Система жидкостного охлаждения

Строго говоря, термин «жидкостное охлаждение» не вполне корректен, так как жидкость в системе охлаждения — всего лишь промежуточный теплоноситель, проникающий в толщу стенок блока цилиндров. Роль отводящего агента в системе играет воздух, обдувающий радиатор, поэтому охлаждение современного автомобиля правильней назвать гибридным.

Устройство жидкостной системы охлаждения

Жидкостная система охлаждения двигателя состоит из нескольких элементов. Самый сложный называется «рубашкой охлаждения». Это разветвленная сеть каналов в толще блока цилиндров и головки блока цилиндров. Кроме рубашки в систему входит радиатор системы охлаждения, расширительный бачок, водяной насос, термостат, вентилятор радиатора, металлические и резиновые соединительные патрубки, датчики и контрольные приборы.

Пропилен гликоль — основа охлаждающей жидкости (антифриза) и одобренная ветеринарными врачами пищевая добавка для рациона собак

Система построена на принципе принудительной циркуляции, которую обеспечивает водяной насос. Благодаря постоянному оттоку разогретой жидкости двигатель охлаждается равномерно. Этим и объясняется применение системы в подавляющем большинстве современных автомобилей.

Пройдя по каналам в стенках блока, жидкость нагревается и попадает в радиатор, где охлаждается потоком воздуха. Когда автомобиль движется, для охлаждения достаточно естественного обдува, а когда автомобиль стоит – обдув происходит за счет электрического вентилятора, включающегося по сигналу от датчика температуры.

Подробно о ключевых элементах водяного охлаждения

Радиатор охлаждения

Радиатор — панель из металлических трубок небольшого диаметра, покрытых для увеличения площади теплоотдачи алюминиевым или медным «оперением». В сущности, оперение, это многократно сложенная лента из металла. Общая суммарная площадь ленты достаточно велика, а значит, радиатор может отдать в атмосферу в единицу времени достаточно много тепла.

Самый уязвимый элемент конструкции двигателя — турбокомпрессор (турбина), работающая на крайне высоких оборотах. При перегреве разрушение крыльчатки и подшипников вала практически неизбежно 

Таким образом, разогретая жидкость внутри радиатора циркулирует сразу по всем многочисленным тонким трубкам и охлаждается достаточно интенсивно. В крышке заливной горловины радиатора предусмотрен предохранительный клапан, отводящий пары и избыток жидкости, расширяющейся при нагреве.

В радиаторе автомобиля с автоматической коробкой передач предусмотрен второй, независимый контур, в котором охлаждается трансмиссионная жидкость.

Расширительный бачок

Расширительный бачок служит для компенсации расширения жидкости при повышении температуры. В зависимости от конструкции системы бачок может быть «простым» или «сложным». «Простой» бачок представляет из себя емкость для сбора излишков расширившейся от нагрева жидкости. К нему через крышку подведена резиновая трубка, другим концом присоединенная к патрубку в верхнем бачке радиатора. 

В более сложном варианте бачок — полноправная часть системы охлаждения. Он находится под давлением, и отводящий клапан вмонтирован в крышку бачка. В этом случае в бачке всегда должна быть жидкость, чтобы при падении температуры двигателя в радиатор не попадал воздух. Для контроля на стенку бачка, находящегося под давлением, наносят метки Min и Max. 

Водяной насос, или помпа

Водяной насос обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости в системе. Как правило, это центробежный насос, в котором давление создает расположенная внутри корпуса на центральной оси крыльчатка с лопастями сложной формы.

Термостат 

Термостат — устройство, поддерживающее постоянную температуру в блоке цилиндров. Он не позволяет жидкости не только перегревать двигатель, но и переохлаждать его в зимний период. С его помощью регулируется объем охлаждающей жидкости, которая проходит через радиатор.

