5.5. Охлаждение масла

Одной из функций систем смазывания двигателя является отвод теплоты от поверхностей трения и деталей двигателя. Поэтому для поддержания требуемой температуры масла 80...110 °С в тракторных дизелях используется принудительное охлаждение масла в радиаторах (охладителях). Применение эффективного охлаждения масла особенно необходимо в высокофорсированных дизелях с турбонаддувом, в двигателях, где используется охлаждение поршней маслом и в двигателях воздушного охлаждения.

Установлено, что температура масла оказывает немалое влияние на скорость изнашивания подшипников коленчатого вала. Минимальный износ наблюдается при температуре масла в диапазоне 70 ... 90 °С. При малых температурах масла оно плохо поступает к подшипнику и температура коренных вкладышей растёт, в результате чего растёт и интенсивность его изнашивания (графики №№ 1, 3). При высоких температурах масла растёт температура масляной плёнки между деталями подшипника, толщина её уменьшается и интенсивность изнашивания также растёт (график №3).

Поддержание необходимой температуры масла может быть обеспечено применением современных конструкций эффективных теплообменников, удовлетворяющих следующим требованиям: 1. Быстрый прогрев масла после пуска двигателя (особенно важно в дизелях без центробежной очистки масла от сажи в центрифуге). Это позволяет снизить эксплуатационный расход топлива благодаря ускоренному прогреву холодного двигателя; 2. Поддержание температуры масла, близкой к оптимальной; 3. Отсутствие переохлаждения масла при зимней эксплуатации и, как следствие, меньшее загрязнение масла низкотемпературными отложениями; 4. Отсутствие масляных коммуникаций; 5. Отсутствие клапана для перепуска холодного масла при пуске двигателя из-за малого гидравлического сопротивления теплообменника; 6. Отсутствие специального крана, управляемого автоматически или вручную, отключения теплообменника во время эксплуатации автомобиля при низких температурах окружающего воздуха.

На современных тракторных двигателях применяется два типа масляных охладителей: воздушно-масляные и водомасляные. Принудительное охлаждение масла в воздушных радиаторах имеют все дизели воздушного охлаждения. В двигателях водяного охлаждения применяют как воздушно-масляные, так и водомасляные радиаторы.

В одомасляные радиаторы обладают рядом существенных преимуществ: 1) быстрым прогревом масла после пуска и поддержанием его температуры, близкой к оптимальной, без применения специальных регулирующих устройств; 2) малой протяженностью наружных масляных коммуникаций, так как водомасляные радиаторы располагают на блоке цилиндров, а в некоторых случаях встраивают в рубашку охлаждения; 3) независимостью тепловых характеристик от климатических условий и загрязнений окружающей среды.

Рис. 2.89. Водомасляные радиаторы: а - трубчатые; б – пластинчатые, встраиваемые в рубашку охлаждения; в- пластинчатые, объединенные в один узел с масляным фильтром

Эти радиаторы делают трубчатой или пластинчатой конструкций. Трубчатые радиаторы просты в изготовлении, удобны в эксплуатации и ремонте. Для интенсификации теплообмена внутри корпуса теплообменника устанавливают перегородки, придавая маслу волнообразное движение.

Пластинчатые радиаторы более эффективны и обеспечивают выигрыш в массе и объеме радиатора. Их собирают из секций, образованных двумя пластинами, между которыми, расположен завихритель потока масла.

Преимущества водомасляных радиаторов обеспечили их широкое распространение на современных двигателях.

Воздушно-масляные радиаторы по конструкции аналогичны трубчато-пластинчатым радиаторам системы охлаждения. Часто их выполняют в виде оребренных трубок. Устанавливаются они перед радиатором жидкостного охлаждения или в потоке воздуха, создаваемом вентилятором дизеля воздушного охлаждения.

На эффективность работы масляного радиатора существенно влияет способ его включения в систему смазки: последовательно в главную магистраль от основной секции насоса; параллельно главной магистрали от основной секции; параллельно главной магистрали от дополнительной секции насоса.

Наиболее эффективно полнопоточное включение теплообменника в главную магистраль. Это позволяет подавать на высокотемпературном режиме работы двигателя к трущимся деталям охлажденное масло и увеличить скорость его прогрева при холодных пусках. Однако этот способ требует повышенной надежности радиатора и включения в систему предохранительного клапана, отключающего радиатор при понижении давления в системе ниже 0,1.. .0,2 МПа.

Из двух способов параллельного включения предпочтительнее включение радиатора от дополнительной секции насоса, так как это не снижает давление в главной магистрали. Количество поступающего в радиатор масла при этом не будет зависеть от изношенности двигателя.

Перед масляными радиаторами часто устанавливают перепускные предохранительные клапаны, отрегулированные на давление 0,1...0,12 МПа для предохранения радиатора от перегрузок в случае засорения или чрезмерно вязкого масла.

Дополнительным средством для охлаждения масла является оребрение (как внутреннее, так и внешнее) поддона двигателя.