Воздушное охлаждение двигателя: Какое охлаждение лучше: жидкостное или воздушное?

Случилось так, что подобные двигатели стали ни кому не нужны. Почему? Вселенский заговор, конструктивная особенность, спрос среди населения или что-либо другое, в общем, ни кто из простых смертных не знает. Однако, сделали это напрасно, ведь с точки зрения практичности, надежности и экономической целесообразности для семейного бюджета, такие моторы вполне могут дать фору жидкостным.

В тот период жидкостные системы охлаждения называю водяными, так как антифризы не были распространены и все заливали в радиатор воду. В воздушный контур заливать ни чего не надо было и это являлось одним огромным плюсом таких двигателей. Рассмотрим ближе преимущества и недостатки таких ДВС.

Достоинства мотора с воздушным охлаждением

Из-за малого количества деталей, он был проще в эксплуатации и дешевле в ремонте. Легче починить одну деталь, чем десяток. Как гласит статистика авторемонтов, то 20% поломок, связанных с автомобилем приходится на систему охлаждения.

Недостатки

Мотор перегревается — неправда. Температура охлаждающей жидкости намного выше, чем температура воздуха за бортом и поэтому двигатель остывает быстрее.

Мотор плохо нагревался зимой и машина долго была холодной — тоже фантазия. Ввиду того, что мотор не опоясывался контуром холодной жидкости, то после первого пуска мотор разогревался быстрее, так как не было дополнительных охлаждающих элементов.

Двигатель «запорожца» был неплохим, сгубило его недостаточное сервисное обслуживание. Как его ремонтировать никто толком не знал, заправляли его некачественным топливом, специализированных сервисов не было и это не мудрено, так как машина не задействовалась в структурах скорой помощи, милиции или такси. Поэтому и дела до нее не было.

А вот и объективные недостатки:

• Малая мощность;
• Большой размер агрегата;
• Плохая звукоизоляция;
• Неравномерность обдува и частичный перегрев;
• Чувствительность к качеству ГСМ.

Вот и выходит, что сам по себе двигатель с воздушным охлаждение не так уж и плох и прикрыли его развитие по непонятным причинам. Ибо инженеры Порше, практически справились со многими недостатками подобных моторов, так как они производили свои знаменитые спортивные купе с моторами на воздушном охлаждении аж до 1998 года. А ребята из Porsche знают толк в моторах.

апогей эры двигателей с воздушным охлаждением и последний автомобиль в своем роде

2. Все логотипы и товарные знаки, упомянутые в базе данных Porsche Новости, являются собственностью Др. Инж. х.с. Ф. Порше Акционерное Общество (далее Porsche AG), за исключением случаев, когда указано иное. 

3. Все содержимое базы данных Porsche Новости тщательно составлено и обработано. Тем не менее, информация может содержать расхождения и неточности. Porsche AG не несет ответственности за результаты, полученные в ходе использования предоставленной информации, в частности, касаемо точности, актуальности и полноты.

4. База данных Porsche Новости предоставляет информацию, связанную с транспортными средствами и относящуюся к рынку Германии. Все утверждения о стандартном оборудовании, юридических и налоговых нормах и последствиях действительны только для Федеративной Республики Германии.

5. При использовании базы данных Porsche Новости не могут быть исключены такие технические ошибки, как задержка передачи новостных данных. Porsche AG не несет ответственности за какой-либо причиненный этим ущерб.

6. Так как база данных Porsche Новости предоставляет ссылки на сторонние интернет — ресурсы, Porsche AG не несет ответственности за содержимое сайтов, на которые предоставлена ссылка. Используя такие ссылки, пользователь покидает информационные продукты Porsche AG.

7. Соглашаясь с изложенными условиями и положениями, пользователь обязан воздерживаться от неправомерного использования базы данных Porsche Новости.

8. В случае неправомерного использования, Porsche AG оставляет за собой право заблокировать доступ к базе данных Porsche Новости.

9. Если одно или несколько положений настоящих положений утратят силу, это не повлияет на юридическую силу остальных положений.

Плюсы и минусы разных систем охлаждения двигателя.

Плюсы и минусы разных систем охлаждения двигателя.

Важность системы охлаждения в автомобилях невозможно переоценить, так как её основной функцией является защищать двигатель и его детали от перегрева, обеспечивая исправность его работы. Многие не придают этому большого значения, но оптимальный тепловой режим очень важен для моторов. Вред приносит не только перегрев, но и также чрезмерно низкая температура, то есть, переохлаждение.

Существует два основных типа систем охлаждения и один комбинированный. Основными являются закрытая система, она же жидкостная, и открытая, более известная как воздушная. Комбинированная же система сочетает в себе элементы обоих систем. Что примечательно, более распространенным является именно жидкостное (водяное) охлаждение двигателя.

Так как воздушное охлаждение используется более редко, мы расскажем о его преимуществах и развеем некоторые из распространенных мифов. К примеру, «воздушник» медленнее охлаждает двигателей из-за особенностей своей теплоемкости, но благодаря этому, он поможет избежать перегрева от внешней температуры. Иначе говоря, у «водяного» двигателя даже с самым огромным радиатором намного больше шансов заработать перегрев в жару, чем у «воздушников.

Бытует миф, что системы воздушного охлаждения являются менее надежными и могут выйти из строя. Но всё совсем наоборот, в такой системе отсутствует большое количество деталей, таких как термостат, сальники, помпа, шланги, радиатор, и поэтому меньше шансов на то, что что-нибудь сломается.

Зачастую также двигатель с воздушным охлаждением является более компактным по габаритам, но одним его явным недостатком является шумность. Он действительно производит много шума при работе, но это практически единственный недостаток, поэтому смириться с ним достаточно просто.

Теперь расскажем и о преимуществах водяного охлаждения. Одним из наиболее основных плюсов этой системы можно назвать высокую эффективность отвода тепла, тем самым обеспечивая стабильный тепловой режим даже при резкой смене режима нагрузки двигателя. Также такая система обеспечивает быстрый и равномерный прогрев при запуске двигателя.

Из недостатков можно выделить большую подверженность влиянию температуры внешней среды, а также меньшую надежность и высокую стоимость обслуживания.

В любом случае, какая бы система не использовалась в Вашем авто, Вам необходимо тщательно следить за её состоянием для избегания каких-либо проблем или неполадок.

Как это работает: двигатель с воздушным охлаждением | Авто история

Все автомобильные двигатели в процессе сгорания выделяют много тепла. Это тепло необходимо отводить от двигателя, чтобы предотвратить необратимые повреждения. Таким образом, двигатели не могут работать без какой-либо системы охлаждения . Водяное охлаждение является наиболее распространенным методом, хотя в течение многих лет несколько европейских производителей производили успешные двигатели с воздушным охлаждением. Двигатели с воздушным охлаждением устанавливались на Volkswagen Beetle и 411, на некоторые автомобили линейки Citroen, а также на Fiat 126 и 500. Некоторые другие европейские марки — некоторые модели DAF , Panhards , NSU и чехословацкие Tatra использовали воздушное охлаждение, как и GM с Corvair. Единственным производителем высокопроизводительных автомобилей с воздушным охлаждением был Porsche с его моделями 911 , 911SC и Turbo.

Плюсы и минусы воздушного охлаждения

Большим преимуществом воздушного охлаждения является его простота; именно поэтому он широко использовался в мотоциклах, стационарных насосах и дорожных инструментах с бензиновым двигателем. Воздушное охлаждение может применяться к двигателям малой мощности, где цена является наиболее важным фактором. Тот факт, что двигатель с воздушным охлаждением не нуждается в радиаторе, водяной рубашке, водяном насосе или многих других компонентах, связанных с водяным охлаждением, означает, что производственные затраты и, следовательно, цены на автомобили могут быть низкими. Citroen 2CV , например, был первоначально разработан во время депрессии 1930-х годах, с целью производства дешевой, простой машины. Аналогичные приоритеты стояли за Volkswagen Beetle, разработанным примерно в то же время, что и «народный автомобиль» Фердинанда Порше.

«Жук», запущенный в производство после Второй мировой войны, стал самым успешным серийным экономичным автомобилем из когда-либо созданных. Двигатели с воздушным охлаждением были не только простыми; они тоже были легкими. Широкое использование сплава, а не стали в их конструкции и отсутствие многих компонентов водяного охлаждения позволило конструктору двигателя значительно сэкономить в весе. Например, двигатель Citroen 2CV6 весил всего 35 кг (771 фунт), а средний двигатель с воздушным охлаждением весил на 13 кг (301 фунт) на литр меньше, чем его эквивалент с водяным охлаждением.

Система охлаждения используется в наиболее известном двигателе с воздушным охлаждением VW Beetle . Воздух втягивается вентилятором в воздуховоды и проходит через маслоохладитель, а затем проходит через головки цилиндров и цилиндры .