Вентилятор системы охлаждения

В ряде случаев набегающего потока воздуха может быть недостаточно для эффективного обдува радиатора. Для обеспечения отвода тепла в автомобильной системе охлаждения предусмотрен вентилятор. В автомобилях с задним приводом и продольным расположением двигателя нередко применяется механический вентилятор, который приводится в движение ремнем от переднего шкива коленвала. Скорость вращения лопастей регулирует термомуфта (разновидность вискомуфты), к которой привинчена крыльчатка.

Если прикрепить крыльчатку вентилятора к шкиву без термомуфты, при раскручивании двигателя свыше 3000 оборотов лопасти крыльчатки отломятся

В переднеприводных (и большинстве современных заднеприводных) автомобилях используется электрический вентилятор. Он соединен с диффузором, который привинчен к крепежным элементам, расположенным по контуру радиатора. Преимущество электрического вентилятора в возможности гибко управлять его работой при помощи контроллера, руководствующегося показаниями датчика температуры ОЖ.

Вспомогательные элементы

Жидкостная система охлаждения включает в себя и типовые элементы управления: электронный блок, датчик температуры и т. д., а также приспособления для слива жидкости. Жидкость приходится сливать, к примеру, для ремонта двигателя.               

Схема работы системы жидкостного охлаждения

Циркуляция охлаждающей жидкости в системе происходит по малому и большому кругам.

Малый круг задействован при запуске холодного двигателя и обеспечивает ему быстрый прогрев. Двигаясь по малому кругу, жидкость не проходит сквозь радиатор.

Когда температура охлаждающей жидкости повышается до 80 градусов, приоткрывается основной клапан термостата, и циркуляция продолжается по большому кругу, включающему в себя радиатор. (Термостат может быть градуирован и под другую температуру открытия).

При достижении отметки в 94 градуса, начинает закрываться дополнительный клапан термостата, ограничивающий доступ охлаждающей жидкости к малому кругу — от двигателя к насосу. Таким образом термостат не дает чрезмерно разогретой жидкости попадать в стенки блока цилиндров, препятствуя перегреву.

В зависимости от режима работы ДВС цикл движения охлаждающей жидкости в системе может меняться. Объем жидкости, циркулирующей в каждом круге напрямую зависит от того, в какой степени открыты основной и дополнительный клапаны термостата. Эта схема обеспечивает автоматическую поддержку оптимального температурного режима работы двигателя.

Преимущества и недостатки жидкостной системы охлаждения

Главное достоинство жидкостного охлаждения заключается в том, что охлаждение двигателя происходит равномернее, чем в случае обдува блока потоком воздуха. Это объясняется большей теплоемкостью охлаждающей жидкости по сравнению с воздухом.

Жидкостная система охлаждения позволяет значительно снизить шум от работающего двигателя за счет большей толщины стенок блока.

Инерционность системы не дает быстро остывать двигателю после выключения. Разогретая жидкость используется для обогрева салона автомобиля и для предварительного подогрева горючей смеси.

Наряду с этим, жидкостная система охлаждения имеет ряд недостатков.

Основной недостаток заключается в сложности системы и в том, что она работает под давлением после прогрева жидкости. Жидкость, находящаяся под давлением, предъявляет повышенные требования к герметичности всех соединений. Ситуация осложняется тем, что работа системы подразумевает постоянное повторение цикла «нагрев — остывание». Это вредно для соединений и резиновых патрубков. При нагреве резина расширяется, а затем сжимается при остывании, что становится причиной течей.

Кроме того, сложность и большое количество элементов сама по себе служит потенциальной причиной «техногенных катастроф», сопровождаемых «закипанием» двигателя в случае выхода из строя одной из ключевых деталей, например, термостата.

из чего состоит и причины поломки

October 7, 2022

Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) отводит лишнее тепло от деталей. Сегодня расскажем подробнее о работе системы охлаждения и распространенных неисправностях.

