Система воздушного охлаждения
Система воздушного охлаждения
Двигатели Д-144 и Д-21А — воздушного охлаждения, система которого выполнена по единой схеме. Вентилятор (рис. 1, а) расположенный с правой стороны двигателя, нагнетает холодный воздух в полость кожуха. Далее воздух проходит в промежутках между ребрами цилиндров и их головок, охлаждает эти детали и нагретым выходит наружу (показано стрелками). Суживающийся кожух и направляющие щитки — дефлекторы обеспечивают равномерный обдув цилиндров со всех сторон.
Рис. 1. Система охлаждения двигателя Д-144: 1 — вентилятор; 2 — кожух; 3 — масляный радиатор; 4 — охлаждающие ребра; 5 — щиток-дефлектор; 6 — ротор вентилятора; 7, 14 и 16 — болты; 8 — вал; 9 — направляющий аппарат; 10 —шкив; 11—гайка; 12 — ремень; 13 — шкив генератора; 15 — натяжная палка
Осевой вентилятор закреплен на кронштейне крышки распределительных шестерен ленточным хомутом. Штампованный из листовой стали кожух, прикрепленный пружинными защелками, служит как бы продолжением наружного обода вентилятора.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Дополнительные материалы по теме:
Направляющий аппарат Д и ротор вентилятора отлиты из алюминиевого сплава. Раструб направляющего аппарата, выполненный в общей отливке с лопастями и ступицей, спереди защищен сеткой. В расточке ступицы направляющего аппарата установлены шариковые подшипники, в которых вращается вал 8. На его переднем конце закреплен шкив, а на заднем — ротор. Все эти детали стянуты болтом, пропущенным в сквозное сверление вала.
При вращении лопасти ротора захватывают воздух и нагнетают его в полость кожуха. Перед ротором создается разрежение, под действием которого наружный воздух засасывается через сетку в раструб направляющего аппарата. Между его наклонно расположенными лопастями создается вихревой воздушный поток, направление которого противоположно вращению ротора. Благодаря этому увеличивается подача вентилятора.
Диаметр шкива коленчатого вала значительно больше, чем у приводимого им шкива вентилятора.
Поэтому при нормальной частоте вращения коленчатого вала дизеля частота вращения вентилятора достигает 5000 об/мин (83,3 с-1).О тепловом состоянии двигателя судят по температуре масла. Она должна быть 55…100 °С, а при работе в тяжелых условиях не превышать 110 °С. В холодную погоду поступление воздуха уменьшают, устанавливая ограничительный диск и отключают масляный радиатор.
—
В системе воздушного охлаждения избыточное тепло отводится от наружной поверхности двигателя направленным потоком воздуха. Основными элементами системы воздушного охлаждения являются осевой вентилятор с направляющим аппаратом, направляющий кожух (дефлектор), отражатели, привод вентилятора, охлаждающие ребра цилиндров и головок цилиндров.
Рис. 2. Система воздушного охлаждения
При работе двигателя воздух поступает к вентилятору через направляющий аппарат, а затем нагнетается под кожух. От кожуха воздушный поток с большой скоростью направленно подается к цилиндрам Ц головкам, проходит между ребрами и охлаждает нагретые узлы.
Двигатели воздушного охлаждения по сравнению с двигателями жидкостного охлаждения имеют меньшие габариты и массу на единицу мощности, проще в обслуживании, у них отсутствует опасность разрушения от замерзания, однако температурный режим большинства основных деталей двигателя напряженный, среднее эффективное давление и литровая мощность ниже. Двигатели воздушного охлаждения имеют повышенный шум.
Преимущества воздушного охлаждения — Официальный сайт бренда АГРОМАШ
Продолжается совершенствование двигателей колесной техники
Колесные тракторы и самоходные шасси под брендом АГРОМАШ производства предприятий Концерна «Тракторные заводы» хорошо известны в сельском хозяйстве, строительно-дорожной и коммунальной сферах. Они традиционно оснащаются двигателями воздушного охлаждения мощностью от 25 до 90 л.с. Существуют также стационарные модификации двигателей мощностью от 20 до 40 л.с., которые используются в гражданских и оборонной отраслях в составе электро- и сварочных агрегатов, воздушных компрессоров, водяных насосов, автобетоновозов и т.
