (сварные трубы правильного шестиугольного сечения).
- Верхние баки. Герметично заполненная горловина и насадка для труб с антифризом. В горловине имеется отверстие для паровой трубы. В выхлопной трубе имеется паровой клапан, который открывается при закипании.
- Предусмотрена вентиляция. Это необходимо для заполнения радиатора воздухом после остановки двигателя. Если охлаждающая жидкость полностью остывает без дополнительного притока воздуха, в системе возникает сильное отрицательное давление, которое может сжать трубы.
- Нижний бак. Оснащен принадлежностями для шлангов отвода жидкости.
- Оснащен шланговым соединением для отвода жидкости.
