Как промыть радиатор охлаждения двигателя снятый

Автомобили и мотоциклы [править]

В автомобилях и мотоциклах с двигателем внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением радиатор соединен с каналами, проходящими через двигатель и головку цилиндров, через которые перекачивается жидкость (охлаждающая жидкость).Эта жидкость может быть водой (в климате, где вода вряд ли замерзнет), но чаще она представляет собой смесь воды и антифриза в пропорциях, соответствующих климату. Сам антифриз обычно представляет собой этиленгликоль или пропиленгликоль (с небольшим количеством ингибитора коррозии).

Типичная автомобильная система охлаждения включает в себя:

• серия галерей, отлитых в блоке цилиндров и головке цилиндров, окружающих камеры сгорания циркулирующей жидкостью для отвода тепла;
• радиатор, состоящий из множества маленьких трубок, снабженных сотами ребер для быстрого отвода тепла, который принимает и охлаждает горячую жидкость из двигателя;
• - водяной насос, обычно центробежного типа, для циркуляции охлаждающей жидкости через систему;
• термостат для контроля температуры путем изменения количества охлаждающей жидкости, поступающей в радиатор;
• вентилятор для подачи прохладного воздуха через радиатор.

Радиатор передает тепло от жидкости внутри к воздуху снаружи, тем самым охлаждая жидкость, которая, в свою очередь, охлаждает двигатель. Радиаторы также часто используются для охлаждения жидкостей автоматической коробки передач, хладагента кондиционера, всасываемого воздуха, а иногда и для охлаждения моторного масла или жидкости гидроусилителя руля. Радиаторы обычно устанавливаются в положении, в котором они принимают поток воздуха от движения автомобиля вперед, например, за передней решеткой. Там, где двигатели устанавливаются в середине или сзади, обычно радиатор устанавливается за решеткой радиатора, чтобы обеспечить достаточный поток воздуха, даже если для этого требуются длинные трубки охлаждающей жидкости.В качестве альтернативы, радиатор может вытягивать воздух из потока через верх автомобиля или из боковой решетки. Для длинных транспортных средств, таких как автобусы, боковой воздушный поток наиболее распространен для охлаждения двигателя и коробки передач, а верхний воздушный поток наиболее распространен для охлаждения кондиционера.

Конструкция радиатора [править]

Автомобильные радиаторы состоят из пары металлических или пластиковых резервуаров-коллекторов, связанных сердечником с множеством узких проходов, что обеспечивает большую площадь поверхности относительно объема.Этот сердечник обычно состоит из сложенных слоев металлического листа, спрессованных для образования каналов и спаянных или спаянных вместе. В течение многих лет радиаторы изготавливались из медных или медных сердечников, припаянных к латунным коллекторам. Современные радиаторы имеют алюминиевые сердечники и часто экономят деньги и вес благодаря использованию пластиковых коллекторов с прокладками. Эта конструкция более подвержена поломкам и менее легко ремонтируется, чем традиционные материалы.

Более ранним методом строительства был сотовый радиатор. Круглые пробирки сжимали в шестиугольники на их концах, затем складывали вместе и паяли.Поскольку они только касались своих концов, это сформировало то, что в действительности стало твердым резервуаром для воды со многими воздушными трубками через него. ^[1]

В некоторых винтажных автомобилях используются радиаторные сердечники из спиральной трубы, что является менее эффективной, но более простой конструкцией.

Насос охлаждающей жидкости [править]

сначала использовали вертикальный нисходящий поток, управляемый исключительно термосифонным эффектом. Охлаждающая жидкость нагревается в двигателе, становится менее плотной и поэтому поднимается.Когда радиатор охлаждает жидкость, охлаждающая жидкость становится плотнее и падает. Этот эффект достаточен для маломощных стационарных двигателей, но недостаточен для всех, кроме самых ранних автомобилей. Все автомобили в течение многих лет использовали центробежные насосы для циркуляции охлаждающей жидкости двигателя, потому что естественная циркуляция имеет очень низкие скорости потока.

