Система охлаждения

Система охлаждения

Двигатель может охлаждаться посредством воздушной или водяной системы охлаждения, но в обоих случаях вы полагаетесь непосредственно или опосредованно на поток воздуха, чтобы стабилизировать температуру головки блока цилиндров и цилиндры. Система охлаждения каждого ДВС выполняет жизненно важную функцию снижения температуры с целью обеспечения нормальной работы двигателя.

Принцип работы теплового двигателя основывается на преобразовании топлива в тепловую, а затем в механическую энергию, чтобы обеспечить силу для вращения коленвала. Только 1/3 часть этого тепла преобразуется в мощность; еще одна треть расходуется системой охлаждения. Уже этот факт должен дать вам понять, каким нагрузкам подвергается система охлаждения. Если мощность нашего двигателя составляет 300 л.с., мы хотим, чтобы наша система охлаждения эффективно удаляла тепловую энергию, эквивалентную 300 л.с. Итак, если заводской двигатель производит мощность 150 л.с, производитель, конечно же, установил систему охлаждения, способную справиться с незначительно более высокими тепловыми нагрузками, поэтому глупо надеяться, что заводская конструкция сможет справиться с увеличением нагрузки, когда мощность возрастет до 300 л.с.

Воздушное охлаждение

Если ваш двигатель оснащен системой воздушного охлаждения, вы мало что можете сделать для увеличения охлаждающей способности двигателя, чтобы справиться с более высокими уровнями мощности. Поэтому важно убедиться, что система охлаждения, установленная производителем, работает на 100%.

Тепловое излучение от ребер охлаждения замедляется наличием масла и грязи, поэтому убедитесь, что ребра чистые. Ребра, покрашенные всеребристый цвет, могут увеличить тепловое излучение, если их покрыть матовой черной краской.

В автомобилях с системой воздушного охлаждения ключевую роль играет вентилятор, обеспечивающий циркуляцию охлаждающего воздуха вокруг головки и блока цилиндров. Хорошо подумайте, прежде чем решите заниматься модификацией системы охлаждения этого типа, так как существует несколько вариаций конструкций разных производителей. Без полного понимания принципов работы системы любые модификации могут стать причиной повреждения двигателя. Возможно, удастся увеличить частоту вращения вентилятора, чтобы увеличить таким образом интенсивность потока воздуха, циркулирующего над головкой блока цилиндров, однако, с другой стороны, возможно, вентилятор уже перемещает максимально допустимое количество воздуха, и любое увеличение частоты вращения двигателя или скорости вращения вентилятора приведет лишь к незначительному увеличению интенсивности потока воздуха. Часто оптимизация охлаждающей способности достигается скорее посредством увеличения размеров масляных радиаторов и, возможно, посредством увеличения интенсивности потока масла, в частности интенсивность потока масла можно увеличить в поршнях и около головки блока цилиндров.

Когда компания Porsche установила турбокомпрессоры на 630-сильный гоночный двигатель модели 917, увеличив мощность на выходе до 1000 л.с., а чуть позже и до 1100 л.с., была удачно увеличена скорость вращения вентилятора с максимального значения 7400 об/мин до 9000 об/мин (то есть на 22%). В любом случае интенсивность потока охлаждающего воздуха увеличилась с 2400 л/сек до 3100 л/сек, указывая на то, что большой вентилятор на этом 12-цилиндровом оппозитном двигателе объемом 5,0 л (5,4 л на более поздних моделях) был более эффективным при повышенной частоте вращения. Также стоит отметить, что благодаря значительному увеличению мощности дроссельная заслонка реже открывалась полностью, а также на значительно меньшие промежутки времени. В результате интенсивность потока воздуха на 1 л.с. мощности упала с 3,8 л/сек в обычном атмосферном двигателе до 2,8 л в турбированном двигателе мощностью 1100 л.с., при этом не было проблем с перегревом.

