Это двигатель внутреннего сгорания. Название показывает, что топливо горит внутри двигателя. При этом выделяется тепло, которое нагревает двигатель. Двигателю нужна оптимальная температура, при которой он работает нормально. Чтобы создать и поддерживать такой заданный режим, многие двигатели используют систему охлаждения, которая включает в себя циркуляцию охлаждающей жидкости в двигателе.
Содержание
Применение системы охлаждения
Сама система усложняет производственный процесс, делает его более энергоемким, что приводит к удорожанию всей конструкции. Во время эксплуатации требуется регулярный контроль, устранение неисправностей и ремонт. Поэтому стремятся сделать систему охлаждения максимально простой. Все системы можно разделить на три типа:
- комбинированный.
- воздуха;
- жидкость;
Использование воздуха
Пневматическая система является самой простой и дешевой, как правило, не требует дополнительного оборудования и контроля. Используются два метода циркуляции:
- принужденный.
- естественный;
Естественный метод широко используется на высокоскоростных и легких мобильных транспортных средствах, таких как самолеты, которые, как правило, летают в более холодных слоях атмосферы.
Двигатель имеет воздушное охлаждение, которое приводится в движение воздушным винтом. Легковые автомобили включают автомобили и все типы моделей. Мощность двигателя таких конструкций невелика, обычно достаточно естественного воздушного потока. Для увеличения теплопередачи цилиндры снимаются с двигателя и снабжены ребрами жесткости.
Отрицательная особенность такого охлаждения — невозможность регулировать температуру двигателя. В холодную погоду он долго прогревается, а в жаркую погоду приходится выключать двигатель, чтобы он остыл.
Частично эта проблема решается форсированным методом. Используется в стационарных двигателях. В этом случае воздушный поток от вентилятора направляется в двигатель. Этим потоком можно управлять, изменяя скорость вращения вентилятора.
Употребление жидкости
Для повышения управляемости и эффективности системы охлаждения применяется жидкостный охладитель. Кроме того, схема течения антифриза в системе охлаждения имеет два круга — большой и малый, что также способствует равномерности температуры. В этом качестве ранее использовалась вода. В отличие от воздуха вода имеет лучшую теплопроводность, что увеличивает КПД. Используемая система может быть:
- открыть.
- закрыто;
При использовании первой системы жидкость циркулирует по замкнутому контуру. Он перемещается по трубам или шлангам самотеком или благодаря водяному насосу. Нагреваемый работающим двигателем, он расширяется, создавая давление выше атмосферного. Таким образом, температура кипения достигает 110 — 120 градусов. Для охлаждения используется теплообменник, который, в свою очередь, охлаждается потоком воздуха. Для регулирования температуры (хладагента) скорость воздуха, проходящего через теплообменник, изменяется. Это можно сделать, открыв и закрыв жалюзи или изменив поток воздуха. Используется в мощных двигателях.
Система разомкнутого цикла используется там, где нет недостатка в воде: это плавучие лодки. Вода поступает из бака и перекачивается в двигатель с помощью насоса. После того, как двигатель остынет, он выбрасывается.
Преимущество в том, что для его охлаждения не нужно устанавливать теплообменник и вентилятор.
Работа комбинированной схемы
Эта система в основном используется в автомобилях и некоторых мотоциклах. Включает как жидкостное, так и воздушное охлаждение. В блоке цилиндров выполнены окна, через которые протекает и нагревается вода.
Чтобы не нарушать естественное движение нагретой жидкости, она подводится к нижнему краю цилиндра, затем поднимается к головке и выходит. Далее движение продолжается по трубке до верхнего бачка радиатора. Стекающая по трубам радиатора жидкость охлаждается и по трубке проходит к водяному насосу, также называемому насосом. От насоса по патрубку проходит к нижнему краю блока цилиндров, и контур движения охлаждающей жидкости в двигателе замыкается.
Зимой, когда двигатель еще не прогрелся, охлаждение двигателя не требуется.
