Меню
Предыдущая     |         Содержание     |    следующая

Автомобильные двигатели

Масляные фильтры

Необходимая степень фильтрации и тонкость очистки масла от механических примесей определяются высокими удельными нагрузками на рабочих поверхностях подшипников и значительными окружными скоростями на шейках валов; малыми зазорами в подшипниках и повышенной твердостью их антифрикционных сплавов. Допустимый размер частиц примесей зависит от зазоров в подшипниках.

В тяжелонагруженных подшипниках коленчатых валов несущая способность масляного слоя обеспечивается при относительно малых диаметральных зазорах, абсолютная величина которых колеблется в пределах 0,0250,050 мм у карбюраторных двигателей и 0,04 0,12 мм у дизелей. Чтобы избежать износа и задиров трущихся поверхностей, размер частиц, пропускаемых фильтром, должен быть меньше критического зазора (34 мкм) в подшипнике.

Вкладыши с высокой твердостью антифрикционного сплава работают без повреждения поверхностей только при достаточно тонкой очистке масла.

В существующих системах смазки применяют фильтры грубой и тонкой очистки, которые улавливают частицы размером соответственно до 30 и 60 и 0,51 мкм.

Фильтры грубой очистки включают последовательно перед главной магистралью, и весь поток масла, поступающий к подшипникам коленчатого вала, фильтруется (полнопоточная очистка). При холодном вязком масле и в случае засорения фильтрующей поверхности давление перед фильтром повышается, и масло в главную магистраль частично или полностью начинает нагнетаться через перепускной клапан в обход фильтра.

Фильтры тонкой очистки с малой пропускной способностью и высоким сопротивлением фильтрующего элемента устанавливают на ответвлении параллельно главной магистрали. Очищенное масло отводится непосредственно в картер.

Пропускная способность фильтров тонкой очистки не превышает 1525% производительности масляного насоса. После фильтра тонкой очистки расположено дросселирующее отверстие, которое в случае прорыва фильтрующего элемента препятствует падению давления в главной магистрали.

Для грубой очистки масла применяют сетчатые фильтры с числом сквозных отверстий до 50 ООО на 1 см2, ленточно-щелевые, пластинчато-щелевые со счищающими пластинчатыми скребками (двигатели ЗИЛ-130, ЗИЛ-164, ЗМЗ-21 и др.), которые задерживают частицы размером до 50125 мкм; для тонкой очистки поверхностные, бумажные, картонные (рис. 308, а и б) или поглощающие войлочные, из древесной муки (рис. 308, в), комбинированные (рис. 308, г) фильтры, а также центрифуги (рис. 308, д и ё).

Бумажные элементы с толщиной фильтрующей перегородки до 0,6 мм и картонные с толщиной 0,61 мм для увеличения фильтрующей поверхности выполняют складчатой формы с удельной площадью 512 см2/см3 и с пористостью около 70% (рис. 308, a, is. б,). Комбинированные фильтры (рис. 308, д) состоят из двух фильтров: грубой очистки (обычно пластинчато-щелевого типа) и тонкой очистки (картонного или центрифуги).

Для улавливания продуктов износа (ферромагнитных частиц) в картерах, в корпусах фильтров, кроме того, устанавливают магнитные уловители в виде пробок.

Наиболее совершенная фильтрация достигается при проходе всего циркулирующего масла через фильтр тонкой очистки (полнопоточная очистка). Длительная работа двигателя с малыми потерями давления в полнопоточных фильтрах емкостного и поверхностного типов может быть обеспечена только при их относительно больших габаритных размерах. Для полнопоточной фильтрации применяют также поверхностные бумажные или картонные и комбинированные филь-

тры. В ряде конструкций комбинированных фильтров через фильтр грубой очистки пропускается все масло, а тонкой очистки подвергается только часть масла. Применение полнопоточных бумажных фильтров позволяет понизить износ гильз на 20 %, коренных шеек на 50% и шатунных на 65%.

