Системы жидкостного
охлаждения. На большинстве автомобильных двигателей используются жидкостные системы охлаждения закрытого типа с принудительной циркуляцией
охлаждающей жидкости. От оптимального теплового состояния
двигателя, времени его прогрева, стабильности температурного режима зависят не только надежность, но также
топливная экономичность и токсичность отработавших
газов. Кроме того, система охлаждения используется для
отопления салона. С целью улучшения пусковых качеств
двигателя применяется предварительный подогрев охлаждающей жидкости и масла системы смазки.
Регулирование температуры на большинстве двигателей осуществляется автоматически действующим термостатом, изменяющим соотношение потоков
охлаждающей жидкости, проходящей через радиатор или через обводной канал, минуя радиатор. Одним из способов снижения
расхода топлива является повышение температуры охлаждающей жидкости. При не прогретом двигателе термостат закрыт, и жидкость через верхний
клапан циркулирует по обводной ветви, минуя радиатор. Интенсивная циркуляция способствует более быстрому его прогреву,
снижая расход топлива и выброс токсичных веществ.
Большинство двигателей имеют двухклапанные термостаты с твердым наполнителем. По мере повышения температуры термостат открывает нижний клапан,
и часть
жидкости начинает циркулировать через радиатор. При
повышении температуры до верхнего предела (90-95 °С)
верхний клапан закрывается, и вся жидкость циркулирует
через радиатор.
Энергетические показатели двигателей также улучшаются за счет регулирования количества воздуха, проходящего через радиатор, например путем
применения гидравлической или электромагнитной муфты привода
вентилятора, установки регулируемых жалюзи перед радиатором. Последнее время все большее применение находит электрический привод вентилятора
с управлением
от температурного датчика. Независимое положение
вентилятора не связанного с приводом от двигателя облегчает компоновку подкапотного пространства. При
движении с высокими скоростями достаточно охлаждения радиатора потоком встречного воздуха, поэтому отключение вентилятора не только снижает
расход топлива, но и уменьшает уровень шума.
Существует два типа систем охлаждения, открытая и
закрытая. Большинство автомобильных двигателей оснащены закрытой системой с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости центробежным насосом.
В некоторых двигателях для улучшения охлаждения стенок камеры сгорания и клапанов жидкость поступает
сразу в головку цилиндров с одной стороны, а отводится
с другой стороны. Охлаждение цилиндров осуществляется за счет термосифонной (конвекционной) циркуляции жидкости. Как правило, жидкость
от насоса подводится в переднюю часть блока цилиндров и через отверстия в прокладке поступает в головку блока. Одним из
недостатков данной схемы является повышенная температура последнего цилиндра и задней части головки. В
результате именно в последнем цилиндре бензиновых
двигателей в первую очередь начинаются аномальные
процессы сгорания (детонация, калильное зажигание,
грохот). Поэтому обычно датчик детонации устанавливают в этой зоне головки или блока цилиндров. Частично обеспечить более равномерное
охлаждение цилиндров удается за счет выбора проходных сечений в прокладке головки цилиндров: уменьшения их в передней
части блока и увеличения в его задней части.
В многорядных (V-образных и оппозитных) двигателях перегрев одного из блоков может происходить из-за
неравномерной подачи жидкости при разном расположении выходных окон в насосе. Перегрев начинается с
появления пузырьков пара на охлаждаемой поверхности, в дальнейшем образуется паровая пробка. Это может
привести к задиру поршня, образованию бочкообразной поверхности цилиндра, сгоранию свечи зажигания
и другим нарушениям работы двигателя.
Для предотвращения кипения жидкости в закрытых
системах охлаждения повышают давление в системе охлаждения. Для этого в пробке радиатора расположены
два клапана. В процессе нагрева жидкости ее объем увеличивается и избыточный объем удаляется через выпускной клапан в расширительный бачок.
При повышении
температуры свыше 95 С начинается бурное выделение
пузырьков пара, впускной клапан закрывается, давление
в системе повышается и кипение прекращается. при условиях пониженного атмосферного давления; например в
горах, кипение начинается и при меньшей температуре
(до 70 С). В случае перегрева двигателя (из-за отказа
привода вентилятора, засорения радиатора, закрытых
жалюзи и др.) и повышения избыточного давления сверх
предельно допустимого с точки зрения прочности узлов
системы охлаждения (до 5-13 кПа) открывается предохранительный клапан и часть охлаждающей жидкости
сливается в расширительный бачок.
