Система воздушного охлаждения двигателя
Воздушная система охлаждения двигателя пользовалась огромной популярностью после Второй мировой войны, когда у людей не было денег на покупку дорогих автомобилей. Простая и надежная система, построенная на принудительном обдуве разогретого блока цилиндров потоком воздуха, отлично зарекомендовала себя на маломощных микролитражках европейского производства.
Назначение воздушного охлаждения двигателя
При работе двигателя внутреннего сгорания, температура отдельных деталей может повышаться до 800-900 градусов, а цилиндры разогреваются до 2000 градусов Цельсия и выше. Если не охлаждать двигатель, его мощность заметно снизится, а расход топлива и масла увеличится. Перегрев деталей мотора, к тому же, приводит к их быстрому износу и поломке.
До 2001 года двигатели воздушного охлаждения от Volkswagen Beetle использовались в качесте двигателей подъемников на австралийском горнолыжном курорте Тредбо
Чрезмерное охлаждение действует на двигатель не менее негативно. При переохлаждении наблюдаются практически те же признаки: снижение мощности, ускоренный износ деталей, повышенный расход топлива.
В современных автомобилях система охлаждения помимо основной задачи выполняет еще и ряд второстепенных. Прежде всего, это нагрев воздуха в системе отопления салона. Помимо этого, средствами системы охлаждения зачастую охлаждают моторное масло, рабочую жидкость автоматической коробки передач, а в некоторых случаях, приемный коллектор или даже дроссельный узел.
Для выполнения всех этих задач в современной системе охлаждения, воздушной или жидкостной, рассеивается около 35% тепла, полученного в результате сгорания топлива.
Устройство воздушной системы охлаждения
Теплоносителем в воздушной системе охлаждения служит поток воздуха.
Он отводит тепло от цилиндров, головки блока и масляного радиатора. Система включает в себя: вентилятор, охладительные ребра цилиндров и головки (или головок), съемный кожух, дефлекторы и контрольные приборы.
Возможно, самый мощный автомобильный двигатель воздушного охлаждения был установлен на Porsche 911 (933) Turbo S в 1997 году. Этот двигатель с двумя турбинами развивал 400 лошадиных сил
Блок и головку блока цилиндров двигателей с воздушным охлаждением оснащают дополнительными ребрами, увеличивающими площадь поверхности, контактирующей с воздухом. Воздушный поток подается к корпусу двигателя принудительно, при помощи вентилятора с лопастями из прочного, но легкого алюминиевого сплава.
Конструкция вентилятора системы воздушного охлаждения
Вентилятор — главный узел системы, а ротор вентилятора — его основная деталь. Для оптимизации потока воздуха форму и конструкцию деталей вентилятора тщательно просчитали инженеры. Он состоит из направляющего диффузора и ротора, как правило, состоящего из 8 лопаток, расположенных радиально.
В направляющем аппарате — диффузоре — есть свои лопасти переменного сечения, служащие для направления потока. Они неподвижны и равномерно располагаются по окружности.
Двигатели с воздушным охлаждением ставились на полноприводные военные грузовики чешской компании Tatra
Лопасти направляющего аппарата меняют направление воздушного потока, заставляя его двигаться в сторону противоположную вращению ротора. Это позволяет увеличить воздушное давление, а следовательно, охлаждение двигателя.
Вентилятор приводится в движение от шкива коленчатого вала при помощи ремня. Направляющий аппарат неподвижно закреплен на двигателе.
Вентилятор оснащен защитной сеткой, позволяющей избежать попадания посторонних предметов в направляющий аппарат.
Как работает воздушное охлаждение двигателя
Поскольку цилиндры и их головки нагреваются больше других деталей, мощный воздушный поток направляется, в первую очередь на них, вдоль каналов между ребрами охлаждения. Затем воздух равномерно распределяется на все детали двигателя с помощью направляющих поток дефлекторов – тонких металлических пластин.
Объем воздуха, подаваемого вентилятором в систему охлаждения, составляет примерно 30 куб.м в минуту. Это обеспечивает нормальную работу двигателя невысокой мощности и небольшого объема в температурных пределах от -40 до +40 градусов.
Интенсивность охлаждения двигателя с воздушной системой регулируется автоматически при помощи термостатов и заслонок.
Преимущества и недостатки воздушной системы охлаждения
Преимуществом воздушной системы охлаждения двигателей является простота эксплуатации, технического обслуживания и ремонта.
Воздушное охлаждение позволяет значительно снизить массу мотора и упростить холодный запуск.
К недостаткам воздушной системы охлаждения принято относить увеличение габаритов двигателя и повышенный уровень шума. К тому же, в подобных системах некоторые элементы испытывают большую тепловую нагрузку за счет неравномерности обдува.
Двигатели с воздушным охлаждением чувствительнее к качеству топлива, смазочных материалов и запасных частей, так как работают, в целом, в более экстремальном режиме эксплуатации. Кроме того, необходимо тщательно следить за чистотой в моторном отсеке, так как даже тонкий налет грязи на корпусе двигателя существенно снижает характеристики охлаждения.
Характерные поломки системы воздушного охлаждения двигателя
Признаком плохой работы охлаждающей системы служит повышение температуры масла в картере двигателя, регистрируемое специальным датчиком.
Самая распространенная поломка воздушной системы охлаждения — это обрыв ремня вентилятора. На приборной панели автомобилей, в которых применена система воздушного охлаждения, имеется лампа, которая сигнализирует об этой неисправности.
Автомобили с воздушным охлаждением двигателя
Пик применения двигателей воздушного охлаждения в автомобилестроении пришелся на шестидесятые годы двадцатого века. В тот период в мире выпускалось максимальное количество автомобилей с воздушным охлаждением двигателя. Наиболее известны модели концерна Volkswagen – такие как знаменитый «Жук», Transporter T1 и T2 и другие. Модели, построенные на основе такого двигателя, строили американские инженеры из GM (Chevrolet Corvair), французские (Citroën 2CV, GS и GSA) и японские (Honda 1300). Отдельного упоминания достойны автомобили с двигателями воздушного охлаждения другого германского концерна – Porsche. Одна из наиболее известных моделей, выпускающаяся и в наше время Porsche 911, в течение долгого времени оснащалась двигателем с воздушным охлаждением. Благодаря гению Фердинанда Порше, мощными двигателями воздушного охлаждения оснащались только автомобили этой компании.
Большая часть излишков тепла, то есть около 44% отводится от двигателя через выхлопную трубу, вне зависимости от типа системы охлаждения
В современном автомобилестроении двигатели с воздушным охлаждением утратили популярность. Главным образом, вследствие доминирования переднеприводных моделей с поперечным расположением двигателя. При такой конструкции, во-первых, трудно организовать эффективную систему воздушного охлаждения, а во-вторых, нетрудно установить радиатор водяного охлаждения.
Отечественный автопром также не обошел популярную концепцию стороной. Все автомобили Запорожского автозавода, выпущенные в период существования СССР, обладали двигателями воздушного охлаждения с приводом на задние колеса, установленными в задней части кузова, по той же концепции Фердинанда Порше.
Устройство воздушной системы охлаждения
Система воздушного охлаждения двигателей состоит из ряда элементов, регулирующих ее работу и поддерживающих заданный тепловой режим двигателя.
• подкапотное пространство, закрытое кузовными панелями;
• центробежный вентилятор с направляющим аппаратом, приводимый в действие коленчатым валом двигателя;
• рубашки охлаждения;
• органы, управляющие расходом воздуха в виде заслонок, управляемых термостатами, дросселирующих вход и выход воздуха, или автоматической муфты регулирования частоты вращения лопастей вентилятора;
• датчик температуры и показывающий прибор в кабине водителя;
• оребрение цилиндров и их головки.
