Sistemul de răcire al unui motor cu ardere internă este un set de dispozitive care asigură alimentarea cu un mediu de răcire părților încălzite ale motorului și îndepărtarea excesului de căldură din acestea în atmosferă, care ar trebui să asigure cel mai înalt grad de răcire și capacitatea de a menține starea termică a motorului în limitele cerute în diferite moduri și condiții de funcționare.
În timpul arderii amestecului de lucru, temperatura în cilindru atinge 2000 ° C sau mai mult. Sistemul de răcire este conceput pentru a menține starea termică optimă a motorului în intervalul 80-90°C. Încălzirea puternică poate provoca încălcări ale spațiului de funcționare normal și, ca urmare, uzură crescută, blocare și ruperea pieselor, precum și o scădere a puterii motorului , din cauza deteriorării umplerii cilindrilor cu un amestec combustibil, autoaprindere și detonare . . Pentru a asigura funcționarea normală a motorului, este necesară răcirea pieselor în contact cu gazele fierbinți, eliminând căldura din acestea în atmosferă direct, sau cu ajutorul unui corp intermediar (apă, lichid cu îngheț scăzut ). Cu o răcire excesiv de puternică, amestecul de lucru, care cade pe pereții reci ai cilindrului , se condensează și curge în carterul motorului , unde diluează uleiul de motor. În consecință, puterea motorului este redusă și uzura crește. Pe măsură ce temperatura scade, uleiul se îngroașă. Acesta este motivul pentru care uleiul este furnizat la cilindri mai rău, iar consumul de combustibil crește, puterea scade . Prin urmare, sistemul de răcire trebuie să limiteze limitele de temperatură, oferind cele mai bune condiții de funcționare pentru motor.
Sistemul de răcire, pe lângă funcția principală de răcire a motorului, îndeplinește o serie de alte funcții, care includ:
Există trei tipuri de sisteme de răcire pentru motoarele cu ardere internă: aer , lichid și hibrid .
Răcirea cu aer poate fi naturală sau forțată. Răcirea naturală cu aer este cea mai simplă formă de răcire. Căldura de la un motor cu un astfel de sistem de răcire este transferată în mediu prin aripioarele dezvoltate de pe suprafața exterioară a cilindrilor. Dezavantajul sistemului este că, datorită capacității scăzute de căldură a aerului, nu permite ca o cantitate mare de căldură să fie îndepărtată uniform din motor și, în consecință, să creeze centrale electrice compacte și puternice. Suflarea neuniformă necesită măsuri suplimentare pentru a elimina supraîncălzirea locală - aripioare mai dezvoltate în umbra aerodinamică, circulația mai multor canale de evacuare încălzite înainte de-a lungul fluxului și canale de admisie reci - înapoi etc. Răcirea naturală cu aer este obișnuită la motoarele echipamentelor ușoare foarte mobile: motociclete , mopede , avioane și modele de mașini . Odată cu o creștere sistematică a forțarii motoarelor de motociclete pe cele mai avansate modele, răcirea cu aer face loc răcirii lichide. Datorită masei mici, răcirea naturală cu aer a fost utilizată pe scară largă și pe motoarele de avioane cu piston, unde paturile palelor elicei, care erau aproape cilindrice și aveau o viteză periferică mică, practic nu funcționau ca ventilator, dar viteza de debitul pe aeronavă era în sine foarte mare.
