Классификация автомобильных двигателей по низкой цене
Автомобильные двигатели бывают самые разные, с разными характеристиками, но с одной и той же целью, конечно. Если у вас тоже есть автомобиль или вы подумываете о его покупке, необходимо познакомиться с различными типами автомобильных двигателей.
Поскольку разные автомобили поставляются с разными двигателями, давайте рассмотрим далее, как вы можете на самом деле идентифицировать эти типы двигателей, как только вы их видите.
Вот как вы можете определить тип двигателя вашего автомобиля, просто взглянув на расположение цилиндров.
Типы двигателя автомобиля по расположению цилиндров
1. V образные двигатели
При взгляде на двигатель с передней стороны, это расположение будет похоже на алфавит «V». Каждый цилиндр будет обращен наружу и будет управлять общим коленчатым валом в основании. Ожидайте такого двигателя во всех этих премиальных и высокопроизводительных автомобилях, так как он позволяет сжимать больше цилиндров.
Кроме того, пространство, занимаемое цилиндрами, довольно компактно по сравнению с другими двигателями.
2. Линейные двигатели
Вы увидите все цилиндры, расположенные в линию. Они будут направлены вверх, как правило, перпендикулярно автомобилю. Такую конфигурацию в двигателях можно увидеть в самых разнообразных маленьких и хэтчбековых автомобилях. Расположение цилиндра просто прямолинейно в этих двигателях.
3. Прямой двигатель
Глядя на расположение цилиндров в этом двигателе, вы заметите, что позиционирование осуществляется параллельно автомобилю. Все эти премиальные автомобили, такие как BMW, используют этот тип автомобильных двигателей с таким расположением цилиндров.
4. VR и W двигатели
Разработанный Volkswagen group, он использует тот же самый принцип для всех этих V-образных двигателей. Цилиндр двигателя VR и W имеет очень узкое пространство между ними. Причем, пространство настолько узко, что эти цилиндры как бы сплющены вместе в один блок.
Именно в основании конфигурация W соединяет два банка VR-движков. Производители редко используют этот двигатель и конфигурацию в любом из современных автомобилей. Однако такие автомобили, как Bentley Mulsanne, используют его.
5. Плоские двигатели
А потом идет боксер, которого даже называют плоским. Эти горизонтально расположенные двигатели используют цилиндры, которые просто укладываются на бок в два ряда. Но эти два цилиндра не обращены друг к другу, на самом деле, они расположены в противоположном направлении друг от друга. Ну, это позволяет гравитации оставаться на низком уровне, что просто добавляет к преимуществам обработки. Хотите знать, какие автомобили на самом деле используют этот макет в своих автомобилях? Ну, такие бренды, как Porsche, используют такое расположение цилиндров в своих автомобилях.
6. Ротационные двигатели
Как известно, роторный двигатель Ванкеля-это двигатель, не имеющий поршней. В этом двигателе вместо поршней используются роторы. Роторный двигатель выполнен компактным и небольшим; к тому же он имеет изогнутую, продолговатую внутреннюю форму.
Центральный Ротор этого двигателя поворачивается только в одном направлении, производя все 4 хода Отто, включая впуск, сжатие, мощность и выхлоп эффективно, когда он работает.Сегодня существует ограниченное количество автомобилей, имеющих роторную конструкцию двигателя. Роторный двигатель можно найти в Mazda RX-8 и его предшественнике – Mazda RX – & models. Роторный двигатель не популярен, потому что он имеет ограничение конструкции, вызывающее низкий уровень крутящего момента.
Это некоторые виды расположения цилиндров в различных автомобилях, которые могут помочь вам в определении правильных двигателей, установленных внутри. Да, все они также нуждаются в различного рода обслуживании, которое вы можете даже обсудить с профессиональным механиком у себя дома или поблизости.Кроме того, цилиндры обычно бывают различной конфигурации,которая может варьироваться от двухцилиндрового, трехцилиндрового, четырехцилиндрового, пятицилиндрового и может распространяться на шесть-восемь и даже десять цилиндровых двигателей.
Эти типы двигателей автомобилей-это несколько распространенных типов двигателей, которые используются для запуска автомобиля в наши дни.
Классификация двигателей по типу сгорания
Двигатель внешнего сгорания
Этот тип двигателя позволяет сжигать топливо вне двигателя. Тепло генерируется при сжигании топлива, которое затем преобразует воду или другую жидкость в пар. Как только этот пар высокого давления создается, происходит вращение турбины. В этом типе двигателя топливом может быть что угодно, начиная от твердого и жидкого топлива и заканчивая даже газом. Вы можете видеть, как эти двигатели работают на кораблях, управляя локомотивами и даже в местах, где вырабатывается электроэнергия.Есть определенные преимущества использования этого двигателя, в том числе использование более дешевого топлива наряду с твердым топливом, более гибкий и высокий пусковой момент.
Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель, в котором происходит сгорание топлива внутри двигателя, является двигателем внутреннего сгорания.
Высокое давление и температура, создаваемые внутри цилиндра двигателя при сжигании топлива. Это высокое давление затем оказывает на поршень, который отвечает за вращение колес. Когда ваш тип двигателя автомобиля такой, мы используем только высоколетучее топливо, такое как дизельное топливо и бензин, кроме газов. Вы можете обнаружить, что эти типы автомобильных двигателей используются в местах, где используется электроэнергия, а также в автомобильной промышленности.
1.1 Классификация систем охлаждения двигателей. Оптимизация температурного режима двигателя в зимнее время
Оптимизация температурного режима двигателя в зимнее время
дипломная работа
При сгорании топлива внутри цилиндра температура газов поднимается до 2000 °С. Тепло расходуется на механическую работу, частично уносится с выхлопными газами, тратится на лучеиспускание и нагрев деталей двигателя. Если его не охлаждать, то он теряет мощность (ухудшается наполнение цилиндров рабочей смесью, возникает преждевременное самовоспламенение смеси и т.
д.), усиливается изнашивание деталей (выгорает масло в зазорах) и возрастает вероятность поломки их в результате снижения механических свойств материалов.
Если же двигатель переохлажден, уменьшается количество тепла, переходящего в работу, топливо конденсируется на холодных стенках цилиндров, стекает в картер (масляный резервуар) и разжижает смазку, что также приводит к увеличению износа трущихся деталей и снижению мощности двигателя. Таким образом, поддержание определенного теплового режима двигателя является важным и обязательным делом. Поэтому все автомобильные двигатели имеют систему охлаждения.
Средняя температура газов в течение рабочего цикла двигателя составляет 780…880 °С. Часть теплоты газов передается цилиндрам, головке цилиндров, поршням и другим деталям двигателя, которые вследствие этого сильно нагреваются. Если такие детали не охлаждать, то нормальная работа двигателя нарушится из-за ухудшения смазочных свойств масла, преждевременного воспламенения рабочей смеси, детонации (в карбюраторных двигателях), уменьшения наполнения цилиндров горючей смесью или воздухом и зазоров в подвижных соединениях.
Система охлаждения предназначена для поддержания оптимального теплового состояния деталей двигателя. Она состоит из различных устройств, механизмов и приборов. Теплота от деталей двигателя отводится в атмосферу. Это вынужденные потери тепловой энергии, зависящие от типа двигателя, его конструкции и способа охлаждения.
Охлаждение двигателя не должно быть чрезмерным, поскольку теряется полезная теплота и топливо, плохо испаряясь, трудно воспламеняется, медленно горит, вследствие чего мощность двигателя снижается. Кроме того, частицы топлива, конденсируясь на стенках цилиндра, смывают с них масло и, стекая в картер, разжижают масло. Это ухудшает смазывание трущихся деталей двигателя.
Достоинства и недостатки конструкций устройств создания температурного режима показаны в Приложении А.
В двигателях применяют два способа охлаждения: жидкостное и воздушное. В первом случае теплота от нагретых деталей отводится охлаждающей жидкостью, а от нее передается воздуху, во втором — непосредственно воздухом.
В качестве охлаждающей жидкости используют воду или жидкости с низкой температурой замерзания (антифризы).
Вода должна быть чистой, с небольшим содержанием солей кальция и магния (мягкой). Единица жесткости воды — миллимоль на килограмм (ммоль/кг). Воду считают мягкой, если в ней содержится солей до 1 ммоль/кг, средней жесткости — 1…2,5, жесткой — 2,5…5 ммоль/кг. К
Воду средней жесткости и жесткую без предварительного умягчения применять нельзя, так как при работе двигателя соли осаждаются на стенках деталей, омываемых водой, образуя накипь, которая снижает теплопроводность стенок и ухудшает циркуляцию воды. Это ведет к перегреву двигателя, снижению мощности, интенсивному изнашиванию деталей.
