Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания

 Система охлаждения двигателя  внутреннего сгорания 

 Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания — совокупность устройств, обеспечивающих подвод охлаждающей среды к нагретым деталям двигателя и отвод  от них в атмосферу лишней теплоты, которая должна обеспечивать наивыгоднейшую степень охлаждения и возможность  поддержания в требуемых пределах теплового состояния двигателя  при различных режимах и условиях работы. 

 В период сгорания рабочей смеси температура в  цилиндре достигает 2000 °C и более. Система  охлаждения предназначена для поддержания  оптимального теплового состояния  двигателя в пределах 80-90 °.Сильный  нагрев может вызвать нарушения  нормальных рабочих зазоров и, как  следствие, усиленный износ, заклинивание и поломку деталей, а также  снижение мощности двигателя, за счёт ухудшения наполнения цилиндров  горючей смесью, самовоспламенения  и детонации. Для обеспечения  нормальной работы двигателя необходимо охлаждать детали, соприкасающиеся  с горячими газами, отводя от них  тепло в атмосферу непосредственно, либо при помощи промежуточного тела (воды, низкозамерзающей жидкости). При  чрезмерно сильном охлаждении рабочая  смесь, попадая на холодные стенки цилиндра конденсируется и стекает в картер двигателя, где разжижает моторное масло. Как следствие этого мощность двигателя уменьшается, а износ  увеличивается. При понижении температуры  масло густеет. Это является причиной того, что масло хуже подается в  цилиндры и увеличивается расход топлива, уменьшается мощность. Поэтому  система охлаждения должна ограничивать температурные пределы, обеспечивая  наилучшие условия работы двигателя. 

 Типы  систем охлаждения 

 Существует три  типа систем охлаждения двигателей внутреннего  сгорания: воздушная, жидкостная и гибридная. Термические двигатели для А. требуют охлаждения цилиндров. Только для слабых, велосипедных газолиновых двигателей достаточно воздушного охлаждения при помощи рубцов, прилитых к поверхности цилиндра; для более сильных необходима циркуляция воды помощью насоса между двойными стенками цилиндров, охлаждаемой в особом трубчатом приборе, помещаемом впереди А. и обдуваемом струей встречного воздуха.  

 1.Воздушное охлаждение 

 Рубашка цилиндра свободно обдувается воздухом, тем  самым забирая большую часть  тепла двигателя. Является самой  простой, так как не требует сложных  деталей и систем управления. Недостаток системы заключается в маленькой  теплоёмкости воздуха, что не позволяет  равномерно отводить от двигателя большое  количество тепла и, соответственно, создавать компактные мощные силовые  установки. 

 Примером машины с воздушным охлаждением может  служит автомобиль ЗАЗ-968. Так как  предполагалось, что советским автовладельцам придется обслуживать автомобиль самостоятельно (и с учётом дефицита запчастей), воздушное охлаждение оценивалось  положительно и виделось весьма практичным в суровых зимних условиях (при  низких температурах нет риска замерзания охлаждающей жидкости на стоянке). Кроме  того, малая масса силового агрегата, его простота и разборная конструкция (съёмные цилиндры) позволяла отремонтировать  автомобиль практически «в чистом поле». Однако такая конструкция системы  охлаждения обусловила возникновение  проблемы перегрева в жаркую погоду, которая особенно усугублялась в  процессе износа двигателя, когда его  оребрение покрывалось слоем  масла и прилипшей к нему пыли. Следует отметить, что на автомобилях  ЛуАЗ-969, где тот же двигатель работал  с большей нагрузкой, но лучше  обдувался набегающим потоком воздуха, его перегрев наблюдался редко. 

 2.Жидкостное охлаждение 

 Цилиндры двигателя  охлаждаются жидкостью, после чего она возвращается в расширительный бачок. Является очень старым типом  системы охлаждения, в настоящее  время этот тип в автомобилестроении не используется, так как жидкость не успевает охладиться, поэтому двигатели, оснащённые этой системой охлаждения, не могут работать в течение длительного  времени. Однако в двигателях речных и морских судов запас охлаждающей  жидкости (забортной воды) не ограничен, что позволяет уменьшить вес  силовой установки по сравнению  с двигателями с гибридной  системой охлаждения. 

