Воздушная система охлаждения

В автомобильных двигателях воздушного охлаждения воздух
принудительно нагнетают вентилятором в межреберные каналы
головок и цилиндров. Для повышения теплоотдачи цилиндры и
головки цилиндров оребряют. Форма и расположение ребер долж-
ны обеспечивать высокий теплоотвод при минимальном гидрав-
лическом сопротивлении. Высокие скорости циркуляции воздуха
обеспечиваются осевыми вентиляторами с большим количеством
профилированных лопаток. Движение воздуха организуется направ-
ляющими ограждениями — дефлекторами.

Теплоотвод в систему охлаждения для двигателей с искровым
зажиганием составляет 24... 30 %, а для дизелей — 20...26 %.

Воздушная система охлаждения имеет ряд достоинств: конст-
руктивная простота, дешевизна производства и небольшой рас-
ход дефицитных цветных материалов, минимальные затраты мощ-
ности на работу агрегатов, быстрый прогрев после пуска и сни-
жение при этом износов, удобство обслуживания и эксплуатаци-

онная надежность в условиях низких температур и в пустынно-
песчаной местности. Вместе с тем ей присущи и недостатки: не-
возможность обеспечить равномерное охлаждение термически на-
груженных деталей, увеличение длины и высоты двигателя, а также
снижение его жесткости из-за индивидуального изготовления ореб-
ренных цилиндра и головки, повышенная игумность из-за вибра-
ции ребер и работы вентилятора.

В связи с повышением уровня форсированности современных
двигателей, что обусловливает рост теплонагруженности деталей,
формирующих камеры сгорания, применение в них данной сис-
темы охлаждения проблематично.

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте назначение системы охлаждения.

2. К чему приводит переохлаждение и перегрев двигателя?

3. Укажите назначение основных элементов системы жидкостного ох-
лаждения двигателя.

4. Как можно интенсифицировать отвод теплоты от двигателя и какие
проблемы возникают при этом?

Глава 17
СИСТЕМА ПИТАНИЯ ВОЗДУХОМ

Общие положения

Система питания воздухом должна обеспечить требуемую сте-
пень очистки воздуха при приемлемых уровнях шума впуска и
гидравлических потерях.

Наиболее опасной для износа цилиндропоршневой группы
двигателя является кварцевая пыль, твердость частиц которой выше
твердости трущихся поверхностей двигателя.

Требования, предъявляемые к системам очистки воздуха: высо-
кое качество очистки воздуха, минимально возможное гидравли-
ческое сопротивление, надежность, минимальные масса и габа-
ритные размеры, приемлемые стоимость конструкции и затраты
на его обслуживание в процессе эксплуатации.

Минимальное гидравлическое сопротивление системы необ-
ходимо для снижения затрат энергии на газообмен и повышения
наполнения цилиндров в целях получения высоких значений мощ-
ности и экономичности двигателя. Для снижения габаритных раз-
меров и массы систему объединяют с элементами шумоглушения
впуска и включают в систему динамического наддува для улучше-
ния наполнения цилиндров.

В легковых автомобилях воздух забирается из-под капота авто-
мобиля, а в грузовых - выносным устройством забора воздуха с
фильтрующими элементами.

Такое устройство располагают над кабиной в зоне с понижен-
ным пылесодержанием.

Запыленность воздуха, поступающего в воздухозаборник систе-
мы воздухоочистки, зависит от особенностей окружающей среды
(сезона года, типа грунта и дороги, направления ветра, влажнос-
ти воздуха), а также от типа транспортного средства и условий
его эксплуатации (интенсивности движения, конструкции шин,
аэродинамики транспортного средства).

Воздухоочистители

В современных автотракторных двигателях используют следую-
щие типы воздухоочистителей: инерционно-центробежные, пори-
стые и комбинированные.

Инерционно-центробежные очистители обычно используют в ка-
честве первой ступени системы очистки для снижения пылевой
нагрузки на вторую основную ступень.

