Kølesystemet i en forbrændingsmotor er et sæt enheder, der sørger for tilførsel af et kølemedium til de opvarmede dele af motoren og fjernelse af overskydende varme fra dem til atmosfæren, hvilket skal give den højeste grad af køling og evne til at opretholde motorens termiske tilstand inden for de krævede grænser under forskellige tilstande og driftsforhold.
Under forbrændingen af arbejdsblandingen når temperaturen i cylinderen 2000 ° C eller mere. Kølesystemet er designet til at opretholde den optimale termiske tilstand af motoren inden for 80-90°C. Stærk opvarmning kan forårsage overtrædelser af normale driftsafstande og som følge heraf øget slid, fastklemning og brud på dele samt et fald i motoreffekt på grund af forringelse af fyldning af cylindrene med en brændbar blanding, selvantændelse og detonation . For at sikre motorens normale drift er det nødvendigt at afkøle delene i kontakt med varme gasser, fjerne varme fra dem direkte til atmosfæren eller ved hjælp af et mellemlegeme (vand, lavfrysende væske ). Med overdreven stærk afkøling kondenserer arbejdsblandingen, der falder på cylinderens kolde vægge , og strømmer ind i motorens krumtaphus , hvor den fortynder motorolien. Som en konsekvens reduceres motoreffekten, og sliddet øges. Når temperaturen falder, tykner olien. Dette er grunden til, at olien tilføres cylindrene dårligere og brændstofforbruget stiger, effekten falder . Derfor skal kølesystemet begrænse temperaturgrænserne, hvilket giver de bedste driftsforhold for motoren.
Kølesystemet udfører, ud over hovedfunktionen af motorkøling, en række andre funktioner, som omfatter:
Der er tre typer kølesystemer til forbrændingsmotorer: luft , væske og hybrid .
Luftkøling kan være naturlig eller tvungen. Naturlig luftkøling er den enkleste form for køling. Varme fra en motor med et sådant kølesystem overføres til miljøet gennem de udviklede finner på den ydre overflade af cylindrene. Ulempen ved systemet er, at det på grund af luftens lave varmekapacitet ikke tillader en stor mængde varme at blive ensartet fjernet fra motoren og dermed skabe kompakte kraftfulde kraftværker. Ujævn blæsning kræver yderligere foranstaltninger for at eliminere lokal overophedning - mere udviklede finner i den aerodynamiske skygge, cirkulationen af mere opvarmede udstødningskanaler fremad langs strømmen, og kolde indløbskanaler - bagud osv. Naturlig luftkøling er almindelig på motorer af let meget mobilt udstyr: motorcykler , knallerter , fly og bilmodeller . Med en systematisk stigning i forceringen af motorcykelmotorer på de mest avancerede modeller, viger luftkøling til væskekøling. På grund af den lille masse blev naturlig luftkøling også meget brugt på stempelflymotorer, hvor propelbladene, der var tæt på cylindriske og havde en lav periferihastighed, praktisk talt ikke fungerede som blæser, men hastigheden på flowet på flyet var i sig selv meget højt.
Stationære eller tæt forsynede motorer er udstyret med et tvungen luftkølesystem . I dem skabes der ved hjælp af en ventilator en luftstrøm, der blæser hen over køleribberne. Ventilator- og lameloverfladerne er normalt dækket af et styrehus. Fordelene ved en sådan motor ligner naturligt kølede motorer: enkelt design, lav vægt, ingen kølevæske. Imidlertid er sådanne motorer kendetegnet ved øget støj under drift, store dimensioner. Derudover, når man designer sådanne motorer, opstår der problemer med afkøling af individuelle elementer i motorstrukturen på grund af ujævn luftstrøm. På personbiler fremstillet i Europa blev luftkøling i vid udstrækning brugt i 1950'erne og 1970'erne. Det er for det meste små biler som Volkswagen Kafer , Fiat 500 , Citroën 2CV ; den repræsentative Tatra 613 skiller sig ud . I USSR var den mest berømte luftkølede bil Zaporozhets . Der blev produceret lastbiler med luftkølede dieselmotorer (f.eks. var lastbiler under Tatra -mærket fra det øjeblik, de blev lanceret til begyndelsen af 2010, udelukkende udstyret med sådanne motorer). Luftkølede motorer har mange traktorer (nogle gange tunge, f.eks. T-330 ; oftere små, fra almindelige traktorer med jordbearbejdning til minitraktorer på små private gårde), som er kendetegnet ved stabil drift af motoren og specifikke krav til nem vedligeholdelse. I øjeblikket (2015'erne) bruges tvungen luftkøling på de fleste scootere , motoriseret værktøj ( kædesave , plæneklippere osv.), motorer af små generatorsæt , motoblokke og andre selvkørende og stationære små landbrugs- og forsyningskøretøjer. For sidstnævnte er ensrettede rækker af simple en-to-cylindrede luftkølede motorer meget almindelige, det samme for forskellige producenter ( Briggs & Stratton , Honda , Subaru , kinesisk), i form af en kompakt færdig blok monteret på et vandret plan.
Kølesystemer er klassificeret efter den måde, hvorpå kølevæsken bruges i systemet.
