Что охлаждает двигатель внутреннего сгорания

СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ;

Тема 1.5.1 Влияние на работу двигателя недостаточного и излишнего охлаждения

Недостаточно интенсивный отвод тепла приводит к перегреву деталей, разложению и выгоранию масла с образованием нагара, ускоряющего перегрев.

При этом резко снижается стойкость материала деталей, и некоторые из них могут прогореть, уменьшаются зазоры между деталями, повышается износ деталей и может вызвать их задиры и заклинивание.

Кроме этого, при перегреве двигателя ухудшается процесс наполнения цилиндров за счет снижения плотности горючей смеси, а процесс сгорании протекает с большой склонностью к детонации.

Все эти явления обуславливают заметное падение мощности, увеличения износа и возможность аварии двигателя.

Переохлаждение двигателя влечет за собой загустевание масла и ухудшает испарение топлива в составе горючей смеси, снижая ее воспламеняемость и скорость сгорания. При соприкосновении такой смеси с холодными стенками цилиндра она легко конденсируется, смывает масло со стенок и проникает в картер, разжижая масло и ухудшая его свойства.

Когда с холодными стенками цилиндра соприкасаются продукты сгорания смеси, их конденсация вызывает образование водных растворов кислот и коррозию стенок цилиндров.

В этих условиях, как и при перегреве, значительно снижается мощность и экономичность двигателя, увеличивается износ его деталей.

Наименьшая температура стенок цилиндра, препятствующая конденсации газов, находится в пределах 110-120 0 С. Исходя из этого, а также с учетом вышесказанного система охлаждения должна поддерживать температуру охлаждающей жидкости в пределах 85-100 0 С.

Подогрев двигателя перед пуском

Подогрев двигателей перед их пуском в холодное время обязателен, т.к. улучшается образование горючей смеси и подача смазки к трущимся деталям, в результате чего увеличивается срок службы двигателей.

На открытых площадках устанавливают оборудование для индивидуального или группового подогрева двигателей.

Чаще всего подогрев осуществляется горячей водой или паром.

Применяют электроподогрев с использованием электроэлемента.

На часть автомобилей устанавливаются автономные предпусковые подогреватели, работающие на том же топливе что и автомобиль и позволяющие осуществлять надежный пуск двигателя в условиях низких температур.

Пусковой подогреватель

Пусковой подогревательпредназначен для подогрева жидкости в системе охлаждения и масла в поддоне картера.

Основные части подогревателя: котел с камерой сгорания и жаровой трубой, топливный бачок, регулятор подачи топлива с электромагнитным клапаном и пульт управления. Полость котла вокруг жаровой трубы заполнена охлаждающей жидкостью и постоянно соединена патрубками и шлангами с рубашкой охлаждения двигателя.

При включении подогревателя в камеру сгорания из бачка поступает бензин, а при помощи вентилятора, приводимого в действие электродвигателем, подается воздух. Образующаяся горючая смесь первоначально воспламеняется электрической свечой накаливания, которую, после того как горение станет устойчивым, выключают.

По мере нагревания плотность жидкости уменьшается, и она поступает в рубашку охлаждения двигателя, подогревая цилиндры и впускной трубопровод, а выходящие из жаровой трубы газы направляются под нижнюю часть картера.

Электрофакельное устройство

Электрофакельное устройствоработает на дизельном топливе. Принцип действия устройства основан на испарении топлива в штифтовых свечах, установленных во впускных трубопроводах двигателя, смешивании паров топлива с воздухом в горючую смесь и ее воспламенении.

Образующийся факел пламени нагревает поступающий в цилиндры воздух и тем самым облегчает пуск двигателя. Топливо, поступающее к свече, сгорает не полностью. Несгоревшая часть его в виде паров и газа поступает в цилиндры, способствуя возникновению в камере сгорания дополнительных очагов воспламенения.

Работу электрофакельного устройства условно можно разделить на три режима.

Режим нагрева свечей.В данном режиме свечи нагреваются до температуры, при которой воспламеняется горючая смесь. Продолжительность нагрева свечей зависит от температуры окружающего воздуха и определяется временем до загорания контрольной лампочки.

Режим пуска двигателя.При провертывании коленчатого вала двигателя топливо поступает на нагреватель свечи, испаряется и, смешиваясь с воздухом, воспламеняется.

Давление топлива, поступающего к свечам, поддерживается перепускным клапаном, установленном на ТНВД, в пределах 0,6-0,8 кг/см 2 , что обеспечивает устойчивый факел в режимах пуска и сопровождения.