В начале развития строительства авто было распространено две системы охлаждения: жидкостная и воздушная. Они долго конкурировали, но постепенно вторая стала менее популярной. Сегодня она применяется только на двигателях мототранспорта и генераторных установках низкой мощности. Мы расскажем про систему жидкостного охлаждения.

Как устроена?

Состав системы охлаждения: рубашка охлаждения, насос, термостат, соединительные шланги, радиатор с вентилятором. Также к ней подключен теплообменник отопителя. В некоторых двигателях бывает так, что охлаждающая жидкость, она же антифриз, применяется и для осуществления обогрева дроссельного узла. А у моторов с системой наддува она подается в жидкостно-воздушные интеркулеры или турбокомпрессор, чтобы снизить его температуру.

Как работает?

Механизм здесь простой. После запуска двигателя антифриз постепенно циркулирует по малому кругу. Он идет по рубашке и головке цилиндров, а после возвращается в насос через обходные, они же байпасные, патрубки. Параллельно охлаждающая жидкость циркулирует через теплообменник отопителя. По достижении температуры 80-90 градусов выше нуля открывается термостат. Его основной клапан направляет поток в радиатор, где жидкость охлаждается встречным потоком воздуха. Если обдува воздухом мало, начинает работать вентилятор, который у многих авто имеет электрический привод. Антифриз продолжает циркулировать по узлам системы. Исключение — закрывающийся байпасный канал, но такой встречается не на многих авто.

Почему ломается?

1. Теряется герметичность. Система охлаждения состоит из более, чем десятка, шлангов, которые с течением времени могут потерять герметичность. Текут не только сами шланги, но и радиатор, который изнашивается из-за противогололедных реагентов и камней, летящих с дороги. Особенно распространена данная неисправность на автомобилях без кондиционера. А еще при авариях в большинстве случаев всегда страдает радиатор. Кроме того, может течь и теплообменник отопителя, хоть и редко. За любыми протечками требуется максимально внимательно следить и своевременно их устранять, поскольку вышедший из строя насос приведет вас к визиту в сервис с оборванным ремнем ГРМ и аварией мотора. В каталоге нашего магазина вы можете выбрать все необходимые шланги и насосы, они прошли все тестирования и точно прослужат долгие годы.
2. Термостат. Этот прибор редко, но выходит из строя. Его клапан зависает в открытом или закрытом состоянии. В первом случае перегреется двигатель вне зависимости от погоды. Во втором — двигатель не прогреется до рабочей температуры. Но помните, что повышенный износ двигателя, высокий расход горючего, негреющая печка — гарантия вечно открытого термостата.
3. Пробка радиатора и расширительного бачка. Это также узел, который со временем может потерять герметичность. Жидкость потечет после первого закипания мотора. Помните, что пробка нужна для обеспечения повышения температуры кипения жидкости. Без герметичной пробки мотор не сможет работать, исключая случаи низкой температуры и низких нагрузок на двигатель.

Все представленные в каталоге товары прошли неоднократные испытания, в ходе которых подтвердили высокую эффективность и долговечность. Система охлаждения — это бесперебойная работа двигателя долгое время.

МТР-Сервис производит только качественную продукцию! Подробнее ознакомиться с товаром можно здесь.

Что такое водяное охлаждение и как оно работает?

Дата центр

К

• Гэвин Райт

Что такое водяное охлаждение?

Водяное охлаждение, также называемое жидкостным охлаждением, представляет собой метод, используемый для снижения температуры процессорных блоков компьютера (ЦП), а иногда и графических процессоров (ГП). В этом процессе в качестве охлаждающей среды используется вода, а не воздух, потому что вода может проводить тепло примерно в 30 раз быстрее, чем воздух. Кроме того, система водяного охлаждения позволяет компонентам компьютера работать на более высоких скоростях, снижая при этом системный шум.