Двигатель с воздушным охлаждением с горизонтальной оппозицией

Двигатели с воздушным охлаждением обычно изготавливаются в горизонтально-оппозитной или широкой V-образной конфигурации. В небольших двигателях это не проблема; на самом деле дизайнеры использовали это в своих интересах, сделав двигатель компактным и, таким образом, выпустив автомобили небольших габаритов со сравнительно просторным салоном. Во многих автомобилях Volkswagen и легких коммерческих автомобилях с задним расположением двигателя и воздушным охлаждением двигатель был «спрятан» под полом, что давало преимущества в случае загрузки и увеличения грузоподъемности. Простота обслуживания также часто упоминалась в качестве аргумента в пользу двигателей с воздушным охлаждением. С самого начала разработки в большинстве этих двигателей использовалось расположение полностью отдельных цилиндров, чтобы воздух обтекал каждый цилиндр.

Другая конструкция двигателя с воздушным охлаждением, от двигателей Fiat 126 и Fiat 500 . Воздух всасывается в моторный отсек через туннель, проходящий под задней полкой. Затем он обтекает бочки и под картером двигателя.

Это также означало, что отдельные цилиндры можно было быстро снимать с двигателя, чтобы получить доступ к поршню и шатуну. Хотя воздушное охлаждение наиболее широко использовалось на небольших недорогих двигателях, это не означало, что воздушное охлаждение неэффективно. Не было причин, по которым двигатель с воздушным охлаждением был менее эффективным, чем конструкция с водяным охлаждением, но у него были некоторые недостатки. Двумя большими недостатками двигателя с воздушным охлаждением были шум и проблемы, связанные с применением воздушного охлаждения в больших многоцилиндровых двигателях. Проблема с шумом была вызвана двумя факторами — отсутствием водяной рубашки и шумом охлаждающего вентилятора. Поскольку вокруг блока двигателя было меньше материала, звуки сгорания стали менее приглушенными. Работа охлаждающего вентилятора, нагнетающего воздух в двигатель, также создавала значительный шум.

Компоненты двигателей с воздушным охлаждением

Компоненты большинства систем воздушного охлаждения довольно просты. Вентилятор охлаждения расположен в воздуховоде полукруглой формы. Воздуховод также закрывает головку блока цилиндров, а его внутренняя часть снабжена перегородками, которые направляют поток воздуха через ребра охлаждения двигателя и маслоохладитель. Под цилиндрами воздух направляется через термостат, который управляет клапаном с помощью рычага. Клапан регулирует количество воздуха, поступающего в вентилятор, таким образом поддерживая правильную температуру двигателя. После прохождения двигателя и термостата воздух вытесняется из задней части автомобиля или проходит через систему теплопередачи, которая подает горячую воду в обогреватель автомобиля.

Одной из проблем, связанных с использованием двигателей с воздушным охлаждением, является обеспечение автомобиля соответствующей системой обогрева и запотевания. Двигатели с водяным охлаждением всегда имеют постоянную подачу горячей воды, и ее достаточно легко превратить в горячий воздух. Двигатели с воздушным охлаждением обычно имеют автономный нагреватель или используют тепло выхлопной системы. Некоторые старые модели имеют системы отопления, в которых сочетаются оба этих метода. Нагреватель с электрическим приводом, который сжигает бензин, подавал горячий воздух в салон автомобиля с помощью нагнетательного вентилятора. Тот же вентилятор питал горячий воздух от теплообменников, которые представляли собой отливки из оребренных сплавов на выхлопной системе. Горячий воздух подавали в камеру смесителя, где он смешивался со свежим воздухом для получения контролируемого количества тепла.

Принципы воздушного охлаждения двигателя

Головка блока цилиндров и цилиндры или «бочки», если использовать термин «мотоцикл», двигателя с воздушным охлаждением отлиты с ребрами. Эти ребра распределяют тепло двигателя по большой площади. Если бочка сделана без ребер и имеет длину 15 см (6 дюймов), все тепло будет распространяться по этой длине. Если ствол изготовлен с 10 ребрами, каждые 5 см (2 дюйма) глубиной, такое же количество тепла будет рассеиваться на 100 см (40 дюймов). Это снизит общую температуру цилиндра и обеспечит больший доступ воздуха к поверхностям, которые больше всего нуждаются в охлаждении. Вентилятор с приводом от двигателя направляет поток холодного воздуха на ребра. Вентилятор необходим, потому что двигателю с воздушным охлаждением требуется очень большой поток воздуха: для охлаждения двигателя требуется в 4000 раз больше воздуха, чем воды, по объему, поэтому на поток воздуха, создаваемый автомобилем, нельзя полагаться.

Конструктивные потребности двигателя с воздушным охлаждением

Форма и размер ребер и вентилятора имеют решающее значение для эффективности двигателя; так расстояние между плавниками. Большое расстояние между лопастями обеспечивает легкий поток воздуха и, следовательно, создает лишь небольшую нагрузку на вентилятор, которая, таким образом, может быть довольно небольшой. Более близкое расстояние между ребрами будет отводить больше тепла, но также потребуется более мощный вентилятор для поддержания процесса охлаждения, который, в свою очередь, будет поглощать больше мощности двигателя.

Необходимо найти компромисс, который также будет учитывать шум, создаваемый большим вентилятором, и прохождение воздуха через ребра. Не следует думать, что проектирование ребер — это просто вопрос защиты двигателя от перегрева. Если плавники слишком эффективны, двигатель будет работать при слишком низкой температуре. Это снизит его термический КПД, то есть долю мощности, которую двигатель извлекает из потенциала топлива, тем самым снижая выходную мощность и повышая расход топлива.

Поэтому размер ребер тщательно рассчитывается, чтобы двигатель работал при эффективной рабочей температуре. Форма плавников так же важна, как и их размер. Теоретически идеальное ребро охлаждения имеет слегка вогнутые стороны, заканчивающиеся острым концом. Такая конструкция обеспечивает максимальное рассеивание тепла, но на практике плавники такого типа непрочны и легко ломаются. Лучшая, более практичная форма имеет прямые стороны, сходящиеся в точке, но она все же несет в себе риск повреждения и, в любом случае, довольно сложна и, следовательно, дорога в производстве.

Обычный компромисс — это плавники с прямыми сторонами и закругленным внешним концом. Чтобы быть эффективными, плавники должны иметь некоторую степень сужения и достаточно острый кончик. Тупые ребра с параллельными сторонами имеют свойство сохранять тепло, поэтому их редко используют, несмотря на их простоту и прочность. Воздуховоды, которые направляют воздух вокруг двигателя, также должны быть тщательно спроектированы. VW «Beetle» имеет ряд тщательно установленных перегородок, которые направляют воздух к наиболее горячим частям двигателя.

Самая трудная для охлаждения часть двигателя — это головка блока цилиндров, потому что камера сгорания, клапаны и головка поршня подвергаются воздействию полной температуры горящего заряда топлива. Проблема выдерживания этих очень высоких температур усугубляется тем фактом, что углерод, который накапливается на этих деталях, является очень плохим проводником тепла. Поэтому ребра на головках цилиндров с воздушным охлаждением всегда очень глубокие, чтобы обеспечить максимальную площадь для отвода тепла. Другая проблема заключается в том, что температура двигателя с воздушным охлаждением изменяется намного быстрее, чем температура двигателя с водяным охлаждением. Водяное охлаждение передает изменения температуры постепенно. Поэтому базовая конструкция двигателя с воздушным охлаждением должна быть рассчитана на быстрое изменение температуры.

Это означает, что необходимо учитывать различные степени расширения алюминия, стали и чугуна, чтобы обеспечить соблюдение допусков на ход. Крутящие нагрузки на жизненно важные болты и винты также имеют решающее значение: если они слишком затянуты, быстрое расширение двигателя при нагревании может привести к повреждению резьбы или поломке важного компонента. Крутящий момент для гаек головки блока цилиндров на VW «Beetle», например, составляет всего 32 Нм (231 фунт фут) — менее половины рекомендуемого значения для многих двигателей с водяным охлаждением аналогичной мощности.

Высокопроизводительные двигатели с воздушным охлаждением

Воздушное охлаждение создает проблему, когда двигатель изначально рассчитан на максимальную производительность. Четырехцилиндровые двигатели нельзя использовать с объемом двигателя более двух литров. Выше этого обычно используется шестицилиндровый или восьмицилиндровый двигатель. Тем не менее, шестицилиндровый или восьмицилиндровый двигатель с воздушным охлаждением имеет большую площадь охлаждаемых ребер, и добиться равномерного распределения воздуха по всем цилиндрам и головкам цилиндров — сложная задача. Другие проблемы возникают с восьмицилиндровым двигателем с воздушным охлаждением. Поскольку важно направлять воздух прямо вокруг каждого ствола, цилиндры должны располагаться на больших расстояниях. Расстояние между центрами цилиндров в 1,5 раза больше диаметра отверстия является обычным минимальным соотношением. Это намного шире, чем у аналога с водяным охлаждением, и, очевидно, увеличивает общую длину двигателя.

