Виды системы охлаждения двигателя: Система охлаждения двигателя – назначение, виды систем, устройство, принцип работы

Комментарии:

Система охлаждения двигателя: виды, конструкция и неисправности

Содержание

1. Жидкостная система
2. Работа жидкостной системы охлаждения
3. Функции радиатора
4. Отопитель салона
5. Воздушная система охлаждения двигателя
6. Практические советы

Система охлаждения двигателя предназначена для того, чтобы обеспечить отвод тепла от нагретых деталей. Правда, не от всех: часть этих функций берет на себя система смазки. Маслом охлаждаются шейки коленвала и донышки поршней на высоких нагрузках. Зато жидкость системы охлаждения кроме основных обязанностей выполняет и другие, не менее важные задачи.

Жидкостная система

В первую очередь рассмотрим комбинированную жидкостную систему охлаждения двигателя внутреннего сгорания современного автомобиля. Ее основные функции:
смазка помпы; обогрев салона авто; участие в теплообмене с системами смазки двигателя и автоматических коробок передач; охлаждение воздуха наддува; понижение температуры газов в системе рециркуляции.

• Составляющие системы:
• рубашка охлаждения;
• радиатор;
• вентилятор радиатора;
• расширительный бачок;
• термостат;
• помпа;
• датчик включения вентилятора;
• датчик температуры ОЖ;
• соединительные патрубки.

Работа жидкостной системы охлаждения

Топливо сгорает внутри цилиндров, которые располагаются в блоке, его стенки образуют, так называемую «рубашку блока». Полость сложной формы между гильзами цилиндров и стенками блока — это зарубашечное пространство. В нем циркулирует охлаждающая жидкость, которая приводится в движение насосом. Это малый круг: насос ОЖ (помпа) — рубашка блока — возвратный патрубок — снова насос.

Пока двигатель холодный, ОЖ перемещается по малому кругу. Тепло отводится в атмосферу через стенки блока, головки блока и другие поверхности. Циркуляция обеспечивает более или менее равномерное соблюдение температурного режима. В целом жидкость нагревается, поскольку не идет в радиатор — ее ток перекрывает клапан термостата. Термостат — это механизм, который расширяясь от тепла, открывает большой круг охлаждения и перекрывает малый. При падении температуры он открывает малый и закрывает большой. 

При открывании большого круга термостат закрывает патрубок, через который жидкость может вернуться в рубашку блока, минуя радиатор. Иначе жидкость течет в направлении меньшего сопротивления, обходит радиатор и может перегреться.

Функции радиатора

Теперь основной сброс тепла происходит через радиатор. Он состоит из верхнего и нижнего бачков, между которыми установлен блок тонких трубочек, находящихся в оребрении. Оно способствует отводу тепла, предохраняет трубки и придает конструкции прочности. Эта центральная часть радиатора называется «соты». Далее охлажденная жидкость возвращается в двигатель. Радиатор имеет заливную горловину, но дополнительно соединен с расширительным бачком. Расширяясь, ОЖ частично перетекает в него. Через горловину расширительного бака происходит залив жидкости.
Соты продуваются потоком воздуха, возникающим при движении автомобиля и вращении вентилятора (они могут быть механическими, электрическими или вязкостными):

• Механические вентиляторы приводятся в движение ремнем и вращаются постоянно, с оборотами, пропорциональными оборотам коленчатого вала.
• Два других типа включаются, когда охлаждающая жидкость нагревается до определенной степени. Они более точно поддерживают температурный режим. При остывании антифриза вентилятор отключается. При дальнейшем снижении температуры жидкость уходит на малый круг.

Отопитель салона

Еще один радиатор с электровентилятором — это отопитель салона. Он находится в кабине и отделен от малого круга краном. На старых машинах кран открывался вручную, а на современных — автоматически. Старинные системы сообщались с атмосферой, современные замкнуты. В замкнутых контурах при нагреве повышается давление, а с ним и температура закипания ОЖ. Это очень важно, потому, что при закипании с горячей гильзой цилиндра контактирует не жидкость, а пар, то есть газ, теплоемкость которого в разы меньше воды или антифриза. Пар не способен отвести избыточное тепло. ЦПГ перегревается и поршень заклинивает во втулке цилиндра. В замкнутом объеме раствор антифриза вскипает только при 120 градусах по Цельсию. Высокотемпературное охлаждение надежнее предохраняет двигатель от губительного перегрева.