Вся электроника во время работы выделяет тепло. По мере того, как компьютерные компоненты становятся быстрее и меньше, количество выделяемого тепла увеличивается, и оно больше концентрируется на меньших площадях. Традиционно тепло от компонентов отводилось с помощью воздушного охлаждения, с радиаторами, тепловыми трубками и вентиляторами для охлаждения системы. Однако некоторые компьютерные системы выделяют больше тепла, чем может рассеять традиционное воздушное охлаждение. Это часто встречается в разогнанных системах с несколькими графическими процессорами или в системах с высокой плотностью. Для этих высокопроизводительных систем водяное охлаждение может отводить тепло быстрее и эффективнее, позволяя этим системам работать быстрее, охлаждаться и тише.

В системах с водяным охлаждением жидкость, обычно вода, прокачивается по трубам. Жидкость забирает тепло от компонентов и рассеивает его в радиаторе. Она работает по тому же принципу, что и система охлаждения двигателя в автомобиле, где охлаждающая жидкость прокачивается через двигатель к радиатору.

Водяное охлаждение наиболее распространено в персональных компьютерах и компьютерах, предназначенных для видеоигр, поскольку оно позволяет разгонять ЦП и ГП, сохраняя при этом компоненты прохладными. Это может увеличить срок службы компонентов, а также позволяет создавать очень маленькие системы с мощными компонентами.

Жидкостное охлаждение, встроенное в корпус серверов Lenovo серии Neptune, повышает скорость обращения и доступность.

Компоненты и типы систем с водяным охлаждением

Системы водяного охлаждения состоят из водоблока, помпы, радиатора, патрубков и, опционально, резервуара. Насос проталкивает жидкость через систему. Перекачиваемая жидкость проходит через водяной блок, прикрепленный к центральному или графическому процессору, где тепло передается от компонента к жидкости. Одна система может иметь более одного водоблока.

Нагретая вода поступает в радиатор, где вентиляторы обдувают трубы холодным воздухом, а охлаждающие вентиляторы отводят тепло. Резервуар может содержать дополнительную воду, чтобы обеспечить большую тепловую массу и емкость по воде. Гибкие или жесткие трубы или трубки транспортируют воду в системе. Часто в воду добавляют раствор против обрастания, чтобы предотвратить рост бактерий или водорослей.

Системы водяного охлаждения обычно делятся на две категории: открытый контур и замкнутый контур. В системах с открытым контуром пользователь проектирует систему и строит ее из отдельных компонентов. В замкнутом цикле, также называемом «все в одном» (AIO), система охлаждения приобретается в виде предварительно собранного блока. Системы с открытым контуром обеспечивают большую гибкость и выбор для пользователя. Системы с замкнутым контуром часто охлаждают один компонент, например ЦП, но они просты и надежны.

Охлаждающий блок Vertiv Liebert XDU работает как жидкостно-воздушный теплообменник для охлаждения стружки.

Водяное охлаждение в центре обработки данных

Исторически сложилось так, что водяное охлаждение в ЦОД встречается редко, но в определенных ситуациях оно может быть выгодным и становится все более распространенным. Традиционные серверные стойки в центре обработки данных не используют водяное охлаждение, потому что стабильность и простота обслуживания имеют приоритет над скоростью и эффективностью.

Охлаждение сервера рассчитано, а компоненты выбраны с учетом долговечности. Нагрев и воздушный поток в серверах рассчитаны таким образом, что в большинстве случаев достаточно воздушного охлаждения. Кроме того, по сравнению с воздушным охлаждением, водяное охлаждение требует дополнительного обслуживания, например проверки уровня воды или замены стареющих компонентов. И если система с водяным охлаждением выйдет из строя, вода может повредить сервер и любые серверы под ним в стойке, причинив ущерб на тысячи долларов. Поэтому в большинстве центров обработки данных используется механическое охлаждение.