Мощные двигатели с воздушным охлаждением также создают проблемы для дизайнера шасси и стилиста. Двигатель очень мелкий и широкий, и это может быть трудно приспособить к автомобилю обычной компоновки и внешнего вида. Автомобили Porsche справились с проблемами больших двигателей с воздушным охлаждением. Все автомобили 911 имеют шестицилиндровый двигатель объемом три литра, установленный в задней части автомобиля. В 1969 году компания Porsche представила спортивный гоночный автомобиль 917, оснащенный двигателем объемом 5 литров с плоским 12-цилиндровым двигателем. Этот автомобиль с воздушным охлаждением был одним из самых быстрых гоночных спортивных автомобилей со скоростью более 370 км ч (230 миль в час). Honda Motors — еще одна компания, которая произвела мощный двигатель с воздушным охлаждением. Это ненадолго использовалось в автомобиле Формулы-1 в 1968 году. Мощные двигатели с воздушным охлаждением использовались в самолетах.

Рекомендуем:

Autoteka, проверка авто истории

CarvilleShop, автозапчасти и автоаксессуары, доставка по России

«Движком», автозапчасти, автоаксессуары и рассходники

HARMAN, автозвук доставка по России

Сервис оформления ОСАГО в Сравни. ру

«ТопРадар», автоэлектрика и видео, доставка по России

Megazip, авто-мото запчасти из Японии и США, доставка по всему миру

«Водник», аксессуары и запчасти для водной техники

#автомобили #auto #машины #car #россия #новости #машина #автомобиль #russia #тюнинг #cars

Сравнение воздушного и жидкостного охлаждения двигателя

Основной задачей жидкостного охлаждения двигателя электрического генератора является передача избыточного тепла охлаждающей жидкости, циркулирующей по системе. Преимуществом такого метода по сравнению с воздушным является отведение значительно большего количества тепла, благодаря чему генератор перегревается не слишком сильно, а эксплуатационный срок его двигателя увеличивается. Кроме того, охлаждающая установка имеет сравнительно небольшие габариты и создаёт минимум шума.

Система воздушного охлаждения обеспечивает подвод воздуха к двигателю, который и забирает часть тепла, отводя его в окружающую среду.

Обойтись без системы охлаждения при работе двигателей дизельных электростанций невозможно, так как сгорание топлива в их цилиндрах сильно нагревает все детали и части, вызывая перегрев оборудования. Если агрегат не охладить, его смазочные смеси выгорят, а сам двигатель выйдет из строя.

Выбирая электростанцию, следует обратить основное внимание на охлаждающую систему её генератора, которая может быть как воздушной, так и жидкостной. Чем же кардинально отличаются друг от друга эти варианты?

Как правило, применение воздушного охлаждения будет целесообразным для генераторов мощностью до 10 тысяч кВт и для других не слишком мощных генераторных установок полупрофессионального типа, предназначенных для работы в аварийных условиях, в качестве резервного источника электроэнергии. Слишком частое и, тем более, безостановочное использование дизельных генераторов с воздушной охлаждающей системой запрещено.

Жидкостное охлаждение генераторов позволяет им работать значительно дольше, практически без перерыва. А ещё использование таких систем помогает снизить уровень шума от двигателя.

Воздушное охлаждение

Транспортные двигатели можно охлаждать встречным потоком воздуха или принудительным обдувом их с помощью достаточно мощных вентиляторных устройств (см. рис. 1).

Рис. 1 — Схема воздушной системы охлаждения:

а)  автомобильного  двигателя;   б)   мотоциклетного  двигателя

Наиболее простой является система охлаждения, основанная на использовании встречного потока воздуха. Она широко исполь­зуется для охлаждения небольших мотоциклетных двигателей. Автомобильные двигатели воздушного охлаждения являются многоцилиндровыми и располагаются в подкапотном пространстве, поэтому нуждаются в принудительном обдуве.

Чтобы обеспечить необходимую интенсивность отвода тепла от цилиндров и головок, поверхность теплоотвода последних при воздушном охлаждении увеличивается за счет оребрения. Это ока­зывает существенное влияние на общую компоновку двигателей и конструкцию их отдельных элементов. Эффективность воздушного охлаждения автомобильных двигателей в значительной мере зависит от общей организации потоков воздуха всвязи с принятой компоновкой воздушного тракта и расположе­нием вентилятора.

Для систем воздушного охлаждения применяют как осевые, таки центробежные вентиляторы. В рядных двигателях вентиляторырасполагают спереди, сбоку или объединяют с маховиком, V-образных — чаще всего в развале между цилиндрами. В зависимости от размещения вентилятора цилиндры охлаждаются возду­хом,который нагнетается или просасывается через систему охлажде­ния,причем в обоих случаях потоки его с помощью специальных кожухов и дефлекторов (обтекателей, щитков и разделителей) направляются к наиболее нагреваемым зонам оребрённого остова двигателя.

Источник: Райков И.Я., Рытвинский Г.Н. Двигатели внутреннего сгорания, 1971 г.

Newer news items:

Older news items:

Система воздушного охлаждения двигателей мотобуксировщиков

В качестве системы охлаждения на мотобуксировщиках чаще всего используется система воздушного охлаждения. Такой выбор обусловлен рядом причин, в том числе простотой обслуживания и компактностью силового агрегата. Но, несмотря на все преимущества, ДВС с воздушным охлаждением имеют и свои недостатки (повышенный шум при работе, низкий КПД системы), которые заставляют инженеров работать над усовершенствованием конструкции охлаждения. В настоящее время на мотобуксировщиках различных производителей применяются двигатели с естественной или принудительной системой воздушного охлаждения.

Система естественного охлаждения встречается реже, только на некоторых моделях мотобуксировщиков. При ее использовании охлаждение деталей происходит за счет набегающего потока ветра во время движения. Такая система является простейшей на сегодняшний день. Для повышения эффективности передача тепла от двигателя окружающей среде осуществляется посредством оребренной поверхности цилиндра. Основной недостаток – неравномерность отвода тепла вследствие низкой теплоемкости воздуха, следовательно, ограничение двигателей по мощности. Невозможно выпустить достаточно мощный двигатель с подобным охлаждением компактного размера. Также следует уделять особое внимание при конструировании исключению зон локального перегрева, что требует тщательного расчета оребрения, перенос выпускных каналов вперед двигателя и т.д.

Как альтернатива естественному охлаждению другие модели двигателей оснащают системой принудительной. В этом случае для создания воздушного потока используется вентилятор, который обдувает оребренную поверхность двигателя. Эта конструкция сверху закрывается защитным кожухом. По своей эффективности такой способ близок к системе жидкостного охлаждения. Кроме того, можно отметить и другие достоинства такой системы: простота конструкции и обслуживания, небольшой вес и др. Но вместе с этими преимуществами мы получаем и минусы, а именно шумность работы и увеличенные габариты (по сравнению с естественной системой охлаждения). Также при проектировании двигателей с принудительным охлаждением следует уделять особое внимание расчету отдельных узлов из-за сложности их обдува.

Учитывая и достоинства, и недостатки воздушного охлаждения все чаще в сфере производства мотобуксировщиков возникает вопрос об использовании жидкостного охлаждения, как более эффективного решения.

Воздушное охлаждение — что это такое и почему это дело прошлого

Автомобили с водяным охлаждением сейчас доминируют в мире автомобилей с двигателем внутреннего сгорания. Так что же случилось с искусством охлаждения воздуха?

Водяное охлаждение практикуется более 100 лет, используя разницу температур между горячей водой и холодным входящим воздухом для отвода нежелательного тепла от трансмиссии. И все же в свое время использование простого потока воздуха для охлаждения двигателя было популярным в автомобильном мире.

Двигатели, предназначенные для воздушного охлаждения, имеют конфигурацию, отличную от двигателей, охлаждаемых водой, с наиболее очевидной разницей в использовании ребер, закрывающих внешнюю поверхность головок цилиндров и цилиндров. В наши дни этот формат двигателя действительно распространен только на мотоциклах и квадроциклах, показывая, что только двигатели небольшой мощности могут справиться с такой простой формой охлаждения.

Принципы воздушного охлаждения соответствуют принципам, изложенным в моей последней статье об охлаждении, при этом одним из основных компонентов является площадь поверхности. Чтобы максимизировать теплопередачу, большая поверхность позволяет распределять больше тепла по окружающей среде, а не собирать в небольшой области интенсивное тепло, которое может закупориться и неизбежно привести к перегреву.