Простейший способ умягчения воды — кипячение в течение 30…40 мин с последующим отстаиванием и фильтрацией через матерчатый фильтр. Воду, которую сливают после работы из системы охлаждения, нужно накапливать, отстаивать и фильтровать для последующего использования.
Широко распространены химические способы умягчения воды тринатрийфосфатом, известью, кальцинированной содой [1].
Антифризы — это жидкости на основе этиленгликоля. Их марки: 40 и 65 (ГОСТ 159-52), ТОСОЛ-А40М и ТОСОЛ-А65М (ТУ 6-02-751-86). Антифриз 40 и ТОСОЛ-А40М можно применять при температурах воздуха, достигающих минус 40 °С, а антифриз 65 и ТОСОЛ-А65М — до температуры минус 65 °С. Низко-замерзающие жидкости нужно заливать в систему охлаждения на 5…7 % (по объему) меньше, чем воды, так как они больше расширяются при нагревании.
Различают системы водяного и воздушного охлаждения. В зависимости от способа циркуляции жидкости системы охлаждения бывают термосифонные и принудительные (рисунок 1.1).
Рисунок 1.1 а — Схемы термосифонной жидкостной системы охлаждения; 1 — сердцевина радиатора; 2- вентилятор; 3 — шторка; 4 — верхний бак радиатора; 5 — крышка горловины; 6 — пароотводящая трубка; 7- верхний патрубок; 8 — рубашка головки цилиндров; 9 — рубашка блок-картера; 10 — нижний патрубок; 11 — нижний бак радиатора; 12 — пробка сливного отверстия;
Термосифонная система охлаждения.
В ней циркуляция происходит в результате разности плотностей нагретой и холодной жидкости. При нагревании плотность жидкости в рубашках 8 и 9 (рисунок 1.1, а) головки цилиндров и блок — картера уменьшается, и жидкость по патрубку 7 поднимается в верхний бак 4 радиатора. В сердцевине 1 радиатора жидкость, проходя по тонким трубкам, охлаждается, ее плотность повышается, и по патрубку 10 она поступает в рубашку 9 блок — картера, вытесняя жидкость с меньшей плотностью.
Для улучшения охлаждения жидкости позади радиатора установлен вентилятор 2.
Преимущество термосифонной системы охлаждения — простота устройства, недостаток — сравнительно медленная циркуляция, что приводит к усиленному испарению жидкости из системы, а, следовательно, к необходимости частой проверки уровня жидкости и пополнения ею системы.
Термосифонной системой охлаждения оборудованы пусковые двигатели П-10УД, П-350, П-23У.
Принудительная система охлаждения. В ней центробежный насос 17 (рисунок 1.1, б) нагнетает жидкость в рубашку блок — картера и головки цилиндров двигателя, из которой нагретая жидкость вытесняется в радиатор, охлаждается и по патрубку возвращается к насосу.
Подобная схема характерна для систем охлаждения большинства двигателей.
Разность температур нагретой и охлажденной жидкости для системы с принудительной циркуляцией жидкости не превышает 10 °С.
Интенсивность циркуляции жидкости и потока воздуха, создаваемая вентилятором, в принудительной системе охлаждения зависит главным образом от частоты вращения коленчатого вала двигателя. Поэтому, чтобы при понижении температуры окружающего воздуха и уменьшении нагрузки двигатель не переохлаждался, используют различные устройства, регулирующие тепловое состояние двигателя: термостат 14, шторки 3 и жалюзи радиатора.
Рисунок 1.1 б — Схемы принудительной жидкостной систем охлаждения; 1-сердцевина радиатора; 2-вентилятор; 3-шторка; 13-паровоздушный клапан; 14-термостат; 15-термометр; 16-распределительный канал; 17-центробежный насос; 18-отводящая трубка
Теплота усиленно отводится от наиболее нагретых частей камер сгорания и цилиндров в результате сконцентрированного подвода жидкости к ним.
В этом случае жидкость попадает в распределительный канал 16, идущий вдоль верхней части блок — картера. В канале выполнены отверстия для подачи жидкости в первую очередь к верхним, наиболее нагретым частям блок — картера и гильз цилиндров.
Если система охлаждения с принудительной циркуляцией жидкости постоянно сообщается с окружающей средой через пароотводную трубку, ее называют открытой. Если же она отделена от окружающей среды специальным паровоздушным клапаном 13, ее считают закрытой. В закрытой системе охлаждения испарение жидкости меньше, поэтому ее применяют в большинстве двигателей.
Для охлаждения днища поршня у дизелей СМД-17H и СМД-18Н в блок — картере касательно главной масляной магистрали сделано сверление. В него установлена специальная форсунка, в которую из этой магистрали подается масло, непрерывно впрыскиваемое снизу в поршень. Для этой же цели в верхней головке шатуна дизеля Д-160 выполнены два отверстия. Из них масло, подводимое по каналу в стержне шатуна, впрыскивается на днище поршня.
Жидкостные системы охлаждения получили большее распространение, так как с их помощью создается более благоприятный тепловой режим для деталей двигателя возможность изготовления деталей двигателя из сравнительно недорогих материалов. Такие двигатели при при работе создают меньше шума за счет наличия двойных стенок (рубашки) и слоя охлаждающей жидкости.
Система воздушного охлаждения. В этой системе тепло от деталей двигателя отводится в результате обдува цилиндров и их головок воздухом.
В двигателях небольшой мощности, устанавливаемых на мотоциклах, детали охлаждаются встречным потоком воздуха при движении. Двигатели тракторов и автомобилей с воздушным охлаждением оборудованы вентиляторами для принудительного обдува деталей. Вентилятор состоит из ротора и направляющего аппарата. Чтобы воздух равномерно охлаждал нагретые детали, вокруг цилиндров и их головок установлены щитки (дефлекторы). Оребрение увеличивает поверхность охлаждения цилиндров и их головок.
Система воздушного охлаждения по сравнению с принудительной системой жидкостного охлаждения конструктивно проще и удобнее в эксплуатации.
Масса и размеры двигателя с воздушным охлаждением значительно меньше, чем двигателя такой же мощности с жидкостным охлаждением. Однако двигатель с воздушным охлаждением работает с повышенным шумом и потерями мощности до 8 % на привод вентилятора.
Воздушное охлаждение применяют на двигателях Д120 и МеМЗ-968А.
Основные элементы системы охлаждения. Большинство тракторных и автомобильных двигателей имеет жидкостную закрытую систему охлаждения с принудительной циркуляцией жидкости. В нее входят рубашки 13 (рисунок 1.2) и 15 головок цилиндров и блок — картера, радиатор, насос 19, термостат 7, вентилятор 18, трубопроводы 6 и 17, сливные краны 14 и 16.
Рисунок 1.2 — Схема охлаждения двигателя ЗИЛ-130: 1-нижний бачок радиатора; 2-сердцевина радиатора; 3-верхний бачок радиатора; 4-паровоздушная пробка; 5-компрессор; 6-трубопровод от термостата к насосу; 7-термостат; 8-патрубок термостата; 9-впускной трубопровод; 10-отводящая трубка; 11-подводящая трубка; 12-радиатор отопления; 13-рубашка головки цилиндров; 14-кран для слива жидкости из рубашки блок — картера; 15-рубашка блок — картера; 16-кран для слива жидкости из радиатора; 17-трубопровод; 18-вентилятор; 19-насос.
В двигателях ЯМЗ-240БМ и КамАЗ-740 дополнительно установлены расширительные бачки.
Радиатор предназначен для охлаждения нагретой в двигателе жидкости. Он состоит из верхнего 2 (рисунок 1.3, а) и нижнего 11 баков, сердцевины 1 и деталей крепления. Обычно применяют трубчатые сердцевины, представляющие собой несколько рядов вертикальных круглых или овальных латунных трубок 13 (рисунок 1.3, б). Для увеличения поверхности охлаждения и жесткости трубок к ним припаяны тонкие латунные пластины 14. Верхние и нижние баки радиаторов и боковины, которые скрепляют их, отлиты из чугуна или сделаны из латуни. Верхний бак 2 (рисунок 1.3, а) радиатора имеет горловину, плотно закрывающуюся крышкой 4, а нижний 11 — кран 10 или пробку для слива жидкости из системы.
Рисунок 1.3 — Радиатор и его детали: а — радиатор: 1 — сердцевина радиатора: 2 — верхний бак; 3 — тяга управления жалюзи; 4 — крышка горловины; 5 и 8 — неподвижные планки; 6 — система рычагов; 7 — подвижная планка; 9 — створка; 10 — краник; 11 — нижний бак; 12 — масляный радиатор; 6 — трубчатая сердцевина: 13 -трубки; 14 — пластины; в — крышка горловины радиатора с паровоздушным клапаном: 1 -пароотводящая трубка; 2 — паровой клапан; 3-пружина парового клапана; 4 — запорная пружина; 5 — корпус крышки; 6 — горловина радиатора; 7 и 8 — резиновые прокладки; 9 — воздушный клапан; 10 — пружина воздушного клапана; 11 — седло воздушного клапана.