Для некоторых типов серверов может быть полезно водяное охлаждение. ИИ, машинное обучение и высокопроизводительные вычислительные кластеры могут потребовать большей вычислительной мощности в небольших помещениях. Стойкам с чрезвычайно высокой плотностью может потребоваться водяное охлаждение для отвода тепла, которое они выделяют, или серверам с несколькими графическими процессорами может потребоваться водяное охлаждение для стекирования с высокой плотностью. Нередко в серверной комнате есть несколько стоек с водяным охлаждением. Кластеры суперкомпьютеров могут быть спроектированы с системами водяного охлаждения.

Новые методы водяного охлаждения центров обработки данных.

Преимущества и недостатки водяного охлаждения по сравнению с воздушным охлаждением

Водяное охлаждение имеет свои преимущества и недостатки, в том числе:

Преимущества

• Повышенная холодопроизводительность
• Позволяет увеличить плотность компонентов
• Тише
• Повышенная энергоэффективность

Недостатки

• Больше обслуживания
• Поток воды изнашивает тепловые блоки быстрее, чем радиаторы
• Большая начальная стоимость
• Утечки могут повредить компьютер

Super Micro Computer GPU с жидкостным охлаждением имеет 2 кулера постоянного тока для каждого процессора.

Эзотерическое жидкостное охлаждение

При иммерсионном жидкостном охлаждении весь компьютер и все его компоненты погружаются в электрически непроводящую жидкость. Масло является наиболее распространенной жидкостью для иммерсионного охлаждения, но некоторые компании изучают возможность использования высокоэффективных технических жидкостей с низкой температурой кипения в качестве потенциальных кандидатов для иммерсионного охлаждения.

Иммерсионное охлаждение используется в некоторых операциях по добыче криптовалюты, поскольку оно обеспечивает чрезвычайно высокую охлаждающую способность на небольшой площади.

Жидкий азот можно использовать в краткосрочных ситуациях экстремального охлаждения. Это относится к соревнованиям по разгону, где они пытаются заставить компьютер работать как можно быстрее в течение короткого времени.

Оцените воздушное охлаждение по сравнению с жидкостным охлаждением для вашего центра обработки данных и узнайте об улучшении системы охлаждения центров обработки данных с использованием природных источников . См. также , вспомогательное жидкостное охлаждение для центров обработки данных с высокой плотностью размещения и что необходимо сделать, чтобы жидкостное охлаждение для центров обработки данных стало обычным явлением в колокациях .

Последнее обновление: январь 2022 г.

Продолжить чтение О водяном охлаждении

• 4 основных способа снизить энергопотребление центра обработки данных

• Избегайте перегрева сервера с помощью рекомендаций ASHRAE для центров обработки данных

• Как избежать проблем с установкой серверной стойки

• Грунтовка механической системы охлаждения для администраторов

• Фактор охлаждения центра обработки данных: поиск подходящих условий

Углубленное изучение оборудования и стратегии центра обработки данных

• Блок кондиционирования компьютерного зала (CRAC)

  Автор: Александр Гиллис

• Аналитический центр по устойчивому развитию ИТ: экономика замкнутого цикла в контексте центра обработки данных

  Автор: Джей Дитрих

• Узнайте больше о жидкостном охлаждении для центров обработки данных

  Автор: Роберт Макфарлейн

• Системы и технологии охлаждения центров обработки данных и принципы их работы

  Автор: Джулия Борджини

SearchWindowsServer

• 
  Совершенствуйте навыки автоматизации с помощью Административного центра AD

  Возможно, вы знаете, что PowerShell можно использовать для выполнения повторяющихся задач Active Directory. Но знали ли вы, что Active Directory…

• 
  Выполните следующие действия, чтобы вывести Exchange Server из эксплуатации

  Миграция Exchange Server включает в себя множество движущихся частей, но важно охватить аспект обучения, чтобы убедиться, что вы …

• 
  Light May Patch вторник будет тяжелым бременем для администраторов Windows

  Нулевой день, нацеленный на функцию безопасной загрузки, потребует от системных администраторов большой работы по защите систем Windows от …

