По данным 1952 г., до 98% мирового выпуска составляют двигатели жидкостного охлаждения. Однако производство двигателей воздушного охлаждения расширяется. Нет случаев, чтобы фирмы, производившие двигатели воздушного охлаждения, переходили на производство двигателей жидкостного охлаждения. Статистические сведения не дают исчерпывающих оснований для оценки взаимных преимуществ двух систем охлаждения, и при их выборе руководствуются основными особенностями предполагаемых условий эксплуатации.
Движение автомобилей высокой проходимости и тягачей через горные перевалы, глубокие броды, по труднопроходимым дорогам и бездорожью сопровождается значительным возрастанием нагрузки на двигатель. При равной мощности двигатель жидкостного охлаждения допускает более продолжительную работу на номинальной мощности без недопустимого перегрева. Работа двигателя жидкостного охлаждения на этом режиме сопровождается просасыванием увеличенного количества воздуха через радиатор. Затраты мощности на привод вентилятора достигают 5,5—6%.
По данным фирмы «Дейтц», мощность на привод вентилятора на выпускаемых ею дизелях воздушного охлаждения достигает 7,5—8,5%. В обоих случаях расход мощности на вентилятор исчисляется относительно номинальной мощности двигателя. Воздушная система охлаждения вызывает повышенный на 2,5—3% расход мощности на обдув теплоизлучающих поверхностей. Повышенные затраты мощности на обдув ребер цилиндров и головок при более высоком перепаде температур, внутренних и наружных поверхностей объясняется тем, что отвод тепла с шероховатых поверхностей двигателей воздушного охлаждения менее эффективен, чем отвод тепла с теплоизлучающих поверхностей радиатора, специально сделанного для этих целей. Увеличенная лобовая поверхность радиатора и ее рациональное расположение также способствуют повышению эффективности охлаждения.
Однако радиатор часто становится источником неисправностей двигателя (течи, размораживания и т.п.). При воздушном охлаждении возможны неисправности только вентилятора. Но эти неисправности могут привести к серьезным повреждениям в связи с перегревом.
Двигатели воздушного охлаждения, например, на спусках, переохлаждаются больше, чем двигатели жидкостного охлаждения, аккумулирующие относительно большее количество тепла. Двигатели жидкостного охлаждения остывают медленнее.
Наличие термостата в системе жидкостного охлаждения способствует снижению износа цилиндров, так как необходимая температура их после пуска двигателя повышается быстрее, чем в двигателях воздушного охлаждения. Колебания температуры рабочих поверхностей в процессе работы при жидкостной системе охлаждения также менее значительны.
Для двигателей воздушного охлаждения также весьма необходимо регулировать процесс охлаждения при помощи термостата. Однако работы в этом направлении, только выходят из стадии опытов.
При воздушном охлаждении в большей мере обеспечивается возможность работы двигателя в области более высоких допустимых температур, при которых меньше изнашиваются стенки цилиндра и еще сохраняется стабильность масла. Вследствие этого двигатели воздушного охлаждения при полных нагрузках имеют более высокий к. п. д. Однако при низких нагрузках их к. п. д. снижается более резко, чем к. п. д. двигателей с жидкостным охлаждением. В двигателях жидкостного охлаждения желательное повышение рабочей температуры ограничивается физическими свойствами охлаждающей жидкости.
В отношении пуска двигателя при нормальной температуре и низкой температуре без предварительного подогрева обе системы охлаждения равноценны. Но двигатель водяного охлаждения легче подогреть и лучше поддерживать на стоянке в «горячем» состоянии. Для двигателя воздушного охлаждения обязательны специальные подогревательные устройства. При наличии надежных подогревателей и пусковых устройств пуск двигателей при низких температурах происходит удовлетворительно. После пуска прогрев системы охлаждения воздушного двигателя происходит быстрее.
Двигатели жидкостного охлаждения работают менее шумно. Этому способствуют водяная рубашка, являющаяся звукоизоляцией, отсутствие охлаждающих ребер, меньшая мощность вентилятора, меньшие зазоры в сопряжении поршень-цилиндр и т.д.
Значение среднего эффективного давления и средняя скорость поршня при жидкостном охлаждении выше, чем при воздушном. Следовательно, удельная мощность двигателей водяного охлаждения при равной надежности в работе выше, чем двигателей воздушного охлаждения.
Автомобили высокой проходимости предназначены для использования в тяжелых дорожных условиях и работы с высокой нагрузкой. Двигатели жидкостного охлаждения могут работать более длительное время на номинальной мощности, легче допускают подогрев и содержание в горячем состоянии на стоянке, отличаются менее шумной работой, и поэтому широко применяются на автомобилях высокой проходимости и тягачах.