Нагреватель [править]

Система клапанов или перегородок, или и того, и другого обычно включается для одновременной работы небольшого радиатора внутри автомобиля. Этот небольшой радиатор и связанный с ним воздуходувный вентилятор называют сердечником нагревателя и служат для обогрева салона.Как и радиатор, сердечник нагревателя действует путем отвода тепла от двигателя. По этой причине автомобильные техники часто советуют операторам включить на нагревателя и установить его на высокий уровень, если двигатель перегревается, чтобы помочь главному радиатору.

Контроль температуры [править]

Управление потоком воды [править]

Температура двигателя на современных автомобилях в первую очередь контролируется термостатом типа восковой гранулы, клапаном, который открывается, когда двигатель достигает своей оптимальной рабочей температуры.

Когда двигатель холодный, термостат закрыт, за исключением небольшого байпасного потока, так что термостат испытывает изменения температуры охлаждающей жидкости при прогреве двигателя. Охлаждающая жидкость двигателя направляется термостатом на вход циркуляционного насоса и возвращается непосредственно в двигатель, минуя радиатор. Направление воды для циркуляции только через двигатель позволяет двигателю максимально быстро достигать оптимальной рабочей температуры, избегая при этом локализованных «горячих точек».«Как только охлаждающая жидкость достигает температуры активации термостата, она открывается, позволяя воде протекать через радиатор, чтобы предотвратить повышение температуры.

После достижения оптимальной температуры термостат контролирует поток охлаждающей жидкости двигателя в радиатор, чтобы двигатель продолжал работать при оптимальной температуре. В условиях пиковой нагрузки, например, при медленном движении вверх по крутому склону, в то время как в жаркий день он сильно загружен, термостат будет приближаться к полностью открытому, потому что двигатель будет выдавать мощность, близкую к максимальной, при низкой скорости воздушного потока через радиатор.(Скорость воздушного потока через радиатор оказывает существенное влияние на его способность рассеивать тепло.) И наоборот, при движении по скоростному спуску по автомагистрали в холодную ночь на небольшом дросселе термостат будет практически закрыт, поскольку двигатель работает. малой мощности, и радиатор способен рассеивать гораздо больше тепла, чем вырабатывает двигатель. Слишком большой поток охлаждающей жидкости к радиатору приведет к переохлаждению двигателя и его работе при температуре ниже оптимальной, что приведет к снижению эффективности использования топлива и увеличению выбросов выхлопных газов.Кроме того, долговечность, надежность и долговечность двигателя иногда подвергаются риску, если какие-либо компоненты (например, подшипники коленчатого вала) спроектированы так, чтобы учитывать тепловое расширение, чтобы они соответствовали нужным зазорам. Другим побочным эффектом переохлаждения является снижение производительности обогревателя кабины, хотя в типичных случаях он все же обдувает воздух при значительно более высокой температуре, чем температура окружающей среды.

Таким образом, термостат постоянно перемещается по всему диапазону, реагируя на изменения рабочей нагрузки транспортного средства, скорости и внешней температуры, чтобы поддерживать оптимальную рабочую температуру двигателя.

На старинных автомобилях вы можете найти термостат сильфонного типа, который имеет гофрированный сильфон, содержащий летучую жидкость, такую ​​как спирт или ацетон. Эти типы термостатов не очень хорошо работают при давлениях в системе охлаждения выше 7 фунтов на квадратный дюйм. Современные автомобили обычно работают при давлении около 15 фунтов на квадратный дюйм, что исключает использование термостата сильфонного типа. На двигателях с непосредственным воздушным охлаждением это не относится к сильфонному термостату, который управляет запорным клапаном в воздушных каналах.