Motoarele staționare sau cu capotă etanșă sunt echipate cu un sistem de răcire cu aer forțat . În ele, cu ajutorul unui ventilator , se creează un flux de aer care suflă peste aripioarele de răcire. Ventilatorul și suprafețele cu aripioare sunt de obicei acoperite cu o carcasă de ghidare. Avantajele unui astfel de motor sunt similare cu motoarele cu răcire naturală: design simplu, greutate redusă, fără lichid de răcire. Cu toate acestea, astfel de motoare se caracterizează prin zgomot crescut în timpul funcționării, dimensiuni mari. În plus, la proiectarea unor astfel de motoare, apar probleme cu răcirea elementelor individuale ale structurii motorului din cauza fluxului de aer neuniform. La mașinile de pasageri fabricate în Europa, răcirea cu aer a fost utilizată pe scară largă în anii 1950 și 1970. Sunt în mare parte mașini mici precum Volkswagen Kafer , Fiat 500 , Citroën 2CV ; reprezentantul Tatra 613 iese deoparte . În URSS, cea mai faimoasă mașină răcită cu aer a fost Zaporozhets . Au fost produse camioane cu motoare diesel răcite cu aer (de exemplu, camioanele sub marca Tatra din momentul lansării și până la începutul anului 2010 au fost echipate exclusiv cu astfel de motoare). Motoarele răcite cu aer au multe tractoare (uneori grele, de exemplu T-330 ; mai des mici, de la tractoare obișnuite aratate până la mini-tractoare ale fermelor mici private), care se caracterizează prin funcționarea la starea constantă a motorului și cerințe specifice pentru ușurința întreținerii. În prezent (anii 2015), răcirea forțată cu aer este utilizată pe majoritatea scuterelor , uneltelor motorizate ( ferăstraie , mașini de tuns iarba etc.), motoarelor grupurilor electrogene de dimensiuni mici , motoblocurilor și altor vehicule agricole și utilitare mici autopropulsate și staționare. Pentru acestea din urmă, sunt foarte frecvente rânduri unificate de motoare simple cu doi cilindri răcite cu aer, la fel pentru diverși producători ( Briggs & Stratton , Honda , Subaru , Chinese), sub forma unui bloc finit compact montat pe un plan orizontal.
Sistemele de răcire sunt clasificate în funcție de modul în care este utilizat lichidul de răcire în sistem.
Închis - în astfel de sisteme, lichidul de răcire circulă printr-un circuit etanș, încălzindu-se de la o sursă de căldură (încălzitor) și răcind într-un circuit de răcire (răcitor). În funcție de designul sistemului, lichidul de răcire poate fierbe sau se evapora complet, condensându-se din nou în răcitor. Deschis - în sistemele deschise (debit), lichidul de răcire este furnizat din exterior, încălzit la sursa de căldură și trimis în mediul extern. În acest caz, joacă rolul unui răcitor, furnizând volumul necesar de lichid de răcire la temperatura necesară la intrare și primind fluidul încălzit la ieșire. Deschis - sisteme în care încălzitorul este plasat într-un anumit volum de lichid de răcire și care este închis într-un răcitor, dacă acest lucru este prevăzut de proiect. De exemplu, un sistem deschis cu ulei ca purtător de căldură este utilizat pentru a răci transformatoare electrice puternice.
Sistemele de răcire „pur lichid” includ numai sisteme de răcire deschise pentru navele fluviale și maritime, unde apa de mare este utilizată pentru răcire. În unele motoare staționare de la începutul secolului al XX-lea, nu putea exista nici un radiator, în schimb era un vas de expansiune mare - parțial căldura a fost disipată din cauza evaporării apei, parțial prin pereții rezervorului și parțial datorită dimensiunii mari. volum de apă care nu a avut timp să se încălzească suficient în timpul funcționării motorului .
Sistem închis (tip hibrid)Tipul combină sistemele de mai sus: căldura este îndepărtată din cilindri prin lichid, după care, la distanță de partea încărcată cu căldură a motorului, este răcită în radiatoare prin aer. Părțile interioare și externe ale cilindrilor suferă o încălzire diferită și sunt de obicei realizate din părți separate:
Spațiul dintre ele se numește guler, într-un motor răcit cu apă, aici circulă lichidul de răcire.