д. Все эти двигатели имеют между собой очень высокую степень унификации (более 90%), и отличаются только количеством цилиндров (2, 3 и 4), а также наличием (или отсутствием) турбонаддува.
В чем преимущества двигателей воздушного охлаждения в сравнении с двигателями жидкостного охлаждения (ДЖО)?
В первую очередь, двигатели воздушного охлаждения отличаются более простой конструкцией: у них нет водяного насоса, радиатора (изготавливаемого, к тому же, из дорогостоящих цветных металлов), термостата, патрубков, хомутов, дополнительных труб подвода и отвода жидкости. Во-вторых, они обладают высокой ремонтопригодностью: наличие индивидуальных цилиндров позволяет, в случае необходимости, производить замену отдельных цилиндров, что делает возможным ремонт даже в полевых условиях. В ДЖО в этом случае необходима либо замена блока цилиндров, либо выпрессовка гильз цилиндров с последующей их заменой. В-третьих, их отличает высокая живучесть. Повреждение радиатора и патрубков в ДЖО, а также простое ослабление хомутов на водяных патрубках обуславливает невозможность эксплуатации в связи с утечкой жидкости.
Всех этих недостатков лишены двигатели воздушного охлаждения. Более того, даже повреждение оребрения цилиндров и головок цилиндров не помешает дальнейшей эксплуатации двигателей. В боевых условиях важным преимуществом двигателей воздушного охлаждения является также значительно меньшее время вывода двигателя на рабочий режим, поскольку не требуется прогрева жидкости, что особенно ярко проявляется в зимнее время. Вышеперечисленные преимущества обусловливают и меньшие эксплуатационные затраты
В Концерне «Тракторные заводы» постоянно ведутся работы по совершенствованию двигателей воздушного охлаждения в направлении как обеспечения современных международных требований к экологической чистоте, так и повышению их агрегатной мощности:
– оптимизация характеристик системы турбонаддува, в том числе за счет применения охлаждения наддувочного воздуха;
– модернизация системы топливоподачи за счет управления углом опережения впрыскивания топлива, повышения интенсивности подачи и максимальных значений впрыскивания топлива, а также увеличения количества сопловых отверстий распылителя;
– переход на камеру сгорания открытого типа;
– применение регулируемой по нагрузке и скоростному режиму рециркуляции отработавших газов (ОГ) с обеспечением охлаждения перепускаемых газов.
Так, в 2008 году на макетном образце трехцилиндрового двигателя с турбонаддувом были реализованы европейские экологические нормы уровня Stage-3A за счет применения охлаждения надувочного воздуха. А в 2013 году переход с двухклапанных головок цилиндров (ГЦ) на трехклапанные позволил разнести по разным сторонам ГЦ впускные и выпускной канал, снизив, тем самым, нежелательный подогрев впускного воздуха и, соответственно, тепловую напряженность двигателя (рис.1). Последнее мероприятие обеспечило возможность отказаться от наклонного расположения форсунки (35о к вертикали), перейдя к вертикальному, и применить многосопловые распылители (с 6-ю отверстиями вместо традиционных 3-х), позволившие повысить степень равномерности распределения топлива по камере сгорания (рис.2). Результатом стало значительное улучшение топливной экономичности двигателей (на 6 – 8%) и увеличение агрегатной мощности (на 15 – 25%) (табл.).
Кроме того, в концерне ведутся работы по применению альтернативных топлив: водо-топливных эмульсий, различных газов.
Дальнейшее совершенствование двигателей воздушного охлаждения планируется проводить в направления развития бортовой диагностики, что будет реализовано за счет применения встроенных датчиков:
– расхода топлива и воздуха;
– давления воздушного заряда в системе впуска и ОГ в системе выпуска, в системе смазки;
– скоростного режима.