По сравнению с жидкостной системой охлаждения воздушная имеет ряд преимуществ:
• простота и удобство эксплуатации;
• отсутствие дорогостоящих узлов и агрегатов;
• меньшая масса двигателя;
• более быстрый прогрев двигателя;
• пониженная чувствительность к колебаниям температуры, что особенно важно при эксплуатации автомобиля в районах с жарким или холодным климатом.
К недостаткам устройства воздушной системы охлаждения следует отнести:
• повышенный уровень шума, создаваемый вентилятором;
• большую напряженность отдельных деталей двигателя вследствие их неравномерною охлаждения;
• большой расход мощности на привод вентилятора (10 —15 % мощности двигателя).
Неисправности системы охлаждения, подробнее….
Шесть мифов о «воздушниках»: чем воздушное охлаждение круче жидкостного
Моторы-«воздушники» получили отставку совершенно зря. Достоинств у них столько, что любой новомодный турболитр с даунсайзингом в придачу позавидуют. И о многих плюсах воздушного охлаждения некоторые сегодня даже не догадываются.На первый взгляд – взгляд потребителя, владельца семейной легковушки или целого коммерческого автопредприятия – преимущества двигателей с воздушным охлаждением лежат на поверхности:
- «воздушник» конструктивно проще мотора с жидкостным охлаждением
- он надежнее;
- он дешевле в эксплуатации.
О минусах воздушного охлаждения все тоже как будто наслышаны, и напомнить о них здесь стоило бы лишь для соблюдения баланса аргументов. Но на самом деле есть только один значимый для потребителя недостаток мотора с воздушным охлаждением:
- «воздушник» более шумный.
Все остальные минусы или давно потеряли актуальность, или всегда были досужими сказками. Так что есть повод поговорить об этих незаслуженно подзабытых агрегатах подробнее.
Из истории «воздуха»
Двигатель Porsche 911 Carrera 4
Да, было время, когда автомобильные моторы с воздушным охлаждением проигрывали собратьям с охлаждением жидкостным (тогда говорили – водяным, поскольку антифризы были понятием чисто теоретическим). Двигатели-«воздушники» получались менее мощными, перегревались летом и не прогревались зимой. Из-за температурных проблем ресурс такого двигателя был меньше, часто случались отказы. Но все эти вопросы были решены к 1950-м годам, когда воспрянувшая после Второй мировой Европа начала пересаживаться с велосипедов на компактные автомобильчики. Дешевые и неприхотливые «воздушники» начали массово применять не только на VW Beetle, но и на Citroen 2CV, Fiat 500, NSU Prinz и прочих автомобилях. И это мы еще не говорим о целой плеяде серийных заднемоторных спорткаров Porsche, 4-, 6- и 8-цилиндровые моторы которых вплоть до 1998 года охлаждались воздухом!
Двигатель ЗАЗ-968А «Запорожец»
В то время как немецкий «Жук» с его обдуваемым воздухом оппозитником во всем мире мигом стал образцом простоты и безотказности, в нашей стране сложилось устойчивое и по сей день не искорененное предубеждение против моторов воздушного охлаждения. Дескать, они и греются безбожно, и ломаются через день, да и силенок у них маловато. Виноват во всем бедолага «Запорожец», которому пришлось отдуваться за честь всех «воздушников» перед лицом целого СССР. Вместе с сомнительным качеством сборки ЗАЗикам досталась мизерная по масштабам СССР сервисная сеть. Сам по себе мелитопольский силовой агрегат МеМЗ был неплох, но обслуживаемый в кустарных условиях, заправляемый «автолом» и ремонтируемый «на коленке», он в самом деле не был примером надежности. Поэтому прежде чем продолжить повествование, хочу попросить читателя ассоциировать понятие «воздушник» не с «Запором», а с «Жуком» или хотя бы с «Ситроен де шво». Так будет честнее.
Двигатель «Запорожец» МеМЗ-968
1. Он греется – неправда
На самом деле, температурные особенности моторов-«воздушников» можно отнести не к минусам, а к плюсам. Да, из-за меньшей теплоемкости и теплопроводности воздух не может так быстро отобрать тепло, как вода или антифриз. Но с другой стороны разница температур между стенками цилиндров и забортным воздухом больше, чем между теми же стенками и циркулирующей в системе охлаждающей жидкостью. Поэтому тепловой режим «воздушника» меньше зависит от погоды – то есть вероятность перегрева двигателя-«водянки» даже с самым большим радиатором в жару намного выше.
Схемы систем воздушного охлаждения
Еще одно очень важное преимущество «воздушника» – в три-четыре раза более быстрый прогрев после холодного пуска. Отсюда – и экономия топлива, и продление ресурса, и лучшая экология, и, наконец, удобство для водителя. Только у самых сложных «жидкостных» моторов образца 2010-х годов, имеющих три контура системы охлаждения, получается достигнуть подобных показателей прогрева.
2. Он громоздкий – неправда
Внешне «воздушник» может казаться более массивным, поскольку его цилиндры и головки со всех сторон окружены кожухами-воздуховодами, да и вентилятор обдува с дефлектором обычно выглядит более чем внушительно. Но предметное сравнение габаритов двух моторов с одинаковыми диаметром цилиндров и ходом поршня, но разными системами охлаждения, говорит о том, что габариты если и отличаются, то как раз в пользу «воздушника» – зачастую он оказывается чуть компактнее. Но главное даже не это.
Двигатель VW Beetle
Что касается размеров, справедливо будет принимать во внимание габариты не одного только двигателя, но и тех его неотъемлемых компонентов, которые крепятся отдельно, на кузове. Вот тут и проявляется неопровержимое преимущество «воздушника»: говоря современным языком, он выполнен в форм-факторе «моноблок», в то время как «водянка» имеет вынесенный на кузов громоздкий радиатор с вентилятором и системой шлангов. Которые, естественно, компактности силовому агрегату не добавляют.
3. Он ненадежный – неправда
На самом деле надежность двигателя с воздушным охлаждением существенно выше, ведь по статистике система жидкостного охлаждения служит причиной 20% всех отказов двигателя. А у «воздушника» как раз отсутствуют компоненты, обладающие низкой отказоустойчивостью: радиатор, термостат, помпа, трубопроводы, сальники и прочие уплотнения. Вентилятор и дефлекторы для обдува цилиндров воздухом устроены существенно проще, поэтому вероятность их отказа мизерна. Кстати, по этой же причине затраты на обслуживание «воздушников» также ниже.
Двигатель Porsche 911
4. Он шумный – правда
Что есть, то есть – шумит. И поделать с этим ничего нельзя. Точнее, идеи есть, но воплотить все их очень сложно. Беда в том, что у «воздушника» нет такой эффективной шумоизоляции, как двойные стенки рубашки охлаждения, заполненной водой или антифризом. И более того, все шумы мотора (механические, газообмена, горения) порой усиливаются ребрами цилиндров и головок. Поэтому конструкторы борются в первую очередь с источниками шумов, повышая жесткость деталей и применяя подпружиненные разрезные шестерни приводов, гидрокомпенсаторы клапанов, материалы с точно подобранным коэффициентом температурного расширения. Аэродинамические шумы вентилятора можно значительно уменьшить, но это дело нелегкое – нужны серьезные усилия конструкторов и технологов.
Двигатель Fiat 500
5. Малый ресурс – неправда
В первые 50 лет автомобильной эры к воздушному охлаждению конструкторы относились легкомысленно – дует мощный вентилятор на оребренные цилиндры, да и ладно. Но такое охлаждение часто было неравномерным, с застойными зонами и местными перегревами. Цилиндры деформировались, нарушались установленные зазоры цилиндропоршневой группы, масло коксовалось и выгорало. В результате детали изнашивались более интенсивно, чем у моторов с водяной «рубашкой», которая более равномерно распределяла выделяемое через стенки цилиндров тепло и отбирала его. Но организовать ровный обдув воздухом всех горячих зон двигателя оказалось не так уж сложно, и со временем двигатели-«воздушники» получили рациональное распределение тепла.