Радиаторы тракторных и комбайновых двигателей спереди закрыты облицовкой с предохранительной сеткой.
В некоторых двигателях для регулирования интенсивности обдува перед радиатором установлены жалюзи или шторка. Жалюзи представляют собой набор вертикальных створок 9, которые тягой 3 и системой рычагов 6 могут быть полностью открыты, закрыты или поставлены в промежуточное положение.
Паровоздушный клапан предохраняет радиатор от разрушения при повышении или понижении давления в системе охлаждения. Обычно он расположен в крышке 4. Паровой клапан 2 (рисунок 1.3, в) открывается при давлении в системе охлаждения 0,1…0,14 МПа, и пар по трубке 1 выходит в атмосферу. Воздушный клапан 9 открывается, когда разрежение в системе достигает 0,001…0,013 МПа, и по трубке 1 воздух поступает в радиатор [2].
Термостат ускоряет прогрев жидкости при пуске двигателя и автоматически поддерживает ее температуру в определенных пределах. Он может быть с жидким или твердым наполнителем.
Широко распространены термостаты с твердым наполнителем (в двигателях ЗИЛ-130, КамАЗ-740, СМД-60 и др.). В качестве термочувствительного элемента таких термостатов применен баллон, заполненный смесью нефтяного воска с алюминиевым порошком, обладающей высоким коэффициентом объемного расширения в определенном диапазоне температур. На рисунке 1.4, а показан термостат дизеля СМД-60, работающий следующим образом.
Пока температура воды в системе охлаждения ниже 80 °С, пружина 2 плотно прижимает основной клапан 4 к корпусу 7 термостата, а перепускной клапан 1 открыт. Поэтому вода из водяных рубашек головок цилиндров, минуя радиатор 10, поступает в водяной насос. Как только температура воды станет выше 80 °С, наполнитель в баллоне 8 увеличивается в объеме. При этом баллон начинает перемещаться вниз, преодолевая сопротивление пружины 2. Это вызывает перемещение вниз клапанов 4 и 1. Часть воды, проходя через кольцевой зазор между корпусом 7 и клапаном 4, циркулирует через радиатор, а остальная часть движется в водяной насос.
При температуре воды 90 °С клапан 4 полностью откроется, а клапан 1 перекроет канал, идущий к водяному насосу (такое положение клапанов показано на рисунке 1.4, а), и весь поток воды пойдет через радиатор.
Рисунок 1.4 -. Термостат (а) и водяной насос (б) дизеля СМД-60: 1-перепусконой клапан; 2 и 28-пружины; 3-стойка; 4-основной клапан; 5-держатель; 6-шток; 7-корпус; 8-баллон; 9-пружина перепускного клапана; 10-радиатор; 11-крыльчатка вентилятора; 12, 26 и 27-болты; 13-гайка; 14-шпонка; 15-ступица; 16 и 33-самоподвижные сальники; 17-стопорное кольцо; 18 и 34-шарикоподшипники; 19-трубка подвода масла; 20-корпус; 21-трубка отвода воды от термостатов; 22-трубка отвода воздуха; 23-прокладка; 24-диск; 25-крышка; 29-втулка; 30-уплотнение; 31-отверстие; 32-канал; 35-шкив; 36-ремни; 37-валик.
В дизелях КамАЗ-740 и СМД-60 используют два термостата.
Расширительный бачок установлен на дизелях ЯМЗ-240БМ и КамАЗ-740. Он служит дополнительным резервуаром для охлаждающей жидкости, увеличивающейся в объеме при нагревании, а также обеспечивает отделение от нее пара и воздуха.
В верхней части бачка размещены заливная горловина, закрываемая пробкой, и паровоздушный клапан.
Расширительный бачок дизеля ЯМЗ-240БМ имеет патрубки для соединения с водосборными трубопроводами головок цилиндров, радиатором, компенсационной и дренажными трубками.
Насос и вентилятор большинства двигателей объединены в одну сборочную единицу. Во всех моделях двигателей применены насосы центробежного типа. В чугунном корпусе 20 (рисунок 1.4, б) водяного насоса дизеля СМД-60 на двух шариковых подшипниках 18 и 34 вращается валик 37. Ступица 15 соединена с валиком 37 шпонкой 14 и закреплена гайкой 13. К ступице болтами 12 прикреплены шестилопастная крыльчатка 11 вентилятора и трехручьевой шкив 35. На заднем конце валика закреплен чугунный диск 24 насоса с шестью радиальными лопатками.
Масло по трубке 19 подводится в полость подшипников из смазочной системы, а по каналу 32 сливается в поддон картера. Водяная полость отделена от масляной сальником 33 и уплотнением 30. Насос установлен на передней крышке блок — картера.
Вода из термостатов поступает в насос по трубке 21, а воздух отводится от него по трубке 22.
Крыльчатка вентилятора приводится в действие двумя ремнями 36 от шкива на коленчатом валу. Натяжение ремней регулируют двухручьевым роликом, вращающимся на шарикоподшипниках.
Устройство водяных насосов и вентиляторов других двигателей мало отличается от устройства водяного насоса и вентилятора дизеля СМД-60.
Температуру воды в системе охлаждения контролируют с помощью магнитоэлектрического указателя. В некоторых двигателях (ЗМЗ-53-11, СМД-60, ЯМЗ-240БМ) для контроля за температурой воды применен датчик (сигнализатор) с контрольной лампой. Температура охлаждающей жидкости работающего двигателя должна находиться в пределах 80…95 °С.
Вентилятор с гидромуфтой привода установлен на дизелях ЯМЗ-240БМ и КамАЗ-740. Пятилопастная крыльчатка 1 (рисунок 1.5) вентилятора дизеля ЯМЗ-240БМ прикреплена болтами к ступице 2, установленной шлицами на вал 3.
Рисунок 1.5 — Вентилятор дизеля ЯМЗ-240БМ и гидросистема его привода: 1 — крыльчатка; 2 — ступица вентилятора; 3 — ведомый вал; 4 и 7 — шарикоподшипники; 5 — ступица шкива; 6 — ведущий вал; 8- шкив; 9 — канал подвода масла к шарикоподшипникам; 10 — насосное (ведущее) колесо; 11 — корпус; 12 — турбинное (ведомое) колесо; 13 — кожух; 14 и 21 — маслопроводы; 15 — коробка трубопровода охлаждающей жидкости; 16- корпус выключателя; 17 — пружина; 18 — золотник; 19 — шток; 20 — термосиловой датчик; 22 — торцовый уплотнитель; 23 — отверстие в ведомом валу для подвода масла в гидромуфту; 24 — сливной маслопровод
Вентилятор приводится в действие с помощью гидросистемы, которая автоматически его включает, выключает и гасит инерционные нагрузки, возникающие при резком изменении частоты вращения коленчатого вала дизеля.
Ступица 5 шкива напрессована на трубчатый ведущий вал 6 и закреплена гайкой. К этой же ступице болтами прикреплен шкив 8, а к фланцу вала 6 — насосное (ведущее) колесо 10 с напрессованным кожухом 13.
Ведущий вал 6 установлен на шарикоподшипниках 7, расположенных в корпусе 11. Ведомый вал 3, опирающийся на шарикоподшипники 4, расположен внутри вала 6. На заднем конце ведомого вала закреплена ступица, к которой болтами прикреплено турбинное (ведомое) колесо 12.
Оба колеса гидромуфты представляют собой чаши с радиальными лопастями. В рабочем состоянии колеса и кожух заполнены моторным маслом, подаваемым через выключатель из смазочной системы дизеля. Зазор между ведущим и ведомым колесами закрыт по окружности кожухом 13. Управляет гидромуфтой автоматический выключатель. В его корпусе 16 может двигаться золотник 18, который пружиной 17 через шток 19 прижат к термосиловому датчику 20. К корпусу 16 подсоединены маслопроводы 14 и 21.
Термосиловой датчик 20, представляющий собой чувствительный элемент выключателя, имеет твердый наполнитель.
Когда охлаждающая жидкость нагревает датчик, его наполнитель, расширяясь, выдвигает шток 19. При температуре охлаждающей жидкости 90…95 °С шток 19 приподнимает золотник 18, сжимая пружину 17. Масло нагнетается секцией насоса через маслопроводы 14 и 21 в гидромуфту, и она приводит вентилятор во вращение. Когда температура охлаждающей жидкости снизится до 75…80 °С, расширение наполнителя датчика 20 будет небольшим и золотник 18 под действием пружины 17 займет первоначальное положение, разобщая маслопроводы 14 и 21. Поэтому масло в гидромуфту не поступает, вентилятор выключен. Через некоторое время он останавливается.