Таким образом, использование ребер, покрывающих большую часть блока цилиндров, позволяет выделять тепло от двигателя на гораздо большую площадь поверхности, чем при отсутствии ребер, что дает трансмиссии гораздо больше шансов оставаться прохладной под нагрузкой.Воздушный поток стратегически направляется через эти ребра из воздухозаборника (например, задняя решетка на старых 911 и VW Beetles), обеспечивая конвекцию (передачу тепла) между холодным, быстро движущимся воздухом и тепловой энергией, вырабатываемой при сгорании двигателя.

Многие автомобильные компании практиковали воздушное охлаждение, наиболее известными марками являются Porsche и Volkswagen, которые на протяжении десятилетий успешно использовали простой поток воздуха для охлаждения своих четырехцилиндровых или шестицилиндровых двигателей. Но по мере того, как заправщики становились все более голодными и жаждущими большей мощности, надежность и возможности этих базовых систем охлаждения начали снижаться.

В двигателе с водяным охлаждением используется система охлаждения с замкнутым контуром; это означает, что водяной насос и охлаждающий вентилятор могут использоваться постоянно, чтобы поддерживать поток охлаждающей жидкости, протекающий по двигателю, а вентилятор поддерживает его охлаждение, даже когда автомобиль неподвижен.

С другой стороны, воздушное охлаждение — это открытая система, которая во многом зависит от постоянного потока воздуха, поступающего в моторный отсек, что не всегда возможно.Несмотря на использование больших вентиляторов для всасывания воздуха для охлаждения, тепло, выделяемое двигателями большей мощности, начало преодолевать системы охлаждения, особенно при нахождении в пробке или движении со скоростью, не способствующей эффективному воздушному потоку. Через ребра охлаждения проходит меньше холодного воздуха, что приводит к недостаточной передаче тепла от двигателя к окружающей среде.

Воздушное охлаждение все же имело свои преимущества: была сохранена масса из-за нехватки воды и теплообменников, необходимых для системы охлаждения с замкнутым контуром, а техническое обслуживание не проводилось, если только ребрам охлаждения не были нанесены некоторые повреждения.

В настоящее время этот старый метод охлаждения применяется в двигателях малой мощности из-за нехватки выделяемого тепла по сравнению с более крупными и мощными двигателями. В случае велосипедов и квадроциклов двигатель, как правило, подвергается воздействию элементов, а не закрывается, что означает, что может быть достигнут эффективный воздушный поток.

Охлаждение продвинулось семимильными шагами со времен воздушного охлаждения, и, похоже, нет никакого пути назад на автомобильный рынок для этой практики.Некоторые упорные поклонники 911 могут все еще тосковать после отличительного ощущения от плоских шестерок с воздушным охлаждением, но, учитывая, что даже Carrera теперь имеет двойной турбонаддув и даже мощнее, чем раньше, пути назад действительно нет.

Есть что-то удовлетворительное в точности инженерной мысли при разработке двигателя с воздушным охлаждением со стратегически расположенными рядами ребер, и в наши дни просто поразительно представить себе мощные автомобили без основного источника охлаждающей жидкости. Но из-за силовой борьбы и неотъемлемой необходимости надежности в автомобильном мире воздушное охлаждение теперь должно остаться в учебниках истории, где, к сожалению, оно и принадлежит.

Двигатель с воздушным охлаждением | Как это работает

Плюсы и минусы воздушного охлаждения

Большим преимуществом воздушного охлаждения является его простота; именно поэтому он широко использовался в мотоциклах, стационарных насосах и дорожных инструментах с бензиновым двигателем.Воздушное охлаждение может применяться в двигателях малой мощности и малой мощности, где цена является наиболее важным фактором. Тот факт, что двигатель с воздушным охлаждением не нуждается в радиаторе, водяной рубашке или водяном насосе или многих других компонентах, связанных с водяным охлаждением, означает, что производственные затраты и, следовательно, цены на автомобили могут быть низкими. Citroen 2CV, например, был первоначально разработан во время депрессии 1930-х годов с целью создания самого дешевого и простого автомобиля. Подобные приоритеты стояли за Volkswagen Beetle, разработанным примерно в то же время, что и «народный автомобиль» Фердинанда Порше.

«Жук», после того как он был запущен в производство после Второй мировой войны, стал самым успешным серийным экономичным автомобилем из когда-либо созданных. Двигатели с воздушным охлаждением были не только простыми; они тоже были легкими. Широкое использование сплава, а не стали в их конструкции и отсутствие многих компонентов водяного охлаждения позволило конструктору двигателя значительно сэкономить в весе. Двигатель Citroen 2CV6, например, весил всего 35 кг (771 фунт), а средний двигатель с воздушным охлаждением весил на 13 кг (301 фунт) на литр меньше, чем его эквивалент с водяным охлаждением.

Система охлаждения, используемая в наиболее известном двигателе с воздушным охлаждением VW Beetle. Воздух втягивается вентилятором в воздуховоды и проходит через маслоохладитель, а затем проходит через головки цилиндров и цилиндры. Другая конструкция двигателя с воздушным охлаждением, от двигателей Fiat 126 и Fiat 500. Воздух всасывается в моторный отсек через туннель, проходящий под задней полкой. Затем он обтекает бочки и проходит под картером двигателя. Пара головок цилиндров от четырехцилиндрового двигателя VW. Теплота камеры сгорания объясняет использование более глубоких ребер на головке блока цилиндров, чем на бочках.

Двигатель с воздушным охлаждением с горизонтальной оппозицией

Двигатели с воздушным охлаждением обычно изготавливаются в горизонтально-оппозитной или широкой V-образной конфигурации. В небольших двигателях это не проблема; на самом деле дизайнеры использовали это в своих интересах, сделав двигатель компактным и, таким образом, выпустив автомобили небольших габаритов со сравнительно просторным салоном. Во многих автомобилях Volkswagen и легких коммерческих транспортных средствах с задним расположением двигателя, с воздушным охлаждением двигатель был «спрятан» под полом, что давало преимущества в случае загрузки и увеличения грузоподъемности. Простота обслуживания также часто упоминалась в качестве аргумента в пользу двигателей с воздушным охлаждением. С самого начала разработки в большинстве этих двигателей использовалось расположение полностью отдельных цилиндров, чтобы воздух обтекал каждый цилиндр.

Это также означало, что отдельные цилиндры можно было быстро снимать с двигателя, чтобы получить доступ к поршню и шатуну.Хотя воздушное охлаждение наиболее широко использовалось на небольших недорогих двигателях, это не означало, что воздушное охлаждение неэффективно. Не было причин, по которым двигатель с воздушным охлаждением был менее эффективен, чем конструкция с водяным охлаждением, но у него были некоторые недостатки. Двумя большими недостатками двигателя с воздушным охлаждением были шум и проблемы, связанные с применением воздушного охлаждения в больших многоцилиндровых двигателях. Проблема с шумом была вызвана двумя факторами — отсутствием водяной рубашки и шумом охлаждающего вентилятора. Поскольку вокруг блока двигателя было меньше материала, звуки сгорания стали менее приглушенными.Работа охлаждающего вентилятора, нагнетающего воздух в двигатель, также создавала значительный шум.

Компоненты двигателей с воздушным охлаждением

Компоненты большинства систем воздушного охлаждения довольно просты. Вентилятор охлаждения расположен в воздуховоде полукруглой формы. Канал также закрывает головку блока цилиндров, а его внутренняя часть снабжена перегородками, которые направляют поток воздуха через ребра охлаждения двигателя и маслоохладитель. Под цилиндрами воздух направляется через термостат, который управляет клапаном с помощью рычага.Клапан регулирует количество воздуха, поступающего в вентилятор, таким образом поддерживая правильную температуру двигателя. После прохождения двигателя и термостата воздух вытесняется из задней части автомобиля или проходит через систему теплопередачи, которая подает горячую воду в обогреватель автомобиля.

Одной из проблем, связанных с использованием двигателей с воздушным охлаждением, является обеспечение автомобиля соответствующей системой обогрева и запотевания. Двигатели с водяным охлаждением всегда имеют постоянную подачу горячей воды, и ее достаточно легко превратить в горячий воздух.Двигатели с воздушным охлаждением обычно имеют автономный нагреватель или используют тепло выхлопной системы. Некоторые старые модели имеют системы отопления, в которых сочетаются оба этих метода. Нагреватель с электрическим приводом, который сжигает бензин, подавал горячий воздух в салон автомобиля с помощью нагнетательного вентилятора. Тот же вентилятор питал горячий воздух от теплообменников, которые представляли собой отливки из оребренных сплавов на выхлопной системе. Горячий воздух подавали в камеру смесителя, где он смешивался со свежим воздухом, чтобы получить контролируемое количество тепла.