Чтобы выключить радиатор на это время, воспользуйтесь термостатом. Следовательно, это регулятор для определения большого и малого круга системы охлаждения. Он расположен на выходе охлаждающей жидкости двигателя. Термостат устроен таким образом, что при низких температурах охлаждающей жидкости он перекрывает доступ к радиатору, образуя небольшой круг охлаждения двигателя.
Элементы, входящие в систему
Комбинированный контур замкнутого типа включает в себя систему обогрева салона автомобиля. Исходя из этого, можно составить следующий список элементов, входящих в систему охлаждения:
- термостат;
- поклонники;
- водяной насос (помпа);
- радиаторы (один для охлаждения, другой для отопления);
- термометр.
Радиатор играет важную роль в системе охлаждения. Он состоит из двух резервуаров, соединенных множеством сварных или удлиненных латунных трубок. Реже трубы изготавливают из алюминия, так как их прочность ниже. Трубки могут быть прямыми или ленточными, с эллиптическим сечением. Благодаря такой структуре они легче выдерживают давление замороженной жидкости. Для увеличения площади теплообмена трубки проходят через пакет пластин. В нижнем бачке есть клапан для слива жидкости. В верхнем бачке есть горловина или патрубок, ведущий к расширительному бачку. Закрывается заглушкой, внутри которой расположены впускной и выпускной клапаны.
Датчик температуры расположен сбоку на радиаторе и показывает температуру охлаждающей жидкости. По центру установлен вентилятор для надувания радиатора. Получить диск можно тремя способами:
- Прямо с коленвала.
- Через сцепление.
- От электродвигателя.
Центробежный водяной насос обеспечивает циркуляцию жидкости по системе. Подключается непосредственно к валу двигателя. При большой мощности двигателя масло охлаждается путем установки маслоохладителя на основной.
Виды охлаждающей жидкости
Самая дешевая жидкость — вода, особенно если она мягкая. Он имеет хорошую теплоемкость и низкую вязкость, что позволяет ему фильтровать через небольшие отверстия. Однако он очень агрессивен и замерзает при относительно высоких температурах, поэтому его заменяют антифризом.
В советское время здесь был институт, занимающийся разработкой хладагентов. Комбинация всех жидкостей, борющихся с замерзанием, образованием льда, называется антифризом (в переводе «антифриз»). К ним относятся водный раствор этиленгликоля, реже пропиленгликоля, который нетоксичен, но намного дороже.
Антифриз не только замерзает при более низких температурах, он также меньше расширяется при замерзании. Например, вода расширяется на 9%, а 40% водный раствор этиленгликоля только на 1,5%. Процесс замораживания тоже происходит по-разному. Когда вода замерзает, она превращается в твердый монолит, а раствор этиленгликоля кристаллизуется, не повреждая механизмы.
Присадки, входящие в состав антифриза, предназначены для борьбы с коррозией, смазки трущихся деталей и борьбы с пеной. Также важно, чтобы у них была повышенная температура кипения, что благотворно сказывалось на двигателе.
При всех достоинствах у антифриза на основе этиленгликоля есть и недостатки. Главный из них — высокая токсичность. Для человека с массой тела 70 кг 140 миллилитров достаточно, чтобы привести к летальному исходу. Яд — это не только сама жидкость, но и ее пары. Даже небольшая течь в радиаторе может иметь серьезные последствия. Для раннего обнаружения неисправностей такие антифризы обладают люминесцентными свойствами.
Еще один недостаток — большая степень расширения. Для новых автомобилей это не проблема, у них уже есть расширительный бачок на этот случай, а вот для старых без доработок будет сложно. В горячем состоянии тосол вылетит, а когда остынет, уровень резко упадет. Есть еще одна трудность, с которой гораздо труднее справиться.
Антифриз хуже переносит тепло, примерно на 15-20%. В жаркое время года он просто не справится со своей работой, и двигатель может перегреться.
Срок годности этиленгликоля ограничен 2 — 3 годами, при высоких температурах срок значительно сокращается, а при превышении температуры 105 градусов присадки, смазывающие детали двигателя, быстро разрушаются. Для улучшения качества использовался силикатный антифриз. Фосфатные антифризы используются в США и Японии, но не подходят для Европы из-за повышенной жесткости воды.