По маслопроводу 24 масло из гидромуфты сливается в поддон картера.
Основные возможные неисправности и техническое обслуживание.
Внешний признак проявления неисправностей системы охлаждения — перегрев двигателя.
Причинами перегрева могут быть:
— недостаточный уровень охлаждающей жидкости в системе;
— проскальзывание, слабое натяжение или обрыв ремней привода вентилятора;
— загрязнение сердцевины радиатора, межреберного пространства цилиндров и их головок или защитной сетки вентилятора;
— ослабление затяжки гайки шкива вентилятора;
— неполное открытие основного клапана термостата;
— отложение накипи на внутренних поверхностях трубок сердцевины радиатора и рубашки охлаждения двигателя.
Ежесменно проверяют уровень воды в радиаторе. Нельзя заливать холодную воду в систему охлаждения неостывшего двигателя, так как это может вызвать трещины в стенках блок — картера и головки цилиндров. По той же причине нельзя заливать зимой в холодный двигатель слишком горячую воду.
Необходимо следить за тем, чтобы в системе охлаждения не было течи. При просачивании жидкости через сальник водяного насоса заменяют уплотняющие элементы сальника.
Нормальное натяжение ремня вентилятора указывается в инструкции завода-изготовителя. Натяжение регулируют на неработающем двигателе. Ремень должен быть целый, без расслоений. Замасленные приводные ремни нужно протереть тряпкой, слегка смоченной в бензине.
Систему жидкостного охлаждения периодически промывают специальными растворами, чтобы удалить из нее илообразный осадок (шлам) и накипь. У низкозамерзающих жидкостей периодически проверяют плотность. Ее доводят до нормальной, добавляя дистиллированную воду[3].
Структурная часть | Деятельность преподавателя | Деятельность учащихся | Цели |
1. | Приветствует учащихся, отмечает в журнале отсутствующих. | Учащиеся приветствуют преподавателя, командир помогает преподавателю отметить отсутствующих. | Подготовка учащихся к работе на занятии, включение учащихся в деловой ритм. |
2. Актуализация опорных знаний через опрос учащихся – 4 мин. | Ребята, скажите, пожалуйста: «Каково устройство автомобиля?» | Учащиеся отвечают на заданные преподавателем вопросы. | Выяснение степени ознакомления с устройством автомобиля. |
3. Мотивация учебной деятельности – 1 мин. | Итак, ребята, мы с вами вспомнили, каково устройство автомобиля. А сегодня рассмотрим автомобильные двигатели и классификацию поршневых двигателей внутреннего сгорания. | Учащиеся внимательно слушают преподавателя. | Организация внимания учащихся, обеспечение восприятия нового материала. |
4. Изучение нового материала – 25 мин. | Итак, тема нашего занятия: «Автомобильные двигатели. Классификация поршневых двигателей внутреннего сгорания». Цель, которая будет стоять перед нами — разобраться, какие двигатели устанавливают на автомобили и как классифицируются поршневые двигатели внутреннего сгорания? Я надеюсь, что ответ на этот вопросы вы найдете в течение нашего занятия. «Ребята, как вы думаете, для чего нужен двигатель?» Двигатель является на автомобиле основным источником механической энергии и используется в качестве силовой установки, приводящей машину в движение. На автотранспортные средства устанавливают двигатели различных конструкций, среди которых большее распространение получили поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Гораздо в меньшей степени используются роторные двигатели внутреннего сгорания (двигатели Ванкеля), и всё большее число производителей склоняется к применению комбинированных (гибридных) установок, объединяющих в себе поршневой ДВС и электродвигатель.
Газотурбинные двигатели, как самостоятельные силовые установки, широкого распространения на автомобильной технике не имеют. Их применение в основном ограничено в качестве вспомогательных агрегатов поршневых двигателей. Например, газотурбинные системы наддува ДВС. Схема турбокомпрессорного двигателя (турбокомпрессора) показана на рис.
«Ребята, скажите, пожалуйста, а чем отличаются двигатели внутреннего сгорания?» Поршневые двигатели внутреннего сгорания можно условно классифицировать: Образование топливно-воздушной смеси происходит вне цилиндра двигателя — в смесительной камере карбюратора, в специальном смесителе или непосредственно во впускном коллекторе. Смесь в цилиндре воспламеняется в конце такта сжатия, принудительно от электрической искры. Под рабочим циклом двигателя следует понимать совокупность процессов, протекающих в цилиндрах двигателя и «заставляющих» его работать. | Учащиеся записывают название темы занятия. Учащиеся отвечают на поставленный преподавателем вопрос. Учащиеся записывают в тетради определение двигателя автомобиля. Учащиеся самостоятельно работают с наглядным пособием, слушают объяснения преподавателя. Учащиеся самостоятельно работают с наглядным пособием, слушают объяснения преподавателя. Учащиеся самостоятельно работают с наглядным пособием, слушают объяснения преподавателя. Учащиеся самостоятельно работают с наглядным пособием, слушают объяснения преподавателя. Учащиеся отвечают на поставленный преподавателем вопрос. Учащиеся записывают в тетради классификацию двигателей внутреннего сгорания. Учащиеся самостоятельно работают с наглядным пособием, слушают объяснения преподавателя. Учащиеся самостоятельно работают с наглядным пособием, слушают объяснения преподавателя и зарисовывают в тетради расположение цилиндров двигателя. Учащиеся самостоятельно работают с наглядным пособием, слушают объяснения преподавателя. | Преподаватель сообщает тему урока и нацеливает учащихся на изучение нового материала. Изучение нового материала начинается с вопроса: «Ребята, для чего нужен двигатель?» Применяется объяснительно-иллюстрированный метод, используются наглядное пособие «Поршневой двигатель внутреннего сгорания» Применяется объяснительно-иллюстрированный метод, используются наглядное пособие «Роторные двигатели внутреннего сгорания» Применяется объяснительно-иллюстрированный метод, используются наглядное пособие «Комбинированные двигатели» Применяется объяснительно-иллюстрированный метод, используются наглядное пособие «Газотурбинные двигатели» Преподаватель обращает внимание на классификацию поршневых двигателей внутреннего сгорания. Применяется объяснительно-иллюстрированный метод, используются наглядное пособие «Принцип работы 4-х тактного двигателя» Применяется объяснительно-иллюстрированный метод, используются наглядное пособие «Расположение цилиндров двигателя» Применяется объяснительно-иллюстрированный метод, используются наглядное пособие «Система жидкостного охлаждения» |
5. | Итак, давайте закрепим материал нашей темы. Я предлагаю вам обратиться к записям в своих тетрадях с целью повторения материала. Ну, а теперь ответьте на вопросы: А) Для чего нужен двигатель? Б) Чем отличаются двигатели внутреннего сгорания? | Учащиеся работают со своими тетрадями. Предполагаемые ответы: 1) по способу смесеобразования и виду применяемого топлива; 2) по способу осуществления рабочего цикла; 3) по числу цилиндров и их расположению; 4) по способу охлаждения и смазки деталей. | Самостоятельная работа с тетрадями. Используется метод контроля (письменная проверка знаний). |
6. Обобщение и систематизация изучаемого материала – 2 мин. | Предлагаю рассказать, что нового учащиеся узнали на уроке. | Слушают вопросы, отвечают, делают выводы по изученному материалу. | |
7. Подведение итогов занятия и оценка деятельности учащихся – 3 мин. | Вначале занятия перед вами был поставлен вопросы: «Какие двигатели устанавливаются на автомобили и как классифицируются поршневые двигатели внутреннего сгорания?» Я надеюсь, что вы уже сможете ответить на эти вопросы. Итак,
Преподаватель делает выводы по результатам занятия, анализирует работу учащихся. Знакомит с оценками за работу на уроке. | Каждый учащийся высказывает свое мнение по данному вопросу. Учащиеся отвечают на поставленные преподавателем вопросы. Учащиеся слушают, анализируют, делают выводы. | Рефлексия |
8. Сообщение домашнего задания – 1 мин. | К следующему уроку, знать какие функции выполняют узлы и механизмы трансмиссии и коробки передач автомобиля? | Учащиеся записывают домашнее задание. | Информация домашнего задания, инструкция по его выполнению. |
Классификация поршневых двигателей внутреннего сгорания»
Организационный момент – 1 мин.
На части техники устанавливаются газотурбинные двигатели и электродвигатели.
В силу свойства «обратимости электрических машин» электродвигатель, в подобных устройствах, может выполнять функции как стартера, осуществляя вращение коленчатого вала ДВС при запуске и, в определённых условиях, обеспечивая движение автомобиля без его участия, так и генератора, работая на подзарядку аккумуляторных батарей при установившихся режимах движения. Автомобили подобных конструкций отличает высокая топливная экономичность и соответствие современным требованиям экологической безопасности.