Все рассмотренные составляющие в обязательном порядке входят в конструкцию автомобиля. Но система охлаждения двигателя имеет и дополнительные функции:
В зависимости от устройства, антифриз проходит через масляный теплообменник. Он помогает смазке быстрее нагреться. Когда температура масла становится выше температуры ОЖ, теплообмен идет в обратном направлении.
• Охлаждающая жидкость поддерживает температуру автоматических трансмиссий.
• Системы рециркуляции газов и турбонаддува тоже включены в общую схему.

Воздушная система охлаждения двигателя

Воздушное охлаждение осуществляется без участия жидкости. Поток воздуха охлаждает оребренные цилиндры двигателя. Для более интенсивного отвода тепла от масла оребренным делают и поддон картера.

Система охлаждения двигателя автомобиля бывает открытой и закрытой. В закрытой цилиндры ограждены съемными кожухами, направляющими потоки воздуха. Встречаются моторы с принудительным обдувом и системы естественного обдува. Нагрев мотора контролируется температурой масла. Это еще менее точный показатель, чем температура ОЖ в классической системе.

Для поддержания высокого КПД двигателя температуру охлаждающей среды нужно как можно точнее регулировать, держать на высоких значениях, но не перегревать. При воздушном охлаждении сделать это не получается. Такой мотор менее экономичен. Сегодня двигатель с воздушным охлаждением редко встречается на автомобильном транспорте. Воздушное охлаждение нашло свое применение на мотоциклах, мопедах, в авиации. Оребренными поверхностями оборудованы маломощные генераторы, мотоблоки, культиваторы и тракторы.

Практические советы

В качестве рабочей жидкости для охлаждения двигателя применяют раствор антифриза или тосол.
Антифриз обязательно нужно разбавлять водой в концентрации, зависящей от погодных условий. Не вдаваясь в химический процесс, отметим: концентрат антифриза замерзает! Кроме того, вязкая жидкость создает очень большую нагрузку на помпу и хуже циркулирует по системе. А чрезмерное количество присадок только навредит двигателю.

• Охлаждающая жидкость подлежит замене, а внутренние полости — промывке в соответствии с регламентом технического обслуживания.
• Применение в качестве ОЖ воды приводит к образованию вредоносных отложений внутри системы, а в первую очередь выводит из строя помпу.
• Зимой, как известно, вода замерзает и расширяется, превращаясь в лед. Этой энергии достаточно, чтобы разорвать блок цилиндров. Обычно мотор оснащен предохранительными заглушками, которые выдавливает застывающая вода, но надеяться на них нельзя. Зачастую заглушка выходит наружу, но и блок тоже трескается.
• Помпа, выходя из строя, подтекает или издает скрежет. Это разваливается подшипник и перекошенная крыльчатка цепляет корпус. Водяной насос нужно срочно менять. Это грозит не только потерей ОЖ и перегревом. Часто вал помпы вращается при помощи ремня ГРМ. Попадание на него антифриза и перекос зубчатого колеса приводят к его провороту и выходу из строя механизма ГРМ.
• Механический вентилятор часто расположен на валу помпы, а его лопасти — близко к радиатору. Из-за перекоса вала помпы, лопасти крыльчатки могут повредить радиатор.
• При выходе из строя термостата многие водители снимают его, чтобы избежать перегрева. Они считают, что ОЖ будет идти постоянно по большому кругу через радиатор. Это может быть не совсем так, или даже совсем не так. Если термостат снят, то путь для жидкости открыт как по большому, так и по малому кругу. Антифриз течет туда, куда легче, а значит, в радиатор попадает только частично.
• Если радиатор засорен — дело плохо. При такой вынужденной мере малый круг нужно глушить. А вообще, ездить без термостата нельзя. За включение и выключение электровентилятора отвечает реле вентилятора, которое чаще называют датчиком вентилятора.

Датчик температуры охлаждающей жидкости посылает информацию на стрелку прибора на водительской панели. На него стоит поглядывать, хотя бы иногда.

Различные типы систем охлаждения в автомобилях

Когда автомобильный двигатель нагревается во время работы, задачей системы охлаждения является уменьшение нагрева и защита двигателя от перегрева. Независимо от температуры наружного воздуха система охлаждения должна поддерживать оптимальную температуру двигателя, не слишком низкую или высокую, а в умеренном постоянном соотношении. Чрезмерное охлаждение снижает эффективность использования топлива автомобилем, тогда как перегрев повреждает двигатель. Как правило, система охлаждения отвечает за отвод избыточного тепла в воздух и поддержание работы двигателя при наиболее эффективной температуре. В автомобилях используются два типа систем охлаждения: воздушное охлаждение и жидкостное охлаждение.