Еще один нюанс, уже из области высоких материй: при воздушном охлаждении проще организовать более высокую температуру стенок цилиндров (независимо от их головок). «Лишние» 15-20 °C снижают потери на трение колец о цилиндры (масло-то на стенках более жидкое!), а также уменьшают их износ (в том числе и коррозионный) и замедляют старение масла за счет его меньшего окисления. Выше уже было сказано о том, что мотор с воздушным охлаждением работает в холодном состоянии в несколько раз меньшее время, чем мотор с водяным – а значит, и время интенсивного износа трущихся пар намного меньше.
Двигатель Porsche 911 GT2
6. Он хилый – неправда
Причина для подобного обвинения есть, но суть проблемы такова, что ею можно пренебречь. Дело в том, что при увеличении нагрузки температура охлаждаемых воздухом цилиндров и их головок быстро повышается, а значит, повышается температура воздуха, поступающего в цилиндры. Отсюда – худшее весовое наполнение цилиндров рабочей смесью и кратковременное падение отдачи двигателя. Но исследования ученых-моторостроителей показывают, что разница коэффициента наполнения цилиндров у «воздушников» и «водянок» не превышает 3,5%. И это при 2 000 об/мин, а с ростом оборотов разница вообще стремится к нулю. Таким образом, теоретически существующую особенность эффективного наполнения цилиндров конструкторы решают за счет повышения рабочих оборотов двигателя. И, разумеется, данный вопрос вообще не касается наддувных двигателей воздушного охлаждения.
Так почему же?
Каждый, кто дочитал эту не самую простую статью до конца, вслух или мысленно уже задался вопросом: и по какой же причине от такого замечательного типа охлаждения отказались даже спецы из Porsche, которые одних только 911-х с «воздушниками» выпустили более 400 000 экземпляров? Причин много, и мы их рассмотрим в следующей статье. Но сразу скажем: мотор не виноват. Не все ведь в этом мире зависит от технарей и техники…
Читайте также:
Преимущества воздушного охлаждения — Официальный сайт бренда АГРОМАШ
Продолжается совершенствование двигателей колесной техники
Колесные тракторы и самоходные шасси под брендом АГРОМАШ производства предприятий Концерна «Тракторные заводы» хорошо известны в сельском хозяйстве, строительно-дорожной и коммунальной сферах. Они традиционно оснащаются двигателями воздушного охлаждения мощностью от 25 до 90 л.с. Существуют также стационарные модификации двигателей мощностью от 20 до 40 л.с., которые используются в гражданских и оборонной отраслях в составе электро- и сварочных агрегатов, воздушных компрессоров, водяных насосов, автобетоновозов и т.д. Все эти двигатели имеют между собой очень высокую степень унификации (более 90%), и отличаются только количеством цилиндров (2, 3 и 4), а также наличием (или отсутствием) турбонаддува.
В чем преимущества двигателей воздушного охлаждения в сравнении с двигателями жидкостного охлаждения (ДЖО)?
В первую очередь, двигатели воздушного охлаждения отличаются более простой конструкцией: у них нет водяного насоса, радиатора (изготавливаемого, к тому же, из дорогостоящих цветных металлов), термостата, патрубков, хомутов, дополнительных труб подвода и отвода жидкости. Во-вторых, они обладают высокой ремонтопригодностью: наличие индивидуальных цилиндров позволяет, в случае необходимости, производить замену отдельных цилиндров, что делает возможным ремонт даже в полевых условиях. В ДЖО в этом случае необходима либо замена блока цилиндров, либо выпрессовка гильз цилиндров с последующей их заменой. В-третьих, их отличает высокая живучесть. Повреждение радиатора и патрубков в ДЖО, а также простое ослабление хомутов на водяных патрубках обуславливает невозможность эксплуатации в связи с утечкой жидкости. Это особенно актуально в сельской местности и отдаленных районах, где далеко не всегда можно найти антифризы, а также при эксплуатации в условиях экстремальных температур. При работе в условиях жаркого климата вызывает опасность процесс выкипания охлаждающей жидкости, затруднительна эксплуатация также и в районах с повышенной запыленностью – при уборке, например, хлопка, или в условиях пустынь и степей, поскольку в этом случае радиаторы системы жидкостного охлаждения быстро забиваются.
Всех этих недостатков лишены двигатели воздушного охлаждения. Более того, даже повреждение оребрения цилиндров и головок цилиндров не помешает дальнейшей эксплуатации двигателей. В боевых условиях важным преимуществом двигателей воздушного охлаждения является также значительно меньшее время вывода двигателя на рабочий режим, поскольку не требуется прогрева жидкости, что особенно ярко проявляется в зимнее время. Вышеперечисленные преимущества обусловливают и меньшие эксплуатационные затраты
В Концерне «Тракторные заводы» постоянно ведутся работы по совершенствованию двигателей воздушного охлаждения в направлении как обеспечения современных международных требований к экологической чистоте, так и повышению их агрегатной мощности:
– совершенствование системы газообмена за счет снижения сопротивления впускного и выпускного трактов, переход на трех- и четырехклапанные головки цилиндров, согласование вихревого движения заряда с характеристиками топливоподачи и геометрией камеры сгорания;
– оптимизация характеристик системы турбонаддува, в том числе за счет применения охлаждения наддувочного воздуха;
– модернизация системы топливоподачи за счет управления углом опережения впрыскивания топлива, повышения интенсивности подачи и максимальных значений впрыскивания топлива, а также увеличения количества сопловых отверстий распылителя;
– переход на камеру сгорания открытого типа;
– применение регулируемой по нагрузке и скоростному режиму рециркуляции отработавших газов (ОГ) с обеспечением охлаждения перепускаемых газов.
Так, в 2008 году на макетном образце трехцилиндрового двигателя с турбонаддувом были реализованы европейские экологические нормы уровня Stage-3A за счет применения охлаждения надувочного воздуха. А в 2013 году переход с двухклапанных головок цилиндров (ГЦ) на трехклапанные позволил разнести по разным сторонам ГЦ впускные и выпускной канал, снизив, тем самым, нежелательный подогрев впускного воздуха и, соответственно, тепловую напряженность двигателя (рис.1). Последнее мероприятие обеспечило возможность отказаться от наклонного расположения форсунки (35о к вертикали), перейдя к вертикальному, и применить многосопловые распылители (с 6-ю отверстиями вместо традиционных 3-х), позволившие повысить степень равномерности распределения топлива по камере сгорания (рис.2). Результатом стало значительное улучшение топливной экономичности двигателей (на 6 – 8%) и увеличение агрегатной мощности (на 15 – 25%) (табл.).
Кроме того, в концерне ведутся работы по применению альтернативных топлив: водо-топливных эмульсий, различных газов. В результате появились газовые тракторы производства ООО «Завод инновационных продуктов», работающие на компримированном (т.е. сжатом) природном газе (КПГ). Однотопливные газовые двигатели созданы на базе дизелей, и, сохранив все преимущества воздушного охлаждения, добавили ряд предпочтений применения самого экологически чистого углеводородного топлива – метана: увеличение ресурса двигателей в 1,5 – 2,0 раза, уменьшение эксплуатационных затрат на топливо в 2,5 – 3,0 раза, снижение загрязнения окружающей среды за счет полного отсутствия сажи и оксидов серы в ОГ (что характерно для дизелей), уменьшения шумности рабочего процесса.
Дальнейшее совершенствование двигателей воздушного охлаждения планируется проводить в направления развития бортовой диагностики, что будет реализовано за счет применения встроенных датчиков:
– расхода топлива и воздуха;
– температуры масла, воздуха, ОГ, топлива, деталей;
– давления воздушного заряда в системе впуска и ОГ в системе выпуска, в системе смазки;
– скоростного режима.
