Система охлаждения двигателя система смазки: Конструкция ДВС (система смазки, система охлаждения, система питания двигателя)

Системы смазки и охлаждения двигателей внутреннего сгорания

Система смазки служит для подачи масла к трущимся деталям двигателя с целью уменьшения потерь на трение и отвода части тепла, образующегося в процессе трения. Интенсивность смазки отдельных деталей и механизмов двигателя зависит от условий их работы. Наиболее обильная и непрерывная смазка требуется для подшипников коленчатого вала, менее обильная смазка — для цилиндрических втулок и поршней (во избежание образования нагара на днище поршня, поршневых кольцах и клапанах), для деталей механизма газораспределения и др. Непрерывная подача масла к трущимся поверхностям в современных судовых двигателях достигается путем циркуляции масла под давлением в циркуляционной масляной системе. Масляным резервуаром в этой системе может служить картер двигателя (в двигателях с мокрым картером) или специальная цистерна, расположенная вне двигателя, в двигателях с сухих картером. Судовые двигатели имеют в основном масляную систему с мокрым картером, принципиальная схема которой (совместно с системой охлаждения) представлена на рис. 56.

Рис. 56. Схема масляной и охлаждающей систем судового двигателя.

Из картера двигателя масло по трубе 9 забирается шестеренным насосом 7 под давлением 300—400 кн/м2 (3—4 кгс/см2), прокачивается через сдвоенный фильтр 2 и по трубе 1 подается в масляный холодильник 29, где охлаждается забортной водой. Перед фильтром 2 и после него установлены манометры 3, которые контролируют разность давлений масла в фильтре. Если разность показаний манометров превысит 50 кн/м2 (0,5 кгс/см2), это означает загрязнение одного из фильтров. В этом случае поток масла переключают на другой фильтр, а загрязненный очищают. При чрезмерном повышении давления масла перед фильтром срабатывает предохранительный клапан 5 и излишек масла перепускают снова во всасывающую магистраль по трубе 8.

Прокачивание масла вручную осуществляется при помощи поршневого насоса 6 ко всем трущимся узлам двигателя перед его запуском, а перекачивание масла вручную обратно во всасывающую магистраль — посредством клапанов 4 по трубе 8.

Фильтр тонкой очистки масла ставят параллельно нагнетательному трубопроводу 1. Через него по трубам 34 и 33 прокачивается только часть масла, так как фильтр тонкой очистки имеет повышенное сопротивление движению масла. Охлажденное в холодильнике 29 масло по трубопроводу 27 через редукционный клапан 30 поступает в главную распределительную магистраль 13, из которой подается к рамовым подшипникам (по трубкам 10), к моты-левым и головным подшипникам (по сверлениям в коленчатом валу и шатунах), к подшипникам распределительного вала и к шестерням его привода (по трубам 13 и 21), а также на охлаждение форсунок и поршней (по трубкам 15). Оставшееся масло идет на слив в картер двигателя, а по трубе 17 и через клапан 16 к механизму поста управления (в правую сторону) и на слив (в левую сторону). По трубе 25 масло может поступать к сервомотору реверсивного устройства, а по трубе 23 к другому двигателю в случае неисправности его масляного насоса.

Давление масла в главной распределительной магистрали контролируют при помощи манометра 28. Для автоматического контроля параметров масла в различных местах масляной системы устанавливают датчики давления и температуры, которые служат для подачи предупредительных сигналов и включения устройств автоматической остановки двигателя в случае падения давления масла (ниже допустимого) или повышения его температуры (выше допустимой).

Система охлаждения двигателей служит для подачи охлаждающей жидкости к наиболее нагретым деталям и узлам двигателя, а также для охлаждения масла и наддувочного воздуха в соответствующих холодильниках. В качестве охлаждающих жидкостей используют пресную и забортную воду и лишь для охлаждения головок поршней и форсунок быстроходных двигателей — масло.