Облачные вычисления

• 
  Dell переводит периферийное развертывание с передовой на NativeEdge

  В Dell Tech World поставщик стремится упростить развертывание и управление тысячами периферийных устройств в разных местах, как …

• 
  Как создать добавочный снимок в Azure

  Инкрементальные моментальные снимки имеют ряд преимуществ по сравнению с полными моментальными снимками, включая более низкую стоимость и более быстрое резервное копирование. Узнайте, как …

• 
  3 правила адаптации политик управления изменениями в облаке

  Наличие политики управления изменениями может свести к минимуму риск внесения изменений. Следуйте этим правилам, чтобы адаптироваться к изменениям в облаке…

Хранение

• 
  NetApp выпускает новое блочное хранилище ASA с гарантией восстановления

  Последнее обновление NetApp включает в себя новую линейку флеш-хранилищ SAN, расширение программного обеспечения OnTap для всех систем хранения и …

• 
  Dell находит хранилище Apex Project Alpine

  Системы хранения данных и облачные продукты, разработанные в рамках проекта Dell Technologies Project Alpine, появляются для Dell Apex, включая платформы хранения …

• 
  DDN запускает полностью QLC ExaScaler

  Масштабируемая параллельная файловая система ExaScaler, полностью состоящая из QLC, из слотов DDN находится между производительностью и стоимостью. Он приходит в то время, когда ИИ…

Это больше о трансмиссии, чем о температуре

Чтение инженерных документов, как правило, скучное занятие, но они дают техническому специалисту вроде меня новый взгляд на то, как на самом деле можно улучшить обычную автомобильную систему охлаждения. Конечно, наша немедленная мысль заключается в том, как система охлаждения может охлаждать двигатель. Согласно одной газете, это не так. Наоборот, ключевое слово не о «температуре»; речь идет о «трансмиссии». Учитывая передовое состояние технологии двигателей внутреннего сгорания (ДВС), некоторые недавние инновации в системе охлаждения фактически увеличат крутящий момент двигателя и экономию топлива при одновременном снижении выбросов выхлопных газов. Позвольте мне упростить эту идею: новая технология системы охлаждения заставит ДВС работать лучше и чище. Итак, давайте перейдем к той же странице, рассмотрев некоторые основы.

Статус-кво

В то время как настройка системы охлаждения для большей мощности и экономичности является головокружительной задачей, большая часть этой истории заключается в том, что текущая технология системы охлаждения не продвинулась так далеко от простых термосифонных систем, представленных во время начало 1900-х годов. Термосифонная система обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости, позволяя термически расширенной охлаждающей жидкости подниматься из горячего двигателя в расширительный бачок латунного радиатора с вертикальным сердечником. Когда охлаждающая жидкость начинает опускаться из-за теплового сжатия, охлаждающая жидкость излучает тепло в воздушную массу, проходящую через сердцевину радиатора. После того как сердцевина радиатора рассеивает тепло охлаждающей жидкости, поток охлаждающей жидкости возвращается к нижнему блоку двигателя, чтобы повторить цикл. Но, какими бы простыми они ни были, термосифонные системы хорошо работали только с двигателями мощностью менее 30 л.с.

Водяные насосы

С появлением большей мощности центробежные водяные насосы с ременным приводом превратили термосифонную систему в современную систему охлаждения с принудительным потоком, которая может работать практически в любом климате. К сожалению, центробежный водяной насос обеспечивает большую циркуляцию охлаждающей жидкости, чем требуется двигателю в большинстве дорожных ситуаций, что делает его крайне неэффективным с точки зрения современного энергосбережения.

Распределение охлаждающей жидкости

Распределение воды через головку блока цилиндров контролируется каналами , отлитыми в блоке, и каналами, выштампованными в прокладке головки блока цилиндров. Независимо от системы, распределение равномерного потока охлаждающей жидкости через блок цилиндров, головку блока цилиндров и вокруг горячих выпускных отверстий остается основной задачей любой современной системы охлаждения.