Основная цель проводимых в этом направлении работ по совершенствованию двигателей воздушного охлаждения – это добиться простоты конструкции, надежности в эксплуатации и экологической безопасности.
Рис. 1. Трехклапанная головка цилиндров – схема расположения впускных и выпускных каналов и отверстий под соответствующие клапаны. Обозначение: 1 вп. и 2 вп. – отверстия под первый и второй впускные клапаны
а)
б)
Рис. 2. Схема развития топливных струй в камере сгорания при (а) двухклапанной головке цилиндров и трехсопловых распылителях и (б) трехклапанной головке цилиндров и шестисопловых распылителях
Сравнительные характеристики дизелей с двух- и трехклапанными головками цилиндров | ||||||||
Параметр | Трехцилиндровый двигатель | Четырехцилиндровый двигатель | ||||||
2-клапанная ГЦ | 3-клапанная ГЦ | 2-клапанная ГЦ | 3-клапанная ГЦ | |||||
Номинальная частота вращения коленчатого вала, об/мин | 2000 | 2200 | 2000 | 2200 | 2000 | 2100 | 2000 | 2100 |
Operating power, kW (h.p.) | 44,1 (60) | 47,8 (65) | 51,5 (70) | 55,1 (75) | 55,1 (75) | 62,5 (85) | 66,2 (90) | 69,9 (95) |
Максимальный крутящий момент, Нм | 221 | 218 | 270 | 268 | 284 | 335 | 365 | 365 |
Удельный эффективный расход топлива, г/(кВт·ч) | 230 | 235 | 219 | 220 | 235 | 241 | 218 | 218 |
Масса дизеля в состоянии поставки, кг | 350 | 356 | 430 | 438 | ||||
Dimensions, mm | ||||||||
– length | 757 | 757 | 937 | 937 | ||||
– ширина | 638 | 638 | 641 | 641 | ||||
– height | 940 | 938 | 940 | 932 | ||||
Алексей КУЛЬЧИЦКИЙ,
главный специалист ООО «Завод инновационных продуктов»
Концерна «Тракторные заводы»,
доктор технических наук.
Система воздушного охлаждения
Категория:
Тракторы-2
Публикация:
Система воздушного охлаждения
Читать далее:
Система воздушного охлаждения
Двигатели Д-144 и Д-21А — воздушного охлаждения, система которого выполнена по единой схеме. Вентилятор (рис. 1, а) расположенный с правой стороны двигателя, нагнетает холодный воздух в полость кожуха. Далее воздух проходит в промежутках между ребрами цилиндров и их головок, охлаждает эти детали и нагретым выходит наружу (показано стрелками). Суживающийся кожух и направляющие щитки — дефлекторы обеспечивают равномерный обдув цилиндров со всех сторон.
Рис. 1. Система охлаждения двигателя Д-144: 1 — вентилятор; 2 — кожух; 3 — масляный радиатор; 4 — охлаждающие ребра; 5 — щиток-дефлектор; 6 — ротор вентилятора; 7, 14 и 16 — болты; 8 — вал; 9 — направляющий аппарат; 10 —шкив; 11—гайка; 12 — ремень; 13 — шкив генератора; 15 — натяжная палка
Осевой вентилятор закреплен на кронштейне крышки распределительных шестерен ленточным хомутом. Штампованный из листовой стали кожух, прикрепленный пружинными защелками, служит как бы продолжением наружного обода вентилятора.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Направляющий аппарат Д и ротор вентилятора отлиты из алюминиевого сплава. Раструб направляющего аппарата, выполненный в общей отливке с лопастями и ступицей, спереди защищен сеткой. В расточке ступицы направляющего аппарата установлены шариковые подшипники, в которых вращается вал 8. На его переднем конце закреплен шкив, а на заднем — ротор. Все эти детали стянуты болтом, пропущенным в сквозное сверление вала.
При вращении лопасти ротора захватывают воздух и нагнетают его в полость кожуха. Перед ротором создается разрежение, под действием которого наружный воздух засасывается через сетку в раструб направляющего аппарата. Между его наклонно расположенными лопастями создается вихревой воздушный поток, направление которого противоположно вращению ротора. Благодаря этому увеличивается подача вентилятора.
Диаметр шкива коленчатого вала значительно больше, чем у приводимого им шкива вентилятора. Поэтому при нормальной частоте вращения коленчатого вала дизеля частота вращения вентилятора достигает 5000 об/мин (83,3 с-1).
О тепловом состоянии двигателя судят по температуре масла. Она должна быть 55…100 °С, а при работе в тяжелых условиях не превышать 110 °С. В холодную погоду поступление воздуха уменьшают, устанавливая ограничительный диск и отключают масляный радиатор.
—
В системе воздушного охлаждения избыточное тепло отводится от наружной поверхности двигателя направленным потоком воздуха. Основными элементами системы воздушного охлаждения являются осевой вентилятор с направляющим аппаратом, направляющий кожух (дефлектор), отражатели, привод вентилятора, охлаждающие ребра цилиндров и головок цилиндров.
Рис. 2. Система воздушного охлаждения
При работе двигателя воздух поступает к вентилятору через направляющий аппарат, а затем нагнетается под кожух. От кожуха воздушный поток с большой скоростью направленно подается к цилиндрам Ц головкам, проходит между ребрами и охлаждает нагретые узлы.
Двигатели воздушного охлаждения по сравнению с двигателями жидкостного охлаждения имеют меньшие габариты и массу на единицу мощности, проще в обслуживании, у них отсутствует опасность разрушения от замерзания, однако температурный режим большинства основных деталей двигателя напряженный, среднее эффективное давление и литровая мощность ниже. Двигатели воздушного охлаждения имеют повышенный шум.
Рекламные предложения:
Читать далее: Назначение и классификация систем смазки
Категория: — Тракторы-2
Главная → Справочник → Статьи → Форум
Плюсы и минусы разных систем охлаждения двигателя.
Плюсы и минусы разных систем охлаждения двигателя.
Важность системы охлаждения в автомобилях невозможно переоценить, так как её основной функцией является защищать двигатель и его детали от перегрева, обеспечивая исправность его работы. Многие не придают этому большого значения, но оптимальный тепловой режим очень важен для моторов. Вред приносит не только перегрев, но и также чрезмерно низкая температура, то есть, переохлаждение.
Существует два основных типа систем охлаждения и один комбинированный. Основными являются закрытая система, она же жидкостная, и открытая, более известная как воздушная. Комбинированная же система сочетает в себе элементы обоих систем. Что примечательно, более распространенным является именно жидкостное (водяное) охлаждение двигателя.
Так как воздушное охлаждение используется более редко, мы расскажем о его преимуществах и развеем некоторые из распространенных мифов. К примеру, «воздушник» медленнее охлаждает двигателей из-за особенностей своей теплоемкости, но благодаря этому, он поможет избежать перегрева от внешней температуры. Иначе говоря, у «водяного» двигателя даже с самым огромным радиатором намного больше шансов заработать перегрев в жару, чем у «воздушников.
Бытует миф, что системы воздушного охлаждения являются менее надежными и могут выйти из строя. Но всё совсем наоборот, в такой системе отсутствует большое количество деталей, таких как термостат, сальники, помпа, шланги, радиатор, и поэтому меньше шансов на то, что что-нибудь сломается.
Зачастую также двигатель с воздушным охлаждением является более компактным по габаритам, но одним его явным недостатком является шумность. Он действительно производит много шума при работе, но это практически единственный недостаток, поэтому смириться с ним достаточно просто.
Теперь расскажем и о преимуществах водяного охлаждения. Одним из наиболее основных плюсов этой системы можно назвать высокую эффективность отвода тепла, тем самым обеспечивая стабильный тепловой режим даже при резкой смене режима нагрузки двигателя. Также такая система обеспечивает быстрый и равномерный прогрев при запуске двигателя.
