Двигатели с воздушным охлаждением — устройство и конструкция, преимущества и недостатки

Дата публикации: 1 сентября 2017 г.

Двигатели с воздушным охлаждением не требуют охлаждающей жидкости, а их металлоемкость существенно ниже из-за отсутствия водяной рубашки. Поэтому при холодном пуске такой двигатель быстрее прогревается, что снижает износ деталей цилиндропоршневой группы. Даже при работе двигателя на режиме холостого хода температура стенок цилиндров не опускается ниже +80 °С, тем самым исключая конденсацию кислот и других химически активных веществ на стенках цилиндров.

Поскольку перепад температур горячих газов и стенок цилиндров выше перепада температур ребер цилиндров и окружающего воздуха, то наружная поверхность цилиндров, омываемая охлаждающим воздухом, должна в 10-15 раз превышать внутреннюю поверхность цилиндров. Это достигается оребрением наружной поверхности цилиндров. Охлаждающие ребра должны быть расположены непосредственно на стенках цилиндра и головки блока и должны эффективно обдуваться потоком окружающего воздуха. Правильно подобранная система направляющих и кожухов заставляет поток воздуха проходить только через зазоры между ребрами охлаждения.

При принудительном охлаждении с помощью вентилятора более выгодны часто расположенные ребра; в мотоциклетных двигателях, где вентилятор отсутствует, ребра должны иметь большую площадь и располагаться реже. Воздух между ребрами нагревается до температуры 60-100 °С, поэтому для охлаждения двигателя с воздушным охлаждением требуется вдвое меньший расход воздуха, чем в двигателях с жидкостным охлаждением. Однако чрезмерно сильный нагрев воздуха, обдувающего двигатель, может привести к неравномерному распределению температур стенок цилиндров по всему контуру, особенно у цилиндров большого диаметра, и стать причиной деформации цилиндров.

Такое нежелательное явление можно устранить правильным подбором направляющих кожухов. На рис. 1 показан поток воздуха вокруг цилиндров, чем обеспечивается выравнивание температур по всему контуру цилиндров.

Рис. 1. Поток воздуха вокруг цилиндров для обеспечения оптимального режима двигателя с воздушным охлаждением с помощью кожухов

Перепад температур стенок цилиндров по периметру не должен превышать 30-40 °С. На рис. 2 стрелками показан поток воздуха, нагнетаемый вентилятором, который улучшает охлаждение в зоны выпускного клапана.

Рис. 2. Восьмицилиндровый V-образный двигатель воздушного охлаждения Татра 603

Давление охлаждающего воздуха может составлять порядка 200 кПа, т. е. около 200 мм вод. ст. Более высокое давление воздуха экономически невыгодно, так как влечет за собой большой расход мощности. Правильно спроектированный двигатель с воздушным охлаждением расходует на охлаждение приблизительно 6-8% полезной мощности двигателя, т. е. столько же, сколько и двигатель с водяным охлаждением. При этом неважно, оснащен двигатель с водяным охлаждением вентилятором или охлаждается за счет встречного напора воздуха при движении автомобиля; все это приводит к увеличению аэродинамического сопротивления кузова.

Трудной задачей в двигателях с воздушным охлаждением является снижение уровня шума. При этом особое внимание необходимо уделять шуму от вентилятора и зазорам между поршнем и стенками цилиндров в подшипниках коленчатого вала, в механизме газораспределения, которые являются причиной сильных стуков. Современные двигатели Фольксваген, Ситроен и Дейц служат подтверждением того, что двигатели с воздушным охлаждением могут быть достаточно бесшумными.

В двигателях с воздушным охлаждением также необходимо обеспечивать эффективное охлаждение перемычек между седлами клапанов. Труднее это осуществить при рядном параллельном положении клапанов. В этом случае приходится изгибать оба канала непосредственно вблизи седел в сторону от оси цилиндра, чтобы освободить место для оребрения и прохода необходимого количества охлаждающего воздуха. Пример такой конструкции приведен на рис. 3.

Рис. 3. Двигатель Фольксваген с воздушным охлаждением

В старом двигателе Фольксваген с воздушным охлаждением проходы для потока охлаждающего воздуха между клапанами обеспечивались наклоном газораспределительных каналов от оси цилиндра.

Более благоприятные условия для этого имеет двигатель с полусферической головкой блока, где вполне достаточно места для оребрения зоны перемычки между клапанами и для потока охлаждающего воздуха. Такая хорошо оребренная головка изображена на рис. 4.

Рис. 4. Двигатель Порше Каррера

При наклоне клапанов под углом 90° относительно друг друга между ними имеется достаточно места для оребрения.

В раздел «Автосервис — устройство, ремонт, обслуживание и эксплуатация автомототехники»

Поделитесь этой страницей в соц. сетях или добавьте в закладки:

Другие публикации на сайте об автомобильных двигателях:
Двухтактный двигатель — принцип действия и устройство, преимущества и недостатки	Уход за двигателем автомобиля: главные моменты
Ремонт и диагностика дизельного двигателя	Причины перегрева двигателя автомобиля