Системы воздушного охлаждения

В системах воздушного охлаждения обычно используются алюминиевые ребра на головке и блоке цилиндров для отвода тепла от двигателей. На ребрах проходит воздуховод, и мощный вентилятор используется для обдува этих ребер воздухом через воздуховод для рассеивания тепла в воздухе. Поскольку для охлаждения не используются какие-либо жидкости, проблем с замерзанием или утечкой охлаждающей жидкости не будет. Скорость, с которой двигатель охлаждается, зависит от площади охлаждающей поверхности, контактирующей с воздухом, и от разницы температур между цилиндром и воздухом. Часто поток воздуха контролируется датчиками температуры, поскольку в систему подается только необходимое количество воздуха, чтобы поддерживать постоянную температуру даже в холодную погоду. Двигатели с воздушным охлаждением обычно используются в нескольких старых автомобилях и в очень немногих современных автомобилях.

Системы жидкостного охлаждения

В системах жидкостного охлаждения охлаждающая жидкость, такая как вода, циркулирует по каналам блоков цилиндров и головок цилиндров, где она поглощает тепло для поддержания охлаждения двигателя. Как только тепло поглощается, горячая жидкость покидает двигатель и направляется к радиатору. Он проходит через термостат, затем в верхний патрубок радиатора и в сердцевину радиатора. Здесь нежелательное тепло рассеивается в воздушном потоке, а охлажденная жидкость выходит из радиатора и возвращается обратно в двигатель, чтобы повторить процесс.

В автомобилях требуется постоянный поток воздуха для поддержания нормальной температуры радиатора двигателя. Когда автомобиль работает, радиаторы автоматически получают воздух снаружи для охлаждения жидкости, но когда он стоит, вентилятор необходим для подачи необходимого воздуха для поддержания постоянной температуры. В некоторых автомобилях часто используются электрические вентиляторы, соединенные с датчиками температуры. Здесь термостат с клапаном используется для управления потоком жидкости через радиатор. Когда двигатель прогрет, клапан открывается и пропускает охлаждающую жидкость через радиатор, а когда двигатель остывает, клапан закрывается, препятствуя протеканию жидкости.

Как правило, в местах, где температура опускается ниже нуля градусов, охлаждающая жидкость (вода) в бачках радиатора и ведущих трубах может замерзнуть и подвергнуться расширению. Это может создать огромное внутреннее давление и привести к разрыву радиатора. Во избежание повреждения двигателя и радиатора добавляют растворы антифриза, такие как этиленгликоль, изопропиловый спирт и т. д., чтобы снизить температуру замерзания охлаждающей жидкости.

Система охлаждения двигателя | Как это работает? | Компоненты | Детали

Система охлаждения двигателя представляет собой набор различных компонентов, позволяющих охлаждающей жидкости проходить через каналы в блоке цилиндров и головке цилиндров для поглощения тепла сгорания.

Когда охлаждающая жидкость поглощает тепло, ее температура повышается. Эта горячая охлаждающая жидкость возвращается в радиатор через резиновый шланг для охлаждения. Попадая в радиатор через тонкую трубку, расплавленный хладагент охлаждается потоком воздуха.

Это важная часть двигателя внутреннего сгорания , которая предотвращает перегрев двигателя. Система охлаждения охлаждает двигатель и стабилизирует температуру в соответствии с рабочими требованиями двигателя.

Основной функцией системы охлаждения двигателя является поддержание нормальной температуры двигателя и предотвращение его перегрева.
Система охлаждения двигателя охлаждает двигатель за счет циркуляции охлаждающей жидкости через вентиляционные отверстия двигателя. Некоторые автомобили используют циркуляцию воздуха для охлаждения двигателя. В этом методе воздух циркулирует через цилиндрическую оболочку с ребрами.

Перегрев двигателя может привести к его повреждению или полной остановке. Это тепло вырабатывается при сгорании топливно-воздушной смеси внутри камеры сгорания. Когда сгорание закончено, температура двигателя становится очень высокой. Этот двигатель извлекает систему охлаждения методом теплопередачи.

Система охлаждения работает эффективно, отводя избыточное тепло от двигателя внутреннего сгорания и помогая поддерживать нормальную рабочую температуру двигателя.

Содержание

Когда двигатель работает, он выделяет огромное количество тепла. Это тепло вырабатывается за счет сгорания воздушно-топливной смеси внутри камеры сгорания теплового двигателя. Система охлаждения используется для контроля нагрева двигателя.

В блоке двигателя с цилиндрами двигателя имеется несколько сливных отверстий. Эти вентиляционные отверстия обеспечивают циркуляцию охлаждающей жидкости через головку блока цилиндров двигателя, рассеивая тепло двигателя и позволяя охлаждающей жидкости оптимально вытекать из двигателя. Резиновый шланг соединяет вход и выход водяного насоса с двигателем.