 3.Гибридный тип 

 Сейчас гибридную  систему называют жидкостной. Фактически она всё же гибридная, так как  там тоже участвует воздух. 

 Гибридный тип  сочетает вышеуказанные системы: тепло  от цилиндров отводится жидкостью, после чего, на удалении от теплонагруженной части двигателя, охлаждается в  радиаторах воздухом. Состоит из рубашки  охлаждения блока цилиндров, головки  охлаждения блока цилиндров, радиатора, вентилятора, жидкостного насоса, термостата, расширительного бачка и датчика  температуры. Этот тип используется на всех современных автомобилях. Охлаждающая  жидкость охлаждает цилиндры, а затем  охлаждается сама в радиаторе. В  этой системе существует два круга  циркуляции жидкости — большой и  малый. Большой круг составляют блок двигателя, водяной насос, радиаторы (в том числе — отопителя  салона), термостат. В малый круг входит блок двигателя, водяной насос, термостат. Регулировка количества жидкости между кругами циркуляции жидкости регулируется термостатом. Малый  круг охлаждения предназначен для быстрого введения двигателя в эффективный  тепловой режим. 
 

 Система гибридного типа охлаждения обычно включает следующие  элементы:

 двойные стенки цилиндров, пространство между которыми заполнено  охлаждающей жидкостью (например, водой  или антифризом);

 теплообменник или  радиатор, состоящий из трубок и  полостей;

 вентилятор, состоящий  из ступицы и лопастей, при вращении которого обеспечивается прокачка воздуха  между трубками радиатора;

 насос центробежного  типа для обеспечения циркуляции охлаждающей жидкости в системе;

 трубопроводы, связывающие  двигатель с радиатором. 

 Двухконтурная система охлаждения 

 двухконтурная система  охлаждения (напр. дизеля — Тепловоз ТЭП150). В одном контуре охлаждается  вода дизеля, а в другом вода, охлаждающая  масло и наддувочный воздух (в  теплообменных аппаратах). Охлаждение воды обеих контуров осуществляется воздухом в полуторных радиаторных  секциях холодильной камеры, имеющей  три мотор-вентилятора. В контуре  охлаждения воды дизеля используются радиаторные секции половинной глубины, а в контуре охлаждения воды второго  контура используются радиаторные  секции полной глубины. Мотор-вентиляторы  холодильной камеры оборудованы  системой плавного регулирования их производительности. 

 Подвид  системы охлаждения, называемый испарительной  системой охлаждения 

 Также существует подвид системы охлаждения, называемый испарительной системой охлаждения. Главное отличие её от обычных  водяных или этиленгликолевых —  доведение температуры охлаждающей  жидкости (воды) выше точки кипения, в результате чего при испарении  от теплонагруженных деталей отводится  большое количество тепла. Пар конденсируется в жидкость в радиаторе и цикл повторяется. Подобные системы использовались в авиастроении в 30-х годах XX века. 

 Охлаждающая жидкость 

 Охлаждающая жидкость состоит из воды, антифриза, специальных  присадок, предохраняющих систему охлаждения двигателя внутреннего сгорания от коррозионных процессов и саму жидкость от термохимического разрушения. Антифризом называется соединение, при  добавлении которого к воде, понижается её температура замерзания. Антифризами  являются, практически, все неорганические соли (хлористый натрий, калий, кальций), анилин, спирты, глицерин, гликоли, целлозольвы, карбитолы и др. 

 В настоящее время  применяются в основном охлаждающие  жидкости на основе этиленгликоля. Все  этиленгликолевые ОЖ по качеству отличаются друг от друга только набором (или  отсутствием) необходимых присадок и степенью разбавления водой. Охлаждающие  жидкости на основе гликоля не опасны для человека. Они ядовиты только при приёме внутрь.=)