Основная цель проводимых в этом направлении работ по совершенствованию двигателей воздушного охлаждения – это добиться простоты конструкции, надежности в эксплуатации и экологической безопасности.
Рис. 1. Трехклапанная головка цилиндров – схема расположения впускных и выпускных каналов и отверстий под соответствующие клапаны. Обозначение: 1 вп. и 2 вп. – отверстия под первый и второй впускные клапаны
а)
б)
Рис. 2. Схема развития топливных струй в камере сгорания при (а) двухклапанной головке цилиндров и трехсопловых распылителях и (б) трехклапанной головке цилиндров и шестисопловых распылителях
Сравнительные характеристики дизелей с двух- и трехклапанными головками цилиндров | ||||||||
Параметр | Трехцилиндровый двигатель | Четырехцилиндровый двигатель | ||||||
2-клапанная ГЦ | 3-клапанная ГЦ | 2-клапанная ГЦ | 3-клапанная ГЦ | |||||
Номинальная частота вращения коленчатого вала, об/мин | 2000 | 2200 | 2000 | 2200 | 2000 | 2100 | 2000 | 2100 |
Operating power, kW (h. | 44,1 (60) | 47,8 (65) | 51,5 (70) | 55,1 (75) | 55,1 (75) | 62,5 (85) | 66,2 (90) | 69,9 (95) |
Максимальный крутящий момент, Нм | 221 | 218 | 270 | 268 | 284 | 335 | 365 | 365 |
Удельный эффективный расход топлива, г/(кВт·ч) | 230 | 235 | 219 | 220 | 235 | 241 | 218 | 218 |
Масса дизеля в состоянии поставки, кг | 350 | 356 | 430 | 438 | ||||
Dimensions, mm | ||||||||
– length | 757 | 757 | 937 | 937 | ||||
– ширина | 638 | 638 | 641 | 641 | ||||
– height | 940 | 938 | 940 | 932 | ||||
p.)
Алексей КУЛЬЧИЦКИЙ,
главный специалист ООО «Завод инновационных продуктов»
Концерна «Тракторные заводы»,
доктор технических наук.
Воздушное охлаждение — что это такое и почему оно осталось в прошлом
Автомобили с водяным охлаждением в настоящее время доминируют в мире автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Так что же случилось с искусством воздушного охлаждения?
Напомнить позже
Охлаждение на водной основе практикуется более 100 лет, используя разницу температур между горячей водой и холодным поступающим воздухом для отвода нежелательного тепла от трансмиссии. И все же когда-то использование простого воздушного потока для охлаждения двигателя было широко распространено в автомобильном мире.
Двигатели, предназначенные для воздушного охлаждения, сконфигурированы иначе, чем двигатели с водяным охлаждением, причем наиболее очевидным отличием является использование ребер, закрывающих снаружи головки цилиндров и цилиндры. В наши дни этот тип двигателя действительно распространен только на мотоциклах и квадроциклах, что свидетельствует о том, что только двигатели небольшой мощности могут справиться с такой простой формой охлаждения.
Принципы воздушного охлаждения соответствуют принципам, изложенным в моей последней статье об охлаждении, причем одним из основных компонентов является площадь поверхности. Чтобы максимизировать теплопередачу, большая поверхность позволяет распределять больше тепла в окружающую среду, а не собирать его в небольшой области интенсивного тепла, которая забивается и неизбежно приводит к перегреву.
Вероятно, самый известный Porsche с воздушным охлаждением — 2.7 Carrera RS. Последним Porsche с воздушным охлаждением было поколение 993 незадолго до начала XXI века. отсутствовали, что давало трансмиссии гораздо больше шансов оставаться прохладной под нагрузкой. Воздушный поток стратегически направляется через эти ребра от впускного отверстия (как задняя решетка на старых 911s и VW Beetles), что обеспечивает конвекцию (теплообмен) между холодным, быстро движущимся воздухом и тепловой энергией, вырабатываемой при сгорании двигателя.