Водяная система охлаждения может быть проточной (открытой), применяемой чаще всего в тихоходных двигателях, и замкнутой (закрытой) — для быстроходных двигателей. При проточной системе (рис. 56) охлаждение производится забортной водой, которая через открытый кингстон 40, управляемый рукояткой 37, поступает в теплый ящик забортной воды 39. Отсюда вода через сетчатый фильтр 38 забирается поршневым насосом 35 и прокачивается через масляный холодильник 29 в главную распределительную магистраль 24. Если охлаждения масла не требуется, вода поступает в эту магистраль, минуя холодильник масла, по обводной трубе 31 и через клапаны 32 и 26. Из распределительной магистрали вода подается в нижнюю часть зарубашечного пространства цилиндра и в водяную камеру выпускного коллектора (по трубкам 11), откуда по трубкам 12 вытекает, смешиваясь с водой, охлаждающей блок цилиндров. Затем по патрубкам 14 вода направляется на охлаждение крышек цилиндров, циркулирует там и по трубкам 18 отводится в общую сливную магистраль 19. По ответвлению 22 распределительной магистрали 24 вода поступает в компрессор 20 и в холодильник воздуха, а затем сливается по трубе 19.

Расход охлаждающей воды регулируют клапанами, установленными на трубках 18, а ее температуру контролируют термометрами, расположенными там же. Требуемые расход и температура воды на выходе из двигателя достигаются перепуском части горячей воды из сливного трубопровода 19 в приемный трубопровод 36.

Проточная система охлаждения является наиболее простой и не нуждается в большом количестве оборудования. Однако ее применение ограничено, так как она имеет существенный недостаток — образование отложений в виде накипи солей, песка и ила из морской воды на охлаждаемых стенках. Это ухудшает тепло-отвод от них, приводит к загрязнению водяных проходов, в результате чего повышаются тепловые напряжения и образуются трещины в нагретых деталях двигателя. С целью уменьшения слоя накипи ограничивают температуру охлаждающей воды на выходе из двигателя (не более 45—55° С) и повышают ее скорость в полостях охлаждения. Давление нагнетания воды в этом случае должно быть около 200—300 кн/м2 (2—3 кгс/см2), а ее температура на входе в двигатель — не ниже 20° С.

Замкнутая система охлаждения, принципиальная схема которой показана на рис. 57, лишена указанного недостатка, так как в этой системе охлаждение двигателя осуществляется пресной водой, циркулирующей по замкнутому кругу: расширительная цистерна 1 — термостат 8 — водяной 7 и масляный 6  холодильники — центробежный насос 5 — двигатель — цистерна 1. В свою очередь охлаждение пресной воды производится забортной водой в специальном водяном холодильнике 7, в который забортная вода поступает от на-насоса 2 через невозвратный клапан 5, и, охладив пресную воду, сливается за борт. Количество забортной воды, протекающей через холодильник, регулируют с помощью крана 4, который служит также для перепуска за борт избыточного количества воды.

Рис. 57. Схема замкнутой системы охлаждения.

Наличие в системе термостата 8 позволяет автоматически регулировать количество пресной воды. Тем самым создается возможность поддерживать постоянство температуры на выходе из двигателя (75—85° С) при различных режимах его работы и значительно сократить период прогрева двигателя при его пуске.

Несмотря на некоторое усложнение замкнутой системы охлаждения по сравнению с проточной, ее применение позволяет снизить удельный расход топлива и удлинить срок службы двигателя.

В состав оборудования масляной и охлаждающей систем входят, как было указано ранее, насосы, фильтры, сепараторы масла; масло- и водоохладители. Ниже дается описание некоторых механизмов и устройств, навешиваемых на двигатель или непосредственно обеспечивающих его работу.

Наибольшее применение для циркуляционной масляной системы низкого давления получили шестеренные насосы. Малые габариты, равномерная подача масла, продолжительный срок службы и высокая надежность работы позволяют их использовать в качестве топливоподкачивающих насосов. Эти насосы могут приводиться в действие непосредственно от двигателя (нереверсивные двигатели) или иметь самостоятельный привод от электромотора (реверсивные двигатели). В последнем случае насос будет иметь более сложное устройство.

Общий вид масляного шестеренного насоса и схема, поясняющая принцип его работы, приведены на рис. 58. К чугунному корпусу 1 при помощи шпилек крепятся с двух сторон крышки. Внутри корпуса размещена ведущая шестерня 6, закрепленная с помощью шпонки на валике 5, и ведомая шестерня 2, свободно вращающаяся на оси 3 благодаря бронзовой втулке, запрессованной в ее ступицу. Подшипниками валика 5 также являются бронзовые втулки, расположенные в крышках насоса. На конце валика закреплена приводная шестерня 4, получающая вращение через систему шестерен от коленчатого вала двигателя. Внутри корпуса расположены две пары всасывающих  и нагнетательных клапанов, выполненных в виде легких заслонок, прижимаемых к гнездам слабыми пружинами.