Sistemul de răcire constă dintr-o manta de răcire a blocului cilindric , o chiulasă , unul sau mai multe radiatoare , un ventilator de răcire forțat de radiator, o pompă de lichid , un termostat, un rezervor de expansiune, conducte de conectare și un senzor de temperatură. Acest tip este folosit pe toate mașinile moderne. Lichidul de răcire este pompat de o pompă prin mantaua de răcire a motorului, luând căldură din acesta și apoi se răcește singur în radiator . În acest sistem, există două cercuri de circulație a fluidului - mare și mic. Un cerc mare este format dintr-o cămașă de răcire a motorului, o pompă de apă, radiatoare (inclusiv un încălzitor de cabină) și un termostat. Cercul mic include o manta de racire a motorului, o pompa de apa, un termostat (uneori radiatorul de incalzire interioara este inclus in cercul mic). Reglarea cantității de lichid între cercurile de circulație a lichidului este efectuată de un termostat . Cercul mic de răcire este conceput pentru a introduce rapid motorul într-un regim termic eficient. În acest caz, lichidul de răcire nu este de fapt răcit, deoarece nu trece prin radiator. Imediat ce se încălzește până la temperatura optimă, termostatul se deschide, iar lichidul de răcire începe să circule și prin radiator, unde este răcit direct de fluxul de aer care se apropie (și în cazul unei opriri lungi, forțat de un ventilator). ). În același timp, cu cât lichidul de răcire se încălzește mai mult, cu atât termostatul se deschide mai mult și lichidul se răcește în calorifer. Acesta este principiul menținerii temperaturii optime a motorului de 85-90 °C.
Un fenomen foarte periculos este supraîncălzirea motorului ( fierberea motorului ) . În acest caz, lichidul de răcire fierbe literalmente în mantaua de răcire, ceea ce duce foarte adesea la consecințe grave și la reparații costisitoare. Pentru a preveni supraîncălzirea motorului, este logic să folosiți lichide cu un punct de fierbere ridicat, dar sa dovedit a fi cel mai ușor să mențineți întregul sistem sub o anumită presiune în exces (aproximativ 1,1 atm), la care punctul de fierbere al lichidului de răcire crește. (aproximativ 110 ° C și, respectiv, 120 ° C pentru apă și antigel). În plus, atunci când temperatura lichidului de răcire depășește 105 °C, radiatorul este forțat să sufle de către ventilator.
Componentele principale ale unui sistem de răcire cu lichidÎn sistemele de răcire cu lichid pentru motoarele alternative ale vehiculelor terestre și aeriene, precum și în instalațiile staționare, lichidul de răcire circulă într-un circuit închis, iar căldura este disipată în mediu cu ajutorul unui radiator suflat cu aer.
Principalele părți ale sistemului de răcire cu lichid:
Avioanele cu piston folosesc și motoare în care cilindrii sunt răciți direct de aerul care intră, iar chiulasele sunt răcite folosind un sistem de răcire cu lichid. Această soluție permite reducerea greutății motorului și, în același timp, răcirea mai eficientă a chiulaselor, care sunt părțile cele mai încărcate de căldură ale motorului.
Pe lângă sistemul principal de răcire, motoarele de mare capacitate (pe camioane și locomotive diesel ), precum și motoarele răcite cu aer, folosesc răcirea cu ulei. Răcirea uleiului este, de asemenea, necesară deoarece merge la perechile de frecare - cele mai sensibile la supraîncălzirea locurilor din motor. Uleiul poate fi răcit cu lichid de răcire sau cu aer ambiental dintr-un radiator separat.
Există, de asemenea, o subspecie a sistemului de răcire numită sistem de răcire evaporativă . Principala sa diferență față de cele convenționale cu apă sau etilenglicol constă în aducerea temperaturii lichidului de răcire (apa) peste punctul de fierbere, drept urmare o mare cantitate de căldură este îndepărtată din părțile încărcate cu căldură în timpul evaporării . Vaporii se condensează în lichid în radiator și ciclul se repetă. Sisteme similare au fost folosite în industria aeronautică în anii 1930. [1] În plus, în China , din 2014, continuă să fie produse motoare diesel cu putere de la 8 la 24 CP. cu răcire evaporativă, proiectat pentru tractoare și mini tractoare.