Термостаты

В идеале ДВС должен работать при температуре, близкой к температуре кипения воды, чтобы вода, побочный продукт сгорания, испарялась из моторного масла при нормальной работе. Без установки высокой температуры охлаждающей жидкости моторное масло быстро превращается в черный высоковязкий шлам, который забивает жизненно важные масляные каналы и вызывает коррозию внутренних деталей. Сегодня термостаты, управляемые восковыми гранулами, являются стандартным методом механического управления потоком и температурой охлаждающей жидкости.

Байпасы охлаждающей жидкости

Термостат блокирует подачу охлаждающей жидкости во время прогрева двигателя, что вызывает заметную разницу в скорости теплового расширения между чугунными блоками цилиндров и алюминиевыми головками цилиндров. Это неравенство теплопередачи может в конечном итоге вызвать усталость металла в головке блока цилиндров и выход из строя прокладки головки блока цилиндров. Перепускной контур охлаждающей жидкости позволяет водяному насосу равномерно прогревать двигатель в сборе за счет циркуляции охлаждающей жидкости через блок цилиндров и головку цилиндров при закрытом термостате. В большинстве байпасных контуров охлаждающая жидкость циркулирует непосредственно от напорного патрубка водяного насоса к основанию термостата, что обеспечивает точную температуру открытия термостата.

Радиаторы

Радиатор отводит тепло от охлаждающей жидкости, передавая его в относительно холодную атмосферу. Радиаторы эволюционировали от латунных радиаторов прошлого к современным радиаторам с алюминиевым сердечником и пластиковыми головными баками. На практике в свое время радиаторы устанавливались в передней части листового металла кузова, чтобы собирать свободный поток воздуха на скорости движения. В настоящее время радиаторы размещаются за листовым металлом кузова для достижения аэродинамических целей, что создает серьезные проблемы с конструкцией, связанные с емкостью охлаждающей жидкости радиатора и воздействием свободного потока воздуха.

Хладагенты

Хотя чистая вода является наиболее экономичным теплоносителем для системы охлаждения, она замерзает при 32º по Фаренгейту и кипит при 212º по Фаренгейту на уровне моря. Он также быстро разъедает внутренние детали системы охлаждения. Спирт, который первоначально использовался для предотвращения замерзания системы охлаждения в первых автомобилях, очень быстро выкипает при высоких рабочих температурах. Со временем спирт был заменен охлаждающими жидкостями на основе гликоля, которые при 50-процентной концентрации с водой снижают температуру замерзания примерно до -34,2º по Фаренгейту и повышают температуру кипения примерно до +225º по Фаренгейту в системе охлаждения без давления.

Системы под давлением

В 1950-х годах системы охлаждения под давлением были разработаны для предотвращения выкипания охлаждающей жидкости в жаркую погоду и на больших высотах. Кроме того, повышение давления в системе охлаждения помогает предотвратить гидравлическую эрозию крыльчатки водяного насоса при высоких оборотах двигателя и подавляет просачивание охлаждающей жидкости вокруг камеры сгорания и области выпускного отверстия головки блока цилиндров при высокой нагрузке двигателя.

Электрические вентиляторы охлаждения

Электровентилятор стал широко использоваться, когда в 1980-х годах появились переднеприводные автомобили с поперечным расположением двигателей. В отличие от вентиляторов с механическим приводом, электрические вентиляторы могут полностью контролироваться системой управления двигателем. Электрические вентиляторы охлаждения с импульсной модуляцией и переменной скоростью — это еще один элемент в наборе инструментов инженера для управления потоком охлаждающей жидкости и температурой под капотом.

