Что такое система охлаждения двигателя?

Содержание

Двигатель — это устройство, которое преобразует химическую энергию топлива в полезную механическую работу. При работе двигателя выделяется большое количество тепла. Это тепло может привести к поломке двигателя. Поэтому для надлежащего охлаждения двигателя в автомобиле используется система охлаждения двигателя. Как правило, система охлаждения постоянно поддерживает температуру двигателя. В этой статье мы расскажем о работе системы охлаждения двигателя, ее типах, деталях и применении.

Система охлаждения двигателя — это набор различных деталей, которые позволяют жидкой охлаждающей жидкости протекать через блок двигателя и каналы головки блока цилиндров, поглощая теплоту сгорания.

По мере поглощения тепла охлаждающей жидкостью ее температура повышается. Эта горячая охлаждающая жидкость возвращается в радиатор через резиновый шланг для охлаждения. Когда нагретая охлаждающая жидкость поступает в радиатор через тонкую трубку, она охлаждается потоком воздуха.

Это ключевой компонент двигателя внутреннего сгорания, который предотвращает перегрев двигателя. Система охлаждения охлаждает двигатель, а также стабилизирует температуру в соответствии с рабочими требованиями двигателя.

Основная функция системы охлаждения двигателя заключается в поддержании нормальной температуры двигателя и предотвращении его перегрева.

Система охлаждения двигателя охлаждает двигатель путем циркуляции охлаждающей жидкости (смеси воды и антифриза) через вентиляционные отверстия двигателя. В некоторых автомобилях для охлаждения двигателя используется метод циркуляции воздуха. При этом методе воздух проходит через оребренный корпус цилиндра.

Перегрев двигателя может привести к его повреждению или полному выходу из строя. Тепло выделяется в результате сгорания воздушно-топливной смеси в камере сгорания. Когда процесс сгорания завершается, температура двигателя становится очень высокой. Система охлаждения отводит ее от двигателя методом теплопередачи.

Система охлаждения работает эффективно, отводя лишнее тепло от двигателя внутреннего сгорания и помогая поддерживать двигатель при нормальной рабочей температуре.

Работа системы охлаждения двигателя

Когда двигатель работает, он выделяет большое количество тепла. Это тепло выделяется в результате сгорания воздушно-топливной смеси в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания. Для контроля тепла двигателя используется система охлаждения.

В блоке цилиндров двигателя имеется множество вентиляционных отверстий. Эти вентиляционные отверстия циркулируют охлаждающую жидкость через головку двигателя, рассеивая тепло двигателя и позволяя охлаждающей жидкости оптимально вытекать из двигателя. Резиновые шланги соединяют вход и выход водяного насоса с двигателем.

Система охлаждения работает следующим образом:

Когда двигатель нагревается, начинает работать система охлаждения. Водяной насос нагнетает охлаждающую жидкость в вентиляционные отверстия двигателя.
Когда охлаждающая жидкость начинает циркулировать через вентиляционные отверстия, она поглощает тепло двигателя и снижает его температуру до нормальной рабочей температуры.
Когда температура охлаждающей жидкости достигает 160-190 градусов по Фаренгейту, она расширяет парафин термостата и открывает его. Термостат действует как клапан, который открывается и закрывается для охлаждающей жидкости.
Когда парафин термостата открывается, охлаждающая жидкость проходит через шланги и поступает в радиатор. Радиатор действует как теплообменник.
Когда охлаждающая жидкость поступает в радиатор, вентилятор радиатора продувает холодный воздух через ребра радиатора, что способствует быстрому снижению температуры охлаждающей жидкости.
По мере охлаждения охлаждающая жидкость возвращается в водяной насос. Водяной насос снова перекачивает ее в вентиляционные отверстия, и весь процесс повторяется.
Теплопоглощающая способность системы охлаждения зависит от типа двигателя.

Части системы охлаждения двигателя

Водяной насос
Радиатор
Переливной бачок радиатора
Термостат
Шланги
Датчик температуры охлаждающей жидкости
Вентилятор охлаждения радиатора
Пробки морозильной камеры
Прокладка коллектора и прокладка головки
Сердечник отопителя

1) Водяной насос

Водяной насос известен как сердце системы охлаждения двигателя. Правильная работа водяного насоса очень важна для нормальной работы системы охлаждения. В случае повреждения водяного насоса система охлаждения не может должным образом отводить тепло от двигателя, что может привести к его поломке.

Этот насос имеет радиальную крыльчатку внутри корпуса. Двигатель приводит в движение крыльчатку насоса. Для соединения шкива насоса двигателя со шкивом насоса используется змеевидный ремень. Он передает вращательное движение двигателя на шкив насоса и вращает крыльчатку насоса.

2) Радиатор

Радиатор работает как теплообменник между двигателем и системой охлаждения. Для изготовления радиатора используется алюминий. Он имеет множество трубок и ребер небольшого диаметра. Он также содержит крышку давления, сливную пробку, выпускной и впускной патрубки.