2.3.
У первых, рабочий циклсовершается за два хода поршня, т.е. за один оборот коленчатого вала. У вторых, рабочий цикл совершается за четыре хода поршня, т.е. за два оборота коленчатого вала.
Закрепление изучаемого материала – 8 мин.
Типы системы охлаждения в двигателе
Главная » Автомобили » Типы системы охлаждения в автомобильных двигателях PDFСаиф М
Типы системы охлаждения в двигателе В этой статье мы обсуждаем
типов систем охлаждения В Двигатель . В настоящее время для охлаждения двигателей внутреннего сгорания используются следующие две системы :Необходимость системы охлаждения в двигателе
Для всех двигателей внутреннего сгорания требуется система охлаждения, поскольку сгорание топлива происходит внутри самого двигателя.
Все тепло, выделяемое при сгорании топлива в цилиндрах двигателя, не преобразуется в полезную мощность на коленчатом валу. Только около 30% тепла преобразуется в механическую работу. Около 40% уходит через выхлоп. Остальные 30% бесполезно тратить тепло.
Видно, что количество тепла, отдаваемого стенкам цилиндра, является значительным, и если это тепло не отводить от цилиндров, это может привести к заклиниванию поршня, большому расходу топлива, преждевременному зажиганию и выгоранию смазки. и т. д.
Принимая во внимание вышеизложенные факты, следует отметить, что должны быть предусмотрены соответствующие средства для отвода этого избыточного тепла от стенок цилиндра, чтобы поддерживать температуру ниже определенных пределов. Поэтому способ отвода избыточного тепла от цилиндра двигателя называется системой охлаждения.
Типы системы охлаждения двигателя
Ниже приведены два типа систем охлаждения двигателей:
- Система воздушного охлаждения
- Система водяного охлаждения
Система воздушного охлаждения обычно используется в небольших двигателях мощностью до 15-20 кВт.
Пневматическая система используется в двигателях мотоциклов, мотороллеров, самолетов и др. стационарных установок. В странах с холодным климатом эта система используется и в автомобильных двигателях.
Тепло отводится непосредственно в атмосферный воздух за счет теплопроводности через стенки цилиндра. Чтобы увеличить скорость охлаждения, площадь наружной поверхности цилиндра и головки цилиндра увеличена за счет использования излучающих патрубков и фланцев. В больших единицах, 9Вентиляторы 0009 обеспечивают циркуляцию воздуха вокруг стенок цилиндров и головки цилиндров.
Преимущества системы с воздушным охлаждениемНиже перечислены преимущества системы с воздушным охлаждением:
- Система с воздушным охлаждением не имеет радиатора или насоса, поэтому система легкая.
- В системе водяного охлаждения есть протечки, а в данном случае протечек нет.
- Растворы охлаждающей жидкости и антифриза не требуются.
- Эту систему можно использовать в холодном климате, где вода может замерзнуть.
- В сравнении, она менее эффективна.
- Используется в двигателях самолетов и мотоциклов, где двигатели непосредственно контактируют с воздухом.
Система водяного охлаждения используется в двигателях автомобилей , автобусов, грузовиков и т. д. В этой системе вода циркулирует через водяные рубашки вокруг каждой из камер сгорания, цилиндра, седла клапанов и стержни клапанов.
Изображение взято с сайта https://vehiclemaintenanceandrepairs.com Вода постоянно приводится в движение центробежным водяным насосом, который приводится в движение клиновым ремнем от шкива на коленчатом валу двигателя . После прохождения двигателя рубашки в блоке и головках цилиндров.
Вода проходит через радиатор . В радиаторе вода охлаждается воздухом, продуваемым через радиатор вентилятором. Обычно вентилятор и водяной насос монтируются и приводятся в действие на общем валу. Пройдя через радиатор, вода сливается и подается к водяному насосу через входной канал цилиндра. Вода снова циркулировала по рубашкам двигателя.
Детали системы водяного охлаждения
- Радиатор.
- Клапан термостата.
- Водяной насос
- Вентилятор.
- Водяные рубашки.
- Смеси антифризов.
Типы систем водяного охлаждения
Система водяного охлаждения бывает следующих типов:
- Термосифонная система охлаждения.
- Система циркуляции рабочего колеса.
- Насос системы циркуляции.
- Герметичная система охлаждения.
В этой системе используется естественная конвекция воды .
т.е. горячая вода имеет меньшую плотность и поднимается вверх. Таким образом, горячая вода в водяной рубашке поднимается вверх и направляется в верхнюю часть радиатора, откуда проходит вниз и охлаждается и собирается в нижнем баке.
Из нижнего бачка снова идет на водяную рубашку блока цилиндров. Эта система естественной циркуляции используется в автомобилях очень старых моделей.
2. Система крыльчаткиЭто усовершенствование по сравнению с термосифонной системы охлаждения . И он похож во всех отношениях, за исключением того, что у него есть небольшая крыльчатка, приводимая в движение самим двигателем, для увеличения скорости циркуляции воды.
3. Циркуляционный насос
Это современная схема водяного охлаждения, при которой вода эффективно циркулирует от блока цилиндров к радиатору и обратно с помощью центробежного насоса, приводимого в движение клиновым ремнем двигателя.
4. Напорная система Это усовершенствование по сравнению с насосной циркуляционной системой охлаждения.
В этой системе есть специальная крышка радиатора с подпружиненным нагнетательным клапаном и вакуумным клапаном.
Крышка газонепроницаемая, при прогреве двигателя образуется водяной пар, который не выходит наружу. Поэтому температура кипения воды в системе повышается, так что рабочая температура двигателя также повышается. Более высокая температура дает лучший тепловой КПД.
Напорный клапан открывается, когда давление в системе превышает определенное заданное значение клапана, скажем, 0,5 кг см². и позволяют пару выходить, тем самым избегая образования избыточного давления. Когда двигатель охлаждается, вакуумный клапан открывается и компенсирует потерю воды или воздуха.
Преимущества системы водяного охлаждения
- Равномерное охлаждение цилиндра, головки цилиндра и клапанов.
- Удельный расход топлива двигателя улучшается за счет использования системы водяного охлаждения.
- Если мы используем систему водяного охлаждения, двигатель не нужно размещать в передней части движущегося транспортного средства.
- Двигатель менее шумный по сравнению с двигателями с воздушным охлаждением, так как имеет воду для гашения шума.
Недостатки системы водяного охлаждения
- Зависит от подачи воды.
- Водяной насос, обеспечивающий циркуляцию воды, потребляет значительную мощность.
- Если система водяного охлаждения выйдет из строя, это приведет к серьезному повреждению двигателя.
- Система водяного охлаждения дороже, так как состоит из нескольких частей. Кроме того, он требует большего ухода за его частями.
См. также: Основные компоненты двигателя (названия и изображения деталей двигателя)
Разница между системой воздушного и водяного охлаждения
В [Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания] Следующий момент важен для сравнения воздушного система охлаждения и водяного охлаждения.
Система воздушного охлаждения
- Конструкция этой системы проста и менее затратна.
- Вес системы охлаждения (на л.с. двигателя) очень мал.
- Расход топлива (на л.с. двигателя) больше.
- Его установка и обслуживание очень просты и менее затратны.
- Нет опасности утечки или замерзания охлаждающей жидкости.
- Работает бесперебойно и непрерывно. При этом он не зависит ни от какого теплоносителя.
Система водяного охлаждения
- Конструкция этой системы сложнее и дороже.
- Масса системы охлаждения (на л.с. двигателя) в разы больше.
- Уменьшен расход топлива (на л.с. двигателя).
- Его установка и обслуживание сложнее и дороже.
- Существует опасность утечки или замерзания охлаждающей жидкости.
- Если система выйдет из строя, это может привести к серьезному повреждению двигателя в течение короткого времени.
Заключение
Вот и все, спасибо за прочтение. Теперь я надеюсь, что вы узнали о « Типы системы охлаждения двигателя ».
Если у вас есть какие-либо вопросы или сомнения по поводу этой статьи, вы можете задать их в комментариях. Если вам понравилась эта статья, то, пожалуйста, поделитесь ею с друзьями.
Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать уведомления о новых публикациях. это бесплатно.
Адрес электронной почты
Скачать PDF-файл этой статьи:
Скачать PDF
Подробнее:
- Что такое термодинамика и законы термодинамики
- Что такое шасси и рама? Типы и принцип работы [PDF]
- Система охлаждения для двигателя внутреннего сгорания в vehiclemaintenanceandrepairs.com
О Саифе М.
Саиф М. по профессии инженер-механик. Он закончил инженерное образование в 2014 году и в настоящее время работает в крупной фирме инженером-механиком. Он также является автором и редактором на сайте www.theengineerspost.com
…
Система охлаждения (автомобиль)
Система охлаждения В процессе преобразования тепловой энергии в механическую в цилиндрах двигателя возникают высокие температуры вследствие процесса сгорания.
