Grzejnik: urządzenie i zasada działania

Grzejnik jest jednym z kluczowych i najważniejszych elementów systemu chłodzenia cieczą. Głównym zadaniem jest rozproszenie ciepła do atmosfery, która została odwrócona od silnika przez ciecz chłodzącą. Chłodnicę układu chłodzenia silnika można uznać za najważniejszy szczegół samego zespołu napędowego.

Zalecamy również przeczytanie artykułu, który dotyczy budowy układu paliwowego silnika spalinowego. Z tego artykułu dowiesz się o podstawowych elementach, mieszance i zasadach systemu.

Urządzenia, podobne do nowoczesnego grzejnika, zostały zainstalowane na najwcześniejszych wersjach samochodów z ICE, ponieważ bez tego elementu chłodzącego praca elektrowni jest po prostu niemożliwa. To urządzenie jest bezpośrednio odpowiedzialne za utrzymanie normalnej temperatury pracy silnika w ściśle określonych granicach. Ta ochrona chroni silnik przed przegrzaniem, co nieuchronnie doprowadzi do prawie każdego silnika spalinowego.

Historia tworzenia grzejnika

System chłodzenia wodnego pojawił się na początku budowy silnika.Po raz pierwszy koncepcja chłodnicy została wykorzystana w pierwszym samochodzie produkcyjnym o nazwie Benz Velo, który był w sprzedaży w 1886 roku. Ta koncepcja urządzenia nadal rozwijała się Wilhelm Maybach, który zaprojektował produkt z plastra miodu. Rozwój znalazł zastosowanie w projekcie Mercedesa 35HP. W ciągu następnych dziesięcioleci i do tej pory jednostka grzejnikowa nie uległa globalnym zmianom, pozostając praktycznie w tej samej formie, co w czasach Maybacha.

Pierwsze układy chłodzenia cieczą silnika nie posiadały pompy wodnej (pompy), która wymuszała chłodzenie (początkowo była to zwykła woda), aby wymusić cyrkulację w układzie. Wczesne opracowanie systemu chłodzenia ICE opierało się na działaniu termosyfonu.

Z tego powodu płyn chłodzący dostał się do chłodnicy. Działanie termosyfonu wynika z faktu, że gęstość wody zmniejsza się wraz z ogrzewaniem. Ciepła woda dzięki tej nieruchomości pędzi w górę. W rezultacie podgrzana ciecz znajdowała się w urządzeniu, przenikając tam przez przejście przez górną odgałęzioną rurę.

Wewnątrz chłodnicy woda została schłodzona, gęstość cieczy ponownie wzrosła.Doprowadziło to do tego, że woda spadła do dolnej części grzejnika, a stamtąd wnikała z powrotem w płaszcz silnika przez dolną rurę odgałęzioną. Główną wadą systemów z efektem termosyfonu było to, że nie były w stanie zapewnić odpowiedniego chłodzenia na tle stale rosnącej mocy ICE. Takie systemy szybko zastąpiły rozwiązania, które opierały się na zastosowaniu odśrodkowej pompy wodnej (pompy).

Chłodnica w układzie chłodzenia cieczą

Głównym zadaniem tego elementu jest odprowadzanie ciepła z elektrowni do atmosfery poprzez chłodzenie cieczy przechodzącej przez kanały. Aby zapewnić lepsze odprowadzanie ciepła, urządzenie jest montowane w miejscu, w którym podczas ruchu samochodu wykryty zostanie przepływ powietrza w przeciwprądzie. Typowym miejscem instalacji w komorze silnika jest obszar za kratką chłodnicy z przodu samochodu. Warto zauważyć, że nawet w samochodach z zamontowanym z tyłu silnikiem, grzejnik jest często instalowany z przodu. Różnica polega na układaniu dłuższego układu chłodzenia bagażnika w silniku.

Istnieją inne miejsca do zainstalowania urządzenia chłodzącego, ale są one mniej powszechne. Samochody z układem tylnego silnika mogą mieć grzejnik, który jest zainstalowany wzdłuż ściany bocznej. To rozwiązanie można znaleźć w samochodach sportowych, które mają dwa chłodnice, umieszczone wzdłuż obu ścian komory silnika. Skuteczne nawiewy powietrza realizowane są za pomocą wlotów powietrza. Wlot powietrza znajduje się z tyłu maszyny na bocznych ścianach.

Montaż chłodnicy

a jest urządzeniem; b – zawór parowy jest otwarty; c – zawór powietrza jest otwarty.

