Інформаційний блок Призначення та типи системи охолодження
Розподіл тепла, що утворилося внаслідок згоряння палива, на корисну роботу і втрати називається тепловим балансом двигуна. На корисну роботу двигуна використовується 25...35% загальної кількості тепла і, отже, ефективний коефіцієнт корисної дії двигуна дорівнює 25...35%.
Тепловий баланс двигуна можна записати у вигляді формули:
QТ=Qe+Qох+Qг+Qнс+Qос,
де QТ – теплота, що виділяється паливом за 1 год. при його згоранні в двигуні, ккал/год; Qe – теплота, еквівалентна ефективній роботі двигуна, ккал/год; Qох – теплота, що відводиться системою охолодження двигуна, ккал/год; Qнс – теплові втрати, обумовлені неповним згорянням палива, ккал/год; Qг – теплота, що відводиться відпрацьованими газами, ккал/год; Qос – залишковий член балансу, що враховує всі інші теплові втрати ккал/год.
Система охолодження призначена для примусового відведення від найбільш гарячих деталей двигуна, які нагріваються в результаті тертя або контакту з гарячими газами, зайвої теплоти і передачі її навколишньому середовищу. В результаті цього створюється певний температурний режим, при якому двигун не перегрівається і не переохолоджується, тобто робочий цикл протікає нормально. Температура газів у циліндрах двигуна, що працює, досягає 1800…2000 С.
У разі перегрівання двигуна внаслідок недостатнього відведення теплоти його потужність зменшується, а витрата палива збільшується. Крім того, це може призвести до заклинювання поршнів, обгоряння головок клапанів, виплавляння вкладишів підшипників, руйнування поверхні шийок колінчастого вала. В карбюраторному двигуні може виникнути детонація.
Проте надмірне охолодження двигуна також негативно позначається на його роботі. У разі переохолодження двигуна внаслідок втрати теплоти його потужність знижується, збільшуються втрати на тертя через густе мастило; підвищується корозійне спрацьовування стінок.
Найбільш оптимальна температура охолодної рідини, що міститься в головці блока циліндрів, має становити 80...95°С.
У сучасних автомобільних двигунах застосовують повітряне (ЗАЗ-968, трактор Т-40) або рідинне ("Москвич-412", ВАЗ-2101) охолодження (рис. 5.1).
Більшість двигунів мають рідинні системи охолодження. При рідинній системі охолодження в блоці і головці блоку циліндрів виготовляється сорочка охолодження, порожнистий простір, що заповнюється охолоджуючою рідиною, яка омиває нагріті стінки циліндрів і камер згорання, відбирає від них тепло, потім ця рідина поступає в радіатор, де охолоджується і знову поступає в сорочку охолодження.
Рис. 5.1. Принципові схеми систем охолодження двигунів:
а) – рідинної; б) – повітряної; 1 – радіатор; 2 – вентилятор; 3 – верхній патрубок; 4 – термостат; 5 – водяна сорочка; 6 – розподільна труба; 7 – насос; 8 – головка циліндрів; 9 – рефлектор; 10 – охолодні ребра
Залежно від того, яким чином підводиться охолоджена рідина в сорочку охолодження і відводиться нагріта рідина в радіатор, розрізняють відкриту (термосифонну) рис. 5.2,а і закриту (примусову) рис. 5.2,б системи охолодження.
Рис. 5.2. Схеми систем охолодження: а – рідина термосифонна; б – рідинна примусова; 1 – серцевина радіатора; 2 – вентилятори; 3 – шторка; 4 – верхній бак радіатора; 5 – кришка заливної горловини; 6 – паровідвідна трубка;7 – верхній патрубок;8 – сорочка головки циліндрів;9 – сорочка блок-картера;10 – нижній патрубок; 11 – нижній бак радіатора;12 – пробка спускного отвору;13 – пароповітряний клапан; 14 – термостат; 15 – термометр; 16 – водорозподільна труба; 17 – водяний насос; 18 – водовідвідна труба
Відкрита система охолодження безпосередньо сполучається з навколишньою атмосферою, а закрита, що застосовується в сучасних двигунах – періодично, через спеціальні клапани в кришці радіатора або розподільного бачка. У цих системах підвищується температура кипіння рідини, що охолоджує, зменшується її випаровування і утворення накипу. Крім того, циркуляція рідини примусова. Рідина подається в двигун насосом під тиском. Інтенсивність циркуляції рідини і обдування радіатора повітрям залежать від частоти обертання колінчастого валу двигуна.