На грузовых автомобилях обычно используют двухступенчатые
воздухоочистители, имеющие во второй ступени картонные филь-
трующие элементы (рис. 17.1, а).

Комбинированные воздухоочистители в первой ступени исполь-
зуют батареи циклонов (конических инерционных решеток) со
сбором отсепарированной пыли в бункере и автоматическим уда-
лением ее с помощью газового эжектора, а во второй — картон-
ные фильтрующие элементы или инерционно-масляный фильтр
(рис 17.1, б). Однако батареи циклонов имеют большие габариты
и высокую материалоемкость.

Центробежная очистка воздуха осуществляется путем осажде-
ние пыли под действием центробежной силы, вызываемой вихре-
вым движением потока в воздухоочистителе.

Воздухоочистители инерционно-масляного типа отличаются про-
стотой конструкции и большим сроком службы, однако, эффек-
тивность очистки ими воздуха невысока и существенно зависит от
режима работы двигателя. Поэтому сейчас они применяются редко.

Наиболее эффективна очистка воздуха сухими фильтрующими
(пористыми) элементами на основе фильтровальных картонов и
синтетических материалов.

Рис. 17.1. Воздухоочистители с картонным фильтрующим элементом (а) и комбинированный двухступенчатый (б): 1 — прямоточный моноциклон, 2 — картонный фильтрующий элемент, 3 — бункер для сбора отсепарированной пыли, 4 — инерционно-масленый воздухо- очиститель, 5 — коническая инерционная решетка

б

а

Воздухоочистители сухого типа с картонными фильтрующими
элементами по сравнению с инерционно-масляными воздухоочи-
стителями в 10... 30 раз лучше очищают воздух от пыли. В них мож-
но использовать сигнализатор о накоплении в процессе эксплуа-
тации предельно допустимого количества пыли (по росту сопро-
тивления системы впуска) для предупреждения водителя о необ-
ходимости проведения обслуживания элемента. Однако эти филь-
тры сложно компоновать в моторном отсеке большегрузных авто-
мобилей.

Глушители шума впуска

Аэродинамический шум впуска проявляется в основном на
низких частотах, кратных периоду чередования рабочих циклов в
цилиндрах двигателя. На средних и высоких частотах шум создает-
ся потоком воздуха, обтекающим элементы во впускном трубо-
проводе. При турбонаддуве значительно повышается мощность аку-
стического излучения на впуске.

Глушители шума впуска двигателей можно разделить на реак-
тивные, активные и комбинированные.

Активный глушитель использует звукопоглощающий пористый
материал (технический войлок, минеральную вату, капроновое
волокно), размещенный внутри корпуса глушителя, который вза-
имодействует с потоком газа. Звукопоглощающая способность этих
материалов в области низких частот весьма мала, а наиболее эф-
фективное звукопоглощение происходит в области средних и вы-
соких частот. Оно зависит от толщины и плотности материала.

Реактивные глушители (акустические фильтры) формируют-
ся из набора камер и трубок, составляющих систему расшири-
тельных и резонансных объемов. Они эффективно подавляют от-
дельные составляющие шума в диапазоне низких и средних час-
тот. Резонансные камеры применяют для снижения шума высо-
кой интенсивности с узким спектром излучения, а расшири-
тельные — в широком диапазоне частот, но их заглушающая спо-
собность ниже.

Комбинированные глушители построены, по принципу реактив-
ных глушителей, в которые внедрены активные элементы.

Воздухоочистители, как правило, также выполняют роль глу-
шителя шума впуска. При этом воздухозаборник и корпус воз-
душного фильтра выполняют функции реактивных глушителей, а
картонный фильтрующий элемент — активного глушителя.

Подкапотное пространство двигателя можно также использо-
вать для шумоподавления в низкочастотном диапазоне.

Так как воздухоочиститель имеет развитые наружные поверх-
ности, то их выполняют такими, чтобы они не создавали шум.
Для V-образных двигателей воздушный фильтр можно формиро-
вать в развале блока цилиндров.