Рис. 58. Конструкция (а) и принцип работы (б) масляного шестеренного насоса.

При направлениях вращения шестерен, указанных на рис. 58,6 стрелками, масло, поступающее через входное отверстие 1 в полость 2, будет захватываться зубьями шестерен 3 и 6, заполнять впадины между зубьями и постепенно удаляться из этой полости. Так как шестерни вращаются непрерывно, то в полости 2 образуется разрежение и сюда постоянно будет всасываться масло из маслосборника. Зазор между зубьями шестерен и стенками корпуса очень мал, поэтому шестерни, вращаясь, будут постоянно переносить находящееся во впадинах зубьев масло вдоль стенок корпуса в полость 5. При вхождении зубьев в зацепление масло будет выдавливаться и нагнетаться через выходное отверстие 4 в нагнетательную магистраль.

При изменении направлений вращения шестерен процесс всасывания и нагнетания масла идет аналогично, но в работу вступает параллельная пара клапанов (всасывающий и нагнетательный).

В случае, когда для какого-либо узла двигателя требуется повышенное давление смазки, применяют масляные плунжерные насосы, каждый из которых может иметь свой плунжер с индивидуальным регулированием подачи масла для отдельной смазываемой точки. Описание конструкции плунжерных насосов дано в гл. V.

Для обслуживания системы циркуляционной смазки судовых дизелей чаще всего используют механические фильтры, которые хорошо задерживают твердые частицы и смолистые вещества, находящиеся в загрязненном масле. В качестве фильтрующего материала в них применяют металлические сетки, сукно, войлок, бумагу и синтетические материалы.

Сдвоенный сетчатый фильтр грубой очистки (рис. 59) состоит из двух отлитых в один блок чугунных корпусов 1, в которых расположены фильтрующие патроны 2, состоящие из металлических сеток, зажатых между дисками. Каждый корпус закрывается чугунной крышкой 3, которую можно легко снять при очистке фильтра. На крышках предусмотрены краны 4 для выпуска воздуха, а в днищах корпуса — пробки 7 или краны 6 для удаления грязного масла. Трехходовой кран 5 служит для переключения потока масла с одного корпуса фильтра на другой в случае загрязнения одного из них. Неочищенное масло заполняет кольцевое пространство между стенками корпуса и фильтрующим патроном. Под давлением, создаваемым масляным насосом, оно проходит через наружные боковые отверстия в дисках, через сетки и внутренние боковые отверстия дисков поступает в центральную трубу, а из нее в отводящую верхнюю полость фильтра.

Рис. 59. Сдвоенный сетчатый фильтр грубой очистки масла: а — общий вид;

б — разрез.

Фильтры тонкой очистки масла представляют собой аналогичные конструкции, только на фильтрующий сетчатый патрон (или каркас) дополнительно навивается слой войлока, хлопчатобумажной пряжи или специальной фильтрующей бумаги, что значительно повышает сопротивление фильтра и уменьшает примерно в 10 раз его производительность. Тем не менее включение фильтра тонкой очистки параллельно масляной магистрали улучшает качество очистки масла, увеличивает срок его службы и тем самым уменьшает износ трущихся деталей двигателя.

Наряду с фильтрацией масла в судовых дизельных установках используют и такие методы очистки масла, как отстой и сепарацию. Наиболее крупные механические включения и влага отделяются в результате отстоя в запасных масляных цистернах или в специальных устройствах, называемых сепараторами.

Сепаратор — стальной цилиндрический барабан, находящийся внутри корпуса, отлитого заодно со станиной и кронштейном. Внутри барабана расположено необходимое количество стальных конусов (тарелок) с отверстиями, разделяющих внутреннюю полость барабана на множество тонких конических слоев высотой 1—2 мм. Вследствие вращения барабана возникает центробежная сила, под действием которой механические частицы и капельки воды, как наиболее тяжелые, увлекаются к периферии, а частицы очищенного масла, как более легкие, непрерывным потоком устремляются к центру барабана, откуда сливаются наружу.

