Воздушная система охлаждения

В двигателях с воздушным охлаждением для обеспечения нормального теплового состояния двигателя площади наружных поверхностей головок и цилиндров увеличивают путем их оребрения. От поверхности оребрения тепло, поступающее к ней от стенок камеры сгорания и стенок цилиндра, отводится охлаждающим потоком воздуха.

Положительными особенностями системы воздушного охлаждения являются несложное обслуживание, надежность в эксплуатации, меньший по сравнению с системой жидкостного охлаждения вес и простота конструкции, упрощение эксплуатации двигателя в безводных районах, а также устранение опасности замерзания воды в радиаторе и рубашке двигателя (в случае заполнения их водой) при низких температурах.

Схема движения воздуха, охлаждающего однорядный четырехцилиндровый двигатель, представлена на рис. 8. Каналы, по которым движется воздух, разделены на участки: входа воздуха, прохождения воздуха через вентилятор 1, распределения воздуха по цилиндрам, прохождения воздуха по межреберным каналам и отводного трубопровода. В рассматриваемой схеме охлаждаемые поверхности находятся на линии нагнетаемого воздуха. В некоторых случаях воздух через межреберные каналы не нагнетается, а просасывается.

Для получения эффективного и равномерного охлаждения при минимальной затрате мощности в двигателях с воздушным охлаждением применяют дефлекторы. Дефлекторы представляют собой направляющие устройства для подачи охлаждающего потока воздуха к оребренным поверхностям с определенными скоростью и направлением.

Рисунок 8 - Схема системы воздушного охлаждения двигателя

 

При проектировании системы воздушного охлаждения стремятся обеспечить подачу охлаждающего воздуха в первую очередь к наиболее горячим местам головки цилиндров (перемычки между гнездами клапанов и др.), а также к свечам зажигания (в бензиновых двигателях) и форсункам (в дизелях). Для улучшения теплопередачи поток охлаждающего воздуха должен омывать поверхности охлаждения равномерно и с достаточно высокой скоростью.

Расчет системы воздушного охлаждения автомобильных и тракторных двигателей сводится к определению параметров оребрения двигателя, производительности и размеров вентилятора, а также затрачиваемой на привод вентилятора мощности.

Проведение этого расчета вследствие влияния ряда трудно учитываемых факторов, а также из-за отсутствия данных о взаимозависимости расчетных параметров системы охлаждения весьма сложно и связано с большими трудностями. В особенности сложен теоретический расчет теплопередачи и аэродинамического сопротивления оребрения двигателя. Поэтому на практике при проектировании системы воздушного охлаждения обычно задаются удельной поверхностью оребрения и широко пользуются экспериментальными данными прототипов двигателей.

В начале расчета задаются его исходными параметрами, к которым относятся: а) температура, давление и влажность окружающего двигатель воздуха, б) рабочие температуры деталей двигателя и в) расчетный режим работы двигателя.

В качестве расчетной температуры окружающего воздуха принимают температуру, равную 40 °С.

Превышение рабочих допустимых температур может вызвать нарушение работы (увеличение нагарообразования, коробление головки цилиндра, закоксовывание и зависание иглы форсунки в дизелях, детонацию и калильное зажигание в бензиновых двигателях, повышенный износ цилиндра, поршня и поршневых колец).

Средняя температура у оснований чугунных ребер цилиндров 130–170 °С; у оснований чугунных ребер головки цилиндров 170–220 °С. При алюминиевых сплавах средние температуры соответственно 130–150 и 160–200 °С.

Минимальные температуры внутренних поверхностей цилиндра и его головки стремятся обеспечить не ниже 130–140 °С, т. е. значительно выше точки росы выпускных газов.

Контрольные вопросы:

1. Для чего необходима система охлаждения двигателя, чем отводится тепло еще?

2. Какой принцип жидкостного и воздушного охлаждения?

3. Что такое принудительное циркуляция охлаждающей жидкости?

4. Что такое термосифонная циркуляция охлаждающей жидкости?

5. Что такое комбинированная циркуляция охлаждающей жидкости?

6. Что такое открытая система жидкостного охлаждения?

7. Что такое закрытая система охлаждения?

8. Что является наиболее эффективным и рациональным способом автоматического регулирования температурного режима двигателя?

9. Что представляет из себя термостат и для чего он предназначен? 10. Что представляет из себя радиатор, его цели и задачи, виды.

11. Где находится паровой клапан, его функции.

12. Какие существуют насосы циркуляции охлаждающей жидкости.

13. Для чего устанавливаются вентиляторы в жидкостных системах охлаждения?

14. Для чего в воздушных системах охлаждения площадь наружных поверхностей головок и цилиндров увеличивают путем их оребрения?

15. Преимущества систем воздушного охлаждения.

16. Где применяются дефлекторы?

17. Что происходит при превышении рабочих допустимых температур? Какова температура у оснований ребер головки цилиндров?

18. К каким температурам стремятся обеспечивать внутренние поверхности цилиндра?

19. Чем задаются при проектирование систем воздушного охлаждения?

20. Монтируются ли крыльчатки центробежных водяных насосов на одном валике с вентилятором?

21. Из чего отливают корпус и крыльчатку насосов?

22. В следствии чего маловероятно закипание двигателя в высокогорных условиях?

23. Что такое сотовый радиатор?

24. Достоинства сотовых радиаторов.

25. Из чего состоит сильфонный термостат, его основные узлы, принцип действия.

 

 

СТРУКТУРА

 МЕТОДИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 8-9