Тенденции современного двигателя

Теперь мы можем перейти к изменениям в конструкции современной системы охлаждения. Короче говоря, уменьшение рабочей площади цилиндров и открытой площади камеры сгорания уменьшает тонкий слой несгоревших углеводородов (НС), прилипающих к металлическим поверхностям цилиндров, что создает выбросы выхлопных газов в пограничном слое.

С помощью компьютеризированных систем управления двигателем турбонаддув с приводом от выхлопных газов обеспечивает производство двигателей с малым рабочим объемом и очень высоким выходным крутящим моментом. Благодаря прямому впрыску бензина (GDI), системе изменения фаз газораспределения (VVT) и степени сжатия до 14:1 эти малолитражные двигатели внутреннего сгорания не только обеспечивают более высокую выходную мощность при более низком уровне выбросов выхлопных газов, но и в более критической экономической плоскости. им также требуется меньше места под капотом, чем их аналогам с большим рабочим объемом.

Поскольку охлаждающая способность зависит от мощности двигателя, а не от объема двигателя, система охлаждения должна обмениваться таким же количеством тепла, как и двигатель большого объема.

Программируемые системы охлаждения

Увеличение степени механического сжатия ДВС увеличивает выходную мощность и экономию топлива. Но с увеличением степени сжатия также увеличиваются выбросы оксидов азота (NOx). Более высокие степени сжатия также требуют более дорогого высокооктанового бензина для предотвращения разрушительной детонации, которая представляет собой самовоспламенение топлива при сильном давлении в цилиндре по окружности поршня.

В то время как охлаждение головки блока цилиндров необходимо для предотвращения детонации при высоком крутящем моменте двигателя, сохранение горячего состояния головки блока цилиндров необходимо для повышения экономии топлива при низком крутящем моменте двигателя. Некоторые производители пробовали систему охлаждения с обратным потоком, при которой относительно холодная охлаждающая жидкость подается от нижнего радиатора непосредственно к головке блока цилиндров. У меня нет данных, подтверждающих результаты обратного охлаждения при обычном использовании, но теория верна. Тем не менее, контроль температуры головки блока цилиндров остается основной целью эффективного управления охлаждающей жидкостью в современных двигателях.

Электрические термостаты

Контроль температуры головки цилиндров не является устойчивым состоянием. Теоретически, если температура головки блока цилиндров может быть снижена с помощью электроники, степень сжатия может быть увеличена. Обратной стороной этого утверждения является то, что при чрезмерном снижении температуры охлаждающей жидкости страдает экономия топлива и выбросы выхлопных газов, поскольку бензин не испаряется достаточно быстро, чтобы обеспечить эффективное сгорание топлива. Поскольку ДВС развивает наилучшую экономию топлива при высоких температурах системы охлаждения и в условиях низкого крутящего момента, из этого следует, что реальное изменение температуры охлаждающей жидкости двигателя в соответствии с условиями работы двигателя улучшает крутящий момент двигателя и увеличивает экономию топлива, поэтому мы видим, что компьютер- управляемые электрические термостаты в некоторых европейских приложениях.

Электрические водяные насосы

Электрические водяные насосы не новы. В настоящее время они используются в гибридных приложениях и в некоторых автомобилях класса люкс. Но само собой разумеется, что управляемый компьютером электрический водяной насос с импульсной модуляцией может работать по запросу и с переменной скоростью, в отличие от центробежного водяного насоса с ременным приводом, который постоянно работает с максимальной производительностью. Еще одним преимуществом электрического водяного насоса является то, что он может быть расположен удаленно, что, безусловно, является плюсом в сегодняшних переполненных моторных отсеках.

В настоящее время электрические водяные насосы используются в качестве вспомогательных водяных насосов в некоторых обычных силовых агрегатах. Это позволяет инженерам уменьшить паразитное сопротивление насоса с ременным приводом за счет снижения его производительности. В этой конфигурации электрический насос увеличивает поток воды в ситуациях повышенного спроса.