В работающем двигателе средняя температура газов в течение рабочего цикла составляет 800—900° С. Часть тепла газов передается деталям двигателя (цилиндрам, головке цилиндров, поршням, клапанам и др.), вследствие чего температура их возрастает. Если эти детали не охлаждать или охлаждать недостаточно, то нормальная работа двигателя может быть нарушена по следующим причинам:
1) ухудшаются смазочные свойства масла и в результате этого повышаются потери на трение, увеличиваются износ деталей и расход масла;
2) появляется возможность преждевременного воспламенения рабочей смеси и детонации при ее сгорании (карбюраторные двигатели);
3) уменьшаются зазоры в подвижных сочленениях и создается возможность заклинивания движущихся деталей.
Теплота от деталей двигателя отводится в атмосферу. Это вынужденные потери тепловой энергии. Величина этих потерь зависит от типа двигателя, его конструкции и способа охлаждения.
Охлаждение двигателя не должно быть чрезмерным, так как при этом теряется полезное тепло, топливо плохо испаряется, трудно воспламеняется, 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 ухудшает смазку двигателя.
У дизелей чрезмерное охлаждение может привести к отложению на деталях поршневой группы и клапанах смолистых веществ, к закоксовыванию поршневых колец, а у карбюраторных двигателей к коррозионному износу вследствие конденсации паров кислот, образующихся при сгорании топлива.
Для обеспечения необходимого температурного состояния двигатель имеет ряд устройств, деталей и приборов, объединенных в систему охлаждения.
В двигателях применяются два способа охлаждения: жидкостное (водяное) и воздушное. В первом случае тепло от стенок цилиндров передается воде, а через нее — воздуху, во втором случае тепло от стенок цилиндров передается непосредственно воздуху.
В системе водяного охлаждения вода, заполняющая водяные рубашки 9 блок-картера (рис. 163) и 8 головки цилиндров, омывает стенки цилиндров и камер сгорания и отводит от них тепло. Нагретая вода поступает в специальный охладитель (радиатор), где отдает тепло воздуху. Охлажденная в радиаторе вода вновь поступает в водяную рубашку. Таким образом, в системе охлаждения происходит непрерывная циркуляция воды. Температура охлаждающей воды работающего двигателя должна находиться в пределах 80—95 °С.
В зависимости от способа циркуляции охлаждающей воды различают две системы охлаждения: термосифонную и принудительную.
В термосифонной системе охлаждения циркуляция воды в системе происходит вследствие разности плотностей холодной и горячей воды. При нагревании в водяной рубашке плотность воды уменьшается и она по патрубку поднимается в верхний бак радиатора. В сердцевине радиатора вода охлаждается, плотность ее повышается и по патрубку она поступает в водяную рубашку, вытесняя воду с меньшей плотностью.
Для увеличения интенсивности охлаждения воды позади радиатора установлен вентилятор, увеличивающий скорость воздуха, охлаждающего воду.
Преимущества термосифонной системы охлаждения таковы: простота устройства, незначительная интенсивность циркуляции воды при пуске и прогреве двигателя, саморегулирование интенсивности охлаждения в зависимости от нагрузки двигателя (при повышении нагрузки увеличивается нагрев воды и, следовательно, ускоряется ее циркуляция).
Недостаток термосифонной системы охлаждения — сравнительно медленная циркуляция воды в ней, что создает необходимость увеличения емкости системы. Кроме того, недостаточная интенсивность циркуляции воды приводит к усиленному испарению ее из системы, а следовательно, к необходимости частой проверки уровня воды и пополнения ею системы. Эти недостатки существенно ограничивают сферу ее применения: в настоящее время термосифонную систему охлаждения имеют только пусковые двигатели ПД-10У и П-23М.
В принудительной системе охлаждения циркуляция воды создается центробежным насосом. 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 большинства двигателей.
Разность температур нагретой и охлажденной воды в случае применения системы охлаждения с принудительной циркуляцией воды не превышает 10 °С.
Интенсивность циркуляции воды и потока воздуха, создаваемого вентилятором, в принудительной системе охлаждения зависит главным образом от числа оборотов коленчатого вала двигателя. Поэтому, чтобы при понижении температуры окружающего воздуха и уменьшении нагрузки двигатель не переохлаждался, применяются различные устройства, регулирующие тепловой режим двигателя: термостат, шторки и жалюзи радиатора.