Режим сопровождения. При низких температурах возникает необходимость работы электрокафельного устройства при пуске двигателя до начала его работы в устойчивом режиме работы.

Это достигается удержанием кнопки выключателя этого устройства во включенном положении.

Тема 1.5.2 Назначение, типы и общее устройство жидкостной системы охлаждения

В двигателях внутреннего сгорания только часть тепла сжигаемого топлива превращается в полезную работу (карбюраторные до 28%, дизельные – 40%), на нагрев деталей расходуется 25-30%.

Если допустить нагрев деталей КШМ и ГРМ до высокой температуры, то это приведет к сгоранию масла, повышению трения, заклиниванию и разрушению деталей.

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°C. 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.

Содержание

• 1 Типы систем охлаждения
  • 1.1 Воздушное охлаждение
  • 1.2 Жидкостное охлаждение
  • 1.3 Охлаждение масла
  • 1.4 Испарительная система охлаждения
• 2 См. также
• 3 Примечания
• 4 Ссылки

Типы систем охлаждения [ править ]

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 с помощью насоса между двойными стенками цилиндров, охлаждаемой в особом трубчатом приборе, помещаемом впереди А. и обдуваемом струей встречного воздуха.

Воздушное охлаждение [ править ]

Воздушное охлаждение может быть естественным и принудительным.

Жидкостное охлаждение [ править ]

К «чисто жидкостным» системам охлаждения можно отнести лишь открытые системы охлаждения речных и морских судов, где для охлаждения используется забортная вода. В жидкостных системах охлаждения поршневых двигателей наземного и воздушного транспорта, а также стационарных установок охлаждающая жидкость циркулирует по замкнутому контуру, а тепло рассеивается в окружающую среду с помощью обдуваемого воздухом радиатора. В некоторых стационарных двигателях начала XX века мог отсутствовать радиатор, вместо этого имелся расширительный бак большого объёма — отчасти тепло рассеивалось за счёт испарения воды, отчасти — через стенки бака, а отчасти за счёт большого объёма воды, который не успевал достаточно прогреться за время работы двигателя.

Основные части жидкостной системы охлаждения:

• Рубашка охлаждения (1) представляет собой полость, огибающую части двигателя, требующие охлаждения. Циркулирующая по рубашке охлаждения жидкость отбирает у них тепло и переносит его к радиатору.
• Насос охлаждающей жидкости, или помпа (5) — обеспечивает циркуляцию жидкости по контуру охлаждения. В некоторых двигателях, например мини-тракторов, может применяться термосифонная система охлаждения — то есть система с естественной циркуляцией охлаждающей жидкости, в которой этот насос отсутствует. Может приводиться в движение либо через ременную передачу от вала двигателя, либо от отдельного электродвигателя.
• Термостат (2) — предназначен для поддержания рабочей температуры двигателя. Термостат перенаправляет охлаждающую жидкость по малому кругу — в обход радиатора, если температура не достигла рабочей.
• Радиатор (3) имеет развитую поверхность, обдуваемую снаружи набегающим потоком воздуха. Радиатор изготавливается из материалов, хорошо проводящих тепло, чаще всего из алюминия (радиатор для охлаждения масла чаще всего делают из меди).
• Вентилятор (4) создаёт дополнительный поток воздуха для обдува радиатора, в том числе во время остановок и при движении на малой скорости. Может приводиться ременной передачей от вала двигателя, но в современных автомобилях, за исключением крупных грузовиков, он работает от электродвигателя.
• Расширительный бак содержит запас охлаждающей жидкости. С атмосферой расширительный бак сообщается через клапан, поддерживающий избыточное давление охлаждающей жидкости при работе, что позволяет двигателю работать при большей температуре, не допуская кипения охлаждающей жидкости, которое может привести к повреждению двигателя. Автомобили начала-середины XX века часто не имели расширительных бачков. В них запас охлаждающей жидкости находился в верхнем бачке радиатора. Это было вполне допустимо, так как в основном в системе охлаждения использовалась вода, и её расширение при нагреве было небольшим. С распространением антифризов на основе этиленгликоля использование расширительного бака стало обязательным. Полупрозрачный бак, расположенный в доступном месте в верхней точке системы, облегчает также контроль уровня жидкости.

В поршневой авиации также применяются двигатели, в которых цилиндры охлаждаются непосредственно набегающим воздухом, а головки цилиндров — с использованием жидкостной системы охлаждения. Такое решение позволяет снизить массу двигателя и одновременно более эффективно охлаждать головки цилиндров, которые являются наиболее теплонагруженными частями двигателя.

