Система охлаждения двигателя
Во время работы двигатель внутреннего сгорания сильно греется, и если не отводить избыточное тепло, то мотор выйдет из строя. Для поддержания оптимального температурного режима двигателя предусмотрена система охлаждения. О том, какие системы охлаждения бывают, как они устроены и как работают — читайте в этой статье.
Назначение системы охлаждения двигателя
Сгорание топлива в камере сгорания двигателя происходит с температурой 2000-2500°C, поэтому спустя непродолжительное время вся конструкция силового агрегата сильно нагревается. Этот нагрев опасен для двигателя, так как из-за расширения деталей зазоры между ними уменьшаются, детали испытывают усиленный износ, а при слишком высоком нагреве и вовсе происходит заклинивание. Также из-за нагрева камеры сгорания происходит детонация топливно-воздушной смеси, и двигатель работает нестабильно. Поэтому излишнее тепло от двигателя необходимо постоянно отводить.
С другой стороны, нельзя допускать и чрезмерного охлаждения двигателя, так как в этом случае он будет работать нестабильно, с потерей мощности и большим расходом топлива. Дело в том, что при контакте топливно-воздушной смеси с холодными стенками камеры сгорания происходит конденсация топлива, из-за чего оно плохо сгорает и частично стекает в картер двигателя.
Таким образом, температуру двигателя необходимо поддерживать на некотором среднем уровне. Практика показывает, что температура мотора, при котором он выходит на оптимальный режим работы, составляет 85-90°C (и не должна превышать 105°C). И именно задачу поддержания оптимальной температуры двигателя и решает система охлаждения двигателя.
- ведущий шкив привода вентилятора и генератора;
- приводной ремень;
- генератор;
- ведомый шкив привода вентилятора;
- защитная сетка;
- вал вентилятора;
- направляющий аппарат вентилятора;
- ротор вентилятора;
- кожух;
- головка цилиндра;
- задний дефлектор (направляющий щиток);
- цилиндр;
- средний дефлектор;
- передний дефлектор;
Система охлаждения современного двигателя может выполнять и еще несколько функций:
- Нагрев холодного двигателя при пуске;
- Охлаждение масла в системе смазки;
- Нагрев воздуха в системе отопления;
- Охлаждение трансмиссионного масла в АКПП;
- При наличии системы рециркуляции отработанных газов — охлаждение выхлопных газов;
- При наличии турбонаддува — охлаждение воздуха перед подачей в турбокомпрессор.
Как нетрудно заметить, система охлаждения решает массу задач, и без нее работа двигателя и комфортная езда на автомобиле были бы просто невозможны.
Типы и виды систем охлаждения
Существует три типа систем охлаждения, которые отличаются по заложенным в основу их работы физическим принципам и используемым теплоносителям:
- Воздушная;
- Жидкостная;
- Гибридная.
Воздушная система, как нетрудно догадаться, использует для охлаждения двигателя воздушный поток, обдувающий ребристые головки цилиндров. В жидкостной системе охлаждения работает поток воды, который отбирает тепло у двигателя, а охлаждается в расширительном бачке. Гибридная система сочетает оба принципа — двигатель охлаждается жидкостью (сегодня это не обязательно вода — применение находят специальные жидкости), а нагретая вода охлаждается в теплообменнике (радиаторе) с помощью потока воздуха.
Здесь нужно сделать важное замечание. В классическом понимании жидкостная система охлаждения не имеет радиатора — вода охлаждается непосредственно в расширительном бачке. Такая система появилась на заре автомобилестроения, но быстро вышла из употребления, так как не могла обеспечивать эффективное охлаждение ДВС. Сейчас в большинстве автомобилей используется гибридная система охлаждения, но в обиходе ее называют жидкостной.
Гибридные системы охлаждения можно классифицировать еще по нескольким признакам.
По количеству контуров охлаждения:
- Одноконтурные — вода циркулирует по единой для блока и головки блока цилиндров водяной рубашке;
- Двухконтурные — вода циркулирует по разобщенным водяным рубашкам блока цилиндров и головки блока цилиндров.
По направлению потока теплоносителя в водяной рубашке:
- С продольным направлением — вода поступает в районе первого цилиндра, а выходит у последнего;
- С поперечным направлением — вода подается в районе выпускного коллектора, а выводится в районе впускного.
О каждом типе системы охлаждения расскажем отдельно, а на гибридной системе остановимся наиболее подробно в следующей части статьи.
Устройство и принцип работы воздушной и жидкостной систем охлаждения
Устройство воздушной системы охлаждение крайне простое: головки цилиндров выполнены ребристыми, причем ребра расположены вдоль направления потока обдувающего их воздуха. Ребра многократно повышают площадь нагретой поверхности, которая контактирует с воздухом, и отдача тепла происходит лучше. Ребра могут располагаться как по продольной оси цилиндра (то есть, сверху вниз), так и поперек цилиндра.
Воздушная система охлаждения имеет одно преимущество — она крайне проста и надежна. Действительно, вся система — это просто ребристый цилиндр, имеющий грамотное расположение. Однако за простотой кроется множество недостатков, главный из которых — низкая эффективность (воздух обладает малой теплоемкостью, поэтому плохо отбирает тепло) и невозможность применения на мощных двигателях. Поэтому воздушное охлаждение имеют моторы малой кубатуры, в том числе мотоциклетные, а также устанавливаемые на малолитражных автомобилях (таким двигателем оснащался знаменитый Фольксваген «Жук» и не менее знаменитый «Запорожец»).
Жидкостная система устроена сложнее. В ней в качестве теплоносителя используется вода, поэтому необходимо обеспечить ее подачу к нагретым деталям двигателя. Эта задача решается с помощью так называемой «водяной рубашки» — системы полостей для воды в блоке цилиндров и ГБЦ. Вода проходит сквозь двигатель в самых его нагретых частях, отбирает тепло, и отдает его в атмосферу.
Но и у классического жидкостного охлаждения есть свои недостатки — в этой системе нет принудительного охлаждения воды (она теряет тепло только в расширительном бачке), поэтому моторы большой мощности с ее помощью охлаждать невозможно. Так что понять вытеснение чисто жидкостной системы системой гибридной нетрудно.
О гибридной системе охлаждения вы скоро сможете узнать в следующей части данной статьи.