Широко распространены центрифуги с гидравлическим реактивным сопловым приводом ротора (рис. 308, д, е). Центрифуги включают параллельно главной магистрали с перепуском очищенного масла в картер. Применяют также системы смазки с последовательным включением центрифуги и полнопоточным фильтром тонкой очистки. Недостатком реактивных центрифуг является дополнительный расход масла на привод ротора.

Частота вращения ротора центрифуги зависит от вязкости масла и перепада давлений. При горячем масле она достигает 6000 8500 об/мин и давлении масла перед ротором 0,50,7 МПа. Перепад давлений должен быть не меньше 0,2 МПа. Расход масла на привод составляет 812 кг/мин. Центрифуги обеспечивают высокую степень очистки размер пропускаемых частиц не превышает 0,51 мкм.

Удельная проходная площадь у фильтров грубой очистки изменяется в пределах 1,53 см2/кВт, фильтр тонкой очистки при последовательном включении 3045 см2/кВт, а при параллельном 120 140 см2/кВт.

В быстроходных карбюраторных двигателях устанавливают также центрифуги с механическим приводом, которые размещают на переднем конце коленчатого вала (см. рис. 281). Их используют для полнопоточной очистки. Корпус центрифуги изготовлен как одно целое со шкивом для привода вентилятора и генератора. Масло после центрифуги поступает непосредственно в главную магистраль коленчатого вала. Очистка масла в подобных центрифугах менее эффективна, так как автомобильный двигатель работает на переменных скоростных режимах. В этом случае иногда в систему смазки параллельно включают дополнительный фильтр тонкой очистки со сменным фильтрующим элементом.

Непрерывное повышение за последние годы мощности силовых агрегатов сопровождается ростом количества теплоты, поступающей в систему охлаждения, и неизбежным увеличением габаритных размеров и массы системы. В автомобильных двигателях применяют две системы охлаждения: жидкостную и воздушную.

Эффективность системы жидкостного охлаждения повышается с увеличением циркуляции жидкости, предельной температуры охлаждающей жидкости и количества рассеиваемой решеткой теплоты (с единицы площади теплорассеивающей поверхности) и оценивается затратами мощности на привод вентилятора и насоса, а также габаритными и массовыми показателями.

Эффективность системы воздушного охлаждения характеризуется равномерностью температурных полей стенок цилиндров и головок в различных радиальных направлениях и по их высоте, затратами мощности на привод вентиляторов, а также габаритными размерами.

С помощью системы охлаждения для всего диапазона нагрузочных и скоростных режимов двигателя поддерживают его стабильное тепловое состояние и обеспечивают наивыгоднейшую температуру, при которой достигаются оптимальные экономические и энергетические показатели.

Подавляющее большинство автомобильных двигателей имеют жидкостное охлаждение. Воздушное охлаждение получило распространение в дизелях, у которых рабочий процесс улучшается при более высоких температурах поверхностей камер сгорания. В бензиновых двигателях воздушное охлаждение применяют в моделях относительно малой мощности.

При проектировании основные параметры системы охлаждения выбирают так, чтобы обеспечить требуемый теплоотвод при движении автомобиля на высшей передаче с малой скоростью (1215 км/ч) и при высокой температуре окружающего воздуха 40° С. Для других условий теплорассеивающая поверхность и подача вентилятора оказываются излишне большими. Поэтому в системах охлаждения предусматривают специальные устройства, автоматически поддерживающие на необходимом уровне температуру охлаждающей жидкости или стенок головки цилиндра (при воздушном охлаждении).

Исследования показали, что 95% двигателей легковых автомобилей переохлаждается в течение 90% времени их работы. Применение термостатов, уменьшающих циркуляцию жидкости в системе, не исключает возможности переохлаждения двигателей. Чтобы избежать переохлаждения, в механизм привода вентилятора включают устройства, изменяющие его подачу. При этом уменьшается мощность, затрачиваемая на привод вентилятора, и одновременно снижается эксплуатационный расход топлива.

Жидкостная система охлаждения. На автомобилях эту систему применяют исключительно закрытого типа с принудительной циркуляцией жидкости и с одной или двумя системами регулирования (температуры жидкости и воздуха).