Конструкция масляного холодильника, применяемого в циркуляционной масляной системе судовой дизельной установки, приведена на рис. 32. Подобную конструкцию имеет и водяной холодильник, но в отличие от масляного у него по трубкам протекает охлаждаемая пресная вода, а забортная охлаждающая вода омывает трубки снаружи.

В качестве водяных насосов в системе охлаждения двигателей применяют поршневые центробежные, крыльчатые и шестеренные насосы. Они имеют или независимый привод от электродвигателя, или приводятся в действие от коленчатого вала двигателя. Центробежные и крыльчатые насосы чаще всего используют в замкнутых системах охлаждения быстроходных и среднескоростных дизелей. Для охлаждения тихоходных судовых дизелей обычно применяют поршневые насосы с приводом от коленчатого вала двигателя.

Система смазки и охлаждения двигателя автомобиля реферат по транспорту | Сочинения Транспортная инженерия

Скачай Система смазки и охлаждения двигателя автомобиля реферат по транспорту и еще Сочинения в формате PDF Транспортная инженерия только на Docsity! Министерство образования Российской Федерации Санкт-Петербургский государственный университет сервиса и экономики Автотранспортные средства Реферат Тема: «Система смазки и охлаждения двигателя автомобиля» Выполнил студент 3-ого курса Специальность 100. 101 Иванов В.И. Санкт-Петербург 2010 Содержание 1. Смазочная система 1.1 Назначение и характеристика 1.2. Конструкция и работа смазочной системы 1.3 Вентиляция картера двигателя 2. Система охлаждения 2.1 Назначение и характеристика. Системой охлаждения называется 2.2 Конструкция и работа жидкостной системы охлаждения Список использованной литературы / — вал; 2, 4 — каналы; 3 – горловина; 5 — лампа; 6 — датчик; 7 — магистраль; 8 — стержень; 9 — фильтр; 10 — насос; 11 — маслоприемник; 12 — поддон При работе двигателя масло забирается из поддона насосом 10 через маслоприемник 11 и по приемному каналу в блоке цилиндров подается в фильтр 9, который включен в главную масляную магистраль 7 последовательно. Из фильтра масло через главную магистраль и канал в блоке цилиндров под давлением поступает соответственно к коренным подшипникам коленчатого вала и переднему подшипнику вала 1 привода масляного насоса, а также к заднему подшипнику по центральному каналу вала. Максимальное давление масла, создаваемое насосом, ограничивается редукционным клапаном, установленным в масляном насосе. При засорении фильтра масло поступает в главную масляную магистраль, минуя фильтр, через перепускной клапан, который установлен в фильтре. От коренных подшипников масло через внутренние каналы коленчатого вала подается к шатунным подшипникам и от них через отверстия в нижних головках шатунов разбрызгивается на стенки цилиндров. Поршневые кольца и поршневые пальцы смазываются маслом, снимаемым со стенок цилиндров, и масляным туманом, находящимся внутри двигателя. К центральному опорному подшипнику распределительного вала масло из фильтра под давлением поступает через главную магистраль 7, канал 4 и канавку в опоре в центральный канал 2 распределительного вала и из него к другим опорным подшипникам и кулачкам вала. Звездочка и цепь привода распределительного вала смазываются маслом, вытекающим из переднего опорного подшипника вала. Стержни клапанов, направляющие втулки и другие детали клапанов смазываются маслом, разбрызгиваемым механизмами двигателя при их работе. Отработавшее масло стекает в поддон картера двигателя. Давление масла в смазочной системе контролируется контрольной лампой 5, датчик 6 которой установлен на блоке цилиндров двигателя. Масляный поддон является резервуаром для масла. Он закрывает двигатель снизу, и в нем масло охлаждается. Масляный поддон 12 — стальной, штампованный. Внутри поддона имеется специальная перегородка, уменьшающая колебания масла при движении автомобиля. Поддон крепится к нижнему торцу блока цилиндров (к картеру) через уплотнительную прокладку, изготовленную из пробкорезиновой смеси. Он имеет резьбовое отверстие с пробкой, предназначенное для слива масла. Масляный