Принципы воздушного охлаждения двигателя

Головка блока цилиндров и цилиндры или «бочки», если использовать термин «мотоцикл», двигателя с воздушным охлаждением отлиты с ребрами. Эти ребра распределяют тепло двигателя по большой площади. Если бочка сделана без ребер и имеет длину 15 см (6 дюймов), все тепло будет распространяться по этой длине. Если ствол изготовлен с 10 ребрами, каждые 5 см (2 дюйма) глубиной, такое же количество тепла будет рассеиваться на 100 см (40 дюймов). Это снизит общую температуру цилиндра и обеспечит больший доступ воздуха к поверхностям, которые больше всего нуждаются в охлаждении.Вентилятор с приводом от двигателя направляет поток холодного воздуха на ребра. Вентилятор необходим, потому что двигателю с воздушным охлаждением требуется очень большой воздушный поток: для охлаждения двигателя требуется в 4000 раз больше воздуха, чем воды, по объему, поэтому на поток воздуха, создаваемый автомобилем, нельзя полагаться.

Конструктивные потребности двигателя с воздушным охлаждением

Форма и размер ребер и вентилятора имеют решающее значение для эффективности двигателя; так расстояние между плавниками. Широкое расстояние между лопастями обеспечивает легкий поток воздуха и, следовательно, создает небольшую нагрузку на вентилятор, которая, таким образом, может быть довольно небольшой. Более близкое расположение ребер будет отводить больше тепла, но также потребует более мощного вентилятора для поддержания процесса охлаждения, который, в свою очередь, будет поглощать больше мощности двигателя.

Необходимо найти компромисс, который также будет учитывать шум, производимый большим вентилятором, и прохождение воздуха через ребра. Не следует думать, что проектирование ребер — это просто вопрос защиты двигателя от перегрева. Если плавники слишком эффективны, двигатель будет работать при слишком низкой температуре.Это снизит его тепловой КПД, то есть долю мощности, которую двигатель извлекает из потенциала топлива, тем самым снижая выходную мощность и повышая расход топлива.

Поэтому размер ребер тщательно рассчитывается, чтобы двигатель работал при эффективной рабочей температуре. Форма плавников так же важна, как и их размер. Теоретически идеальное ребро охлаждения имеет слегка вогнутые стороны, заканчивающиеся заостренным концом. Такая конструкция обеспечивает максимальное рассеивание тепла, но на практике плавники такого типа непрочны и легко ломаются. Лучшая, более практичная форма имеет прямые стороны, сходящиеся в точке, но она все же несет риск повреждения и, в любом случае, довольно сложна и, следовательно, дорога в производстве.

Обычным компромиссом является разработка ребер с прямыми сторонами и закругленным внешним концом. Чтобы быть эффективными, ласты должны иметь некоторую степень сужения и достаточно острый кончик. Тупые ребра с параллельными сторонами имеют свойство сохранять тепло, поэтому их редко используют, несмотря на их простоту и прочность. Воздуховоды, которые направляют воздух вокруг двигателя, также должны быть тщательно спроектированы.VW «Beetle» имеет серию тщательно установленных перегородок, которые направляют воздух к наиболее горячим частям двигателя.

Самая сложная в охлаждении часть двигателя — это головка блока цилиндров, потому что камера сгорания, клапаны и головка поршня подвергаются воздействию полной температуры горящего заряда топлива. Проблема выдерживания этих очень высоких температур усугубляется тем фактом, что углерод, который накапливается на этих деталях, является очень плохим проводником тепла. Поэтому ребра на головках цилиндров с воздушным охлаждением всегда очень глубокие, чтобы обеспечить максимальную площадь для отвода тепла.Другая проблема заключается в том, что температура двигателя с воздушным охлаждением изменяется намного быстрее, чем температура двигателя с водяным охлаждением. Водяное охлаждение передает изменения температуры постепенно. Поэтому основная конструкция двигателя с воздушным охлаждением должна быть рассчитана на быстрое изменение температуры.

Это означает, что необходимо учитывать различные степени расширения алюминия, стали и чугуна, чтобы обеспечить соблюдение допусков на ход. Крутящие нагрузки на жизненно важные болты и винты также имеют решающее значение: если они слишком затянуты, быстрое расширение двигателя при нагревании может привести к повреждению резьбы или поломке важного компонента.Крутящий момент для гаек головки блока цилиндров на VW «Жук», например, составляет всего 32 Нм (231 фунт фут) — менее половины рекомендуемого значения для многих двигателей с водяным охлаждением аналогичной мощности.

Высокопроизводительные двигатели с воздушным охлаждением

Воздушное охлаждение создает проблему, если двигатель изначально рассчитан на максимальную производительность. Четырехцилиндровые двигатели нельзя использовать с объемом двигателя более двух литров. Выше этого обычно используется шестицилиндровый или восьмицилиндровый двигатель. Тем не менее, шестицилиндровый или восьмицилиндровый двигатель с воздушным охлаждением имеет большую площадь ребер охлаждения, и это трудная задача — добиться равномерного распределения воздуха по всем цилиндрам и головкам цилиндров.Другие проблемы возникают с восьмицилиндровым двигателем с воздушным охлаждением. Поскольку важно направлять воздух прямо вокруг каждого ствола, цилиндры должны располагаться на больших интервалах. Расстояние между центрами цилиндров, в 1,5 раза превышающее диаметр отверстия, является обычным минимальным соотношением. Это намного шире, чем такой же размер у аналога с водяным охлаждением, и, очевидно, увеличивает общую длину двигателя, обычно примерно на 20 см (8 дюймов) в случае трехлитрового двигателя.

Мощные двигатели с воздушным охлаждением также создают проблемы для проектировщиков шасси и стилистов.Двигатель очень мелкий и широкий, и это может быть трудно приспособить к автомобилю обычной компоновки и внешнего вида. Автомобили Porsche справились с проблемами больших двигателей с воздушным охлаждением. Все автомобили 911 оснащены шестицилиндровым двигателем объемом три литра, установленным в задней части автомобиля. В 1969 году Porsche представил спортивный гоночный автомобиль 917, оснащенный двигателем объемом 5 литров с плоским 12-цилиндровым двигателем. Этот автомобиль с воздушным охлаждением был одним из самых быстрых гоночных спортивных автомобилей со скоростью более 370 км ч (230 миль в час).Honda Motors — еще одна компания, которая произвела мощный двигатель с воздушным охлаждением. Это ненадолго использовалось в автомобиле Формулы-1 в 1968 году. Мощные двигатели с воздушным охлаждением использовались в самолетах, где не было проблем с охлаждением, поскольку цилиндры можно было расположить радиально и установить в потоке воздуха.

Система воздушного охлаждения в автомобиле

Система воздушного охлаждения в двигателе

В системе воздушного охлаждения тепло отводится непосредственно в воздух после прохождения через стенки цилиндра.Системы воздушного охлаждения имеют ребра и фланцы на наружных поверхностях цилиндров. Головки служат для увеличения площади, на которую воздействует охлаждающий воздух, и тем самым повышают скорость охлаждения. Основной принцип этого метода состоит в том, чтобы поток воздуха непрерывно проходил через нагретую поверхность двигателя, откуда должно отводиться тепло. Количество рассеиваемого тепла зависит от следующих факторов.

1. Площадь поверхности металла, контактирующего с воздухом.
2. Скорость воздушного потока.
3. Разница температур между нагретой поверхностью и воздухом.
4. Электропроводность металла.

Для полного использования воздушного охлаждения площадь поверхности металла, контактирующего с воздухом, улучшается за счет создания ребер над цилиндрами. Чем больше площадь поверхности соприкасается с воздухом, тем больше тепла рассеивается. Чем выше скорость воздушного потока, тем выше теплоотдача.

Чем выше разница температур между нагретой поверхностью и воздухом, тем выше будет рассеивание тепла.Металл, обладающий проводимостью, рассеивает больше тепла.

Компоненты двигателей с воздушным охлаждением

Компоненты большинства систем воздушного охлаждения очень просты.

Вентилятор охлаждения размещен в воздуховоде полукруглой формы. Воздуховод закрывает головку блока цилиндров. Его внутренняя часть оснащена перегородками, которые направляют поток воздуха через ребра охлаждения двигателя и через маслоохладитель. Под цилиндрами воздух подается через термостат, который управляет клапаном с помощью рычага.Клапан регулирует количество воздуха, поступающего в вентилятор, таким образом поддерживая правильную температуру двигателя. После прохождения двигателя и термостата воздух вытесняется из задней части автомобиля или проходит через систему теплопередачи, которая подает горячую воду в обогреватель автомобиля.

Одной из проблем, связанных с использованием двигателей с воздушным охлаждением, является необходимость наличия в автомобиле достаточного количества системы обогрева и запотевания.

