Лекция 20. Системы охлаждения

Различают системы жидкостного и воздушного охлаждения, а также проточные жидкостные системы для двигателей морских и речных судов.

Жидкостная система

Проточная система наиболее проста и в производстве, и в эксплуатации (рис. 20.1). Она состоит из насоса 4, который прокачивает воду (или другую жидкость) через рубашку двигателя 8 и сбрасывает в окружающую среду. Регулирование охлаждения производится управляемым вентилем 7 по сигналу датчика температуры 9. Основной недостаток системы – необходимость в большом запасе охлаждающей жидкости, поэтому она используется на водном транспорте, где в качестве жидкости применяется забортная вода.

В термосифонной системе циркуляция происходит из-за изменения плотности жидкости от температуры нагрева. Она применима, когда на радиаторе разность температур достигает 30 °С. Поэтому в современных ДВС не применяется.

Система с принудительной циркуляцией жидкости является основной (рис. 20.2). Здесь насос 6 подводит охлаждающую жидкость через нижний пояс цилиндров.

В смешанных системах (рис. 20.4, а, б) охлаждающая жидкость из радиатора 1 подается в верхнюю зону рубашки цилиндров или в полость головки блока (б) по трубе 10. Кроме радиатора и насоса эти две системы содержат термостат (рис. 20.4, а поз. 3, рис. 20.4, б поз. 8, 9), который регулирует расход жидкости через радиатор, увеличивая его при повышении температуры жидкости или уменьшая, при ее снижении. Однако при одноклапанном термостате возникает разряжение во всасывающей магистрали из радиатора, что приводит к снижению температуры кипения жидкости, и переход ее в двухфазное состояние с нарушением циркуляции и перегревом двигателя и кавитацией. Поэтому в смешанных системах используют двухклапанные термостаты с обводной магистралью 6 (рис. 20.7, б), по которой жидкость, минуя радиатор и клапан, идет в насос, когда возникает разряжение в системе.

Повышенной кавитационной устойчивостью обладают закрытые системы с паровоздушными крышками (рис. 20.3), содержащими воздушный (впускной) и паровой (выпускной) клапаны. Паровой клапан открывается при давлении паров 0,045…0,05 МПа, а при падении давления в системе на 0,01 МПа срабатывает воздушный клапан. В диапазоне между этими давлениями система закрыта и температура в контуре может быть доведена до 105… 110 °С без закипания жидкости, что повышает эффективность охлаждения, вследствие увеличения температурного напора. Поэтому начинают применять герметизированные системы с температурой жидкости до 120 °С при давлении до 0,2 МПа.

Удельный объем системы охлаждения составляет для легковых автомобилей 0,18…0,24 л/кВт, для грузовых 0,25…0,34 л/кВт.

Жидкостный термостат (рис. 20.5) имеет сильфон 1, заполненный легкокипящей жидкостью (1/3 этилового спирта и дистиллированная вода). Нижняя часть сильфона прикреплена к корпусу. На верхней части сильфона расположены два клапана 7 и 4. При непрогретом двигателе клапан 7 закрыт, а клапан 4 открыт и жидкость идет к насосу через окно 5. При прогреве жидкость в сильфоне испаряется, сильфон удлиняется, клапан 4 прикрывается, а клапан 7 открывается и жидкость идет к радиатору. На рис. 20.3 показан термостат с твердым наполнителем, а на рис. 20.6 – программируемый термостат, в котором электронный блок управления подает на термосопротивление 6 напряжение и термостат открывается. Диапазон регулирования от 85 °С (частичный нагрев) до 110 °С.

– нагрузки двигателя;

– частоты вращения;

– скорости движения автомобиля;

– температуры окружающей среды;

– температуры охлаждающей жидкости.

Регулирование теплоотвода может производиться за счет изменения расхода воздуха через радиатор, либо жалюзями у радиатора, либо вентилятором. Наиболее рационально изменение привода вентилятора либо с помощью гидравлических или электромагнитных муфт, при приводе его от коленчатого вала либо от отдельного электропривода.