Охлаждение масла [ править ]

В дополнение к основной системе охлаждения в двигателях большой мощности (на грузовиках и тепловозах), а также на двигателях с воздушным охлаждением применяется охлаждение масла. Охлаждение масла необходимо также потому, что оно поступает к па́рам трения — самым чувствительным к перегреву местам двигателя. Масло может охлаждаться охлаждающей жидкостью, либо окружающим воздухом от отдельного радиатора.

Испарительная система охлаждения [ править ]

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. [1] Кроме того в Китае по состоянию на 2014 год продолжают выпускаться дизели мощностью от 8 до 24 л.с. с испарительным охлаждением, предназначенные для мотоблоков и минитракторов.

Тема 15. Жидкости для охлаждения двигателей внутреннего сгорания

15.1 Назначение, виды охлаждающих жидкостей и требования к ним

Для обеспечения нормальной работы двигателя внутреннего сгорания необходимо постоянно отводить теплоту от нагреваемых деталей. Количество теплоты, отводимой при охлаждении, колеблется в пределах 25-35% от общей теплоты, выделяющейся при сгорании рабочей смеси. Охлаждение может быть воздушным и жидкостным. Последнее более распространено. Охлаждающая жидкость должна отвечать следующим основным требованиям:

— иметь достаточно высокую температуру кипения и теплоемкость и обладать температурой замерзания ниже температуры окружающего воздуха;

— не образовывать на водяной рубашке двигателя и элементах системы охлаж-

— не вызывать коррозию деталей двигателя и быть нейтральной к уплотнитель-

ным соединениям в системе охлаждения;

— быть безопасной в обращении, дешевой и универсальной.

Существенный недостаток обыкновенной воды как охлаждающей жидкости -высокая температура замерзания, что затрудняет ее применения в зимнее время. Другим недостатком является наличие в воде различных растворенных солей, способных в виде накипи откладываться на поверхностях деталей водяной рубашки,что приводит к ухудшению процессов теплопередачи в двигателе. Кроме того, вода может корродировать металл деталей.

При отрицательных температурах применяют низкозамерзающие охлаждающие жидкости. Коэффициент их расширения относительно высок, что не позволяет целиком заполнить систему охлаждения. Многие антифризы отрицательно действуют на уплотнительные резинотехнические изделия, сравнительно дороги. Однако низкая температура их замерзания обеспечивает надежную работу системы охлаждения при минусовых температурах окружающего воздуха.

15.2 Низкозамерзающие охлаждающие смеси (антифризы)

Наилучшей низкозамерзающей жидкостью является смесь этиленгликоля и дистиллированной воды. В зависимости от требуемой температуры замерзания смесь

может быть приготовлена в любых соотношениях. В чистом виде этиленгликоль-

бесцветная прозрачная жидкость, без запаха, температура замерзания ее -11,2°С. Максимально низкой температурой замерзания (-75°С) обладает смесь, содержащая 66,7% этиленгликоля и 33,3% воды. Положительным качеством этиленгликолевых смесей является то, что они не образуют в системе охлаждения накипи.

Промышленность выпускает чистый этиленгликоль, а также водо-этиленгликолевые смеси двух марок А-40 и А-65 (цифра обозначает температуру замерзания смеси). В А-40 содержится 53% этиленгликоля и 47% воды, в А-65 — 65% этиленгликоля и 35% воды. Этиленгликоль ядовит.

Перед заполнением системы этиленгликолевой жидкостью ее тщательно промывают смесями на 50% меньше объема. При нагревании этиленгликолевой жидкости при эксплуатации двигателя из нее испаряется вода. Поэтому ее потери в системе охлаждения восполняют дистиллированной водой.

Прежде, чем долить воду в систему охлаждения, следует проверить состав смеси

гидрометром. Он определяет значение концентрации этиленгликоля в растворе и температуру замерзания. Каждому составу смеси соответствует определенная плотность. Если концентрация этиленгликоля завышена, добавляют воду до стандартного состава смеси. Плотность жидкости А-40 при температуре 20°С составляет 1,07г/см 3 , жидкости А-65 — 1,084г/см 3 .

При переходе машины на летнюю эксплуатацию антифриз сливают. После фильтрации он может быть повторно использован. Систему охлаждения после этого хорошо промывают чистой водой.