Lukket - i sådanne systemer cirkulerer kølevæsken gennem et forseglet kredsløb, opvarmes fra en varmekilde (varmer) og køling i et kølekredsløb (køler). Afhængigt af systemets design kan kølevæsken koge eller fordampe fuldstændigt og kondensere igen i køleren. Åben - i åbne (flow) systemer tilføres kølevæsken udefra, opvarmes ved varmekilden og sendes til det ydre miljø. I dette tilfælde spiller den rollen som en køler, der giver den nødvendige mængde kølevæske ved den nødvendige temperatur ved indløbet og modtager den opvarmede væske ved udløbet. Åbne - systemer, hvor varmeren er placeret i en vis mængde kølevæske, og som er indesluttet i en køler, hvis dette er forudsat af designet. For eksempel bruges et åbent system med olie som varmebærer til at køle kraftige elektriske transformere.
"Rent flydende" kølesystemer omfatter kun åbne kølesystemer til flod- og søfartøjer, hvor havvand bruges til køling. I nogle stationære motorer fra begyndelsen af 1900-tallet kunne der ikke være en radiator, i stedet var der en stor ekspansionsbeholder – dels blev varmen afledt ved fordampning af vand, dels gennem tankens vægge, og dels på grund af den store vandmængde, der ikke nåede at varme tilstrækkeligt op under motorens drift.
Lukket system (hybrid type)Typen kombinerer ovenstående systemer: varme fjernes fra cylindrene med væske, hvorefter den i en afstand fra den varmebelastede del af motoren afkøles i radiatorer med luft. De indvendige og udvendige dele af cylindrene oplever forskellig opvarmning og er normalt lavet af separate dele:
Mellemrummet mellem dem kaldes kraven, i en vandkølet motor cirkulerer kølevæske her.
Kølesystemet består af en cylinderblok kølekappe , et topstykke , en eller flere radiatorer , en radiator tvungen køleventilator , en væskepumpe , en termostat, en ekspansionsbeholder, tilslutningsrør og en temperaturføler. Denne type bruges på alle moderne biler. Kølevæsken pumpes af en pumpe gennem motorens kølekappe, tager varme fra den og afkøler derefter sig selv i køleren . I dette system er der to cirkler af væskecirkulation - store og små. En stor cirkel består af en motorkølekappe, en vandpumpe, radiatorer (inklusive en kabinevarmer) og en termostat. Den lille cirkel inkluderer en motorkølekappe, en vandpumpe, en termostat (nogle gange er kabinevarmerens radiator inkluderet i den lille cirkel). Justering af mængden af væske mellem væskecirkulationens cirkulation udføres af en termostat . Den lille kølecirkel er designet til hurtigt at introducere motoren i et effektivt termisk regime. I dette tilfælde er kølevæsken faktisk ikke afkølet, da den ikke passerer gennem radiatoren. Så snart den varmes op til den optimale temperatur, åbner termostaten, og kølevæsken begynder også at cirkulere gennem radiatoren, hvor den afkøles direkte af den modkørende luftstrøm (og i tilfælde af et langt stop, tvunget af en ventilator ). Samtidig er det sådan, at jo mere kølevæsken opvarmes, jo mere åbner termostaten, og jo mere køler væsken i radiatoren. Dette er princippet om at opretholde den optimale motortemperatur på 85-90 °C.
Et meget farligt fænomen er overophedning af motoren ( kogende motor ) . I dette tilfælde koger kølevæsken bogstaveligt talt i kølekappen, hvilket meget ofte fører til alvorlige konsekvenser og dyre reparationer. For at forhindre overophedning af motoren er det logisk at bruge væsker med et højt kogepunkt, men det viste sig at være nemmest at holde hele systemet under et vist overtryk (ca. 1,1 atm), hvorved kølevæskens kogepunkt stiger (ca. 110 ° C og 120 ° C for henholdsvis vand og frostvæske). Derudover, når kølevæsketemperaturen overstiger 105 °C, tvinges radiatoren til at blæse af ventilatoren.
De vigtigste dele af et væskekølesystemI flydende kølesystemer til stempelmotorer til land- og luftkøretøjer samt stationære installationer cirkulerer kølevæsken i et lukket kredsløb, og varme spredes til miljøet ved hjælp af en luftblæst radiator.
De vigtigste dele af væskekølesystemet:
Stempelfly bruger også motorer, hvor cylindrene afkøles direkte af den indkommende luft, og cylinderhovederne afkøles ved hjælp af et væskekølesystem. Denne løsning gør det muligt at reducere vægten af motoren og samtidig mere effektivt afkøle topstykkerne, som er de mest varmebelastede dele af motoren.
Ud over hovedkølesystemet bruger motorer med stor kapacitet (på lastbiler og diesellokomotiver ) såvel som luftkølede motorer oliekøling. Oliekøling er også nødvendig, fordi den går til friktionspar - de mest følsomme over for overophedning steder i motoren. Olien kan afkøles med kølevæske eller med omgivende luft fra en separat radiator.
Der er også en underart af kølesystemet kaldet et fordampningskølesystem . Dens største forskel fra konventionelle vand eller ethylenglycol er at bringe temperaturen på kølevæsken (vandet) over kogepunktet, som et resultat af hvilket en stor mængde varme fjernes fra varmebelastede dele under fordampning . Dampen kondenserer til væske i radiatoren, og cyklussen gentages. Lignende systemer blev brugt i flyindustrien i 1930'erne. [1] Derudover bliver der i Kina fra 2014 fortsat produceret dieselmotorer med effekt fra 8 til 24 hk. med evaporativ køling, designet til walk-behind traktorer og minitraktorer.