Первая система регулирования состоит из автоматически действующего термостата, включенного в циркуляционный контур и регулирующего количество жидкости, поступающей в радиатор. При этом поддерживается на выходе из двигателя температура на уровне 9095° С для любых скоростных и нагрузочных режимов. В зависимости от положения клапана термостата изменяется соотношение потоков жидкости, пропускаемой для охлаждения в радиатор и возвращающейся через обводной трубопровод обратно в двигатель, минуя радиаторы.

В большинстве случаев устанавливают полнопоточные термостаты, которые распределяют поток жидкости между основным контуром в направлении радиатора и обводным (байпасным), не снижая при этом интенсивности циркуляции жидкости.

Вторая система регулирования осуществляется посредством жалюзи, установленных перед радиатором и изменяющих количество воздуха, проходящего через решетку. Открываются и закрываются жалюзи с помощью термостатов с твердым наполнителем или вручную. Для создания силы, изменяющей положение жалюзи, используют также разрежение во впускном трубопроводе, сжатый воздух и давление масла в системе смазки.

При совместной работе обеих систем регулирования достигаются постоянная средняя температура охлаждающей жидкости в различных условиях и малая разность температур жидкости на выходе из двигателя и на входе в него.

В случае применения только первой системы регулирования значение разности температур жидкости на входе в двигатель и выходе из него большое, в особенности при работе двигателя с малыми нагрузками и при низкой температуре окружающего воздуха. Клапан термостата в указанных условиях пропускает лишь незначительную часть охлаждающей жидкости, вследствие чего время прохождения ее через радиатор увеличивается, а температура резко понижается.

При первой системе регулирования разность температур жидкости на выходе из двигателя и входе в него может быть уменьшена путем увеличения количества жидкости, перепускаемой через обводной трубопровод 3 (рис. 309). В некоторых так называемых сбалансированных системах через обводной трубопровод перепускается примерно одинаковое количество жидкости при любом положении клапана термостата. В этих системах горячая жидкость, смешиваясь с жидкостью, охлажденной в радиаторе, значительно повышает температуру всего потока, поступающего в двигатель. Скорость циркуляции жидкости в двигателе при этом повышается, вследствие чего уменьшается опасность возникновения застойных зон. Поток становится более турбулентным и теплоотвод от стенок цилиндра и головки увеличивается. Кроме того, при больших скоростях жидкости уменьшаются отложения на внутренних омываемых поверхностях.

На рис. 309 изображена система охлаждения однорядного двигателя, у которого цилиндры охлаждаются принудительно циркулирующей жидкостью по всей их высоте. Центробежный водяной насос 7 нагнетает жидкость в трубопровод 8, равномерно распределяющий ее по отдельным цилиндрам. Жидкость обычно подводится к нижней части цилиндра, что позволяет избежать образования застойных зон и паровоздушных пробок, нарушающих циркуляцию. Из рубашки цилиндров жидкость подходит к головке, а от нее по отводящему трубопроводу 5 к термостату 2. В термостате жидкость разделяется на два потока: один поступает в верхнюю часть радиатора 1, а другой по обводному трубопроводу 3 (бай-пасный контур) возвращается в двигатель. Трубка 6 служит для отвода воздуха от насоса при заполнении системы и паров после прогревания двигателя.

В некоторых двигателях применены системы с подводом охлаждающей жидкости непосредственно к головкам цилиндров, откуда относительно небольшое ее количество поступает в блоки, а остальное в радиатор. В этом случае рубашки блоков также неполностью включены в систему принудительной циркуляции, и цилиндры омываются жидкостью, предварительно нагретой в головках на 34° С. Циркуляция в блоках создается обычно путем отсоса жидкости насосом через торцовые окна. Подобная система обеспечивает быстрое прогревание гильз после пуска двигателя.

