История и эволюция системы охлаждения

Категория: Составные части | Дата: 20 августа, 2013 | Комментариев нет
Benz-Victoria 1894 года

Benz-Victoria 1894 года. Его испарительная система охлаждения расходовала 150 л воды на 100 км пути

Двигатель внутреннего сгорания при работе выделяет тепло. Если его в избытке, возникает перегрев мотора, в недостатке — он работает не в полную силу.

Первая система охлаждения действовала по принципу чайника. Вода, окружавшая стенки и головку цилиндров, при нагревании испарялись, отнимала у мотора излишки тепла и исключала его перегрев — такую систему назвали испарительной. Теодор фон Либих во время дальней поездки в 1894 году на автомобиле Benz Victoria с такой системой охлаждения расходовал 150 л воды на сто километров. По этой причине она быстро стала достоянием истории.

Замкнутый цикл

Со временем система водяного охлаждения заняла прочные позиции в автомобильном моторе. Циркуляцию воды в нем поддерживал центробежный насос (помпа), приводимый двигателем. А иногда работал и принцип термосифона, когда масса воды циркулировала благодаря разности температур на входе и выходе теплообменника (радиатора).

Двигатель Peugeot водяного охлаждения

Двигатель Peugeot водяного охлаждения. Видны корпус термостата (1), основной радиатор (2), радиатор отопителя салона (3) и пробка расширительного бачка с паровоздушным клапаном (4)

Ранние конструкции последнего имели вид змеевика — его S-образно изогнутая трубка была усеяна поперечными ребрами, увеличивавшими площадь поверхности, излучавшей тепло в окружающее пространство. Затем распространение получил сотовый радиатор, предложенный в 1901 году фирмой «Daimler», — его шестигранные трубочки спаивали по кромкам фланцев в общий блок. Процесс пайки был очень трудоемким, и потому на смену ему пришел пластинчатый радиатор, сборка которого легко механизировалась. Сердцевина и тех и других набиралась из латунных деталей — ранние радиаторы были очень тяжелыми. Позже их сменили алюминиевые конструкции.

Первоначальные жидкостные системы охлаждения спасали моторы от перегрева и только. Но важно еще и поддерживать температуру двигателя в оптимальном для его работы диапазоне. Для этою перед радиатором разместили жалюзи — они позволяли регулировать поступление набегающего потока воздуха и, следовательно, степень охлаждения циркулирующей в нем волы. Дальнейшим шагом стало внедрение термостата — при запуске двигателя в холодную погоду этот прибор на время исключает циркуляцию воды через радиатор, пока двигатель не прогреется до рабочей температуры.

С другой стороны, при длительном движении с высокой скоростью чрезмерный обдув радиатора встречным потоком воздуха может привести к тому, что мотор переохладится. В этом случае помогает электромагнитная муфта, отключающая вентилятор. Все вышеперечисленные устройства образуют единую термостатическую систему.

Phanomobil с двигателем воздушного охлаждения

Phanomobil с двигателем воздушного охлаждения, вентиляторами про-пеллерного типа и одним передним ведущим колесом, 1910 г.

Вода системы охлаждения через отдельный небольшой теплообменник отдает тепло и салону. Известны курьезные случаи, особенно характерные для отечественных автомобилей с «забитыми» отложениями радиаторами, когда летом в жаркую погоду водителю приходится включать отопитель, — салон тогда «работает» как дополнительный радиатор. Со временем для повышения эффективности водяного охлаждения были созданы герметичные системы. Благодаря пробке особой конструкции вода в радиаторе находится под давлением собственных паров — в результате несколько повышается точка ее кипения. Поэтому открывается возможность уменьшить объем и соответственно размер радиатора. Для сброса избыточного давления, чтобы трубки не вспучивало и не разрывало, в пробку вставляют предохранительный паровоздушный клапан.

Со временем стали использовать лучшие теплоносители, нежели вода. Например, смесь воды с этиленгликолем. Температура его кипения составляет 170°С, благодаря чему также удается уменьшить размеры радиатора.

Работает воздух

Воздушное охлаждение на первый взгляд представляется заманчивым. Однако требуется особо точная терморегуляция мотора. Этой цели служит сложная система воздушных дефлекторов и регулируемых вентиляторных лопаток.

Для двигателей воздушного охлаждения оптимальны оппозитная и V-образная схемы расположения цилиндров. Тогда между ними достаточно пространства как для воздушного потока, так и размещения развитых ребер охлаждения.

Volkswagen Beetle

Volkswagen Beetle — некогда самый популярный автомобиль с двигателем воздушного охлаждения

Стенки блока двигателя воздушного охлаждения тоньше, чем у жидкостного, и потому он быстрее прогревается и остывает. Особенно это характерно для малолитражных силовых агрегатов. Например, мотор «Запорожца» зимой даже после непродолжительной стоянки трудно запустить. Известен случай, когда владелец одного «горбатого» возил в моторном отсеке пару кирпичей. На ходу они прогревались и на стоянках отдавали накопленное тепло медленнее мотора, тем самым обеспечивая беспроблемный холодный пуск. Вот только накопленного ими тепла хватало лишь на пару-тройку часов стоянки.

Для подачи охлаждающего воздуха используются вентиляторы двух типов: осевые и центробежные. У первого рабочее колесо действует в паре с направляющим колесом, тоже снабженным профилированными лопатками: воздух нагнетается вдоль оси рабочего колеса. Центробежные вентиляторы с так называемой улиткой менее компактны, но при работе менее шумны. Вентиляторы пропеллерного типа, подобные тем, что устанавливают позади радиатора в моторах жидкостного охлаждения, здесь малоэффективны. В давние времена ими снабжали лишь низкофорсированные двигатели воздушного охлаждения.

Двухцилиндровый оппозитный мотор Tatra 57

Двухцилиндровый оппозитный мотор Tatra 57 воздушного охлаждения с центробежным вентилятором

Особый интерес представляет схема воздушного охлаждения моторов гоночных машин Tatra 50-х годов. Глушителя у них не было, и тяга воздушного потока создавалась инерцией сильной струи отработавших газов. Срез выхлопной трубы находился под обрезом кожуха воздухозаборника, окружавшего цилиндры. Работала эта так называемая эжекторная система воздушного охлаждения весьма успешно.

И все-таки подавляющее большинство двигателей современных автомобилей, не только легковых, но и грузовых, имеет жидкостные системы охлаждения. За последние двадцать лет многие фирмы, традиционно выпускавшие автомобили с «воздушниками», перешли к силовым агрегатам жидкостного охлаждения. Видимо, воздушное охлаждение на современном технологическом этапе — скорее достояние истории.

Понравилась статья? Поделись с друзьями!:)


Ваш отзыв

Поиск

Энцо Феррари
Единственные мои друзья, которым я верю до конца, — это автомобили
Энцо Феррари

Не пропустите новые статьи!

Популярное

Новое