Пошаговая процедура для системы охлаждения двигателя выглядит следующим образом:

• Когда двигатель прогревается, включается система охлаждения. Водяной насос прокачивает охлаждающую жидкость через вентиляционные отверстия двигателя. Когда охлаждающая жидкость начинает течь через вентиляционные отверстия, она поглощает тепло двигателя и охлаждает его до нормальной рабочей температуры.
• Когда температура охлаждающей жидкости достигает 160-190 градусов по Фаренгейту, твердый парафин в термостате расширяется и открывается. Термостат действует как двухпозиционный клапан для охлаждающей жидкости.
• Когда парафин в термостате открывается, охлаждающая жидкость проходит через шланги в радиатор. Радиатор выполняет роль теплообменника.
• Когда охлаждающая жидкость достигает радиатора, вентилятор радиатора обдувает ребра холодным воздухом, быстро снижая температуру охлаждающей жидкости. Когда охлаждающая жидкость остывает, она возвращается к водяному насосу. Водяной насос закачает ее обратно через сливные отверстия, и весь процесс повторится.
• Способность системы охлаждения поглощать тепло зависит от типа двигателя.

1. Водяной насос
2. Радиатор
3. Радиатор. прокладка головки блока цилиндров
4. Сердцевина нагревателя

Для лучшего понимания см. изображение ниже.

1. Система воздушного охлаждения
2. Система жидкостного охлаждения

Давайте рассмотрим эти два типа систем охлаждения двигателя.

1. Система воздушного охлаждения

В двигателе с воздушным охлаждением система охлаждения подает холодный воздух вместо охлаждающей жидкости для охлаждения двигателя. Эти типы систем охлаждения обычно встречаются в старых транспортных средствах и обычных автомобилях.

В двигателях с воздушным охлаждением алюминиевые ребра закрывают блок цилиндров. Эти ребра также отводят тепло от цилиндров двигателя. Мощные вентиляторы прокачивают воздух через эти ребра, передавая тепло от двигателя циркулирующему воздуху для охлаждения двигателя.

Цилиндры этих двигателей имеют более высокий КПД по сравнению с двигателями с водяным охлаждением. Они более устойчивы к высоким температурам, чем цилиндры с водяным охлаждением.

Системы с воздушным охлаждением обладают значительным преимуществом, поскольку предотвращают повреждение системы охлаждения коррозией и предотвращают замерзание и закипание охлаждающей жидкости при экстремальных температурах.

Регулирование температуры двигателей с воздушным охлаждением является сложным процессом, и при значительном повышении фиксированной рабочей температуры требуются высокотемпературные керамические компоненты.

В системе с воздушным охлаждением количество тепла, отводимого двигателем, зависит от температуры охлаждающей жидкости, температуры ребер, скорости/количества охлаждающего воздуха и общей площади поверхности лопаток.

Эти типы систем охлаждения двигателя в основном используются в двигателях малой мощности, таких как небольшие автомобильные двигатели с пневматическим приводом, небольшие автомобили, скутеры и мотоциклы, где возвратно-поступательное движение машины обеспечивает достаточную скорость для охлаждения двигателя. Они также используются в компактных промышленных двигателях.

2. Система жидкостного охлаждения

Системы жидкостного охлаждения также известны как системы непрямого охлаждения. Эта система использует жидкую охлаждающую жидкость вместо воздуха для охлаждения двигателя.
В этой системе охлаждения охлаждающий материал не охлаждает систему напрямую. Воздух охлаждает воду, а вода охлаждает двигатель.

В этой системе двигатель закрыт водяной рубашкой. Водяные насосы используются для циркуляции воды в этих пальто. Когда вода течет через водяную рубашку, она отбирает тепло у двигателя посредством процесса теплопередачи. Когда тепло двигателя передается воде, она становится горячей. Эта горячая вода поступает в радиатор. Кулер оснащен вентилятором, который нагнетает холодный воздух для охлаждения воды. Эта холодная вода закачивается обратно в водяную рубашку, и весь цикл повторяется. Эти системы охлаждения обычно используются в больших двигателях, таких как грузовики, автобусы, тракторы и автомобили.

Как правило, система охлаждения постоянно поддерживает температуру двигателя. Двигатель – это устройство, преобразующее химическую энергию топлива в полезную механическую работу. Когда двигатель работает, он сильно нагревается. Это тепло может привести к повреждению двигателя. Поэтому для правильного охлаждения двигателя в автомобиле используется система охлаждения двигателя

Если вам понравилась моя статья, дайте мне знать.