В закрытых системах охлаждения внутренний объем соединен с окружающей атмосферой через двойной паровоздушный клапан, установленный в верхней части радиатора. В случае перегревания один из клапанов открывается при давлении выше атмосферного и выпускает образовавшиеся пары. В таких системах уменьшаются потери жидкости вследствие парообразования. При остывании двигателя после остановки объем жидкости понижается, и в системе образуется разрежение. В этом случае открывается второй клапан,

соединяющий систему с атмосферой. Оба клапана размещены в корпусе пробки заливной горловины радиатора.

Паровоздушный клапан отрегулирован на избыточное давление 0,09 МПа. Повышение давления в системе на 0,01 МПа сопровождается возрастанием температуры кипения жидкости на 2,1° С. С повышением температуры охлаждающей жидкости растет температурный перепад между жидкостью и воздухом (на 20° С при изменении перепада давления на 0,1 МПа) и соответственно увеличивается отвод теплоты с поверхности решетки. Величина рассеивающей поверхности решетки, а также габаритные размеры и масса радиатора могут быть при этом значительно уменьшены.

В условиях эксплуатации в системе охлаждения образуются пары жидкости. Кроме того, при заправке в систему вместе с жидкостью попадают пузырьки воздуха. Наличие воздуха и паров может нарушить циркуляцию жидкости.

Эффективность обычных циркуляционных систем охлаждения ухудшается из-за того, что КПД насоса с приближением температуры жидкости к точке кипения уменьшается. При повышенных температурах может возникнуть кавитация в насосе и нарушиться циркуляция жидкости.

Избежать нарушения циркуляции жидкости можно следующим образом:

1) созданием в радиаторе свободного объема (с помощью перегородок), составляющего 45% общего объема системы, что увеличивает высоту радиатора;

2) применением системы охлаждения с расширительным бачком (эту систему все шире используют в двигателях для грузовых и легковых автомобилей, специальных транспортных машин и тракторов);

3) установкой паровоздухоотводных трубок;

4) использованием полностью герметизированных запаянных систем с высоким внутренним давлением (до 0,2 МПа).

На рис. 310, а приведена схема системы охлаждения, у которой пространство перед термостатом 2 соединяется трубкой 1 с отводящим трубопроводом 3 и верхней частью 5 радиатора 6 для удаления воздуха и паров на режимах полного закрытия клапана термостата. Трубка 1 используется также для удаления воздуха при заполнении системы жидкостью, когда клапан термостата закрыт. Однако при полностью закрытом клапане термостата часть жидкости поступает по трубке 1 в радиатор, что увеличивает время прогревания двигателя. При наличии термостата часть жидкости поступает по обводному трубопроводу 4 к насосу 7, минуя радиатор.

Схема системы охлаждения с расширительным компенсационным бачком 8 показана на рис. 310, б. Через расширительный бачок заливают и доливают жидкость в процессе эксплуатации. Образующиеся в системе пары жидкости и выделяющийся воздух отводятся по трубке 1 в расширительный бачок, который одновременно связан трубкой 9 с верхней частью 5 радиатора 6 и трубкой 10 со всасывающей полостью насоса 7. Объем расширительного бачка достигает 2530% объема системы. При наличии расширительного бачка радиаторы изготовляют без дополнительных компенсационных объемов.

Расширение жидкости при нагревании компенсируется с помощью бачка 8; при этом жидкость, находящаяся в нем, автоматически исключается из циркуляции. При охлаждении происходит обратное явление заполнение системы из бачка, так же как и при потерях жидкости через предохранительный клапан при парообразовании. Соединение трубкой 10 расширительного бачка со всасывающей полостью насоса обеспечивается постоянство статического давления перед ним и уменьшается возможность возникновения кавитации.

Перспективными системами охлаждения в отношении эффективности использования теп-лорассеивающей поверхности решетки является полностью герметизированные запаянные системы, заполненные всесезон-ной жидкостью. Подобные системы с высокой температурой охлаждающей жидкости (до 120° С) и с гарантированным сохранением герметичности в течение длительного времени эксплуатации получили большое распространение в силовых агрегатах легковых и грузовых автомобилей.

Применение герметизированных высокотемпературных (до 120° С) заполненных всесезонной жидкостью систем, позволяет уменьшить габаритные размеры и массу системы охлаждения, снизить расход цветных металлов и трудоемкость технического обслуживания.

