Сравнительный анализ существующих схем систем охлаждения двигателей.

В последнее время предметом широкого обсуждения стало местоположение термостата в системе охлаждения. Существуют два основных варианта расположения термостата - система с так называемым "верхним" термостатом и система с "нижним" термостатом. Термостат совместно с радиатором охлаждения двигателя в системе охлаждения образует замкнутый контур в системе авторегулирования (САР). В системе с "нижним" термостатом термостат устанавливается перед водяным насосом, в термостат поступает охлажденная в радиаторе охлаждающая жидкость, а также неохлажденная жидкость непосредственно из водяной рубашки двигателя. В этом случае термостат обеспечивает поддержание постоянной температуры охлаждающей жидкости на входе в двигатель, смешивая в нужных пропорциях охлажденную и неохлажденную охлаждающую жидкость. В системе с верхним термостатом термостат устанавливается на выходе двигателя и на основании измеренной температуры охлаждающей жидкости на выходе двигателя термостат устанавливает требуемое соотношение потоков охлаждающей жидкости в радиатор для ее охлаждения и в обход радиатора для подачи ее непосредственно в водяной насос, стабилизируя таким образом температуру на выходе двигателя. Кибернетические схемы систем с "нижним" и "верхним" термостатом соответственно показаны на нижеприведенных рисунках (на кибернетической схеме САР с "верхним" термостатом смеситель охлажденной и неохлажденной ОЖ условно показан перед двигателем, что не влияет на принцип работы системы):

Рассмотрим преимущества и недостатки обеих систем. В первую очередь определим основные дестабилизирующие воздействия, влияющие на температуру охлаждающей жидкости. Дестабилизирующие воздействия на систему охлаждения двигателя в основном сводятся к следующим:

- изменение нагрузки на двигатель и связанное с этим изменение количества рассеиваемого двигателем тепла;

- изменение нагрузки на двигатель и температуры в подкапотном пространстве при работе дополнительных агрегатов (кондиционер, ГУР и т.д.);

- изменение температуры окружающей среды и связанное с этим изменение степени охлаждения рабочей жидкости в радиаторе охлаждения;

- изменение режима работы радиатора охлаждения двигателя вследствие изменения скорости потока воздуха через радиатор при изменении скорости автомобиля;

- изменение поглощения тепла дополнительными системами автомобиля, работающими в контуре системы охлаждения вследствие изменения режимов их работы, включения/выключения и т.д. (радиатор отопителя, газовые испарители в системах питания сжиженным газом и т.д.).

И система с "нижним", и система с "верхним" термостатом обеспечивает поддержание температуры двигателя в заданных пределах, но работают при этом они несколько по-разному. В системе с "нижним" термостатом параметром регулирования САР является температура охлаждающей жидкости на входе в двигатель, а в системе с "верхним" термостатом параметром регулирования является температура охлаждающей жидкости на выходе двигателя, т.е. непосредственно температура двигателя. Однако в данном случае речь идет лишь о первичном (непосредственном) параметре регулирования. В системе с "нижним" термостатом первичный параметр регулирования обеспечивает компенсацию дестабилизирующих воздействий параметров внешней среды, а в системе с "верхним" термостатом первичный параметр регулирования обеспечивает компенсацию дестабилизирующих воздействий, возникающих от изменения нагрузки на двигатель. Однако необходимо учитывать, что в обеих случаях эти САР обеспечивают и компенсацию других дестабилизирующих воздействий, однако уже в качестве вторичного параметра регулирования. Так, в системе с "нижним" термостатом изменение нагрузки на двигатель вызывает изменение температуры рабочей жидкости на выходе двигателя, что в свою очередь вызывает изменение температуры рабочей жидкости после ее охлаждения в радиаторе и это соответствующим образом учитывает термостат при смешении охлажденной и неохлажденной рабочей жидкости. В системе же с "верхним" термостатом изменение степени охлаждения рабочей жидкости в радиаторе охлаждения при изменении параметров внешней среды в свою очередь приводит к изменению температуры двигателя, что также соответствующим образом учитывает термостат при распределении потоков. Таким образом, различие обеих систем достаточно условно, а сами различия определяют, какие дестабилизирующие параметры компенсируются при регулировании первично, т.е. наиболее быстро, а какие - вторично, т.е. с некоторой задержкой.