Управление воздушным потоком [править]

Другие факторы влияют на температуру двигателя, включая размер радиатора и тип вентилятора радиатора.Размер радиатора (и, следовательно, его охлаждающая способность) выбирается таким образом, чтобы он мог поддерживать двигатель при проектной температуре в самых экстремальных условиях, с которыми может столкнуться транспортное средство (например, при подъеме на гору, когда он полностью загружен в жаркий день). ,

Скорость воздушного потока через радиатор оказывает существенное влияние на тепло, которое он рассеивает. Скорость транспортного средства влияет на это в грубой пропорции с усилием двигателя, таким образом давая грубую обратную связь саморегулирования. Если двигатель управляет дополнительным охлаждающим вентилятором, он также отслеживает частоту вращения двигателя.

Вентиляторы с приводом от двигателя часто регулируются муфтой вентилятора от приводного ремня, которая скользит и снижает скорость вращения вентилятора при низких температурах. Это улучшает топливную экономичность, не тратя энергию на управление вентилятором без необходимости. На современных автомобилях дальнейшее регулирование скорости охлаждения обеспечивается либо вентиляторами с регулируемой скоростью, либо вентиляторами радиатора. Электрические вентиляторы управляются термостатическим выключателем или блоком управления двигателем. Электрические вентиляторы также имеют то преимущество, что они обеспечивают хороший воздушный поток и охлаждение при низких оборотах двигателя или в неподвижном состоянии, например, при медленном движении.

До разработки вентиляторов с вязким приводом и электрических вентиляторов двигатели были оснащены простыми фиксированными вентиляторами, которые постоянно пропускали воздух через радиатор. Транспортные средства, конструкция которых требовала установки большого радиатора, чтобы справляться с тяжелыми работами при высоких температурах, такие как коммерческие транспортные средства и тракторы, часто охлаждались в холодную погоду при небольших нагрузках, даже при наличии термостата, в качестве большого радиатора и фиксированных Вентилятор вызвал быстрое и значительное падение температуры охлаждающей жидкости, как только термостат открылся.Эта проблема может быть решена путем установки жалюзи радиатора (или кожуха радиатора ) на радиатор, который можно отрегулировать так, чтобы он частично или полностью перекрывал воздушный поток через радиатор. Самым простым жалюзи является рулон материала, такого как холст или резина, который развернут по всей длине радиатора, чтобы покрыть желаемую часть. Некоторые старые машины, такие как однодвигательные истребители эпохи Первой мировой войны S.E.5 и SPAD S.XIII, имеют серию жалюзи, которые можно регулировать с места водителя или пилота для обеспечения определенной степени контроля.Некоторые современные автомобили имеют серию шторок, которые автоматически открываются и закрываются блоком управления двигателем для обеспечения баланса охлаждения и аэродинамики по мере необходимости. ^[2]

Давление охлаждающей жидкости [править]

Поскольку тепловой КПД двигателей внутреннего сгорания увеличивается с ростом внутренней температуры, охлаждающая жидкость поддерживается при давлении, превышающем атмосферное, чтобы повысить температуру кипения.Калиброванный предохранительный клапан обычно встроен в крышку заливной горловины радиатора. Это давление варьируется между моделями, но обычно колеблется от 4 до 30 фунтов на квадратный дюйм (от 30 до 200 кПа). ^[3]

Когда давление в системе охлаждения увеличивается с ростом температуры, оно достигнет точки, в которой предохранительный клапан позволяет сбросить избыточное давление. Это остановится, когда температура системы перестанет расти. В случае переполненного радиатора (или резервуара коллектора) давление сбрасывается, позволяя небольшому количеству жидкости вытечь.Это может просто стечь на землю или быть собранным в вентилируемый контейнер, который остается при атмосферном давлении. Когда двигатель выключен, система охлаждения охлаждается и уровень жидкости падает. В некоторых случаях, когда избыточная жидкость была собрана в бутылке, она может быть «засосана» обратно в главный контур охлаждающей жидкости. В других случаях это не так.

Охлаждающая жидкость двигателя [править]

До Второй мировой войны охлаждающей жидкостью двигателя обычно была обычная вода. Антифриз использовался исключительно для контроля замерзания, и это часто делалось только в холодную погоду.