Большая часть тепла от газов сгорания передается головке и стенкам цилиндра, поршню и клапанам. Если это избыточное тепло не будет унесено, и эти части не будут должным образом охлаждены, двигатель потеряет свой срок службы. Система охлаждения предусмотрена не только для предотвращения повреждения жизненно важных частей двигателя, но и для поддержания температуры этих компонентов в определенных пределах для получения максимальной производительности двигателя. Адекватная система охлаждения является основным требованием к поршневым двигателям внутреннего сгорания.
Хорошо спроектированная система охлаждения должна обеспечивать адекватное охлаждение, чтобы избежать переохлаждения, что нежелательно по нескольким причинам. Однако переохлаждение не так вредно для двигателя, как перегрев. В процессе охлаждения тепло, поглощаемое стенкой цилиндра и другими узлами двигателя, рассеивается в атмосферу. Для автомобильных двигателей используются как воздушные, так и водяные системы охлаждения.
При воздушном охлаждении тепло передается от двигателя непосредственно в атмосферу. При водяном охлаждении вода просто служит средой для передачи тепла от двигателя к радиатору, который отдает его в атмосферу. Удовлетворительная работа системы охлаждения зависит от конструкции компонентов системы и условий эксплуатации.
Глава посвящена системам водяного и воздушного охлаждения, охлаждающей жидкости и антифризу, различным компонентам систем охлаждения, техническому обслуживанию и ремонту системы охлаждения, диагностике неисправностей системы охлаждения и индикатору температуры. Одновременное чтение «Системы отопления», рассматриваемой в последней части книги, в главе «Кондиционирование воздуха в автомобиле», может оказаться полезным.
12.1.
Охлаждение двигателя
12.1.1.
Назначение системы охлаждения Функции автомобильной системы охлаждения: ;
(i) для предотвращения развития высоких температур в камере сгорания, что предотвращает повреждение поршней, цилиндров, клапанов и других частей двигателя, а также масла, которое их смазывает,
Hi) для поддержания рабочей температуры на безопасном уровне в течение широком диапазоне скоростей, нагрузок и температур окружающей среды, а также
(Hi) для максимально быстрого прогрева двигателя до требуемой рабочей температуры и последующего поддержания этой температуры независимо от температуры наружного воздуха, которая может варьироваться от 238 К до 318 К.
Охлаждение способствует правильной смесеобразованию, обеспечивает удовлетворительную вязкость масла и помогает поддерживать правильные зазоры между деталями в двигателе. Пиковые температуры сгорания в цикле двигателя составляют от 2500 до 3600 К, в среднем от 925 до 1200 К на протяжении всего рабочего цикла. Постоянная высокая температура такого порядка может ослабить детали двигателя, если не отводить тепло, чтобы довести температуру компонентов до пределов их физической прочности.
При высоких температурах происходит окисление моторного масла, в результате чего масло разлагается с образованием нагара и лака. Постоянная высокая температура может привести к закупорке поршневых колец и заклиниванию толкателей гидравлических клапанов. При высоких температурах вязкость масла также снижается. Это может привести к контакту металла с металлом в двигателе, что приведет к высокому трению, потере мощности и быстрому износу.
Снижение вязкости масла также увеличивает расход масла. Высокая температура охлаждающей жидкости может вызвать детонацию и преждевременное зажигание, что приведет к повреждению двигателя. Максимально возможная температура на двигателях с жидкостным охлаждением ограничена температурой кипения охлаждающей жидкости и объемом радиатора. В двигателях с воздушным охлаждением он ограничен температурой воздуха и расходом.
Определенный диапазон рабочих температур необходим для удовлетворительной работы двигателя. При слишком низких температурах из-за неправильного испарения для нормальной работы двигателя требуется избыточное количество топлива. Холодные поверхности двигателя гасят часть сгорания, вызывая частичное сгорание топлива в виде сажи. Он также охлаждает продукты сгорания и конденсирует водяной пар, образующийся при сгорании. Несгоревшая топливная сажа и влага проходят мимо поршневых колец в виде картерных газов, которые смывают масло со стенок цилиндра и разбавляют масло в поддоне.
Это вызывает чрезмерное задирание и износ стенок цилиндров и поршневых колец.
Каждый литр топлива при сгорании в двигателе выделяет влагу, эквивалентную литру воды. Эта влага смешивается с несгоревшим топливом и сажей в масляном насосе и образует шлам. Влага также соединяется с несгоревшими углеводородами и добавками с образованием угольной кислоты, серной кислоты, азотной кислоты, бромистоводородной кислоты и соляной кислоты. Эти кислоты вызывают коррозию и ржавление внутри двигателя. При температуре охлаждающей жидкости ниже 330 К быстро происходит ржавление, а при температуре ниже 320 К в масле накапливается вода от процесса сгорания. Высокая скорость износа стенок цилиндров возникает при температуре охлаждающей жидкости ниже 340 К.
Минимальная нормальная температура контролируется термостатом и постепенно повышается с 345 К до 360 К. Рабочая температура двигателя должна поддерживаться между низкотемпературным и высокотемпературным пределами.
Различные части двигателя работают при разных температурах (рис. 12.1). Поэтому некоторые области внутри закрытого цилиндра более склонны к перегреву, чем другие. Общие средние рабочие температуры газового заряда и различных зон в цилиндре указаны ниже:
| Всасываемый воздух | = 303 | до | 333 К |
| Пиковый газ сгорания | = от 2273 до | 2673 К | |
| Выхлопной газ | = 973 | до | 1173 К |
| Стенка цилиндра возле ГБЦ | = 433 | до | 493 К |
| Стенка цилиндра возле картера | = 373 | до | 423 К |
| Центр головки блока цилиндров | = 473 | до | 523 К |
| Центр днища поршня | = 523 | до | 573 К |
| Охлаждающая жидкость блока цилиндров | = 353 | до | 373К |
Рис.
12.1. Диапазон рабочих температур двигателя.
12.1.2.
Передача тепла происходит за счет разницы температур, так как тепло переходит от более горячего к более холодному веществу, которое может быть твердым, жидким или газообразным. Три режима теплопередачи — теплопроводность, конвекция и излучение.
Проводка.Теплопроводность возникает, когда тепло передается от частицы к частице по всему телу без каких-либо видимых признаков движения. Этот тип теплового потока наиболее эффективен в твердых телах, но он также может происходить с гораздо меньшей скоростью в жидкостях.
Конвекция. Конвекция возникает, когда тепло переносится телесно циркулирующими потоками движущихся частиц в жидкости или газе. Естественные или свободные конвекционные потоки создаются полностью за счет изменения плотности из-за разницы температур на разных уровнях жидкости.
Тепло заставляет жидкость расширяться. Это делает теплую жидкость менее плотной, чем более холодная, поэтому более легкие частицы поднимаются, а более тяжелые опускаются. Следовательно, устанавливается циркулирующий ток. Принудительная конвекция достигается насосом или вентилятором, который создает положительное относительное движение жидкости по неподвижной нагреваемой поверхности.
Все вещества, будь то твердые, жидкие или газообразные, излучают энергию волновым движением, которое распространяется во всех направлениях по прямым линиям со скоростью света. Излучение, в отличие от проводимости и конвекции, не требует материальной среды для передачи тепла. Излучательная способность излучающего тела прямо пропорциональна четвертой степени его абсолютной температуры, поэтому малейшее повышение температуры может значительно увеличить теплопередачу излучением.
12.1.3.
Двумя основными системами отвода тепла от двигателя являются система воздушного охлаждения и система жидкостного охлаждения.
Холодный циркулирующий воздух соприкасается с открытыми и увеличенными внешними поверхностями цилиндра и головки. В результате их тепло рассеивается в окружающий воздух (подробности см. в разделе 12.9).
Преимущества.
(a) Двигатели с воздушным охлаждением удовлетворительно работают как в жарком, так и в холодном климате.
(b) Эти двигатели могут работать при более высоких рабочих температурах, чем их аналоги с жидкостным охлаждением.
(c) Рабочая температура в этих двигателях быстро достигается из холодного состояния. id) Эти двигатели незначительно легче двигателей с жидкостным охлаждением той же мощности. (e) Эти двигатели не имеют проблем с утечкой охлаждающей жидкости или замерзанием.
Недостатки .
(a) Для работы охлаждающих вентиляторов требуется относительно большое количество энергии.
(b) Из-за большого количества всасываемого воздуха, поступающего в систему охлаждения, двигатель может стать шумным.
(c) При определенных условиях ребра охлаждения могут вибрировать и усиливать шум.