Как показали испытания, система с жидкостным охлаждением работает достаточно надежно при высоких температурах. Например, нефтяные компании Саудовской Аравии провели изучение работы автомобильного транспорта в пустыне и пришли к выводу, что грузовые автомобили с двигателями жидкостного охлаждения и с незагрязненной еще системой охлаждения могут надежно работать при температуре окружающего воздуха до 40°C. Но при температуре поступающего в радиатор воздуха 57°C работа автомобилей уже становится ненадежной, особенно тогда, когда условия усложняются еще попутными ветрами.
Для обеспечения надежной работы в жаркой пустыне на основе опыта была увеличена лобовая поверхность радиатора до соотношения 13 см² лобовой поверхности на 16,4 см³ рабочего объема двигателя, так как увеличение лобовой поверхности дает больший эффект, чем увеличение глубины сердцевины. Для работы автомобилей в обычных условиях указанное отношение принимается вдвое меньшим. Радиаторы с числом рядов трубок более четырех неэффективны. Соединительные шланги радиатора для работ в жарком климате берут увеличенных размеров. Для изготовления шлангов используется наилучший материал, так как они длительно работают при температурах, близких к кипению. Обычные шланги при указанных температурах разрушаются по внутренним поверхностям.
Весьма важное значение имеет увеличение емкости системы охлаждения для компенсации потерь от быстрого испарения, происходящего в результате низкого содержания влаги в горячем воздухе и продолжительной работы при температуре воды 82—99°C, а также с целью повышения аккумулирующей способности системы охлаждения.
Для надежного охлаждения двигателей в условиях жаркого климата вентиляторы должны быть многолопастного типа высокой производительности. Даже при рациональной конструкции вентилятора потребляемая им мощность не может быть ниже 10—12^0 номинальной мощности двигателей, т. е. в два раза больше обычного.
Плотная пригонка глубоких кожухов вентиляторов повышает эффективность действия вентиляторов и радиаторов.
Были приняты эффективные меры по устранению недостатков сальников водяных насосов, чем снижалась недопустимая потеря воды.
В безводной местности особенно нежелательна потеря воды. Введение плотно пригнанных водонепроницаемых пробок препятствует потере воды и заставляет избыток воды при перегреве двигателя подниматься в специально предусмотренный в системе охлаждения расширительный бачок, расположенный над капотом. При перегреве двигателя излишек воды поступает в бачок, а при остывании возвращается в радиатор. Расширительный бачок имеет контрольную трубку, из которой с целью предупреждения водителя о перегреве двигателя сначала выходит пар, а затем выбрасывается на капот и переднее стекло ржавая вода.
Предупреждение перегрева двигателей было достигнуто также путем установки в расширительном бачке предохранителей перегрева, прекращающих работу двигателя. При этом датчик может быть отрегулирован на срабатывание при температуре 96°, чтобы не допускать работу при температуре 100°. Чтобы предотвратить работу двигателя при чрезмерном уменьшении вязкости масла, при перегреве, заодно с выключателем перегрева устанавливается выключатель двигателя при снижении давления масла.
Для автомобилей высокой проходимости важно охлаждать масло с целью сохранения его вязкости, необходимой при длительной работе двигателя с высокой нагрузкой. Для этой цели рекомендуется применять водомасляные радиаторы, так как режим их работы можно контролировать с помощью термостата, что позволяет пользоваться одним сортом масла в течение всего года. Однако наиболее широкое распространение получили воздушномасляные радиаторы, устанавливаемые впереди обычного радиатора. Термостаты на первых порах применения автомобилей в пустыне считались причиной перегрева двигателей. Для устранения излишнего сопротивления проходу воды в шлангах применялись термостаты увеличенного размера, а патрубки увеличенного сечения. Термостаты на всех автомобилях были отрегулированы на открытие при 88°C. Быстрое достижение при прогреве двигателя этой температуры и поддержание ее в процессе эксплуатации значительно увеличит срок службы двигателя.
Автомобили высокой проходимости имеют усиленную систему охлаждения. Поэтому зимой при низкой температуре необходимо регулирование теплового режима двигателя в направлении уменьшения эффективности охлаждения. Осуществление этих мероприятий достигается с помощью шторок и жалюзи, а также утеплительных чехлов и капотов. В радиаторы заливают обычную сырую воду из колодцев и различных водоемов с растворенными различными солями и содержащую механические примеси грязи, песка, в результате чего в системе охлаждения образуются накипь и осадки, засоряющие рубашку охлаждения и радиаторные трубки. Поэтому очень важен хороший профилактический уход за системой охлаждения для предупреждения перегрева двигателей.
Комментарии к этой статье