При использовании высокотемпературных систем к конструкции двигателей и системы охлаждения предъявляется ряд специфических требований, как например, обязательного наличия расширительного бачка, индивидуального подвода жидкости к отдельным цилиндрам и т. д.

Применение жидкости, замерзающей при низкой температуре (антифриза), в качестве охлаждающей ухудшает теплообмен и повышает температуру деталей при одинаковом уровне температур воды и антифриза. Следует учитывать, что температура деталей цилиндро-поршневой группы возрастает с увеличением вязкости охлаждающей жидкости и с уменьшением ее теплопроводности, удельной теплоемкости и плотности. Теплоемкость антифриза на 15% ниже, а вязкость в 5,7 раз выше, чем у воды.

При повышении температуры охлаждающей жидкости до 120° С температура деталей цилиндро-поршневой группы возрастает на 1012° С.

В автобусах с задним расположением двигателя (рис. 311) или горизонтальным расположением его под полом радиатор системы

охлаждения с вентилятором целесообразно размещать спереди. В такой системе привод вентилятора осуществляется от масляного двигателя гидрообъемной передачи.

Габаритные размеры радиатора. Они определяются условиями компоновки радиатора на автомобиле, количества теплоты, рассеиваемой решеткой, скоростями обдувающего воздуха и движения жидкости в трубках, конструктивными параметрами решетки ее формой, расположением и числом рядов трубок, числом пластин, толщиной стенок, трубок и пластин, их материалом и т. п.

Размеры фронтовой площади радиатора зависят от высоты двигателя и внешней формы передней части капота автомобиля. При

уменьшении высоты двигателя и автомобиля форма фронтовой площади становится менее благоприятной, так как по компоновочным условиям переходят от квадратной формы к прямоугольной. С понижением высоты радиатора сокращается площадь, ометаемая лопастями вентилятора, поэтому уменьшают его диаметр.

Округление передней части капота, которое наблюдается у современных легковых и частично у грузовых автомобилей, сопровождается ухудшением условий обдува радиатора. Ометаемая вентилятором площадь обычно не превышает 7580% фронтовой площади.

Все большее распространение, несмотря на несколько худшие аэродинамические свойства, получают широкие радиаторы с поперечным потоком жидкости, что в настоящее время в наибольшей степени соответствует форме передней части капота автомобиля. В этом случае наиболее эффективно используется площадь решетки, ометаемой лопастями вентилятора.

Эффективность системы охлаждения во многом зависит от выбора скоростей движения жидкости и воздуха. С повышением скоростей

жидкости в трубках возрастает перепад температур между воздухом и жидкостью. Поток жидкости при этом становится турбулентным и коэффициент теплопередачи увеличивается. Скорость жидкости в трубках целесообразно повышать до 0,70,9 м/с. При дальнейшем возрастании скорости повышается мощность, затрачиваемая на привод насоса, без существенного увеличения коэффициента теплопередачи.

На рис. 312 приведены конструкции решеток радиаторов: труб-чато-пластинчатых (рис. 312, с), трубчатых с прорезными пластинами (рис. 312, б) и секционных (рис. 312, в). Наиболее распростра-

нены трубчато-пластинчатые решетки, у которых жидкость проходит по трубкам и которые работают при относительно высоком давлении. Для увеличения теплорассеивающей поверхности между трубками устанавливают плоские гладкие пластины (рис. 312, с) или пластины с отгибными ребрами (рис. 312, б) для турбулизации воздушного потока и повышения коэффициента теплопередачи. Аэродинамическое сопротивление решеток с отгибными ребрами больше. Трубки устанавливают в несколько рядов коридорное расположение (рис. 312, с), в шахматном порядке (рис. 312, д) и под углом к воздушному потоку (рис. 312, г). Трубки припаивают к нижнему коробу и верхней части радиатора.