Двигатели с водяным охлаждением всегда имеют постоянную подачу горячей воды, и ее достаточно легко превратить в горячий воздух.Двигатели с воздушным охлаждением обычно имеют автономный нагреватель или используют тепло выхлопной системы.

Некоторые старые модели имеют системы отопления, в которых сочетаются оба этих метода. Нагреватель с электрическим приводом, который сжигает бензин, подавал горячий воздух в салон автомобиля с помощью нагнетательного вентилятора. Тот же вентилятор питал горячий воздух от теплообменников, которые представляли собой отливки из оребренных сплавов на выхлопной системе. Горячий воздух подавали в камеру смесителя, где он смешивался со свежим воздухом, чтобы получить контролируемое количество тепла.

Преимущество системы воздушного охлаждения двигателя

1. Более легкий вес за счет отсутствия радиатора, рубашек охлаждения и охлаждающей жидкости.
2. Не доливать в систему охлаждения
3. Нет утечек, от которых нужно было бы защититься.
4. Антифриз не требуется.
5. Двигатель прогревается быстрее, чем у конструкции с водяным охлаждением.
6. Эта система может работать в холодном климате, где вода может замерзнуть.
7. Может использоваться в местах с нехваткой охлаждающей воды.

Недостатки системы воздушного охлаждения двигателя

1. Менее эффективная система охлаждения, так как коэффициент теплопередачи для воздуха меньше, чем для воды.
2. Нелегко поддерживать даже прохладу вокруг цилиндра, может произойти деформация цилиндра.
3. Более шумная работа.
4. Ограниченное использование в мотоциклах и скутерах, где цилиндры подвергаются воздействию воздушного потока.

Ребра охлаждения

Поверхность цилиндра увеличена за счет ребер. Эти ребра либо отливаются как неотъемлемая часть цилиндра, либо над цилиндром размещаются различные ребристые стволы. Иногда, особенно в авиационных двигателях, ребра изготавливаются из кованых заготовок цилиндров.Как правило, ребра обычно имеют толщину стенки цилиндра у их основания, сужаясь примерно до половины толщины основания. Длина ребер варьируется от четверти до одной трети диаметра цилиндра. Расстояние между двумя центрами плавников составляет от четверти до одной трети их длины. Общая длина цилиндра с оребрением в 1–1½ раза больше диаметра цилиндра.

Еще одно правило, основанное на экспериментальных соображениях, — разрешать от 1400 до 2400 см² площади охлаждающих ребер на каждую лошадиную силу.Это дает примерно правильную температуру цилиндра при воздушной скорости от 50 до 70 км / ч.

Вентиляторное охлаждение

Вентиляторное охлаждение используется в более крупных двигателях с воздушным охлаждением, особенно в автомобилях. Вентилятор с двумя или четырьмя лопастями приводится в действие либо с частотой вращения двигателя, либо с удвоенной частотой вращения двигателя, а воздушный поток направляется в головки цилиндров. Охлаждение зависит в основном от оборотов двигателя, а не от скорости автомобиля. Вентилятор обычно поглощает около Л. на каждые 15-20 л.с. выход.

В случае небольших одноцилиндровых двигателей отличной системой охлаждения является вентилятор с диаметром примерно маховика.Вентилятор установлен на главном валу и заключен в металлический кожух. Так устроено, что воздух всасывается в центре и выходит по периферии через установленный на ремне воздуховод, направляя его на выпускную сторону цилиндра.

В небольших двигателях с воздушным охлаждением вентилятор нагнетательного типа работает достаточно хорошо, если для воздушных потоков предусмотрены подходящие направляющие и воздуховоды. Система также используется для более крупного двигателя. Система охлаждения на стороне всасывания вентилятора дает более удовлетворительный охлаждающий эффект.Иногда сам маховик затягивается, чтобы он работал как охлаждающий вентилятор. И воздух выходит через него в обратном направлении, будучи втянутым мимо цилиндров.

В двигателях Fiat и Corvair качество охлаждающего воздуха регулируется термостатически. Когда температура воздуха, выпускаемого из цилиндра, превышает нормальное значение, термостат приводит в действие больший клапан или диск в воздуховыпускном канале, чтобы обеспечить прохождение воздуха более высокого качества.

Пример системы воздушного охлаждения в двигателях

В настоящее время воздушное охлаждение используется на двигателях напр.как скутеры, мотоциклы, самолеты, боевые танки, небольшие стационарные установки. И во многих моделях американских заднеприводных автомобилей. В Германии воздушное охлаждение используется в некоторых бензинах и C.I. двигатели, включая модели с 2, 4 и 8 цилиндрами.

Хорошим примером современного типа с воздушным охлаждением является четырехцилиндровый двигатель Krupp с оппозитным воспламенением от сжатия. В передней части установлен охлаждающий вентилятор, который приводится в движение двигателем. Он нагнетал охлаждающий воздух через кожух вокруг переднего конца картера и, следовательно, к горизонтальным цилиндрам, которые имеют оребрение и заключены в прямоугольный кожух.

Еще один более свежий пример — восьмицилиндровый бензиновый двигатель Krupp V-образного типа, который имеет очень похожую систему охлаждения.

The Volkswagon, Dutch D.A.F. Ситроен-двухцилиндровый оппозитный. Шевроле Корвайр с горизонтально оппозитными шестицилиндровыми двигателями, fiat 500D, два цилиндра в ряд. И Н.С.У. два цилиндра являются примером современных двигателей с воздушным охлаждением.

Вот и все

Спасибо за внимание.

Если у вас есть сомнения или вопросы по системе воздушного охлаждения, сообщите нам в комментариях.Если вам нужна помощь, свяжитесь с нами. Поделитесь этой статьей с друзьями, если найдете ее полезной.

Узнайте больше на инженерные темы, например:

Двигатели с воздушным охлаждением: плюсы и минусы

Двигатели с воздушным охлаждением: автомобильный мармит. Те, кто их любит, делают это с необузданной страстью, а те, кто не смотрит на них с трепетом и недоумением. Мы думаем, что людей отталкивает страх перед неизвестностью, ведь в воздушном охлаждении есть что полюбить.

С точки зрения автомобилестроения, Volkswagen был самым известным пионером этой техники, наиболее широко использовавшимся с 1930-х годов четырехцилиндровые двигатели с воздушным охлаждением в вариантах Beetle и Type. Конечно, Porsche, чешская компания Tatra, Trabant, Fiat и Citroën внедрили воздушное охлаждение для широкого спектра автомобилей, и даже Honda и Chevrolet, среди прочих, баловались этой концепцией.

Наиболее распространенный двигатель с воздушным охлаждением для мотоциклов, авиации и небольших коммерческих двигателей. Основная предпосылка двигателя с воздушным охлаждением заключается в том, что он предлагает меньшие объемы обслуживания, вес и сложность как с точки зрения конструкции, так и с точки зрения установки.Как следует из названия, двигатели полагаются на постоянный поток воздуха для охлаждения, а не на циркуляцию воды или охлаждающей жидкости. Эта конструкция идеально подходит для вышеупомянутых приложений, поскольку они тратят большую часть времени на перемещение с относительной скоростью и, как правило, не закрываются на месте. А вот с автомобилями все не так просто. Тяжелое движение, закрытые моторные отсеки и ограниченный воздушный поток — все это ставит под угрозу оптимальные условия эксплуатации; когда двигатель слишком горячий, это может снизить производительность и привести к повреждению.

Конечно, водяное охлаждение не без подводных камней. Системы намного сложнее, и надежная работа зависит от исправного состояния всех компонентов; водяной насос, термостат и радиаторы, например, все подвержены износу, а выход из строя деталей может привести к катастрофическому повреждению двигателя. Это противоречит тому, что, возможно, было основным двигателем внедрения автомобильных систем с воздушным охлаждением: сокращение объема технического обслуживания. Проще говоря, двигатели с воздушным охлаждением предназначены для работы на высоких оборотах в течение длительного времени.

Отличительной чертой двигателей с воздушным охлаждением является шум. Из-за отсутствия водных путей по всему блоку и головке для звукоизоляции двигатели часто могут звучать громче, чем их собратья с водяным охлаждением. Однако это только один фактор: для увеличения воздушного потока и контроля рабочих температур двигатели с воздушным охлаждением обычно производятся в «плоском» исполнении. Это также помогает снизить центр тяжести, а также улучшает удобство обращения и упаковки.В случае четырехцилиндрового двигателя это означает, что поршни расположены не на одной линии или не в форме клина, как в традиционной конфигурации, а противостоят коленчатому валу двумя горизонтальными рядами из двух поршней. Это дает очень отчетливый звук, который, как вы уже догадались, вы либо полюбите, либо возненавидите.