Проверка температуры головки блока цилиндров

Прежде чем задумываться о модификации двигателя с воздушным охлаждением, обязательно установите указатель температуры двигателя, так как он поможет вам сэкономить значительные средства. Жидкость, окружающая камеру сгорания в двигателях с водяным охлаждением, действует вкачестве теплоотвода, стабилизируя температуру в камере сгорания. В головке блока цилиндров с воздушным охлаждением подобного теплоотвода, чтобы устранить резкое увеличение температуры, нет, поэтому температура камеры сгорания и поршня может резко возрасти, возможно, до такой степени, что поршни будут расплавлены. По этой причине необходимо постоянно следить за температурой головки блока цилиндров, если вы решили предпринять какие-либо модификации.

Есть ли максимально допустимое безопасное значение температуры головки блока цилиндров? Это зависит от места, где будут выполняться измерения, а также от качества поршней. Если вы используете поршни, подходящие для гоночных автомобилей, а температура фиксируется термопарой на шайбе в основании свечи зажигания, я бы предложил убирать ногу с педали акселератора, как только температура превысит 220°С. Если термопара расположена в другом месте на головке блока цилиндров, я рекомендую принимать те же меры, как только температура достигнет значения 200°С.

Двигатель с водяным охлаждением, защита от коррозии изамерзания

Охлаждение водой или другой жидкостью обычно считается более эффективным, чем воздушное охлаждение, и в определенной степени это так. Например, вы можете легко настроить систему жидкого охлаждения двигателя в соответствии с увеличением мощности двигателя, чтобы избежать перегрева: вам просто необходимо установить радиатор больших размеров. Другие аспекты водяного охлаждения, к сожалению, не настолько просты.

Двумя основными препятствиями соответствующей передачи тепла от камеры сгорания и цилиндра к охлаждающей среде (обычно воде) являются отложения и воздух в системе охлаждения.

Оксиды металлов (например, оксид железа, или ржавчина, и оксид алюминия) формируются в водяных каналах. Отложения толщиной 0,3 мм снизят эффективность теплоотдачи примерно на 40%. Чтобы поддерживать оптимальную передачу тепла в двигателе, систему охлаждения необходимо подвергать химической очистке в ванне во время разборки двигателя. А во время работы в систему необходимо добавлять средства, замедляющие образование коррозии, которые позволят сохранить поверхности рубашки охлаждения чистыми и свободными от отложений.

Прокладка головки блока цилиндров в двигателе прогорела из-за того, что водяные каналы подверглись коррозии. Охлаждающая жидкость на гликолевой основе отлично справлялась сзадачей, но, так как уход за системой охлаждения был несоответствующим, эта жидкость превратилась вкислоту.

Существует два основных типа ингибиторов: соединения, содержащие и не содержащие хроматы. Наиболее распространенными ингибиторами коррозии, использующимися в системе охлаждения, являются хромат натрия и дихромат калия. Эти химические соединения являются токсичными, поэтому обращаться с ними необходимо крайне осторожно. Ингибиторы, не содержащие хроматы (бораты, нитраты и нитриты), обеспечивают защиту в водяных системах охлаждения, а также в системах, где используется охлаждающая жидкость. Хроматы не стоит использовать в системах, в которых применяется охлаждающая жидкость.

Если необходима защита от замерзания, следует использовать смесь антифриза. Если вы используете раствор с объемным содержанием антифриза 30%, ингибитор коррозии добавлять не придется, но если концентрация меньше, достаточная защита от коррозии не будет обеспечиваться, поэтому придется использовать ингибитор коррозии без содержания хроматов. Концентрации выше 50% негативно скажутся на передаче тепла, следовательно, их не стоит использовать в автомобилях с высокими техническими характеристиками. Учтите, что я не предлагаю использовать антифриз в низкой концентрации в гоночных автомобилях из-за снижения теплоотдачи.

Рекомендуется использовать антифриз на этиленгликолевой основе в двигателях с высокими техническими характеристиками, нуждающихся взащите от замерзания. Антифриз на метиловой основе нельзя использовать ни в коем случае из-за его влияния на уплотнения водяного насоса ишланги радиатора, а также из-за его низкой температуры кипения.

Также не стоит использовать антифриз с добавлением уплотняющих присадок, так как эти присадки могут заблокировать трубопроводы сердечника радиатора и другие участки в системе охлаждения. На самом деле присадка для уплотнения или предотвращения утечек не рекомендуется к использованию в стандартных условиях эксплуатации, кроме экстремальных случаев, когда вам необходимо добраться домой или закончить заезд в гонке. Затем как можно скорее необходимо промыть систему охлаждения, обратившись за помощью к квалифицированным специалистам, которые будут использовать воздух под высоким давлением и воду.

