Ііі. Система охолодження
Під час роботи двигуна у циліндрах проходить згоряння робочої суміші і виділяється велика кількість теплоти. Середня температура газів протягом робочого циклу перебуває у межах 8000 С. Частина теплоти передається деталям, що безпосередньо контактують з газами (циліндри, головки блоків циліндрів, поршні, клапани, свічки запалювання, форсунки).
На нагрівання деталей витрачається до 35% теплоти, яка виділяється при згорянні робочої суміші в циліндрах.
Підвищення температури деталей, порушує нормальні робочі процеси двигуна та може привести до зниження коефіцієнта наповнення циліндрів і потужності двигуна, детонаційному згорянню робочої суміші (робоча суміш може спалахувати передчасно, або ж згоряти з детонаційно), зниження в’язкості масла та погіршення мащення робочих поверхонь деталей і значне їх зношення.
При надмірному охолодженні двигуна погіршуються запуск, процеси приготування пальної суміші, випаровування, горіння, які приводять до зниження потужності. Збільшення густини масла не дозволяє якісно змащувати деталі, що труться.
Оптимальним тепловим режимом двигуна є такий, коли температура охолоджуючої рідини у головці блока складає 80-950 С і у блоку циліндрів значно більше, що покращує процес наповнення циліндрів та горіння робочої суміші.
Напрями розвитку систем охолодження
Рідинні закриті двоконтурні системи охолодження та двоконтурні системи охолодження з підрозподілом на контури головки блоку
циліндрів та блоку циліндрів з передачею теплоти у навколишнє середовище з допомогою проміжного – рідинного носія використовуються у більшості сучасних двигунів внутрішнього згоряння. Одноконтурні рідинні системи охолодження не використовуються.
- Ускладнення конструкції за рахунок використання автоматичних систем підтримання заданої температури елементів системи охолодження;
- Розширення призначення системи охолодження за рахунок збільшення споживачів системи, що потребують охолодження (генератори, електродвигуни гібридних автомобілів, інвертори, інтеркулери, радіатори охолодження регенеруємих відпрацьованих газів, палива, мастила коробки передач тощо);
- Збільшення елементів системи охолодження двигуна у яких підтримується різний температурний режим (головка блоку, блок циліндрів);
- Збільшення кількості термостатів та водяних насосів. Все більше використання електричних термостатів. Термостати дають можливість підтримувати різний температурний режим у головці блока та у блоку циліндрів. Додатковий насос, що працює після вимкнення двигуна, виключає короблення деталей системи;
- Покращення охолодження за рахунок збільшення площ охолодження та використання алюмінієвих сплавів. Так наприклад використання блоку цилідрів двигуна Ауді зі сплаву алюмінію та з ребрами охолодження значно покращує тепловідведення;
- Зменшення енерговитрат на привод рідинних насосів;
- Застосування більш дешевих та технологічних матеріалів при виготовленні деталей системи охолодження;
2. Повітряні системи охолодження з передачею теплоти безпосередньо у повітря знайшли менше застосування і на сьогодні є менш перспективними у порівнянні з рідинними, у звязку з труднощами охолодження повітря, яке використовується системою живлення, рециркульованих газів, опалення салону, генераторів, коробки передач тощо.
Рис. 29. Рідинні системи охолодження перших моделей автомобілів
Рис. 30. Закрита система охолодження двигуна V6 VW з електричним приводом вентиляторів
Рис. 31. Закрита система охолодження з електронним регулюванням температури охолоджувальної рідини
Рис. 32. Система охолодження двигуна V 10TDI
Рис. 33. Система охолодження двигуна V8TDI CR Audi
Рис. 34. Двоконтурна з двома термостатами та різними температурними режимами система охолодження двигуна VW
FSI 1,4 і 1,6
До позитивної сторони двоконтурної системи охолодження відноситься: прискорення прогрівання блоку циліндрів, так як охолоджуюча рідина не прокачується через блок циліндрів до 1050, зменшення втрат на тертя при підвищеній температурі. Зниження температурного рівня головки блока та покращення охолодження камер згоряння покращує наповнення циліндрів пальною сумішшю (повітрям), знижує детонаційні процеси у двигуні.