Для разработки высокоэффективных авиационных двигателей потребовались улучшенные охлаждающие жидкости с более высокой температурой кипения, что привело к внедрению гликолевых или водно-гликолевых смесей. Это привело к принятию гликолей за их антифризные свойства.

Начиная с разработки алюминиевых или смешанных металлических двигателей, ингибирование коррозии стало даже более важным, чем антифриз, и во всех регионах и сезонах.

Кипячение или перегрев [править]

Перепускной бак, работающий всухую, может привести к испарению охлаждающей жидкости, что может вызвать локальный или общий перегрев двигателя.Это может привести к серьезным повреждениям, таким как надутые головные уборы, деформированные или потрескавшиеся головки цилиндров или блоки цилиндров. Иногда не будет никакого предупреждения, потому что датчик температуры, который предоставляет данные для датчика температуры (механического или электрического), подвергается воздействию водяного пара, а не жидкого хладагента, что дает опасное неверное показание.

Открытие горячего радиатора снижает давление в системе, что может привести к его кипению и выбросу горячей горячей жидкости и пара. Поэтому крышки радиатора часто содержат механизм, который пытается сбросить внутреннее давление до того, как крышка может быть полностью открыта.

История [править]

Изобретение автомобильного водяного радиатора приписывается Карлу Бенцу. Вильгельм Майбах разработал первый сотовый радиатор для Mercedes мощностью 35 л.с. ^[4]

Дополнительные радиаторы [править]

Иногда необходимо, чтобы автомобиль был оснащен вторым или вспомогательным радиатором для увеличения охлаждающей способности, когда размер исходного радиатора не может быть увеличен. Второй радиатор подключен последовательно с основным радиатором в цепи.Это был тот случай, когда Audi 100 была впервые с турбонаддувом, создавая 200. Это не следует путать с интеркулерами.

Некоторые двигатели имеют масляный радиатор, отдельный маленький радиатор для охлаждения моторного масла. Автомобили с автоматической коробкой передач часто имеют дополнительные соединения с радиатором, что позволяет трансмиссионной жидкости передавать свое тепло охлаждающей жидкости в радиаторе. Это могут быть масляно-воздушные радиаторы, как для уменьшенной версии основного радиатора. Проще говоря, это могут быть масляно-водяные охладители, где внутри водяного радиатора установлена ​​масляная труба.Хотя вода более горячая, чем окружающий воздух, ее более высокая теплопроводность обеспечивает сопоставимое охлаждение (в определенных пределах) от менее сложного и, следовательно, более дешевого и более надежного охладителя масла ^{[, требуется ]} . Реже жидкость для гидроусилителя руля, тормозная жидкость и другие гидравлические жидкости могут охлаждаться вспомогательным радиатором на транспортном средстве.

Двигатели с турбонаддувом или наддувом могут иметь промежуточный охладитель, который представляет собой радиатор типа «воздух-воздух» или «воздух-вода», используемый для охлаждения заряда поступающего воздуха, а не для охлаждения двигателя.

Самолеты [править]

Самолеты с поршневыми двигателями с жидкостным охлаждением (обычно рядные, а не радиальные) также требуют радиаторов. Поскольку воздушная скорость выше, чем у автомобилей, они эффективно охлаждаются в полете и поэтому не требуют больших площадей или охлаждающих вентиляторов. Однако многие высокопроизводительные самолеты испытывают серьезные проблемы с перегревом на холостом ходу - всего 7 минут для Spitfire. ^[5] Это похоже на современные автомобили Формулы 1, когда они останавливаются на решетке с работающими двигателями, им требуется воздуховод, направляемый в их радиаторные отсеки для предотвращения перегрева.