Продукты на нефтяной основе, например эмульсионное масло, часто используются в качестве смазочных средств для водяного насоса иингибиторов коррозии, но на самом деле их ни в коем случае нельзя использовать в системе охлаждения. Использование раствора с добавлением эмульсионного масла в пропорции 2% увеличит температуру головки блока цилиндров примерно на 10% из-за снижения эффективности охлаждающей жидкости. Одно известное средство для предотвращения утечек в радиаторе содержит значительную часть эмульсионного масла, что является еще одной причиной, по которой необходимо держаться подальше от подобных соединений. При добавлении в воду эмульсионное масло окрашивает ее в молочный цвет.

Чтобы предотвратить появление коррозии и скопление минерального налета в рубашке охлаждения, используется смесь дистиллированной воды и ингибитора или смесь дистиллированной воды и антифриза, при этом смесь необходимо регулярно заменять с периодичностью, указанной в графике технического обслуживания.

Устранение воздушных пузырьков

Наличие пузырьков воздуха в охлаждающей жидкости значительно снижает ее теплоотдачу и эффективность водяного насоса. Воздух может попасть в систему через протекающий шланг или прокладку, к тому же пузырьки воздуха могут образовываться в системе вследствие локализированного кипения или кавитации водяного насоса.

В первом случае попадание воздуха можно предотвратить, убедившись, что в системе нет воздушных или водяных утечек, а также поддерживая соответствующий уровень охлаждающей жидкости. Но это далеко не все. По крайней мере обязательно прокачайте систему охлаждения, если вы снимали или заменяли один из шлангов. Вам необходимо убедиться, что в блоке цилиндров и головке блока цилиндров или (в случае с легковыми автомобилями, предназначенными для использования в условиях городского движения) в отопителе не осталось воздушных карманов. Внекоторых двигателях процедура прокачки может выполняться автоматически, а в других двигателях процедуру прокачки необходимо выполнить при помощи вентилей прокачки. Кроме того, иногда может понадобиться установка вентиля прокачки в верхней части блока цилиндров, непосредственно под контактной поверхностью прокладки головки блока цилиндров или в верхней части головки блока цилиндров.

После того как вы удалите воздух через вентили прокачки, не стоит делать вывод, что в системе не осталось воздуха. В случае с гоночным двигателем сограничителем запустите двигатель, а затем закрывайте и открывайте дроссельную заслонку в течение нескольких минут. Вибрация ирасплескивание воды должны заставить пузырьки воздуха переместиться выше, а затем вы должны открыть вентили прокачки, чтобы удалить весь воздух в верхней части радиатора.

В случае с автомобилями, использующимися в условиях городского движения, нам также стоит позаботиться об удалении воздуха из отопителя ипод термостатом. Для этого необходимо после предварительной прокачки системы проехать на автомобиле в течение 15 минут, включив отопитель на максимальную мощность. В это время термостат откроется, и под воздействием вибрации и перемещения воды в каналах весь воздух будет перемещаться в верхнюю часть головки блока цилиндров или радиатора. После этого, пока двигатель запущен, осторожно откройте вентиль прокачки и удалите оставшийся воздух из системы. Сделав все это, выключите двигатель и дайте ему остыть. Как только двигатель остынет до температуры окружающей среды, проверьте уровень охлаждающей жидкости и долейте ее при необходимости.

Даже после выполнения всех этих действий в системе охлаждения, скорее всего, останутся воздушные карманы, которые можно удалить только при помощи вакуумного насоса. Известно, что в системе кондиционирования необходимо выполнить разгерметизацию, прежде чем повторно заправить ее, и так же обстоит дело с системами охлаждения в гоночных автомобилях. Необходимо выкачать весь воздух из системы охлаждения исоздать разрежение около 635мм рт.ст. После выключения вакуумного насоса разрежение должно оставаться на этом уровне, в противном случае, скорее всего, в системе есть утечка, которую необходимо устранить. Как только все утечки будут устранены, систему можно будет полностью заправить охлаждающей жидкостью.