Двигатели с жидкостным (водяным) охлаждением — устройство и конструкция

Дата публикации: 30 мая 2017 г.

Двигатели с жидкостным охлаждением имеют в блоке цилиндров и головке полость, в которой циркулирует охлаждающая жидкость, отнимающая тепло от стенок цилиндров. Объем охлаждающей жидкости в системе охлаждения двигателя должен быть по возможности минимальным, чтобы двигатель был легким и быстро прогревался при холодном пуске. Это особенно важно в зимнее время для быстрого прогрева и салона автомобиля.

Охлаждающая жидкость нагнетается насосом в радиатор, из которого тепло отводится воздухом и рассеивается в атмосферу. Чем тоньше пластины радиатора и больше его общая площадь поверхности, тем он более эффективен. В радиаторе площадь поверхности, омываемой воздухом, должна быть в несколько раз больше площади поверхности, омываемой водой, а стенки сердцевины радиатора должны быть выполнены из материала с хорошей теплопроводностью.

Хорошим материалом для этого является медь или латунь. Хорошей теплопроводностью обладает также алюминий, но он плохо паяется, однако в последнее время были получены хорошие результаты при производстве алюминиевых испарителей для системы кондиционирования воздуха в автомобиле. В отдельных случаях для радиаторов применяется листовая сталь.

Сечение типичной сердцевины трубчатого радиатора показано на рис. 1. По плоским трубкам проходит вода (или другая охлаждающая жидкость), а пластины между ними увеличивают охлаждающую поверхность и обеспечивают эффективное охлаждение трубок воздухом.

Рис. 1. Типичная конструкция сердцевины водяного радиатора

Для уменьшения площади радиатора и увеличения его эффективности при высоких температурах окружающего воздуха применяют систему охлаждения с избыточным давлением. В этом случае в заливной горловине радиатора имеется предохранительный клапан, который поддерживает избыточное давление в пределах 0,02-0,05 МПа (0,2-0,5 кг/см²), благодаря чему увеличивается температура кипения охлаждающей жидкости и допустимая максимальная рабочая температура системы охлаждения.

Для того чтобы при охлаждении и конденсации паров охлаждающей жидкости не возникало разрежение, которое могло бы повредить соединительные шланги, предохранительный клапан в пробке радиатора работает и в обратном направлении, пропуская некоторое количество воздуха в радиатор (рис. 2).

Рис. 2. Разрез пробки радиатора (Фиат 600D)

Чтобы избежать потери охлаждающей жидкости вследствие ее испарения, применяют закрытые системы охлаждения. Отличие такой системы охлаждения от предыдущей в том, что при достижении давления открытия предохранительного клапана пары охлаждающей жидкости выходят не в атмосферу, а в специальный бачок, расположенный в охлаждаемом месте, где и конденсируются. Если при конденсации паров в радиаторе образуется разрежение, то оно компенсируется жидкостью, поступающей из бачка.

В двигателях прежних выпусков часто возникала течь в сальнике водяного насоса, вследствие чего насос требовал частого обслуживания. Поэтому был разработан надежный сальник с пластмассовой вставкой с некоторым количеством смазочного материала, например, графита, который, покрывая полированную стальную поверхность валика водяного насоса, уплотняет это соединение при работе двигателя. Направление утечки воды обратно направлению действия центробежных сил. В картере водяного насоса этот сальник уплотнен резиновой диафрагмой. Такой сальник, не требующий обслуживания, показан в разрезе на рис. 3.

Рис. 3. Сальник водяного насоса, не требующий обслуживания

Особое внимание следует уделять равномерному распределению охлаждающей жидкости по всем цилиндрам. Особенно хорошее прохождение охлаждающей жидкости должно быть обеспечено через теплонапряженные зоны головки блока цилиндров двигателя, в противном случае могут образовываться паровые пробки, которые приводят к местному перегреву и образованию трещин в материале головки. Сказанное прежде всего относится к перемычкам между седлами клапанов. Иногда поток охлаждающей жидкости направляется в нужное место по специальному каналу или патрубку 1 (рис. 4).

Рис. 4. К особо теплонапряженным зонам головки блока охлаждающая жидкость подводится с помощью патрубка с отверстиями в нужных местах

Обычно охлаждающая жидкость из радиатора поступает в блок цилиндров, а затем через отверстия в прокладке головки блока распределяется таким образом, чтобы стенки каждого цилиндра омывались достаточным количеством охлаждающей жидкости. Во избежание возникновения застойных зон и образования паровых пробок в рубашке вода отводится в радиатор из самого высоко расположенного участка водяной рубашки двигателя. Это условие должно неукоснительно соблюдаться всегда, в том числе и тогда, когда двигатель автомобиля наклонен при подъеме или спуске.

Если из-за низкого капота или по иным причинам радиатор расположен ниже, чем головка блока, то необходимо предусмотреть специальный уравнительный и вентиляционный бачок в зоне, расположенной выше головки блока. Этот бачок должен содержать необходимое количество охлаждающей жидкости.

Для упрощения эксплуатации автомобиля зимой все чаще применяются смеси, замерзающие при очень низких температурах, — антифризы. Если в качестве охлаждающей жидкости зимой применяется вода, то необходимо для пуска двигателя при температуре окружающего воздуха ниже -30 °С облить двигатель кипятком или еще лучше прогреть его паром. В противном случае вода при заливании в радиатор может замерзнуть. Для поддержания стабильного температурного режима двигателя в зимнее время перед радиатором должны быть установлены заслонки, жалюзи.

При коротких остановках автомобиля вода, сохраняя некоторое время температуру двигателя, облегчает последующий пуск двигателя. При длительных остановках при низкой температуре воду необходимо сливать, а перед пуском двигатель прогревать горячей водой или паром. При температурах окружающего воздуха ниже -30 °С двигатель стараются не выключать во время коротких остановок автомобиля.

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