Поверхностные радиаторы [править]

Снижение лобового сопротивления является основной целью при проектировании самолетов, включая разработку систем охлаждения. На раннем этапе предполагалось использовать обильный воздушный поток самолета для замены сотовой сердцевины (много поверхностей, с высоким отношением поверхности к объему) радиатором поверхностного монтажа. При этом используется единственная поверхность, смешанная с фюзеляжем или обшивкой крыла, при этом охлаждающая жидкость течет по трубам в задней части этой поверхности. Такие конструкции были замечены в основном на самолетах Первой мировой войны.

Поскольку они сильно зависят от воздушной скорости, поверхностные радиаторы еще более подвержены перегреву при движении по земле. Гоночные самолеты, такие как Supermarine S.6B, гоночный гидросамолет с радиаторами, встроенными в верхние поверхности его поплавков, были описаны как «летающие на датчике температуры» в качестве основного ограничения их характеристик. ^[6]

Поверхностные радиаторы также использовались несколькими высокоскоростными гоночными автомобилями, такими как «Синяя птица» Малкольма Кэмпбелла 1928 года.

Системы охлаждения под давлением [править]

Как правило, большинство систем охлаждения не допускают кипения охлаждающей жидкости, поскольку необходимость подачи газа в поток значительно усложняет конструкцию. Для системы с водяным охлаждением это означает, что максимальный объем теплопередачи ограничен удельной теплоемкостью воды и разницей температур между температурой окружающей среды и 100 ° C. Это обеспечивает более эффективное охлаждение зимой или на больших высотах, где температура низкая.

Еще один эффект, который особенно важен при охлаждении самолета, заключается в том, что удельная теплоемкость изменяется с давлением, и это давление изменяется с высотой быстрее, чем падение температуры. Таким образом, как правило, системы жидкостного охлаждения теряют свою мощность при взлете самолета. Это было основным ограничением производительности в 1930-х годах, когда внедрение турбонагнетателей впервые позволило удобно перемещаться на высотах свыше 15 000 футов, а конструкция охлаждения стала основной областью исследований.

Наиболее очевидным и распространенным решением этой проблемы было использование всей системы охлаждения под давлением. Это поддерживало постоянную удельную теплоемкость, в то время как температура наружного воздуха продолжала падать. Таким образом, такие системы улучшали охлаждающую способность при подъеме. Для большинства применений это решило проблему охлаждения высокопроизводительных поршневых двигателей, и почти все авиадвигатели с жидкостным охлаждением периода Второй мировой войны использовали это решение.

Однако системы под давлением были также более сложными и гораздо более восприимчивыми к повреждениям - поскольку охлаждающая жидкость находилась под давлением, даже незначительные повреждения в системе охлаждения, такие как одно пулевое отверстие винтовочного калибра, могли бы вызвать быстрое распыление жидкости. дыры.Отказы систем охлаждения были, безусловно, основной причиной отказов двигателей.

Испарительное охлаждение [править]

Хотя построить радиатор самолета, способный выдерживать пар, труднее, это отнюдь не невозможно. Ключевым требованием является создание системы, которая конденсирует пар обратно в жидкость, прежде чем передать его обратно в насосы и завершить контур охлаждения. Такая система может использовать преимущества удельной теплоты испарения, которая в случае воды в пять раз превышает удельную теплоемкость в жидкой форме.Дополнительные выгоды могут быть достигнуты, позволяя пару перегреваться. Такие системы, известные как испарительные охладители, были темой значительных исследований в 1930-х годах.

Рассмотрим две аналогичные системы охлаждения, работающие при температуре окружающего воздуха 20 ° C. Жидкостная конструкция может работать при температуре от 30 ° C до 90 ° C, обеспечивая разность температур 60 ° C для отвода тепла. Система испарительного охлаждения может работать при температуре от 80 ° C до 110 ° C, что, на первый взгляд, значительно меньше разницы температур, но этот анализ не учитывает огромное количество тепловой энергии, поглощаемой при генерации пара, что эквивалентно 500 ° C. ,В действительности, испарительная версия работает при температуре от 80 до 560 ° C, с разницей эффективной температуры в 480 ° C. Такая система может быть эффективной даже при гораздо меньшем количестве воды.