  • Grzejnik ma konstrukcję górną (1) i dolną (7). Zbiorniki te są połączone rurami (5) wykonanymi z mosiądzu lub aluminium. Do tych rur, za pomocą lutowania, przyłączone są płytki (6), które zwiększają obszar chłodzenia powierzchni elementu. Dzięki tej powierzchni ciepło jest usuwane z cieczy chłodzącej i uwalniane do otoczenia.
  • Zbiornik górny ma szyjkę wlewu do uzupełniania chłodziwa. Szyja jest pokryta korkiem (3). W tej wtyczce znajdują się zawory parowe (11) i powietrzne (12).
  • Zbiornik górny ma również dyszę (2), aby połączyć chłodnicę z płaszczem chłodzącym silnika. Takie połączenie realizowane jest za pomocą gumowego węża. Ponadto znajduje się rura parowa (4), a także termometr elektryczny (13).
  • Dolny zbiornik (7) ma rurę odgałęźną (8) do podłączenia urządzenia do pompy (pompy). Dostępny jest również dodatkowy zaczep, który zapewnia odprowadzanie chłodziwa. Na ramie samochodu grzejnik jest mocowany za pomocą specjalnych elementów mocujących (9).

Tak zwane rdzenie (płyty grzejnikowe) są głównymi elementami wymiany ciepła. W zależności od rodzaju rdzenia rozróżnia się następujące typy grzejników:

  1. rurkowaty;
  2. blaszkowy;
  3. taśma rurowa itp.

Zbiorniki chłodnicy mogą być wykonane z tworzywa sztucznego lub metalu. Jeśli spojrzysz na urządzenie bardziej szczegółowo, to główna część rdzenia to zestaw bezszwowych rurek aluminiowych lub mosiężnych. Rurki łączące górne i dolne gałęzie mają grubość ściany do 0,15 milimetrów. Ciecz przechodząca przez rdzeń chłodnicy rozchodzi się w dużej liczbie mikroprzepływów.Każda taka tuba jest pokryta unikatowymi żebrami, które są cienką falistą taśmą miedzianą lub aluminiową.

Produkty wykonane z aluminium mają mniejszą wagę niż inne materiały produkcyjne, ale są podatne na przyspieszone niszczenie. Fakt, że istnieje szereg istotnych trudności podczas próby spawania metalu i aluminium źle odporna na uszkodzenia mechaniczne.

W celu zamknięcia produktu aluminium ochłodzono do struktury jakości mosiądzu, konieczne jest wytworzenie dużej wielkości, a zwiększenie grubości komórek. Na początku epoki przemysłu motoryzacyjnego aktywnie wykorzystywano grzejniki komórkowe. Takie urządzenie zrobiono z małych kawałków mosiężnych rurek, które miały pięciokątną sekcję. Płyn wewnątrz tych rur nie krąży siłą, a cały proces chłodzenia prowadzi się przez kontaktowanie krawędzie metalowych ze strumieniem powietrza licznika.

Powróćmy do urządzenia nowoczesnego grzejnika. Zawór parowy pokazany na rysunku jest ładowany specjalną sprężyną (10). Sprężyna ma elastyczność 1250-2000 g.Pozwala to na zwiększenie ciśnienia w chłodnicy i zwiększenie temperatury wrzenia cieczy chłodzącej w układzie chłodzenia cieczy do 110-119 ° C. To rozwiązanie zapewnia zmniejszenie ilości płynu chłodzącego w całym systemie, co oznacza równoległe zmniejszenie ciężaru silnika. Jednocześnie pozostaje wymagana intensywność chłodzenia jednostki napędowej. Kolejną zaletą jest zmniejszenie strat, dzięki czemu należy rozumieć parowanie cieczy chłodzącej.

Zawór powietrzny jest również obciążony sprężyną, ale słabszy przez siłę przeciwdziałania. Elastyczność takiej sprężyny wynosi 50-100 g. Zadaniem zaworu powietrza jest wpuszczenie powietrza do urządzenia w przypadku, gdy kondensacja cieczy chłodzącej nastąpiła po zagotowaniu i została schłodzona.

Innymi słowy, nadciśnienie może powstać w układzie z powodu zjawiska parowania. Temperatura wrzenia cieczy chłodzącej wzrasta odpowiednio i nie ma zależności od ciśnienia atmosferycznego, ponieważ ciśnienie dekompresyjne jest ustalane przez zawór w pokrywie. Ta właściwość układu chłodzenia jest niezbędna w procesie jazdy przez górzysty teren.Ze względu na obniżone ciśnienie atmosferyczne w górach, płyn chłodzący wraca szybciej niż w normalnych warunkach. To rozwiązanie instalacji zaworu powietrznego zapobiega zniszczeniu grzejnika. który może być po prostu zmiażdżony przez ciśnienie atmosferyczne.