Многие автомобильные компании практиковали воздушное охлаждение, наиболее известными из которых были Porsche и Volkswagen, которые на протяжении десятилетий успешно использовали простой поток воздуха для охлаждения своих оппозитных четырехцилиндровых и шестицилиндровых двигателей. Но по мере того, как автолюбители становились все более и более жаждущими большей мощности, надежность и возможности этих основных систем охлаждения начали уменьшаться.
Двигатель с водяным охлаждением использует замкнутую систему охлаждения; это означает, что водяной насос и охлаждающий вентилятор могут использоваться постоянно, чтобы поток охлаждающей жидкости циркулировал по всему двигателю, а вентилятор охлаждал его, даже когда автомобиль стоит.
Отдельный задний вентилятор, используемый для отвода тепла от моторного отсека этого Singer 911. С другой стороны, воздушное охлаждение представляет собой открытую систему, которая в значительной степени зависит от постоянного потока воздуха, поступающего в моторный отсек, что не всегда возможно.
Несмотря на использование больших вентиляторов для всасывания воздуха для охлаждения, тепло, выделяемое двигателями большей мощности, начало преодолевать системы охлаждения, особенно когда вы сидите в пробке или едете со скоростью, не способствующей эффективному воздушному потоку. Меньшее количество холодного воздуха, проходящего через ребра охлаждения, приводит к отсутствию передачи тепла от двигателя к окружающей среде.
У воздушного охлаждения были свои преимущества: вес был снижен из-за отсутствия воды и теплообменников, необходимых для системы охлаждения с замкнутым контуром, а техническое обслуживание не проводилось, если только не были нанесены какие-либо повреждения ребрам охлаждения.
В настоящее время этот устаревший метод охлаждения применяется к двигателям небольшой мощности из-за меньшего количества тепла, которое они производят, по сравнению с более крупными и мощными двигателями. В случае мотоциклов и квадроциклов двигатель обычно подвергается воздействию элементов, а не закрывается, что означает, что может быть достигнут эффективный поток воздуха.
Охлаждение изменилось как на дрожжах со времен воздушного охлаждения, и, похоже, нет никакого пути назад на автомобильный рынок для практики. Некоторые несгибаемые поклонники 911 могут все еще тосковать по характерному ощущению оппозитных шестерок с воздушным охлаждением, но, учитывая, что даже Carrera теперь оснащена двойным турбонаддувом и стала еще более мощной, чем раньше, пути назад действительно нет.
Есть что-то приятное в инженерной точности проектирования двигателя с воздушным охлаждением со стратегически расположенными рядами ребер, и в наши дни поразительно представить высокопроизводительные автомобили без основного источника охлаждающей жидкости. Но из-за битвы за мощность и неизбежной необходимости надежности в автомобильном мире воздушное охлаждение теперь должно остаться в учебниках истории, где оно, к сожалению, должно быть.
Мысль дня: воздушное охлаждение против водяного
06 9 ноя0003
- Новости
- |
- Ли Сибли
- |
- 3 комментария
В те дни, когда мир был проще, все, что вам нужно было, чтобы двигатель 911 оставался прохладным и собранным, — это обильный приток свежего воздуха. Затем, в конце 1997 года, был представлен совершенно новый 911, и для этой простой, но важной работы внезапно потребовалась экзотическая смесь дистиллированной воды и химикатов. Многие сторонники чистоты Porsche с ужасом смотрели на это новое прибытие, модель 9.96, как эквивалент пришествия антихриста. Возможно, это выглядело как настоящее, но уж точно не было настоящим, по крайней мере, так думали. Они отказались любить его, что было позором, потому что на самом деле любить было за что.
По сравнению с 993, который он заменил, 996 был легче, прочнее, комфортнее, просторнее и мощнее. Интерьер выглядел так, как будто он действительно был оформлен, а не просто выложен одним из механиков во время обеденного перерыва.
Анахроничные штрихи, такие как нижние поворотные педали или необычно вертикальный экран, наконец-то были устранены. Но зачем отказываться от самой характерной черты Porsche — двигателя с воздушным охлаждением?