(d) Для правильного расположения ребер между цилиндрами шаг между центрами цилиндров должен быть больше, чем в двигателях с жидкостным охлаждением.
(e) Каждый цилиндр необходимо отливать отдельно, в отличие от двигателей с жидкостным охлаждением, где используется жесткая моноблочная конструкция.
(/) Для предотвращения перегрева смазки воздушное охлаждение часто дополняется масляным теплообменником.
(g) Наличие направляющего кожуха и перегородок вокруг цилиндров может затруднить техническое обслуживание.
Жидкая охлаждающая жидкость передает тепло от цилиндров и головки к теплообменнику, известному как радиатор. Движение воздуха через этот радиатор извлекает нежелательное тепло и рассеивает его в окружающую среду.
Преимущества .
(a) В двигателях с жидкостным охлаждением достигается большая равномерность температуры вокруг цилиндров, что приводит к меньшему искажению по сравнению с двигателями с воздушным охлаждением.
(b) Потребляемая мощность насоса охлаждающей жидкости и вентилятора вместе взятых в двигателях с жидкостным охлаждением меньше, чем потребляемая мощность вентилятора в двигателях с воздушным охлаждением.
(c) Цилиндры двигателя с жидкостным охлаждением расположены намного ближе друг к другу, что обеспечивает очень жесткий и компактный блок, в отличие от двигателя с воздушным охлаждением.
(d) И охлаждающая жидкость, и рубашки гасят механический шум двигателя.
(e) Агрегаты с жидкостным охлаждением работают в тяжелых условиях более надежно, чем двигатели с воздушным охлаждением.
(f) Горячая охлаждающая жидкость может легко циркулировать для обогрева салона автомобиля.
Недостатки.
(a) В соединениях с охлаждающей жидкостью может образоваться утечка.
(b) Необходимо соблюдать осторожность, чтобы не допустить замерзания охлаждающей жидкости.
(c) Агрегатам с жидкостным охлаждением требуется больше времени для прогрева, чем двигателям с воздушным охлаждением.
(d) Температура кипения охлаждающей жидкости ограничивает максимальную рабочую температуру, тогда как двигатели с воздушным охлаждением могут работать при несколько более высоких температурах.
(c) В каналах охлаждающей жидкости происходит образование накипи, шланги и патрубки радиатора со временем изнашиваются.
После того, как двигатель прогреется, между двигателем и радиатором возникают естественные конвекционные потоки из-за изменения плотности, и образуется закрытый циркуляционный контур, известный как термосифонная система охлаждения (подробности см. в разделе 12.5). Однако на практике эта система охлаждения имеет несколько ограничений, некоторые из которых представлены ниже.
(a) При определенных условиях эксплуатации (например, при буксировке под нагрузкой при низкой скорости транспортного средства), если не используется очень большой радиатор с очень большими каналами для охлаждающей жидкости двигателя, скорость циркуляции охлаждающей жидкости, вызванная конвекционным током, не может соответствовать скорости передача тепла от стенок цилиндра охлаждающей жидкости.
(b) Для удовлетворительной теплопередачи расширительный бачок радиатора должен располагаться выше уровня головки блока цилиндров. Это непрактично с современными типами кузова.
(c) Если контроль циркуляции охлаждающей жидкости не предусмотрен, двигатель имеет тенденцию к переохлаждению и редко достигает оптимальной рабочей температуры даже после длительной работы.
(d) Поскольку в системе охлаждения используется большое количество охлаждающей жидкости, период прогрева двигателя увеличивается.
(e) Большой напорный бак, используемый для компенсации низкой скорости циркуляции охлаждающей жидкости, имеет тенденцию к перегреву, что приводит к потерям охлаждающей жидкости в результате испарения.
Для повышения скорости циркуляции охлаждающей жидкости, чтобы можно было улучшить отвод тепла за заданное время, базовой термосифонной системе помогает установка центробежного насоса в нижнем возвратном шланге охлаждающей жидкости двигателя. Эта модифицированная система называется системой с принудительной циркуляцией (принудительной конвекцией).
Благодаря увеличенному расходу радиатор работает более эффективно, поэтому его размеры можно уменьшить. Также не требуется устанавливать радиатор выше уровня головки блока цилиндров двигателя.
В системе принудительной циркуляции охлаждающая жидкость может быть направлена как вверх, так и по всем охлаждаемым каналам в блоке цилиндров. Это позволяет равномерно распределять охлаждаемую жидкость между рядными цилиндрами, избегая перегрева критических зон двигателя.
Двигатель работает более эффективно при наличии насосной системы охлаждения при условии отсутствия переохлаждения системы. Кроме того, большой объем жидкости, циркулирующей вокруг двигателя, не должен препятствовать быстрому достижению двигателем и головкой рабочих температур. Включение термостатического клапана последовательно с верхним шлангом в значительной степени решило эти проблемы. Чтобы избежать чрезмерного повышения давления в каналах охлаждающей жидкости двигателя, около одной десятой части жидкости циркулирует непосредственно между корпусом термостата и входной стороной насоса с помощью перепускной трубы.
Это также предотвращает локальное вскипание захваченного теплоносителя из-за отсутствия циркуляции.
Система охлаждения двигателя — типы и их работа
Нет комментариев к системе охлаждения двигателя — типы и их работа
Последнее обновление: 7 января 2019 г., автор: Amit Abhishek
Вы, должно быть, замечали тепло, исходящее от двигателя, когда ездили на мотоцикле или наблюдали за тяжелым/большим дизельным двигателем. Откуда берется это тепло? Тепло выделяется в цилиндрах во время рабочего такта двигателя. В то время как большая часть этого тепла уходит из цилиндра в виде горячих выхлопных газов; некоторые ускользают за счет проводимости через его стенки.
В то время как большинство металлов проводят это тепло для последующего излучения наружу в атмосферу; но есть только предел, до которого металл может излучать тепло в зависимости от площади его поверхности. Если тепла, излучаемого снаружи цилиндра, намного меньше, чем то, что осталось внутри; двигатель может перегреться.
Длительный перегрев может привести к неравномерному тепловому расширению деталей двигателя, коррозии и термическому напряжению. Таким образом, система охлаждения двигателя установлена в двигателе внутреннего сгорания для обеспечения эффективной работы двигателя. Двигатель может охлаждаться воздухом или водой и соответственно называется системой воздушного и водяного охлаждения.
Система с воздушным охлаждением может либо использовать систему принудительного охлаждения, либо максимизировать естественный теплообмен за счет увеличения площади поверхности. С другой стороны, система с водяным/жидкостным охлаждением может использовать радиатор или специальный теплообменник в системе с замкнутым контуром. Независимо от метода, их основная задача заключается в поддержании температуры двигателя под контролем.
Высокая температура двигателя вызывает не только деформацию, деформацию, термическое напряжение и заклинивание поршня; но также снижает объемный КПД двигателя с высоким риском расплавления деталей цилиндра.
Различные типы систем охлаждения двигателя
Основная работа системы охлаждения заключается в уменьшении избыточного тепла, выделяемого в цилиндре. Это не должно уменьшать отработанное тепло намного меньше или больше; в противном случае приводит к отрицательному влиянию на работу двигателя. Таким образом, установить систему охлаждения двигателя, которая может снизить избыточное отработанное тепло до 30%, является эмпирическим правилом. Таким образом, на разных двигателях устанавливаются различные типы систем охлаждения, которые могут удовлетворить требования 30%. На изображении представлен двигатель с воздушным охлаждением с увеличенной площадью поверхности в виде ребер.
1 ) Двигатель с воздушным охлаждением
Небольшие двигатели с относительно меньшей выходной мощностью по сравнению с тяжелыми двигателями, как правило, 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 конструкции и имеют малый вес.
Прежде всего, они требуют гораздо меньше обслуживания или контроля и не подвержены влиянию перепадов температур и отрицательных температур. Фактически, эти двигатели предпочтительнее других в арктическом регионе из-за нехватки воды и минусовой температуры.
Система охлаждения двигателя с воздушным охлаждением работает по простому принципу влияния скорости воздуха и площади поверхности на теплообмен между двумя средами или телами. Когда два тела или среда твердая или жидкая находятся в контакте, тепло передается от среды с высокой температурой к среде с низкой температурой.
Тепло сначала передается от цилиндра к его стенкам, а затем отводится воздухом путем естественной конвекции. Стенки цилиндра нагревают окружающий воздух; горячий воздух имеет тенденцию подниматься вверх, освобождая место для холодного воздуха, чтобы заполнить его место и продолжить процесс.
Таким образом, благодаря процессу естественной конвекции система охлаждения двигателя с воздушным охлаждением работает, чтобы уменьшить большую часть отходящего тепла за счет конвекции; в то время как некоторым удается сбежать в процессе радиации.
Но все же даже самому маленькому двигателю мотоцикла недостаточно для обеспечения эффективного охлаждения в течение длительного времени.