Радиатор передает тепло горячей охлаждающей жидкости, поступающей из двигателя, окружающему воздуху. Этот горячий воздух выбрасывается в окружающую среду или внутрь автомобиля через радиатор.

3) Переливной бачок радиатора

Переливной бачок радиатора представляет собой пластиковый резервуар для воды. Он имеет впускное отверстие, которое соединяется с радиатором, и выпускное отверстие для перелива. Он устанавливается рядом с радиатором.

Это тот самый бак, в который вы добавляете воду перед началом движения. Поэтому перед началом движения необходимо долить соответствующее количество воды в бачок радиатора, чтобы система охлаждения работала эффективно.

4) Термостат

Это клапан, который открывает и закрывает доступ охлаждающей жидкости. Он также помогает изолировать радиатор от двигателя до достижения минимальной температуры.

Когда температура двигателя достигает определенной температуры, термостат открывается и позволяет охлаждающей жидкости течь через радиатор. Он содержит парафин, который открывается и расширяется при определенной температуре.

Если термостат отсутствует в вашем автомобиле, двигатель будет отдавать тепло непосредственно в радиатор, и его прогрев займет много времени.

5) Шланги

В системе охлаждения двигателя резиновые шланги используются для соединения двигателя, радиатора и водяного насоса, чтобы по ним текла вода или охлаждающая жидкость. Эти шланги завершают контур.

6) Датчик температуры охлаждающей жидкости

Как видно из названия, датчик температуры охлаждающей жидкости — это устройство, которое следит за температурой двигателя. Он передает данные, необходимые для управления рабочей скоростью вентилятора охлаждения.

Датчик температуры охлаждающей жидкости передает данные на указатель температуры двигателя, который отображает температуру двигателя на приборной панели автомобиля. Система ECU вашего автомобиля использует эти данные для управления скоростью впрыска топлива и моментом зажигания двигателя для улучшения эксплуатационных характеристик автомобиля.

7) Вентилятор охлаждения радиатора

В вашем автомобиле может быть несколько вентиляторов охлаждения радиатора. Эти вентиляторы устанавливаются внутри радиатора, за радиатором, ближе всего к двигателю. Этот вентилятор имеет кожух в целях безопасности и для правильной регуляции воздуха.

Основное назначение вентиляторов радиатора заключается в поддержании потока воздуха, проходящего мимо радиатора, когда ваш автомобиль замедляется или останавливается. Когда автомобиль останавливается с работающим двигателем, вентилятор охлаждения радиатора снижает температуру двигателя.

8) Морозильные пробки

При изготовлении блока двигателя специальный песок отливается в форму каналов охлаждающей жидкости в блоке двигателя. Эта песчаная форма устанавливается в пресс-форму. Алюминий или жидкое (расплавленное) железо заливается в эту форму для изготовления блока двигателя.

Когда отливка остывает, песок удаляется. После этого отливка также удаляется из отверстий блока двигателя. Тогда охлаждающая жидкость может легко протекать через эти отверстия. Затем заглушите отверстия, чтобы предотвратить вытекание охлаждающей жидкости.

9) Прокладка коллектора и прокладка головки блока цилиндров

Двигатель внутреннего сгорания состоит из блока двигателя и головки с одним или двумя цилиндрами. Поверхность сопряжения блока с головкой плоская, что обеспечивает идеальное прилегание. Однако это прилегание не может быть полностью водонепроницаемым, чтобы остановить выход продуктов сгорания. Для уплотнения блока с головкой используется прокладка головки.

10) Сердечник отопителя

Горячая охлаждающая жидкость также передает тепло двигателя в сердечник отопителя, который далее передает тепло в салон автомобиля. Два резиновых шланга используются для соединения сердечника отопителя с системой охлаждения.

Первый шланг подает горячую охлаждающую жидкость от водяного насоса к сердечнику печки. Второй шланг возвращает охлаждающую жидкость в верхнюю часть двигателя.

Типы систем охлаждения двигателя

Система воздушного охлаждения
Система жидкостного охлаждения

1) Система воздушного охлаждения

В двигателе с воздушным охлаждением система охлаждения вдувает холодный воздух вместо охлаждающей жидкости для охлаждения двигателя. Эти типы систем охлаждения обычно встречаются в обычных мотоциклах и автомобилях.

В двигателе с воздушным охлаждением алюминиевые ребра покрывают блок двигателя. Эти ребра также отводят тепло от цилиндра двигателя. Мощный вентилятор нагнетает воздух в эти ребра, перемещая тепло двигателя в циркулирующий воздух для охлаждения двигателя.

Цилиндры этих двигателей более эффективны, чем цилиндры двигателей с водяным охлаждением. Они способны выдерживать большую температуру, чем цилиндры с водяным охлаждением.

Система воздушного охлаждения обеспечивает значительное преимущество, предотвращая коррозионное повреждение системы охлаждения и предотвращая замерзание и закипание охлаждающей жидкости при экстремальных температурах.