Wtyczka wyposażona w zawory zapewnia otwarcie zaworu wydechowego w przypadku, gdy ciecz chłodząca zagotuje się w układzie i powstaje nadciśnienie, które wynosi około 0,5 kg / cm2. Para jest odprowadzana do rury parowej. Zawór wlotowy zapewnia dostęp powietrza, gdy ciśnienie wewnętrzne jest poniżej ciśnienia atmosferycznego (poniżej 1 kg / cm2), który występuje w urządzeniu, gdy chłodziwo chłodzi.

W ten sposób urządzenie wtykowe całkowicie izoluje układ chłodzenia od zewnętrznej atmosfery. Z tego powodu opisany system nazywa się zamkniętym systemem chłodzenia.

W zamkniętym układzie chłodzenia do odwadniania cieczy chłodzącej konieczne jest otwarcie kurków spustowych i wyjęcie korka chłodnicy. Aby spuścić wodę z płaszcza wodnego silnika, odpowiedni zawór spustowy znajduje się osobno na spodzie urządzenia. Istnieje również otwarty system chłodzenia.W układzie otwartym szyjka urządzenia chłodzącego jest zamknięta korkiem bez zaworów. W takim układzie woda naturalnie wrze w temperaturze 100 ° C.

Regulacja temperatury cieczy chłodzącej

Utrzymanie stałej temperatury w układzie chłodzenia silnika jest obowiązkiem termostatu. Ten element rozprowadza ruch cieczy chłodzącej wzdłuż konturów. Te kontury nazywane są małym i dużym okręgiem. Koszulka silnika może być uważana za małe koło, przepływ przepływu przez grzejnik jest dużym okręgiem. Jest sytuacja, w której chłodzenie powietrzem zewnętrznym podczas ruchu chłodziwa w dużym kole podczas upałów lub przy obciążeniu nie jest wystarczające. Aby zapewnić skuteczne odprowadzanie ogrzanego powietrza i utrzymanie stałej temperatury płynu chłodzącego, dodatkowo instalowany jest jeden lub kilka wentylatorów. Takie wentylatory mogą mieć napęd mechaniczny (sprzężenie visco) lub napęd elektryczny.

Regulacja reżimu termicznego przez "migawkę"

Ciekły układ chłodzenia silnika spalinowego może być wyposażony w podwójne sterowanie termiczne.Pierwszy regulator to termostat, o którym już rozmawialiśmy. Drugim elementem termoregulującym jest roleta-ślepa.

Urządzenia z podwójną regulacją w sposób konstruktywny mają żaluzje zainstalowane bezpośrednio przed grzejnikiem. Dzięki takiemu rozwiązaniu w ekstremalnych radiatora na zimno mogą być pokryte poprzez zmniejszenie intensywności nawiewu powietrza z zewnątrz. Krople rozpraszania ciepła, i mogą być stosowane bardziej skutecznie ogrzać się do utrzymania temperatury roboczej silnika spalinowego wewnętrznego spalania i intensywnego ogrzewania przedziału pasażerskiego.

Żaluzje to metalowe płyty połączone ze sobą za pomocą zawiasów. Te zasłony mogą mieć pionowy lub poziomy układ przed urządzeniem. Zarządzanie takiego rozwiązania jest wykonywana z uchwytu wnętrza pojazdu, a także może być realizowane automatycznie w poszczególnych konstrukcji. Zasada działania urządzenia mechanicznego jest to, że zamykając rączkę lub ciągnąc w kabinie, kierowca wykonuje obrót płyt. Zmiana w szczelinie między rolety i jest regulacja natężenia nadmuchu strumienia powietrza chłodnicy.Rezultatem jest wpływ na temperaturę płynu chłodzącego.

W warunkach ekstremalnie niskich temperatur do osłony i kratki chłodnicy przymocowana jest specjalna osłona termiczna. Ta obudowa wykonana jest z wodoodpornej tkaniny ognioodpornej. Środki te przyczyniają się do utrzymania roboczych warunków termicznych silnika w wymaganych granicach.

Instalacja dodatkowego grzejnika

Pojawienie się potężnych szybkich silników atmosferycznych i turbo, które działają w różnych trybach obciążenia, wyznaczyło projektantom zadanie instalowania dodatkowych urządzeń chłodzących. Inżynierowie wdrożyli równoległą instalację dodatkowego grzejnika. To rozwiązanie ma własny wentylator elektryczny. Nie należy mylić opcjonalnego chłodnicy z chłodnicą międzystopniową, która jest instalowana w celu chłodzenia sprężonego powietrza w układach z turbosprężarką.

Zasada działania

Aby zapewnić prawidłowe funkcjonowanie, nowoczesne systemy chłodzenia cieczą uwzględniają wiele ważnych parametrów podczas pracy. Specjalne czujniki odczytują temperaturę silnika, temperaturę płynu chłodzącego i oleju silnikowego, temperaturę za burtą itp.