Из недостатков можно выделить большую подверженность влиянию температуры внешней среды, а также меньшую надежность и высокую стоимость обслуживания.
В любом случае, какая бы система не использовалась в Вашем авто, Вам необходимо тщательно следить за её состоянием для избегания каких-либо проблем или неполадок.
Охлаждение ДГУ и ГПУ
АО «СИНТО» осуществляет подбор и поставку оборудования для охлаждения дизелей, дизель-генераторных установок (ДГУ) и газопоршневых установок (ГПУ)
ДГУ с воздушным охлаждением двигателя – все установки охлаждаются путем циркуляции жидкого хладагента через масляный охладитель, если он установлен, и через полости в головке блока цилиндров двигателя. Горячий хладагент выходит из двигателя, охлаждается и проходит обратно через двигатель. Обычно устройства охлаждения бывают либо типа хладагент — воздух (радиатор), либо типа хладагент — холодная вода (теплообменник).
В большинстве установок общего типа хладагент охлаждается в установленном на генераторном агрегате радиаторе, через рабочую камеру которого с помощью вентилятора, приводимого в действие двигателем, продувается воздух. В некоторых случаях используется дистанционно установленный радиатор, охлаждаемый вентилятором с электродвигателем. Там, где имеется возможность использования чистой холодной проточной воды, вместо радиатора может использоваться теплообменник; в этом случае хладагент циркулирует через теплообменник и охлаждается проточной водой.
АО «СИНТО» предлагает использовать в качестве выносного радиатора аппараты воздушного охлаждения вентиляторного типа (сухие градирни)
ВЫНОСНОЙ РАДИАТОР
Выносной радиатор с вентилятором, приводимым в действие электродвигателем, может устанавливаться в любом удобном месте на удалении от генераторного агрегата. См. рисунок 1. Конструкция выносного радиатора имеет много полезных особенностей и преимуществ, которые обеспечивают большую гибкость при установке генераторного агрегата в зданиях.
Вентилятор приводится в действие электродвигателем, который потребляет энергию от генератора только в момент потребности в охлаждении (по сигналу термостата). Выносной охладитель может располагаться снаружи здания, где сопротивление воздушного потока мало и температура окружающего воздуха обычно ниже температуры воздуха в генераторной, в результате чего обеспечивается большая эффективность при меньшем размере радиатора, а шум вентилятора не проникает в здание.
Рис 1. ВЫНОСНОЙ ОХЛАДИТЕЛЬ (РАДИАТОР), ПОДКЛЮЧЕННЫЙ НЕПОСРЕДСТВЕННО К СИСТЕМЕ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ
Выносные радиаторы должны подключаться к системе охлаждения двигателя с помощью трубопровода с хладагентом, включающего гибкие секции между двигателем и трубопроводом.
СИСТЕМА С ВЫНОСНЫМ РАДИАТОРОМ И ТЕПЛООБМЕННИКОМ
Другой тип системы с выносным радиатором использует теплообменник. См. рисунок 2. В данном применении теплообменник выполняет функции промежуточного звена для изоляции системы с хладагентом двигателя от высокого гидростатического напора хладагента выносного радиатора. Насос двигателя заставляет циркулировать хладагент через двигатель и теплообменник.
Отдельный насос обеспечивает циркуляцию хладагента между выносным радиатором и резервуаром теплообменника.
Рис 2. ВЫНОСНОЙ РАДИАТОР, ИЗОЛИРОВАННЫЙ ОТ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ С ПОМОЩЬЮ ТЕПЛООБМЕННИКА
Теплообменники также используются для охлаждения двигателя без радиатора
ОХЛАЖДЕНИЕ С ПОМОЩЬЮ ТЕПЛООБМЕННИКА
Теплообменник может использоваться там, где имеется возможность непрерывной подачи чистой, холодной проточной воды. В зонах, где чрезмерное содержание в воздухе посторонних материалов может приводить к постоянной закупорке радиатора, например, в местах, где в воздухе имеются древесные опилки, логично использовать охлаждение с помощью теплообменника. Теплообменник охлаждает двигатель путем передачи тепла хладагента двигателя через элементы теплообменника холодной проточной воде. Хладагент двигателя и охлаждающая вода протекают в раздельных, изолированных друг от друга системах, каждый с помощью своего насоса, и никогда не перемешиваются.
Теплообменник полностью заменяет радиатор с вентилятором. См. рисунок 3. Обычно он поставляется как часть генераторного агрегата и устанавливается на двигателе, хотя может устанавливаться и дистанционно. Поскольку в этом случае двигатель не используется для привода вентилятора, не происходит дополнительного расхода мощности.
Для контура проточной воды теплообменника требуется соответствующая экономичная подача холодной воды. Для необходимого поддержания рабочих условий теплообменника нужна мягкая вода. Для режима резервирования предпочтительно использовать воду из скважины, озера или водонапорной башни в отличие от воды из водопровода городской сети, поскольку последний может работать с перебоями при перерывах в электроснабжении, делая невозможным использование генератора.
Рис. 3. СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ С ТЕПЛООБМЕННИКОМ
Воздушное охлаждение — что это такое и почему это дело прошлого
Автомобили с водяным охлаждением сейчас доминируют в мире автомобилей с двигателем внутреннего сгорания. Так что же случилось с искусством охлаждения воздуха?
Водяное охлаждение практикуется более 100 лет, используя разницу температур между горячей водой и холодным входящим воздухом для отвода нежелательного тепла от трансмиссии.И все же в свое время использование простого потока воздуха для охлаждения двигателя было популярным в автомобильном мире.
Двигатели, предназначенные для воздушного охлаждения, имеют конфигурацию, отличную от двигателей, охлаждаемых водой, с наиболее очевидной разницей в использовании ребер, закрывающих внешнюю поверхность головок цилиндров и цилиндров. В наши дни этот формат двигателя действительно распространен только на мотоциклах и квадроциклах, показывая, что только двигатели небольшой мощности могут справиться с такой простой формой охлаждения.
Принципы воздушного охлаждения соответствуют принципам, изложенным в моей последней статье об охлаждении, при этом одним из основных компонентов является площадь поверхности. Чтобы максимизировать теплопередачу, большая поверхность позволяет распределять больше тепла по окружающей среде, а не собирать в небольшой области интенсивное тепло, которое может закупориться и неизбежно привести к перегреву.
Вероятно, самый известный Porsche с воздушным охлаждением, 2.7 Carrera RS. Последним Porsche с воздушным охлаждением было поколение 993 незадолго до начала 21 века.Таким образом, использование ребер, покрывающих большую часть блока двигателя, позволяет выделять тепло от двигателя на гораздо большую площадь поверхности, чем если бы ребра отсутствовали, давая трансмиссии гораздо больше шансов оставаться прохладной под нагрузкой.Воздушный поток стратегически направляется через эти ребра из воздухозаборника (например, задняя решетка на старых 911 и VW Beetles), обеспечивая конвекцию (передачу тепла) между холодным, быстро движущимся воздухом и тепловой энергией, вырабатываемой при сгорании двигателя.
Многие автомобильные компании практиковали воздушное охлаждение, самые известные марки — это Porsche и Volkswagen, которые на протяжении десятилетий успешно использовали простой поток воздуха для охлаждения своих плоских четырех- или шестицилиндровых двигателей. Но по мере того, как заправщики становились все более голодными и нуждались в большей мощности, надежность и возможности этих базовых систем охлаждения начали снижаться.
В двигателе с водяным охлаждением используется система охлаждения с замкнутым контуром; Это означает, что водяной насос и охлаждающий вентилятор могут использоваться постоянно, чтобы поддерживать поток охлаждающей жидкости, протекающий по двигателю, а вентилятор поддерживает его охлаждение, даже когда автомобиль неподвижен.