Пластины по периметру трубки имеют отбортовку и к трубкам не припаиваются. С уменьшением шага трубок и пластин возрастают аэродинамическое сопротивление решетки и мощность, затрачиваемая на привод вентилятора. Решетки с трубками, расположенными под углом к потоку, имеют аэродинамическое сопротивление на 2040% выше, чем при параллельном размещении трубок. Трубки изготовляют обычно из латуни, а пластины из латуни или меди, имеющей более высокий коэффициент теплопередачи.

Широко используется трубчато-ленточная решетка (рис. 312, е) с утоненной лентой воздушных пластин, имеющая высокий коэффициент компактности (1100 1/м). Расположение трубок коридорное. Для турбулизации потока воздуха на поверхностях ленты выштам-пованы углубления 1. Лента спекается с облуженными трубками. Толщина ленты не превышает 0,080,1 мм, шаг 45 мм. Размеры и шаг трубок такие же, как и у трубчато-пластинчатых решеток. Трубчато-ленточные решетки характеризуются более высокими коэффициентами теплопередачи.

Секционные трубчато-ленточные радиаторы (рис. 312, в) изготовляют из листов меди, в которых делают прорези и отгибают ребра для турбулизации потока воздуха. Каждую гофрированную ленту свертывают, после чего секцию пропаивают. Теплорассеивающая способность таких решеток, отнесенная к их массе, выше, чем у трубчато-пластинчатых .

Повышение теплорассеивающей поверхности достигается уменьшением шага пластин и трубок как по фронту, так и в глубину, а также увеличением глубины радиатора. Последнее дает незначительный эффект. Так, например, при увеличении глубины на 50% теплорассеивающая способность решетки возрастает на 15%, а при увеличении на 100% только на 20%.

Средняя скорость воздуха, отнесенная к сечению перед фронтом радиатора, изменяется в атомобильных радиаторах в пределах ivB = 7 12 м/с. Скоростью wB при расчете радиатора задаются. Сопротивление решетки проходу воздуха Дрр = 200 300 Па. Воздух, проходя через решетку, подогревается на 2030° С.

При расчете теплорассеивающей поверхности учитывают также скорость встречного потока воздуха, равную 4,55,5 м/с, соответствующую скорости движения автомобиля 1215 км/ч.

Коэффициент теплопередачи решетки зависит от расположения и числа трубок, числа пластин, толщины стенок трубок и пластин, их материала, а также от скорости воздуха и жидкости. Коэффициент теплопередачи К находят по диаграмме (рис. 313) в соответствии с выбранной конструкцией решетки и массовой скоростью воздуха иърв (где рБ плотность воздуха). Значение рв определяют для условий перед решеткой с учетом подогрева воздуха при проходе через жалюзи.

Конструктивная компактность радиатора характеризуется объемным коэффициентом компактности

(292)

= 60 -=- 130 мм.

После подстановки объема решетки Vp в выражение (293) получим

" (293)

отсюда глубина радиатора

(294)

С увеличением коэффициента | аэродинамическое сопротивление решетки возрастает.

Удельный объем систем охлаждения двигателей для легковых автомобилей составляет (0,18 ч- 0,326) 10"3 л/Вт, а для грузовых (0,24 - 0,34)-КГ* л/Вт.

Величины теплорассеивающих поверхностей решеток, отнесенных к номинальной мощности двигателя, при предварительных расчетах могут быть выбраны также из имеющихся статистических данных: для легковых автомобилей они равны (0,14 ч- 0,20) -10~3 м2/Вт, а для грузовых (0,20 ч- 0,41) • 10"3 м2/Вт.

Расчет радиатора. Расчет сводится к определению тешюрассеивающей поверхности для выбранного типа решетки радиатора, а также скоростей охлаждающей жидкости и воздуха. При расчете принимается, что теплота, поступившая в систему охлаждения, должна быть рассеяна поверхностью решетки.

Тепловые потери оцениваются относительным количеством теплоты, поступившей в систему охлаждения:

расход топлива, кг/ч.

Для случая уменьшения коэффициента теплопередачи вследствие засорения наружной поверхности решетки и отложепий накипи на внутренних поверхностях трубок, а также отклонения принятых в расчете данных от действительных условий расчетное количество теплоты увеличивают на 10%, и тогда

, толщины стенок литья и др.