Для легковых автомобилей «Жигули», «Волга», «Москвич», грузовых автомобилей КамАЗ, тракторов К-701 и других марок машин широко применяют всесезонную низкозамерзающую жидкость «Тосол», приготовленную на основе этиленгликоля с добавлением 2,5 — 3,0% сложной композиции противокоррозионных и антипенной присадок. Выпускают «Тосол А», «Тосол А-40» и «Тосол А-65» (ТУ 602751-73). Цвет жидкостей — зелено- голубой. Смесь концентрированного «Тосол А» и воды в соотношении 1:1 имеет температуру начала кристаллизации -35°С. Водный раствор «Тосол А» с температурой застывания не выше -40°С маркируют

как «Тосол А-40», с температурой -65°С как «Тосол А-65». Тосол А имеет плотность в пределах 1,12-1,14г/см 3 , Тосол А-40 — 1,075-1,085г/см 3 и Тосол А-65 -1,085-1,095 г/см 3 . При уменьшении объема тосола в системе охлаждения двигателя доливают дистиллированную воду. Заменяют тосол в системе охлаждения через 2 года.

Как охлаждается двигатель внутреннего сгорания?

Воздушное охлаждение, это охлаждение потоком атмосферного воздуха. Жидкостное охлаждение, это охлаждение потоком жидкости с последующим его охлаждением в специальной емкости. Смешанное охлаждение, это охлаждение двигателя при помощи жидкости, после чего сама жидкость охлаждается потоком атмосферного воздуха.

Как циркулирует жидкость в системе охлаждения двигателя?

Насос закачивает жидкость в двигатель, она забирает тепло и попадает в радиатор, где охлаждается за счет окружающей среды и воздушной системы. Оставленное антифризом тепло используется для обогрева салона, если включена печка. Остывшая охлаждающая жидкость отправляется насосом на следующий круг.

1. Как выгнать воздух из системы охлаждения
2. Потек радиатор охлаждения что делать
3. Как работает вискомуфта вентилятора охлаждения
4. Как поменять масло в гидроусилителе руля
5. Сколько тосола в камазе
6. Где находится термостат на камазе
7. Что такое гидравлика в машине
8. Как пользоваться быстрым стартом
9. Как прокачать сцепление на урале

Как циркулирует охлаждающая жидкость при закрытом термостате?

Когда хладагент достигает определенной температуры, термостат перекрывает малый круг и открывает большой, по которому жидкость и направляется далее. Насос закачивает жидкость в двигатель, она забирает тепло и попадает в радиатор, где охлаждается за счет окружающей среды и воздушной системы.

Какое устройство системы охлаждения обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости в двигателе?

Циркуляция охлаждающей жидкости в системе обеспечивается центробежным насосом. В обиходе центробежный насос называют помпой. Центробежный насос может иметь различный привод: шестеренный, ременной и др.

Какой должна быть температура охлаждающей жидкости для нормальной работы двигателя?

Сколько градусов должна быть охлаждающая жидкость? Нормальная температура работающего двигателя — 80-90°С. При достижении температуры 100°С — жидкость начинает закипать. В этом случае сразу нужно заглушить двигатель и остановить автомобиль.

Какие охлаждающие жидкости используются в системе охлаждения?

Охлаждающая жидкость состоит из воды, антифриза, специальных присадок (ингибиторов коррозии), предохраняющих систему охлаждения двигателя внутреннего сгорания от коррозионных процессов и саму жидкость от термохимического разрушения, и смазывающих материалов для помпы.

Какие типы насосов используются в системах охлаждения двигателей?

Типы насосов

— Насосы с приводом от вала ГРМ (с помощью зубчатого ремня); — Насосы с приводом от собственного электрического мотора (такими обычно выполняются дополнительные насосы). Все насосы, независимо от типа привода, имеют одинаковое устройство и принцип работы.

Какие наполнители применяют в термостатах системы охлаждения двигателя?

В термостате в качестве твёрдого наполнителя применяется нефтяной воск (церезин) с медной стружкой, который имеет большой коэффициент линейного расширения. Термостат с твёрдым наполнителем [рис. 1, б)] размещён между впускным трубопроводом (20) и отводящим патрубком (16).

Для чего нужно давление в системе охлаждения двигателя?

Давление, превышающее атмосферное, – норма для систем охлаждения 99,9% современных двигателей. Его главная и единственная задача – обеспечить отсутствие кипения антифриза, если рабочая температура мотора выше, чем температура кипения охлаждающей жидкости при атмосферном давлении.

Какая рабочая температура двигателя автомобиля?

Какой должна быть рабочая температура? Обычно она находится в узком диапазоне от 75 до 105 градусов почти для всех конструкций моторов. Правда, в последние годы для достижения маркетинговых показателей экономичности и экологичности моторы всё чаще заставляют работать при повышенных температурах от 115 до 130 градусов.