Нельзя отрицать, что в истории компании Porsche было несколько странных решений. Конечно, на ум приходит попытка убить 911-й и перевести весь его модельный ряд на обычную переднемоторную компоновку. Было заманчиво рассматривать переход на водяное охлаждение как подобную маркетинговую прихоть, но на самом деле это было далеко не так. Мир менялся, и двигатель с воздушным охлаждением просто не мог меняться вместе с ним. Водяное охлаждение позволило изменить конструкцию двигателя, включив четыре клапана на цилиндр, что привело к увеличению выходной мощности, экономии топлива и снижению выбросов, чего требовали рынок и законодатели. Это также дало Porsche возможность для дальнейшего развития, потому что, хотя двигатель с воздушным охлаждением исчерпал почти все до последней возможности, в новый двигатель были заложены многие годы потенциальных будущих обновлений.
Журналисты протестировали его и пришли в восторг, а публике он так понравился, что они купили его в большем количестве, чем любую предыдущую модель. Люди, которые никогда раньше не думали о покупке Порше, продавали свои Ягуары, Феррари и даже свои Форды и бросали свои депозитные чеки на столы дилеров. Может быть, здесь проблема началась. Подобно угрюмым подросткам, которые теряют интерес к своим любимым группам, если они становятся мейнстримом, некоторые пуристы избегали 996, потому что они чувствовали, что он стал мягким и потерял свою 996-ю.11 душа. Если под его душой они подразумевали склонность сильно кусать вас, если ваша концентрация проскальзывала посреди поворота, то это, несомненно, верно. 996-й был более легким автомобилем для быстрой и безопасной езды, и вам, вероятно, не нужно было столько волос на груди, чтобы получить от него максимум удовольствия. Но все эти вещи относительны. Высокопоставленный источник в Porsche сказал мне, что новый 991 был спроектирован так, чтобы им было легче управлять, чем 997, и чтобы он льстил среднему водителю.
И не вижу в этом проблемы.
Такое отношение не ограничивается преданными 993. Наблюдайте за энтузиастами паровозов, стоящими в экстазе с затуманенными глазами, когда мимо проносится грохот A3 Class 4-6-2. Или меломаны, которые избегают компакт-дисков, потому что только винил может дать такой аутентичный звук. А если хорошенько поискать, то наверняка даже найдется кто-то, кто будет настаивать на том, что деревянные теннисные ракетки предпочтительнее из-за тонкости их игры. Но это по сути ностальгические чудаки, и я буду защищать право любого на их чудачества. Что меня, однако, огорчает, так это когда кто-то чувствует необходимость высмеивать чужую гордость и радость только из-за неуместного чувства превосходства.
- Porsche расстроил пуристов, когда они отказались от двигателя с воздушным охлаждением в пользу агрегата с водяным охлаждением, выше.
Если это звучит так, как будто я пытаюсь продать 996 как наиболее близкую к совершенству вещь с тех пор, как персиковый нектар был впервые смешан с Просекко и назван Беллини, я, конечно, не так.
Как и у любого нового дизайна, у него были проблемы. Тот, о котором каждый, кто рассматривает возможность покупки 996, наверняка слышал подробно, — это задний главный сальник, который вызывает беспорядок при выходе из строя, но его можно починить при относительно низких затратах. Менее известен потенциальный отказ подшипника промежуточного вала, который имеет тот же эффект, что и детонация куска семтекса в середине двигателя. А затем появляются трещины в головке и гильзе цилиндра, которые могут позволить маслу смешаться с этой экзотической охлаждающей жидкостью, и достаточно скоро снова может возникнуть эффект семтекса. Мы говорим о 10 000 фунтов стерлингов, если это произойдет. Но это были случайные проблемы, которые относились к ранним 3,4-литровым двигателям и были довольно хорошо устранены к поздним 3,4-литровым двигателям и, конечно же, к форсированным 3,6-литровым двигателям.
Я должен заявить здесь о своей заинтересованности. Я одурманенный владелец позднего кабриолета 3.