Однако контроль температуры двигателя с воздушным охлаждением очень сложен, и при значительном повышении фиксированной рабочей температуры требуются керамические компоненты с высокой термостойкостью.

В системе воздушного охлаждения количество тепла, отводимого двигателем, зависит от температуры охлаждающего воздуха, температуры ребер, скорости/количества охлаждающего воздуха и общей площади поверхности ребер.

Эти типы систем охлаждения двигателя в основном используются в двигателях малой мощности, таких как небольшие воздушные автомобильные двигатели, маленькие автомобили, скутеры и мотоциклы, где поступательное движение машины обеспечивает достаточную скорость для охлаждения двигателя. Они также используются в компактных промышленных двигателях.

Преимущества и недостатки системы воздушного охлаждения

Преимущества воздушной системы охлаждения

Система воздушного охлаждения имеет небольшой вес.
Им не нужен антифриз.
Они лучше всего подходят для применения в условиях дефицита воды.
Они имеют простую конструкцию.
Они имеют небольшие размеры.
Системы воздушного охлаждения требуют меньше места для установки.
Предотвращают коррозию и перегрев деталей двигателя.
Повышают производительность двигателя.

Недостатки системы воздушного охлаждения

Она создает сильный шум.
Эти системы охлаждения не так эффективны, как системы водяного охлаждения.
Они не могут обеспечить равномерное охлаждение.
Они не подходят для больших и мощных двигателей.
Они лучше всего подходят для применения там, где температура окружающей среды ниже.
Система воздушного охлаждения требует очень больших вентиляторов для охлаждения двигателя.

2) Система жидкостного охлаждения

Жидкостная система охлаждения также известна как непрямая система охлаждения. В этой системе двигатель охлаждается не воздухом, а жидкой охлаждающей жидкостью.

В этой системе охлаждения фактический охлаждающий материал (т.е. воздух) не охлаждает систему напрямую. Воздух охлаждает воду, а вода охлаждает двигатель.

В этой системе используются водяные рубашки, окружающие двигатель. Для циркуляции воды в этих рубашках используется водяной насос.

Когда вода проходит через водяные рубашки, она отводит тепло двигателя в процессе теплопередачи. По мере того, как тепло двигателя передается воде, она нагревается. Эта горячая вода поступает в радиатор. В радиаторе установлен вентилятор, который нагнетает холодный воздух и охлаждает воду. Холодная вода снова поступает в водяные рубашки, и весь цикл повторяется.

Эти системы охлаждения обычно используются в больших двигателях, таких как грузовики, автобусы, тракторы и автомобили.

Преимущества и недостатки жидкостной системы охлаждения

Преимущества системы водяного охлаждения

Она отличается компактной конструкцией двигателей
Система водяного охлаждения обеспечивает равномерное охлаждение.
Вы можете установить двигатель с водяным охлаждением в любом месте автомобиля.
Они лучше всего подходят как для малых, так и для больших двигателей.

Недостатки системы водяного охлаждения

Двигатели с водяным охлаждением тяжелее двигателей с воздушным охлаждением, поскольку в них есть циркуляционный насос, радиатор и рубашки.
Эти системы потребляют больше энергии и снижают эффективность двигателя.
Присутствие воды может привести к коррозии деталей двигателя.
Эти системы требуют регулярного и более тщательного обслуживания, чем система воздушного охлаждения.

Почему важна система охлаждения двигателя?

Во время работы двигателя температура внутри него может достигать 2 500 o C, что выше температуры плавления деталей двигателя. Такая высокая температура может расплавить или повредить детали двигателя. Поэтому необходимо использовать систему охлаждения для отвода максимального тепла двигателя.
Из-за большого количества тепла в двигателе могут возникнуть термические напряжения. Поэтому система охлаждения необходима для снижения температуры двигателя, что уменьшает тепловые напряжения.
Движущиеся части двигателя нуждаются в надлежащей смазке. Система смазки уменьшает трение движущихся частей и обеспечивает нормальную работу двигателя. Однако высокая температура двигателя может изменить свойства смазки. Изменение свойств смазки может повлиять на подвижные части двигателя. Поэтому, чтобы предотвратить это, необходимо использовать систему охлаждения двигателя.
Чем выше температура, тем ниже объемный КПД двигателя.
При некоторых определенных условиях ребра охлаждения могут вибрировать и повышать уровень шума.
При высоких температурах мощность двигателя снижается.

Раздел часто задаваемых вопросов

Что такое система охлаждения?

Система, которая отводит дополнительное тепло от двигателя и предотвращает его перегрев, называется системой охлаждения. Система охлаждения состоит из охлаждающей жидкости, термостата, шлангов, водяного насоса, радиатора и морозильной пробки. Она использует воздух или жидкость (т.е. воду или охлаждающую жидкость) для отвода тепла от двигателя.