Отдельный задний вентилятор, используемый для отвода тепла от моторного отсека этого Singer 911.С другой стороны, воздушное охлаждение — это открытая система, которая во многом зависит от постоянного потока воздуха, поступающего в моторный отсек, что не всегда возможно.Несмотря на использование больших вентиляторов для всасывания воздуха для охлаждения, тепло, выделяемое двигателями большей мощности, начало преодолевать системы охлаждения, особенно при нахождении в транспортном потоке или при движении со скоростью, не способствующей эффективному воздушному потоку. Через ребра охлаждения проходит меньше холодного воздуха, что приводит к недостаточной передаче тепла от двигателя к окружающей среде.
Воздушное охлаждение все же имело свои преимущества: была сохранена масса из-за отсутствия воды и теплообменников, необходимых для системы охлаждения с замкнутым контуром, а техническое обслуживание не проводилось, если только ребрам охлаждения не были нанесены некоторые повреждения.
В настоящее время этот старый метод охлаждения применяется в двигателях малой мощности из-за недостатка тепла, которое они выделяют по сравнению с более крупными и мощными двигателями. В случае велосипедов и квадроциклов двигатель, как правило, подвергается воздействию элементов, а не закрывается, что означает, что может быть достигнут эффективный воздушный поток.
Воздушное охлаждение на четырехцилиндровом двигателе VW BeetleОхлаждение продвинулось семимильными шагами со времен воздушного охлаждения, и, похоже, нет никакого пути назад на автомобильный рынок для этой практики.Некоторые упорные поклонники 911 могут все еще тосковать после отличительного ощущения от плоских шестерок с воздушным охлаждением, но, учитывая, что даже Carrera теперь оснащена двойным турбонаддувом и стала даже более мощной, чем раньше, пути назад действительно нет.
Есть что-то удовлетворительное в точности инженерной мысли при разработке двигателя с воздушным охлаждением со стратегически расположенными рядами ребер, и в наши дни просто поразительно представить себе мощные автомобили без основного источника охлаждающей жидкости. Но из-за битвы за власть и неотъемлемой необходимости надежности в автомобильном мире воздушное охлаждение теперь должно остаться в учебниках истории, где, к сожалению, и принадлежит.
Как работает система охлаждения автомобиля?
Чтобы объяснить, как работает система охлаждения, необходимо сначала объяснить, что она делает. Все очень просто — система охлаждения автомобиля охлаждает двигатель. Но охлаждение этого двигателя может показаться гигантской задачей, особенно если учесть, сколько тепла выделяет автомобильный двигатель.
Подумайте об этом. Двигатель небольшой машины, движущейся по шоссе со скоростью 50 миль в час, будет производить примерно 4000 взрывов в минуту.Наряду со всем трением движущихся частей это много тепла, которое нужно сосредоточить в одном месте. Без эффективной системы охлаждения двигатель нагреется и перестанет работать в течение нескольких минут.
Современная система охлаждения должна обеспечивать прохладу автомобиля при температуре окружающей среды 115 градусов, а также тепло в зимнюю погоду -25 градусов.
Два типа охлаждения
В автомобилях есть два типа систем охлаждения: одна охлаждаемая жидкостью, а другая — воздухом.Двигатели с воздушным охлаждением почти ушли в прошлое и были торговой маркой старых Volkswagen Beetles, а также Chevy Corvair.
В новых мотоциклах используется воздушное охлаждение, но в автомобилях охлаждение двигателя воздухом встречается очень редко. Следовательно, в оставшейся части этой статьи мы будем иметь дело исключительно с системами жидкостного охлаждения.
Что происходит внутри…
Система жидкостного охлаждения работает путем постоянного пропускания жидкости через каналы в блоке двигателя. Охлаждающая жидкость, приводимая в действие водяным насосом, проталкивается через блок цилиндров.Когда раствор проходит через эти каналы, он поглощает тепло от двигателя.
После выхода из двигателя эта нагретая жидкость поступает в радиатор, где охлаждается воздушным потоком, поступающим через решетку радиатора автомобиля. Во время прохождения через радиатор жидкость будет охлаждаться, снова возвращаясь к двигателю, чтобы забрать больше тепла от двигателя и унести его
Между двигателем и радиатором стоит термостат. Термостат регулирует, что происходит с жидкостью в зависимости от температуры.Если температура жидкости опускается ниже определенного уровня, раствор обходит радиатор и вместо этого направляется обратно в блок двигателя.
Охлаждающая жидкость будет продолжать циркуляцию, пока не достигнет определенной температуры и не откроет клапан на термостате, позволяя ей снова пройти через радиатор для охлаждения.
Из-за очень высокой температуры двигателя кажется, что охлаждающая жидкость может легко достичь точки кипения. Однако система находится под давлением, чтобы предотвратить подобное.Когда система находится под давлением, охлаждающей жидкости намного труднее достичь точки кипения.
Однако иногда давление возрастает, и его необходимо сбросить, прежде чем оно сдует шланг или прокладку. Крышка радиатора сбрасывает избыточное давление и жидкость, накапливая ее в резервном баке. После того, как жидкость в резервном резервуаре охлаждается до приемлемой температуры, она возвращается в систему охлаждения для повторной циркуляции.
Охлаждающий агент убийцы: антифриз
Антифриз — неотъемлемая часть системы охлаждения.Состоящий из этиленгликоля, антифриз выдерживает температуры в несколько десятков градусов ниже нуля, в то же время без кипячения он может выдерживать температуру двигателя, превышающую 250 градусов.
Для большинства климатических условий смесь 50% антифриза и 50% воды является лучшей смесью охлаждающей жидкости. Если температура намного ниже нуля, лучше всего использовать смесь 75% антифриза и 25% воды, но такой процент концентрации является исключением, а не нормой.
Также важно отметить, что антифриз очень ядовит как для животных, так и для человека.Хранить ее подальше от животных очень важно, потому что их привлекает сладкий вкус жидкости, и они с готовностью ее выпьют. При попадании внутрь этиленгликоль образует кристаллы оксалата кальция, которые могут вызвать почечную недостаточность с последующей смертью.
Итак, не пытаясь походить на голос мрака и гибели, будьте осторожны с антифризом и немедленно вытрите любые капли или разливы.
Систему охлаждения можно обслуживать, полностью сливая старую охлаждающую жидкость и заменяя ее свежим раствором.Промывка под давлением, которую должны выполнять профессионалы, удалит любые водные накипи вместе с любыми остатками старой охлаждающей жидкости или осадка.
Когда система полностью промывается в одном направлении, механик часто выполняет обратную промывку, идущую в направлении, противоположном нормальному потоку жидкости. После того, как обратная промывка выполнила свою работу, устанавливается новый термостат, и система заполняется свежим охлаждающим раствором.
После заправки, удаления накипи и очистки система снова готова начать работу по охлаждению двигателя.
Охлаждение наддувочного воздуха
Охлаждение наддувочного воздухаХанну Яэскеляйнен, Магди К. Хаир
Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.
Abstract : Охлаждение наддувочного воздуха — важная особенность многих современных дизельных двигателей с наддувом, которая может использоваться для снижения выбросов и расхода топлива, а также увеличения удельной мощности.Наддувочный воздух может охлаждаться охлаждающей жидкостью двигателя, окружающим воздухом или отдельным низкотемпературным жидкостным контуром.
Введение
В современных двигателях также важно следить за тем, чтобы температура заряда не становилась чрезмерной. В современных форсированных двигателях это реальная возможность. Чрезмерно высокие температуры могут привести к снижению плотности заряда и повышению температуры сгорания, что может повлиять на крутящий момент, мощность и выбросы.