Для эффективного охлаждения он должен успешно отводить тепло с большей скоростью. Таким образом, для достижения более высокой эффективности охлаждения того же двигателя используется метод принудительной конвекции. При этом на вал двигателя устанавливается дополнительный вентилятор, обеспечивающий дополнительный приток воздуха.
Другой эффективный метод
В то время как относительно легко установить дополнительный вентилятор на вал двигателя, чтобы обеспечить больше охлаждающего воздуха для ускорения процесса. Подобных результатов можно добиться и при естественной конвекции, увеличив площадь охлаждающей поверхности. Для этого небольшие двигатели как таковые в мотоциклах имеют эти расширенные поверхности в виде ребер. Эти ребра обеспечивают дополнительную площадь поверхности, тем самым увеличивая скорость процесса охлаждения. Вместе с проходящим воздухом и увеличенной площадью поверхности в виде плавников; эти двигатели с воздушным охлаждением, как правило, отлично справляются со своей задачей.
На изображении показана простая работа двигателя с водяным охлаждением
2 ) Двигатели с водяным охлаждением
Большая часть двигателей, которые мы видим в автомобилях и промышленности, на самом деле имеют водяное охлаждение. Они есть в наших автобусах, автомобилях, грузовиках, тракторах, генераторах переменного тока, промышленных двигателях и даже на кораблях; как в судовом дизеле.
Эти двигатели с водяным охлаждением можно легко узнать по отличительным деталям, таким как; радиатор (разновидность теплообменника), расширительный бачок, вентилятор охлаждения, водяной насос, термостат, перепускной клапан, кожух цилиндра и герметичная крышка.
В этих двигателях с водяным охлаждением вода течет снизу вверх в рубашке цилиндра, а вода течет последовательно к головке цилиндра. Это означает, что некоторое количество горячей воды после охлаждения цилиндра поступает в нагреватель цилиндра и на выпускной клапан в соответствии с конструкцией.
Это делается во избежание тепловых ударов и нагрузок 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 движущиеся части, такие как поршень, охлаждаются только смазочным маслом.
В зависимости от конструкции двигатели с водяным охлаждением можно разделить на три основные категории; замкнутая, открытая и полузакрытая система охлаждения двигателя. Открытая система охлаждения используется в местах с неограниченным запасом воды, например, на небольших моторных лодках и яхтах.
Это метод охлаждения старых времен, популярный во время и после второй мировой войны. Система охлаждения с замкнутым контуром используется в береговой промышленности и автомобильных двигателях; где постоянный тип охлаждающей жидкости используется снова и снова.
С другой стороны, система охлаждения двигателей полузакрытого типа в настоящее время используется на крупных коммерческих и военных кораблях. Здесь используется фиксированный тип теплоносителя в замкнутом контуре; который постоянно охлаждается морской водой, протекающей в открытой системе.
Это означает, что морская вода закачивается для охлаждения горячей охлаждающей жидкости, а затем выливается за борт.
A ) Замкнутый контур — система охлаждения двигателя с водяным охлаждением
Предположим, что ваш автомобиль стоит в гараже с остывшим двигателем. С входным и выходным шлангами насоса охлаждающей жидкости, соединенными с радиатором и рубашкой цилиндра; он готов к использованию в любое время. Между возвратным патрубком охлаждающей жидкости и впускным патрубком радиатора установлен термостат для контроля температуры двигателя.
Теперь при запуске двигателя; термостат блокирует обратный поток охлаждающей жидкости к радиатору с помощью перепускного/запорного клапана. Это делается для того, чтобы двигатели быстрее набирали рабочую температуру.
После достижения двигателем нормальной рабочей температуры; термостат открыть клапан, чтобы охлаждающая жидкость текла через радиатор. Охлаждающая жидкость поступает в двигатель через впускной патрубок рубашки охлаждения и движется к головке блока цилиндров.
В металле цилиндра сделаны специальные отверстия для эффективного теплообмена. Охлаждающая жидкость забирает отработанное тепло при движении по этим каналам в блоке цилиндров и его головке. Затем он возвращается обратно к радиатору для охлаждения. На изображении показан радиатор двигателя с водяным охлаждением замкнутого контура | 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 теплообмен между охлаждающей жидкостью и холодным воздухом. Поток воздуха через эти трубки радиатора под действием поступательного движения автомобиля.
Дополнительные вентиляторы с приводом от двигателя или двигателя устанавливаются для обеспечения дополнительного потока воздуха для облегчения теплообмена на низкой скорости. Многие двигатели с водяным охлаждением имеют эту дополнительную функцию автоматического включения и отключения вентиляторов радиатора; чтобы избежать ненужной принудительной циркуляции воздуха.
Предусмотрен дополнительный переливной или расширительный бачок, чтобы избежать избыточного давления в трубках радиатора. Когда двигатель работает слишком долго и на высоких оборотах; повышается его рабочая температура. Это приводит к большему производству отработанного тепла и, следовательно, к более высокой температуре охлаждающей жидкости. Если не остановить, это может привести к избыточному давлению в трубках радиатора.
Это может привести к летальному исходу и привести к разрыву трубок радиатора или полному отказу радиатора. Во избежание такой ситуации в системе предусмотрен переливной/расширительный бачок. При повышении температуры охлаждающая жидкость расширяется и переливается в расширительный бачок, а не создает давление.
При снижении температуры или утечке хладагента в системе эти перепускные бачки помогают поддерживать надлежащее количество хладагента в системе. По этой причине считается хорошей практикой заполнять 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 с водяным охлаждением открытого цикла используются для небольших морских судов, таких как моторные лодки и водные мотоциклы. Некоторые небольшие рыбацкие лодки, изготовленные по индивидуальному заказу, также имеют систему охлаждения с открытым контуром из-за низкой стоимости и простой конструкции.
Его очень просто сконструировать, эксплуатировать и обслуживать, так как он засасывает морскую воду для промывки рубашки двигателя. Система с открытым контуром предпочтительнее других, где потребность в охлаждающей жидкости слишком высока, требуется простое управление с гораздо более низкой ценой.
В системе охлаждения двигателя с открытым контуром вода всасывается насосом через ряд фильтров. Выход этих насосов подается непосредственно на вход рубашки и циркулирует вокруг цилиндра. Затем горячая охлаждающая вода выбрасывается прямо 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 постоянным потоком морской воды в полузакрытой системе. Его половина состоит из системы пресной воды, работающей по замкнутому контуру для охлаждения блока цилиндров, головки цилиндров, турбонагнетателя и выпускных клапанов. Другая половина, состоящая из морской воды, используется в качестве охлаждающей среды для пресной воды в системе с открытым контуром. В двигателях используется пресная вода, чтобы избежать коррозии и плохой теплопередачи из-за отложений солей.
Пресная вода для этой цели производится на корабле генератором пресной воды. Морская вода закачивается в теплообменник, называемый охладителем воды в рубашке; где он забирает избыточное тепло от пресной воды.
Насос морской воды всасывается из одного из морских ящиков по левому или правому борту корабля; через комплект всасывающего клапана и сетчатого фильтра.
Выход этих насосов подается в различные системы, включая охладитель воды рубашки охлаждения, через обратный клапан. На каждом корабле есть два таких насоса с возможностью автоматического переключения.
Вода рубашки охлаждения после охлаждения рубашки цилиндров, ГБЦ, 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 жидкости, пресная и морская, текут в противоположных направлениях друг к другу, чтобы увеличить скорость теплопередачи. Итак, если морская вода входит сверху и уходит снизу; пресная вода будет поступать снизу и выходить сверху теплообменника.
Температура воды в рубашке судового дизельного двигателя поддерживается на уровне 75 градусов Цельсия с помощью байпасного клапана и термостата, настроенных на температуру от 75 до 80.
его оптимальная рабочая температура.
Если температура воды в рубашке слишком низкая для запуска двигателя, она пропускается через нагревательные или паровые змеевики. Как только он достигает своей рабочей температуры, перепускной клапан наполовину закрывается, а термостат позволяет воде поступать в охладитель воды в рубашке. На изображении показан расширительный бак, заполненный водным раствором антифриза. | Автор: ЭвелинГигглс; Лицензия: CC BY 2.0; Год: 2009
Низкая температура и потребность в антифризе
Вода экспоненциально расширяется при замерзании. Таким образом, замерзание охлаждающей воды на холодном двигателе может привести к повреждению клапанов и их соединений, искривлению и разрыву мелких каналов. Это не только ограничивает использование холодного двигателя, но и тратит большие деньги на его ремонт летом. Чтобы решить эту проблему замерзания воды зимой, в воду смешивают состав, называемый антифризом. Соединение дополнительно снижает температуру замерзания охлаждающей воды в рубашке, предотвращая ее замерзание.