Усиленный отвод теплоты от наиболее нагретых частей камер сгорания и цилиндров осуществляется сосредоточенным охлаждением этих деталей. В этом случае вода попадает в распределительный канал, идущий вдоль верхней части блок-картера. В канале сделаны отверстия для подачи воды в первую очередь к наиболее горячим частям блок-картера и цилиндров (двигатели Д-50, СМД-14, АМ-01, АМ-41 и ГАЗ-52-01). Для этой же цели в головках цилиндров двигателя Д-108 имеются водораспределительные насадки-отражатели.
Если система охлаждения с принудительной циркуляцией воды постоянно сообщена с атмосферой через пароотводную трубку, то ее называют открытой.
Если система охлаждения с принудительной циркуляцией воды отъединена от атмосферы специальным устройством, в котором объединены паровой и воздушный клапаны, то ее называют закрытой. Она применяется в двигателях СМД-14, ГАЗ-53, ЗИЛ-130, АМ-41, АМ-01, Д-108 и Д-130.
В герметически закрытой системе охлаждения, не имеющей паровоздушного клапана, при перегреве двигателя давление пара может разорвать трубки радиатора, а при охлаждении двигателя после его остановки конденсация паров в радиаторе может вызвать такое разрежение, которое приведет к порче трубок.
Закрытая система охлаждения работает при давлении несколько выше атмосферного, и температура кипения воды в ней соответственно повышается. Поэтому в закрытой системе охлаждения испарение воды, а значит, и расход ее, и отложение накипи уменьшаются. Закрытая система охлаждения применяется на большинстве автотракторных двигателей.
В системе воздушного охлаждения отвод тепла от деталей двигателя происходит в результате обдува цилиндров и их головок воздухом.
У двигателей небольшой мощности, устанавливаемых на мотоциклах и мотороллерах, детали охлаждаются встречным потоком воздуха при движении. Для двигателей тракторов и автомобилей такое охлаждение недостаточно. Поэтому в этих двигателях применяется принудительный обдув деталей воздухом при помощи вентилятора. От вентилятора воздушный поток поступает к охлаждаемым поверхностям по кожуху.
Равномерный обдув цилиндров и их головок со всех сторон обеспечивается кожухом и системой дефлекторов (направляющих щитков).
Для увеличения поверхности охлаждения цилиндры и головки цилиндров двигателя делают с ребрами.
Воздушная система охлаждения двигателя по сравнению с принудительной системой водяного охлаждения проще и удобнее в эксплуатации. Кроме того, вес и габариты двигателя с воздушным охлаждением меньше, чем двигателя с водяным охлаждением.
Недостатки воздушной системы охлаждения таковы: неравномерное охлаждение деталей двигателя, потеря значительной части мощности (до 10%) на привод вентилятора, сравнительно высокая температура воздуха, идущего от двигателя, затрудненный пуск при отрицательной температуре воздуха.
Строительные машины и оборудование
→ Для специальных земляных работ
→ Дорожно-строительные машины
→ Строительное оборудование
→ Асфальтоукладчики и катки
→ Большегрузные машины
→ Строительные машины, часть 2,
→ Дорожные машины, часть 2
→ Ремонтные машины
→ Ковшовые машины
→ Автогрейдеры
→ Экскаваторы
→ Бульдозеры
→ Скреперы
→ Грейдеры
Эксплуатация строительных машин
→ Эксплуатация средств механизации
→ Эксплуатация погрузочных машин
→ Эксплуатация паровых машин
→ Эксплуатация экскаваторов
→ Эксплуатация подъемников
→ Эксплуатация кранов перегружателей
→ Эксплуатация кузовов машин
→ Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины
Остались вопросы по теме:
"Классификация и схемы действия систем охлаждения"
— воспользуйтесь поиском.
→ Машины городского хозяйства
→ Естественная история машин
→ Транспортная психология
→ Пожарные автомобили
→ Автомобили-рефрижераторы
→ Монтаж и эксплуатация лифтов
→ Тракторы