Jeśli krótko opiszemy zasadę układu chłodzenia, za punkt odniesienia należy przyjąć pompę cieczy. Ten element powoduje, że płyn chłodzący stale się porusza i krąży w kółko. W tym przypadku przejście przez płaszcz chłodzący silnika (małe kółko) pozwala cieczy myć gorące ścianki głowicy bloku i cylindrów. Kiedy temperatura chłodziwa wzrasta, to przy pewnych wartościach działa termostat i otwiera dostęp do cieczy w dużym kole (grzejnik). W ten sposób można uniknąć przegrzania silnika i skutecznie dostarczyć nadmiar ciepła z ogrzewanych części silnika do cieczy. Kiedy gorący płyn dostanie się do urządzenia chłodzącego, uwalnia ciepło do otaczającej atmosfery. Cały cykl się kończy, a ochłodzony płyn porusza się w podobny sposób w nowym cyklu.

Jest oczywiste, że grzejnik jest rodzajem wymiennika ciepła, który zapewnia skuteczne chłodzenie, nie silnika, ale cieczy chłodzącej. Instalacja dodatkowego wentylatora lub żaluzji pozwala utrzymać temperaturę cieczy na optymalnym poziomie do pracy silnika zarówno w ekstremalnie niskich jak i ekstremalnie wysokich temperaturach.

Diagnozowanie i naprawa usterek chłodnicy własnymi rękami

Główną procedurą diagnostyczną jest okresowe monitorowanie układu chłodzenia silnika pod kątem wycieków i zmniejszenie objętości chłodziwa w zbiorniku wyrównawczym. Kontroluj ilość płynu można wizualnie. Ponieważ ciecz jest ciągle podgrzewana i chłodzona, z czasem woda, która stanowi część jakiegokolwiek płynu chłodzącego, jest częściowo odparowywana, co prowadzi do ogólnego spadku objętości.

Jeśli mówić o wadliwym działaniu grzejnika, najważniejsze jest zanieczyszczenie jego plastra miodu i kanałów, a także ich zniszczenie. Zanieczyszczenie prowadzi do pogorszenia cyrkulacji cieczy wewnątrz urządzenia, chłodziwo nie ma czasu na schłodzenie podczas jazdy na dużym kole. W takich warunkach moc wentylatora przestaje być wystarczająca, aby silnik mógł się przegrzać.

Aby rozpocząć naprawę chłodnicy silnika z zanieczyszczonymi plastra miodu, warto zacząć od rutynowego mycia rdzenia bieżącą wodą. Konieczne jest oderwanie dolnej rury odgałęzionej, a następnie napełnienie wody przez szyjkę. Bardzo pożądane jest przepłukiwanie plastra miodu urządzenia chłodzącego za pomocą wody pod ciśnieniem. W niektórych przypadkach, gdy grzejnik jest mocno zatkany,można go odkręcić i zdemontować górne i dolne zbiorniki. Po demontażu możliwe jest mechaniczne oczyszczenie rdzenia.

Podczas pracy zaczynają płynąć górny lub dolny zbiornik, a także same plastry miodu. Wynika to z zastosowania niskiej jakości płynu chłodzącego, uszkodzeń mechanicznych itp. Jeśli drobne nieszczelności, to można spróbować zasnąć, lub wypełnić grzejnik jest specjalnie zaprojektowany do tymczasowego usunięcia wad takiego rozwiązania od dystrybutorów samochodów. Przez „starym stylu” Sposoby obejmują dodanie dużej części proszku gorczycy, która wygrzewania i wciągający pęknięcia. Zarówno pierwszy jak i drugi sposób nie naprawiać urządzenia całkowicie, ale tylko eliminuje wyciek drodze podczas konfigurowania stacji i naprawy samochodów.

Pamiętaj, że kiedy silnik jest gorący, otwarcie pokrywy chłodnicy jest niebezpieczne! Możesz uzyskać silne oparzenie przy użyciu pary i gorącego płynu chłodzącego. Przed otwarciem czapkę na szyi, trzeba objąć jak najszersze sama wtyczka a teren wokół niego materiał tkaniny, a dopiero potem włączyć.

W odniesieniu do zbiornika wyrównawczego, a następnie podłączyć go z gorącej potrzebie silnika odkręcić z podobną ostrożnością. Lekko przewiń wtyczkę, ale nie do końca. Usłyszysz charakterystyczny dźwięk uciekającego powietrza, podobny do tego, który występuje po otwarciu pokrywy na butelce z wodą gazowaną. Po takim Wytrawianie pokrywa zbiornika mogą być stopniowo otwierane całkowicie i do kontrolowania lub uzupełniania płynu chłodzącego.