^ об/мин относительные тепловые потери достигают 3436%, а при п = 4000 -г- 5000 об/мин они уменьшаются до 2426%.

об/мин достигает 2226%, а при 28003000 об/мин снижается до 1618%.

[в Дж/(Вт-ч)] отводимой в систему охлаждения двигателей:

Карбюраторных 45605700

Дизелей с камерой сгорания:

неразделенной 24002850

разделенной 28503450

Следовательно:

решетки выражается формулой

Коэффициент теплопередачи (см. рис. 303)

(295)

Падение температуры, равное разности между средними температурами охлаждающей жидкости и воздуха, проходящих через радиатор:

где

вых температура воздуха соответственно на входе в радиатор и выходе из него.

. В форсированных высокооборотных двигателях Л£ж может достигать 5 °С.

Средняя температура жидкости

Температура воздуха при входе в радиатор

увеличение температуры воздуха при проходе через жалюзи или решетку масляного радиатора, установленного перед радиатором системы охлаждения

массовая скорость возду-

ха перед фронтом радиатора, кг/(м2-с); ср удельная теплоемкость воздуха; ср = 1,05-103 Дж/(кг-°С).

и коэффициенту компактности решетки определяют глубину

"из выражения (294).

Жидкостный насос. Создает циркуляцию жидкости в системе охлаждения, препятствует образованию паровоздушных пробок и обеспечивает равномерное охлаждение. Число циклов прохождения жидкости через систему доходит до 712 раз в минуту.

Обычно применяют насосы центробежного типа (рис. 314). Передаточное число между валом крыльчатки и коленчатым валом в быстроходных двигателях выбирают близким к единице. Это позволяет уменьшить габаритные размеры насоса. В относительно тихоходных двигателях передаточное число привода насоса делают больше (до 1,6). Крыльчатки насоса изготовляют из бронзы или пластмасс.

Напор, создаваемый насосом, выбирают из условия преодоления всех сопротивлений системы и получения навигационного запаса. Давление во впускном канале насоса должно быть выше на 0,02 0,04 МПа давления, при котором происходит парообразование жидкости. Скорость в проходных сечениях блока и головки не превышает 1 м/с. Величина напора, создаваемая насосом, достигает 0,050,15 МПа.

Чтобы повысить надежность работы системы охлаждения, в корпусе насоса на входе перед крыльчаткой устанавливают винтовой направляющий аппарат. Поступающая жидкость получает вращательное движение и вследствие центробежного эффекта жидкость отделяется от пузырьков воздуха и паров, которые собираются

в центральной части потока и отводятся через трубку в расширительный бачок (см. рис. 310, б). Скорость жидкости во впускных каналах насоса не превышает 2,5 3 м/с.

Циркуляцию жидкости определяют исходя из количества теплоты, поступившей в систему охлаждения:

кДж/(кг-°С);

Мощность, затрачиваемая на привод насоса, составляет 0,51% номинальной мощности.

Вентилятор. В двигателях с жидкостным охлаждением по условиям компоновки целесообразно устанавливать осевые вентиляторы, обеспечивающие просасывание воздуха через решетку. Обдув двигателя и его навесных агрегатов происходит без изменения направления потока воздуха в подкапотном пространстве.

Для лучшего использования фронтовой поверхности и организации движения потока воздуха под капотом целесообразно применять направляющий кожух. В этом случае расстояние между вентилятором и радиатором может доходить до 80100 мм. При отсутствии направляющего кожуха это расстояние не превышает 1015 мм.

Мощность, затрачиваемая на привод вентилятора, пропорциональна его частоте вращения в третьей степени. Поэтому при постоянном передаточном числе механизма привода затраты мощности могут быть значительными. Особенно это касается двигателей легковых автомобилей, работающих в широком диапазоне изменения частоты вращения и нагрузок. На режимах малых нагрузок при

низкой температуре окружающей среды вентилятор должен быть отключен, чтобы избежать переохлаждения двигателя.