Больших мощностей также производилось в больших количествах. 911 сделал шестицилиндровый двигатель с воздушным охлаждением поистине культовым двигателем, а Tatra даже произвела 8-цилиндровый двигатель с воздушным охлаждением. Обратной стороной является то, что чем больше мощность, тем сложнее становится эффективное воздушное охлаждение: как правило, более крупные двигатели выделяют больше тепла, поэтому самые быстрые 911 обычно полагаются на высокий уровень настройки с большим количеством оборотов и большей удельной мощностью, а не на значительно увеличенный рабочий объем.

Вы твердолобы с воздушным или водяным охлаждением? В комментариях ниже мы хотели бы услышать истории о том, почему вы любите или ненавидите воздушное охлаждение. Сообщите нам подробности приключений, в которые вас повела эта ныне несуществующая технология.

Что такое двигатель с воздушным охлаждением?

В процессе нормальной работы двигатели выделяют много тепла. Каждый производитель должен мириться с этим фактом, и на протяжении многих лет многие пробовали свои силы в создании инновационных систем для решения этой проблемы.Наиболее распространенные системы, используемые сегодня в легковых автомобилях, — это системы с водяным охлаждением, но двигатель с воздушным охлаждением какое-то время был реальным соперником, и он живет в нескольких избранных автомобилях и сердцах, где он пользуется почти культовым поклонением.

Running Cool

В двигателях с водяным охлаждением поток охлаждающей жидкости используется для отвода тепла и охлаждения двигателя. В этом также помогает моторное масло, за которым ухаживают должным образом. Водяной насос нагнетает систему, проталкивая охлаждающую жидкость по шлангам, когда термостат чувствует тепло и открывается.Охлаждающая жидкость течет по водяным рубашкам, окружающим тепловыделяющие поршни, а также по всему блоку двигателя, собирая выделяемое там тепло и перенося его к радиатору.

Когда он достигает радиатора, его площадь поверхности увеличивается, и воздух проходит над ребрами радиатора, охлаждая жидкость, прежде чем вернуть ее в насос для рециркуляции через систему. Если есть запрос на тепло в салоне, тепло от охлаждающей жидкости, протекающей через сердцевину отопителя (по сути, небольшой радиатор, расположенный с другой стороны брандмауэра), отводится через вентиляционные отверстия.

Ваш самый большой вентилятор

Система с воздушным охлаждением использует некоторые аналогичные теории теплопередачи, но работает по-другому. В двигателях с воздушным охлаждением на блоке цилиндров установлен большой вентилятор, который нагнетает воздух непосредственно на двигатель. Вместо радиатора ребра, обеспечивающие более быстрый отвод тепла, встроены непосредственно в головку двигателя и вокруг поршней. Они отводят тепло от горячих компонентов и позволяют воздуху, выходящему из вентилятора, отталкивать его.

Воздух направляется вниз к днищу автомобиля и через проходы, которые могут быть использованы для обогрева пассажиров, служа той же цели, что и сердцевина обогревателя.Все это происходит без жидкости, насоса, термостата или шлангов, что делает двигатель легче, возможно, менее сложным и менее подверженным утечкам.

The End of an Air-a

Может показаться, что системы с воздушным охлаждением обладают некоторыми привлекательными качествами, но последним известным производителем, выпустившим модель с двигателем с воздушным охлаждением, был Volkswagen со своим Beetle, который был произведен. в некоторых странах до 2003 года. Для этого есть несколько причин. Во-первых, воздушное охлаждение увеличивает рабочую температуру двигателя, что затрудняет контроль за выбросами.

Во-вторых, предложения с воздушным охлаждением просто не могут работать на том же уровне, что и конкуренты, и оставаться рентабельными. Двигатели с воздушным охлаждением могут производить только столько лошадиных сил, прежде чем они рискуют перегреться, а их аналоги с водяным охлаждением могут выдержать больше. Производители, стремящиеся соблюдать экологические нормы и не тратить деньги до уровня, когда они переоценивают свои цены на рынке, перешли на двигатели с водяным охлаждением, чтобы отметить все условия и остаться жизнеспособными конкурентами.

Двигатели с воздушным охлаждением по-прежнему используются в самолетах и ​​некоторых мотоциклах, поскольку они лучше подходят для этих целей, но для легковых автомобилей они в целом вызывают сейчас ностальгию. Тем не менее, с почти постоянными инновациями в области автомобильного дизайна, возможно, когда-нибудь промышленность увидит возвращение двигателей с воздушным охлаждением.

Ознакомьтесь со всеми аксессуарами для охлаждающей жидкости и систем охлаждения, доступными на NAPA Online, или доверьтесь одному из наших 17000 пунктов обслуживания NAPA AutoCare для текущего обслуживания и ремонта.Чтобы получить дополнительную информацию о двигателе с воздушным охлаждением, поговорите со знающим экспертом в местном магазине NAPA AUTO PARTS.

Фотографии любезно предоставлены Flickr.

Двигатели с воздушным охлаждением — авиационная безопасность

Двигатели большинства личных самолетов имеют воздушное охлаждение. Это означает, что у них нет радиатора и жидкостной системы, как у большинства автомобилей, на которых мы ездим в аэропорт. Да, поршневые силовые установки, подобные тем, что используются в линейке Rotax, а также многие дизельные двигатели, разработанные для самолетов, имеют жидкостное охлаждение.Но эти более современные дизайны составляют явное меньшинство. Фактически, помимо металлургии, базовая конфигурация поршневых двигателей самолетов мало изменилась со времен до Второй мировой войны: преобладают плоские, горизонтально противоположные или радиальные конструкции той эпохи.

Каждый раз, когда мы воспламеняем топливо внутри цилиндров поршневого двигателя, мы генерируем тепло, которое должно куда-то уходить — рассеиваться — прежде чем будет нанесен значительный ущерб. Воздушное охлаждение авиационного двигателя имеет то преимущество, что он относительно легкий (не нужны радиатор, связанная с ним водопроводная система и относительно тяжелая жидкость), а также бесконечная подача охлаждающей жидкости.В большинстве случаев мы придерживаемся мнения, что установка двигателя с жидкостным охлаждением на личный самолет сродни охлаждению подводной лодки воздухом. Но каким бы простым ни было воздушное охлаждение поршневого двигателя, пилоты нашли способы его облажаться.

Инструменты, которые вы можете использовать

Оказывается, двигатель с воздушным охлаждением в корпусе, предназначенном для него, предлагает нам несколько способов управления выделяемым им теплом. У типичного пилота есть как минимум три инструмента, а часто и четвертый. Первые три — это, в произвольном порядке, скорость полета, настройка мощности и контроль смеси.Четвертый — это заслонки капота (пятая — это управляемые заслонки перед воздухозаборниками капота, которые предлагают другой способ управления потоком охлаждающего воздуха). В обычном полете мы будем использовать все эти инструменты для контроля и рассеивания тепла двигателя, возможно, даже не осознавая этого.

То, как мы используем воздушную скорость для управления теплом двигателя, должно быть довольно очевидным: чем быстрее мы летим, тем сильнее поток воздуха в капот, мимо ребер охлаждения цилиндров и через маслоохладитель, а затем за борт, забирая их. БТЕ с этим.При наличии закрылки капота и / или заслонки используются для управления этим воздушным потоком, либо блокируя его попадание в обтекатель (заслонки), либо контролируя, сколько воздуха может вылететь (заслонки капота). В открытом состоянии они оба обеспечивают максимальный воздушный поток при заданной скорости. В закрытом состоянии они сводят к минимуму сопротивление при охлаждении, с возможностью их приоткрытия, если предметы в кожухе становятся слишком теплыми.

Также должно быть очевидно, что настройка мощности влияет на тепло двигателя и необходимость его рассеивания, если таковая имеется. В то время как все работающие двигатели выделяют тепло, один, работающий на холостом ходу на земле и направленный против ветра, вероятно, имеет достаточный воздушный поток, чтобы предотвратить превышение пределов, в зависимости от конструкции обтекателя.И наоборот, двигатель большого рабочего объема (то есть двигатель, который обязательно генерирует относительно большое количество тепла в обмен на большее потребление топлива) может перегреться даже при высоких скоростях полета, если мы потребуем слишком многого от примера с плохим капотом. Точно так же обогащение топливной смеси часто приводит к охлаждению двигателя за счет экономии. Фактически, между настройками мощности и топливной смесью существует взаимосвязь, которая может иметь прямое влияние на то, как двигатель охлаждается или не охлаждается.

Насколько жарко?

Но как узнать, насколько горячий или холодный двигатель? Мы должны следить за его температурой, чтобы убедиться, что он достаточно теплый, чтобы получить полную мощность, и достаточно охладиться, чтобы сохранить его долговечность. Если мы летим на простом самолете, таком как Cub или Aeronca, у нас может быть не так много приборов для обогрева двигателя, возможно, только датчик температуры масла. На другом конце спектра находится стеклянная панель, такая как Garmin G1000 или Avidyne Entegra, которая может отображать температуру выхлопных газов и головки блока цилиндров (EGT и CHT, соответственно), а также температуру выхлопных газов на входе в турбокомпрессор, если таковая имеется, на многопрофильном двигателе. функциональный дисплей или MFD. Где-то между этими двумя крайностями находится автономный монитор двигателя, который также представляет EGT и CHT, возможно, плюс другие параметры.