Хотя турбонагнетатели и нагнетатели увеличивают плотность наддувочного воздуха, они также повышают температуру воздуха во впускном коллекторе.Такая компоновка со сжатием всасываемого воздуха без последующего охлаждения подходила для таких применений, как североамериканские дизельные двигатели большой мощности до 1990-х годов. Поскольку стандарты выбросов становились все более жесткими, требовалось дополнительное увеличение плотности наддувочного воздуха. Хотя это может быть достигнуто за счет сжатия до более высоких давлений, это потребует более дорогостоящего оборудования для сжатия и еще больше повысит температуру цикла. С другой стороны, если бы температуру впускного коллектора можно было снизить, плотность впуска могла бы быть дополнительно увеличена, и к двигателю можно было бы подавать больше воздуха без необходимости увеличения давления во впускном коллекторе.Хотя для этого потребуется компрессор, способный к более высокому потоку, его стоимость будет значительно меньше, чем у компрессора, который также может работать с более высоким давлением. Охлаждение воздуха с помощью теплообменника на выходе из компрессора — это распространенный способ охлаждения наддувочного воздуха. Такой теплообменник называется охладителем наддувочного воздуха (CAC), промежуточным охладителем или промежуточным охладителем (Рисунок 1). Эти термины обычно используются как синонимы. Термин промежуточный охладитель относится к тому факту, что этот теплообменник выполняет свою задачу между двумя стадиями сжатия, т.е.е., между сжатием в компрессоре и сжатием в цилиндре двигателя. Термин промежуточный охладитель относится к наддувочному воздуху, охлаждаемому после сжатия в компрессоре. Растущий спрос на улучшение экономии топлива и выбросов выхлопных газов сделал охладитель наддувочного воздуха важным компонентом большинства современных двигателей с турбонаддувом.
Рисунок 1 . Схематическое изображение турбокомпрессора и охладителя наддувочного воздуха###
Охлаждение двигателя — устройство и функционирование
Температура горящего топлива (до 2000 ° C) отрицательно сказывается на работе двигателя.Поэтому двигатель охлаждают до рабочей температуры. Первым видом охлаждения водой было термосифонное охлаждение.
Нагретая, более легкая вода поднимается в верхнюю часть радиатора через коллектор и охлаждается воздушным потоком. Затем он опускается и возвращается в двигатель. Вода циркулирует при работающем двигателе. Охлаждение поддерживалось вентилятором, но регулировать было невозможно. Позже водяная помпа ускорила циркуляцию воды.
Слабые стороны:
- Длительное время прогрева
- Низкая температура двигателя в холодное время года
При дальнейшей разработке двигателей использовались регуляторы охлаждающей жидкости (т.е. термостат). Циркуляция воды через радиатор регулируется в зависимости от температуры охлаждающей жидкости. В 1922 году это описывалось так: «Назначение этих устройств — быстрый прогрев двигателя и предотвращение его остывания.»
Речь идет о системе охлаждения, управляемой термостатом, со следующими функциями:
- Короткое время прогрева
- Поддержание постоянной рабочей температуры
Термостат стал решающим усовершенствованием системы охлаждения двигателя и обеспечил циркуляцию охлаждающей жидкости при коротком замыкании. Пока желаемая рабочая температура двигателя не достигается, вода не проходит через радиатор, а обходит его и попадает в двигатель.Термостат открывает соединение с радиатором только после достижения желаемой рабочей температуры. Эта система управления и по сей день остается основой всех систем. Рабочая температура двигателя важна не только с точки зрения производительности и расхода топлива, но и с точки зрения низкого уровня выбросов загрязняющих веществ.
В системе охлаждения двигателя используется тот факт, что вода под давлением кипит не при температуре 100 ° C, а только между 115 ° C и 130 ° C. В охлаждающем контуре давление находится в пределах 1.0 бар и 1,5 бар. Это замкнутая система охлаждения. В системе есть расширительный бак, который заполнен только наполовину. Охлаждающая среда — это не просто вода, а смесь воды и охлаждающей добавки. Сейчас мы имеем дело с охлаждающей жидкостью, обеспечивающей защиту от замерзания, с повышенной температурой кипения и защищающей детали двигателя и систему охлаждения от коррозии.
Воздушное и жидкостное охлаждение в двигателях мотоциклов: что лучше всего работает?
Какая система охлаждения мотоцикла лучше всего работает: воздух или жидкость
Когда вы ищете свой следующий мотоцикл, вам нужно иметь общее представление о конкретных вариантах двигателя и связанных с ними функциях.Одна из таких тем — его система охлаждения. Что лучше всего подходит для того, что вам нужно, из воздушной и жидкостной систем? В Twisted Cycles мы сравниваем системы двигателей мотоциклов с воздушным и жидкостным охлаждением, чтобы увидеть, что работает лучше всего.
Двигатели с воздушным охлаждением
В целом двигатели с воздушным охлаждением часто используются из-за их рентабельности и легкости работы с одноцилиндровыми двигателями. С точки зрения непрофессионала, система воздушного охлаждения имеет внешние ребра, которые пропускают воздух и рассеивают избыточное тепло, исходящее от двигателя.С системой воздушного охлаждения это простая система, требующая меньше деталей. Это делает его идеальным для небольших циклов или круизеров, которые работают на более низких оборотах. Однако он не обеспечивает такой теплопередачи, как другие методы, и цикл может перегреваться быстрее, особенно в больших циклах.
Отъезд: Подержанные мотоциклы до 10 000 долларов недалеко от Далласа, Техас
Двигатели с жидкостным охлаждением
Для многих двигателей с жидкостным охлаждением внешняя водяная рубашка размещается между открытым воздухом и самим двигателем, через которую прокачивается вода для охлаждения двигателя в системе охлаждения.Он обеспечивает лучшую теплопередачу, чем двигатель с воздушным охлаждением, и хорошо подходит для больших циклов или тех, которые постоянно работают на высоком уровне (например, гоночные велосипеды). Из-за изоляции они также работают тише, чем циклы с воздушным охлаждением. Однако для его правильной работы требуется больше деталей, а ремонт или установка может быть дороже. Кроме того, цилиндры двигателя должны быть сконструированы должным образом, чтобы поместиться внутри водяных рубашек.
Найдите обе системы охлаждения на Twisted Cycles в Лаббоке и Далласе, Техас
Хотя каждая система охлаждения работает для достижения одной и той же цели, при покупке цикла важно знать разницу между каждой системой.Кроме того, важно знать, что делает каждая система, если в настоящее время у вас есть модель с данной системой! Остановитесь в Twisted Cycles сегодня, чтобы проверить каждую систему в одном из наших качественных подержанных мотоциклов, чтобы увидеть, какая из них лучше всего подходит для ваших нужд. Кроме того, если вам нужна помощь в обслуживании вашего цикла, загляните в наши отделы обслуживания, расположенные как на наших участках в Лаббоке, так и в Далласе!
Отъезд: Почему вы должны покупать подержанный мотоцикл вместо новой модели
с воздушным или водяным охлаждением
Сегодня охлаждается воздухом или водой? Инженерный колледж Хьюстонского университета представляет эту серию о машинах, которые делают нашу цивилизацию бегут, и люди, чья изобретательность создала их.
Давайте представим, что мы инженеры конца 19 века и у нас только что создал новый двигатель внутреннего сгорания. Итак: как охладить цилиндры? В температура достигает, может быть, 3000 градусов по Фаренгейту внутри них. Они будут разорены, если мы не охлаждаем их .
Мы можем надеть на них ребра охлаждения, а затем заставить обтекать их холодным воздухом. Или мы можем защитите цилиндры и пропустите через рубашку прохладную воду. Это дает лучшее охлаждение но вода горячая, когда выходит из куртки.Теперь нам нужен радиатор, чтобы его охладить. перед рециркуляцией. (Ах, этот мир инженерных компромиссов!)