Для повышения эксплуатационной экономичности автомобилей устанавливают вентиляторы с переменной подачей, у которых частота вращения изменяется от максимальной до нуля.

Автоматическое изменение подачи вентилятора в соответствии с тепловым состоянием двигателя достигается с помощью следующих устройств: 1) фрикционных муфт, непосредственно управляемых термостатами с жидким или твердым наполнителями; 2) электромагнитных муфт, включаемых термостатическими датчиками; 3) гидродинамических муфт с автоматическим регулированием; 4) гидрообъемных приводов с автоматическим регулированием; 5) механизмов изменения угла атаки лопастей вентилятора путем их поворота под действием центробежной силы самих лопастей или в результате термостатического регулирования; 6) автономного привода вентилятора от электродвигателя, включаемого и выключаемого с помощью термореле.

В электромагнитных муфтах при подаче тока в обмотку неподвижной катушки намагничивается ведущая часть муфты, соединенная со шкивом привода, и ведомая, закрепленная на ступице вентилятора. Пространство между частями муфты заполнено намагниченным порошком, который при прохождении тока притягивается к частям муфты, обеспечивая механическую связь между ними.

Гидравлические муфты делают автономными или включают в систему смазки двигателя. В первом случае крутящий момент передается через слой полностью изолированной в муфте жидкости, вязкость которой мало зависит от изменения температуры. Кроме того, вязкость жидкости должна быть такой, чтобы при работе двигателя на режиме максимального крутящего момента проскальзывание между ведущей и ведомой частями муфты почти отсутствовало. При увеличении частоты вращения момент, необходимый для привода вентилятора, повышается и становится больше того, который может передать муфта, в результате чего происходит проскальзывание и ограничивается частота вращения лопастей вентилятора. В других гидравлических муфтах поток жидкости регулируют с помощью термостатических датчиков.

Привод вентилятора представляет собой клиноременную передачу с устройствами для автоматического или периодического напряжения ремней в эксплуатации. Окружные скорости ремней не должны превышать 3035 м/с. В больших силовых установках используют зубчатые передачи с промежуточными фрикционными элементами, обеспечивающими пробуксовку при пуске и изменении скоростных режимов. Передаточные числа привода вентилятора достигают 11,5.

Ниже приведены конструктивные параметры осевых вентиляторов:

Относительный радиальный зазор между кожухом и вентилятором составляет 0,01. С увеличением зазора КПД вентилятора резко падает.

Лопасти вентилятора штампуют из листовой стали толщиной 1,2 1,6 мм и приклепывают к ступице.

В основном вентиляторы изготовляют из полимерных материалов путем прессования без последующей балансировки. В центробежных вентиляторах максимальная окружная скорость составляет 70ЮО м/с.

Аэродинамическое сопротивление воздушного тракта, необходимое для расчета и подбора вентилятора, складывается из сопротивлений, возникающих на входе воздуха в облицовку, при проходе через жалюзи и радиатор, при обдуве двигателя и при выходе из-под капота.

Диаметр вентилятора выбирают из условия равенства коэффициента обдува единице. При этом условии фронтовая площадь решетки будет равна площади, ометаемой лопастями, и диаметр вентилятора может быть определен из выражения

Частота вращения вентилятора при известной окружной скорости на наружном диаметре лопасти

Приблизительное значение окружной скорости (в м/с), зависящей от напора и ряда конструктивных параметров вентилятора, может быть подсчитано по выражению

При воздушном охлаждении сопротивление воздушного тракта зависит от интенсивности оребрения, конструкции и расположения ребер, расстояния между осями цилиндров, конструкции дефлекторов и достигает следующих значений (в кН/м2):

Бензиновые двигатели До 1,5 Дизели:

с неразделенной камерой сгорания (при большом расстоянии между осями цилиндров) 11,8

с разделенной камерой сгорания с большой частотой вращения и малым расстоянием между осями цилиндров 1,52,4

Мощность, затрачиваемая на привод вентилятора (в Вт):

которое достигает 58%.

Реклама