Независимо от того, летите ли вы за G1000 или устаревшим графическим монитором двигателя Insight GEM 602, все электронные системы контроля двигателя работают одинаково: каждый цилиндр оснащен датчиком в выпускном коллекторе (EGT) и в цилиндре. сам (CHT) и подключен к прибору отдельной парой проводов. Зонды представляют собой термопары, которые генерируют измеримое электричество благодаря взаимодействию между разнородными металлами, используемыми в них. Прибор измеряет эти электрические импульсы и преобразует их в значения, понятные простым людям.

При правильном использовании и интерпретации современный монитор двигателя может предупредить нас о широком спектре заболеваний, происходящих под капотом. Но в первую очередь он используется для измерения рабочих параметров двигателя, так же как и автономные однозондовые приборы CHT и EGT, популярные до того, как электронная революция перешла в авиацию общего назначения. Тем не менее, любой, кто регулярно использует свой самолет с поршневым двигателем для транспортировки, должен подумать о приобретении системы контроля двигателя и обучении ее использованию.

Охлаждение с воздушным охлаждением

Найдите минутку, вернитесь на страницу 7 и внимательно посмотрите на изображенный двигатель. Обратите внимание на четыре цилиндра золотистого цвета? Видите, как они отлили ребра охлаждения в металл? Это основной способ передачи тепла двигателем с воздушным охлаждением воздуху, проходящему мимо него. Для эффективного выполнения этой задачи воздух, поступающий во впускные отверстия капота, должен проходить мимо охлаждающих ребер. Вот здесь-то и возникает проблема с двигателем.

На изображении вверху справа показан Continental IO-520 без кожуха, установленный на Bellanca Viking.Красновато-оранжевый материал над каждым цилиндром является частью перегородки. То же самое и с черным материалом в задней части двигателя / в правом верхнем углу изображения. Вместе эти полоски материала — часто изготовленные из пропитанного тканью термостойкого силикона и приклепанного к металлическому листу — предназначены для прилегания к внутренним поверхностям кожуха. При этом они помогают блокировать воздух под высоким давлением, попадающий в переднюю часть капота, от попадания куда-либо, кроме как вниз между ребрами цилиндра и из нижней задней части моторного отсека.Плохая перегородка — хорошее начало при диагностике перегрева.

Такая же базовая конструкция используется для большинства поршневых двигателей с воздушным охлаждением, хотя некоторые используют конструкцию восходящего потока вместо нисходящего потока. Заслонки капота, если таковые имеются, обеспечивают больший поток воздуха в открытом состоянии, но уменьшают его и сопротивление охлаждению в закрытом состоянии. Отсутствие закрылков капота в конструкции планера снижает стоимость и сложность, а также снижает максимальную скорость самолета. Иногда невозможность отрегулировать поток охлаждающего воздуха может означать, что двигатель работает слишком горячо.

Насколько жарко становится слишком жарко?

Предполагая, что у вас даже есть контрольно-измерительные приборы, насколько нагревается ваш двигатель? Это зависит.Для многих двигателей значение CHT составляет 460 градусов по Фаренгейту, а люди, чье мнение по таким вопросам мы уважаем, считают, что это слишком жарко. Говорят, круче лучше, и мы с этим согласны. В идеале цилиндры авиационного двигателя с воздушным охлаждением никогда не должны иметь температуру 400 градусов, и мы немедленно принимаем меры, чтобы охладить вещи, когда они достигают 360 F. Простое объяснение состоит в том, что, хотя производитель двигателей говорит, что 460 градусов, чем холоднее, тем лучше.

Цилиндры в наших двигателях обычно изготавливаются из алюминиевого сплава.Нелегированный алюминий имеет температуру плавления около 1220 градусов по Фаренгейту, но большинство сплавов плавятся при более низких температурах. Тем не менее, алюминий является отличным проводником, но более чувствителен к теплу, чем, скажем, сталь. Алюминий также не имеет предела выносливости — амплитуды напряжения, ниже которой не происходит отказов, и со временем он будет ослабевать. Тепловые циклы неблагоприятны для этой характеристики алюминия.

Мы, конечно, говорим о температурах головки блока цилиндров, которая обычно измеряется в одном месте, примерно на полпути между ее основанием и верхом камеры сгорания.Поскольку нам неизвестны температуры в других местах баллонов, мы не можем определить, в какой степени, если таковые имеются, эти места приблизились или вышли за пределы установленной производителем красной черты или той, которую мы устанавливаем самостоятельно. Кулер всегда лучше.

С воздушным охлаждением | Трактор и строительный завод Wiki

Двигатели с воздушным охлаждением используют циркуляцию воздуха непосредственно над горячими частями двигателя для их охлаждения.

Цилиндр авиационного двигателя воздушного охлаждения Continental C85.Обратите внимание на ряды ребер на стальном цилиндре и алюминиевой головке цилиндра. Ребра обеспечивают дополнительную площадь поверхности для прохождения воздуха над цилиндром и поглощения тепла.

Введение

Большинство современных двигателей внутреннего сгорания охлаждаются замкнутым контуром, по которому жидкий хладагент проходит через каналы в блоке двигателя, где хладагент поглощает тепло, к теплообменнику или радиатору, где хладагент отдает тепло в воздух. Таким образом, хотя они , в конечном счете, охлаждаются воздухом, из-за контура жидкого хладагента они известны как с водяным охлаждением .Напротив, тепло, выделяемое двигателем с воздушным охлаждением, выделяется непосредственно в воздух. Обычно этому способствуют металлические ребра, покрывающие внешнюю часть цилиндров, которые увеличивают площадь поверхности, на которую может воздействовать воздух.

Во всех двигателях внутреннего сгорания значительная часть выделяемого тепла (около 44%) уходит через выхлопные газы, а не через систему жидкостного охлаждения или через металлические ребра двигателя с воздушным охлаждением (12%). Около 8% тепловой энергии уходит в масло, которое, хотя в первую очередь предназначено для смазки, также играет роль в отводе тепла через охладитель.[1]

Приложения

Транспорт дорожный

Многие мотоциклы используют воздушное охлаждение для снижения веса и сложности. Немногие современные автомобили имеют двигатели с воздушным охлаждением, но исторически это было обычным явлением для многих автомобилей большого объема.

Примеры ранее использовавшихся дорожных транспортных средств с воздушным охлаждением включают:

• Франклин
• Порше 356 (1948-1965)
• VW-Porsche 914 (1969-1976)
• Porsche 911 (1964-1998) (Хотя 911 и 914 классифицируются как с воздушным охлаждением, на самом деле это автомобили с масляным охлаждением, при этом горячее масло циркулирует во внешнем масляном радиаторе для охлаждения. Это может быть верно и для некоторых других автомобилей с воздушным охлаждением)
• Volkswagen Beetle, Type 2, SP2, Karmann Ghia и Type 3 использовали один и тот же двигатель с воздушным охлаждением (1938-2003) с различным рабочим объемом.
• Шевроле Корвайр (1960-1969)
• Citroën 2CV (1948–1990) (с системой масляного охлаждения под высоким давлением и с осевым и радиальным вентилятором).
• Citroën GS и GSA
• Honda 1300 (1969-1973)
• Magirus-Deutz
• NSU Prinz
• Татра (компания) полноприводные военные грузовики.
• Восточно-германский Трабант (1957–1991)
• Volkswagen Type 4 (1968-1974)

Авиация

Большинство авиационных поршневых двигателей имеют воздушное охлаждение, включая большинство двигателей, которые в настоящее время (2005 г.) производятся Lycoming и Continental и используются основными производителями легких самолетов Cirrus, Cessna и т. Д.). Заметными исключениями стали серии Allison V-1710 и Rolls-Royce (наиболее известный, Merlin V-1650) с жидкостным охлаждением двигателей V12, которые устанавливали на P-51 Mustang, Avro Lancasters, Hawker Hurricanes и Spitfires.

Другими производителями двигателей, использующими технологию двигателей с воздушным охлаждением, являются ULPower и Jabiru, более активно работающие на рынке легких спортивных самолетов (LSA) и сверхлегких самолетов. Rotax использует комбинацию цилиндров с воздушным охлаждением и головок цилиндров с жидкостным охлаждением.

Дизельные двигатели

Некоторые небольшие дизельные двигатели, например двигатели Deutz AG, Hatz и некоторых Lister Petter имеют воздушное охлаждение.

См. Также

Ссылки / источники

• На основании статьи в Википедии