Мы начали 20-й век с того, что стали использовать в наших новых автомобилях, самолетах и мотоциклах IC. двигатели. Сначала мы импровизировали. Братья Райт просто позволили своему двигателю вскипятить воду. выключен, пока не закончится резервуар. Но они запускали его только несколько минут за раз.
Затем соотношение мощности к весу резко выросло. Из меньшего пространства нужно было отводить больше тепла, в то время как двигатели работали часами, а не только минутами.Вскоре автомобили получили водяное охлаждение. (И так они сегодня, за некоторыми исключениями с воздушным охлаждением — например, старый Volkswagen Жук. )
А вот жидкостное охлаждение — это много лишнего оборудования: радиаторы, водяные насосы — побольше веса. Поначалу это было слишком для новых самолетов и мотоциклов. Ранние мотоциклы Цилиндры были окружены охлаждающими ребрами и размещены таким образом, чтобы воздух проходил мимо них.
Двигатели самолетов должны были быть намного мощнее — цилиндров больше.Итак, французы усовершенствовал удивительное американское изобретение: роторный двигатель. Примерно девять цилиндров исходящий наружу от неподвижного центрального вала и вращающийся вокруг него. Это звучит громоздкая, но обеспечивающая очень эффективное охлаждение воздуха.
В Первой мировой войне союзники использовали роторные двигатели и восьмицилиндровые двигатели с водяным охлаждением. Немцы понравились рядные, с водяным охлаждением, 6-цилиндровые двигатели. Тем не менее, триплан Красного Барона использовал копию французского роторного.
Итак, компромисс продолжался, по крайней мере, на меньших машинах.На самом деле это не было соревнованием большие самолеты. На радиальные двигатели с воздушным охлаждением пошли большие многомоторные транспортники и бомбардировщики.
Но по мере того, как мотоциклы набирали скорость, многие начали использовать двигатели с водяным охлаждением. Двигатели могли теперь сделать достаточно компактным, чтобы оправдать добавленную массу. Компромиссы остались в равновесии во время Второй мировой войны. Двигатели истребителей ВМС имели в основном воздушное охлаждение, но в армии предпочитали водяное охлаждение. Двигатели В-12. Тем не менее, последние лучшие бойцы той войны, как немецкие, так и американские, используется воздушное охлаждение.
Я уже говорил, что пользователи дорабатывают любую новую технологию. Только они наконец могут выбрать лучшая форма. Но время от времени две формы имеют достаточно достоинств, чтобы расстроить потребителей. друг против друга. Просто послушайте, как на это идут владельцы Mac и ПК.
Так было с двигателями с воздушным и водяным охлаждением. Наши автомобили теперь в основном с водяным охлаждением. Большинство винтовых легких самолетов имеют воздушное охлаждение. Мотоциклы тоже могут быть. Но спустя столетие альтернатива продолжает скрываться.И это хорошо. Для технологии еще не замороженная, это технология, которая будет постоянно совершенствоваться.
Я Джон Линхард из Хьюстонского университета, где нас интересуют изобретательные умы работай.
(Музыкальная тема)См. Следующие веб-сайты на охлаждение двигателя IC, на двигатель братьев Райт, на Самолеты Первой мировой войны, на ранние авиационные двигатели, на один из самых известных роторных двигателей, и о двигателях мотоциклов и их охлаждении.
Описание ранних систем охлаждения автомобильных двигателей в контексте см .: Г. В. Хоббс и Б. Г. Эллиотт, Бензиновый автомобиль. (Нью-Йорк: McGraw-Hill Book Co., Inc., 1920). (Черно-белые рисунки ниже взяты из этого источника.)
Фото Дж. Линхарда: индийский мотоцикл и двигатель Gnome из музея «Деревня пионеров». в Миндене, Небраска; Двигатель «Альбатрос» с аэродрома Олд-Райнбек в Нью-Йорке; Двигатель Райта реплика, внизу, из памятника Райту в Убить Девил Хиллз.Моя благодарность коллеге Кита Холлингсворту за дополнительную консультацию.
Это последнее изображение является нетипичным примером раннего автомобильного двигателя с воздушным охлаждением.
Двигатели нашей изобретательности Авторские права © 1988-2009, Джон Х. Линхард.
Сравнение систем охлаждения генератора
: в чем разница между системами воздушного и водяного охлаждения?
Генераторы выделяют необычайно много тепла, поэтому внутренние компоненты необходимо постоянно охлаждать, чтобы гарантировать, что генератор не будет поврежден.Большинство генераторов имеют воздушное или жидкостное охлаждение. Метод охлаждения является важным элементом конструкции генератора и часто определяется размером и типом генератора. Системы воздушного охлаждения обычно применяются для небольших генераторов, тогда как для более крупных генераторов требуются системы с жидкостным охлаждением.
В этом посте мы обсудим преимущества и недостатки систем генераторов с воздушным и жидкостным охлаждением.
Генераторные системы с воздушным охлаждением
В этих системах используется циркуляция воздуха для охлаждения блока.В системах с воздушным охлаждением двигатель забирает более холодный воздух из атмосферы, продувая этот воздух внутри генераторной установки, предотвращая перегрев генератора. Обычно двигатели с воздушным охлаждением используются для переносных генераторов и резервных генераторов мощностью до 22 киловатт. С системами с воздушным охлаждением у вас есть два варианта: открытые вентилируемые системы и полностью закрытые. В открытых системах вентиляции используется атмосферный воздух, а выхлопные газы затем сбрасываются обратно в атмосферу. С другой стороны, закрытые системы вентиляции продолжают рециркуляцию воздуха для охлаждения внутренних частей генератора.
Двигатели с воздушным охлаждением имеют некоторые ограничения; они могут перегреться при длительном использовании в условиях чрезмерного нагрева, поэтому мы рекомендуем учитывать температуру окружающей среды и продолжительность использования. При выходе из строя двигателей с воздушным охлаждением существует вероятность того, что потребуется серьезный ремонт. Задачи профилактического обслуживания и ремонта требуют более внимательного подхода по сравнению с системами с жидкостным охлаждением. Двигатели с воздушным охлаждением немного менее надежны, поскольку в более жарких условиях масло выходит из строя относительно быстро.Это может привести к повреждению без многих предыдущих симптомов.
Генераторные системы с жидкостным охлаждением
В системах с жидкостным охлаждением используется несколько типов масла / охлаждающей жидкости для охлаждения внутренних деталей генератора. По сравнению с системами воздушного охлаждения системы с жидкостным охлаждением обеспечивают гораздо лучшее охлаждение, поэтому генераторы KOHLER® с жидкостным охлаждением стоят дороже, чем агрегаты с воздушным охлаждением. По сути, двигатели с жидкостным охлаждением сопоставимы с двигателями небольших автомобилей.
Системы жидкостного охлаждения включают радиатор и водяной насос, при этом насос распределяет жидкую охлаждающую жидкость к блоку двигателя по шлангам.Тепло передается охлаждающей жидкости, которая направляется через радиатор, где воздух охлаждает его. Как правило, в современных генераторах мощностью более 22 кВт используется жидкостное охлаждение, а в портативных генераторах преобладают двигатели с воздушным охлаждением. Системы жидкостного охлаждения более дороги в производстве, чем двигатели с воздушным охлаждением; они требуют дополнительных конструктивных решений и деталей, в том числе радиатора. Они более прочные и мощные, чем их аналоги с воздушным охлаждением. Поскольку эти типы генераторных установок более дороги, они широко используются в коммерческих и промышленных целях, где потребность в охлаждении выше, чем у небольших жилых и переносных установок.
Какая система вам нужна?
У каждой системы есть свои плюсы и минусы. Системы с воздушным охлаждением проще и дешевле, чем системы с жидкостным охлаждением. Системы с жидкостным охлаждением более надежны и эффективны. В конце концов, выбранная вами система охлаждения, скорее всего, будет соответствовать вашим потребностям.