насос подает масло под давлением к трущимся поверхностям деталей двигателя. На двигателях применяют масляные насосы шестеренного типа с установленным в насосе редукционным клапаном, отрегулированным на давление 0,45 МПа и не подлежащим регулировке в процессе эксплуатации. Масляный насос двигателя (рис. 3) имеет две шестерни наружного зацепления. К корпусу 7насоса через крышку 5прикреплен маслоприемный патрубок 2 с фильтрующей сеткой 1 и редукционным клапаном 3. Ведущая шестерня 8 напрессована на ведущем валу 10 насоса. Ведомая шестерня 6 свободно вращается на оси Р, запрессованной в корпусе насоса. При вращении шестерен создается разрежение, масло через фильтрующую сетку и патрубок поступает под крышку 5 насоса и через отверстие в крышке — в полость разрежения корпуса насоса. Масло, заполняющее впадины между зубьями шестерен, переносится в полость нагнетания, а оттуда поступает в приемный канал блока цилиндров двигателя. При повышении давления масла в смазочной системе более допустимого редукционный клапан 3 открывается, перепуская при этом часть масла из полости нагнетания в маслоприемный патрубок 2, и давление в системе не повышается. Давление открытия редукционного клапана не регулируется. Оно обеспечивается его пружиной 4. Ведущему валу 10 насоса вращение передается с помощью шестерни 11 вала привода масляного насоса, который приводится цепной передачей от коленчатого вала двигателя. Масляный насос установлен внутри масляного поддона и прикреплен двумя болтами к блоку цилиндров. Рис. 3. Масляный насос с шестернями наружного зацепления: 1 — сетка; 2 — патрубок; 3 — клапан; 4 — пружина; 5 — крышка; 6, 8, 11 — шестерни; 7 — корпус; 9 — ось; 10 — вал Рис. 4. Масляный насос с шестернями внутреннего зацепления: 1 — корпус; 2, 3 — шестерни; 4 — клапан; 5 — пружина; 6 — манжета; 7 — крышка; 8 — маслоприемник; 9 — выступ; 10 — вал Масляный насос другого типа (рис. 4) имеет две шестерни внутреннего зацепления. Он состоит из корпуса 1, крышки 7, ведущей 3 и ведомой 2 шестерен, маслоприемника 8 и редукционного клапана 4. Корпус насоса отлит из чугуна. Он имеет две полости (всасывания и нагнетания), которые разделены между собой выступом 9. Ведущая и ведомая шестерни изготовлены из спеченного материала и размещены внутри корпуса. Ведущая шестерня 3 установлена на переднем конце коленчатого вала 10, который уплотняется в крышке насоса манжетой 6. К корпусу прикреплены маслоприемник с фильтрующей сеткой и крышка. Крышка 7 насоса отлита из алюминиевого сплава. В ней размещен редукционный клапан 4, давление срабатывания которого обеспечивается пружиной 5. При вращении шестерен масло через маслоприемник поступает во всасывающую полость насоса. Оно заполняет впадины между зубьями шестерен, переносится в полость нагнетания и под давлением направляется в приемный канал блока цилиндров. Редукционный клапан срабатывает при возрастании давления выше допустимого и перепускает часть масла из нагнетательной полости насоса во всасывающую. Подача насоса равна 34 л/мин при частоте вращения ведущей шестерни 6000 мин -1, а создаваемое Давление — 0,5 МПа. Масляный фильтр очищает масло от твердых частиц (продуктов износа трущихся деталей, нагара и т.п.), так как они вызывают повышенное изнашивание деталей и засоряют масляные магистрали. эксплуатации автомобиля летом. Он установлен перед радиатором системы охлаждения двигателя и включается с помощью крана 10, предохранительный клапан 9 открывает проход масла в радиатор при давлении 0,07… 0,09 МПа. Масло из радиатора сливается по шлангу в масляный поддон. Рис. 7. Смазочная система с масляным радиатором: 1 – маслоприемник; 2, 9 — клапаны; 3 — радиатор; 4, 8 — датчики; 5 — магистраль; 6 — горловина; 7 — фильтр; 10 — кран; 11 — насос; 12 — поддон 1. 3 Вентиляция картера двигателя Автомобили выделяют в окружающую среду много ядовитых веществ, из которых 65 % содержат отработавшие газы, 20% — картерные газы и 15% — пары топлива. Вентиляция картера двигателя и ее тип существенно влияют на количество выделяемых в окружающую среду токсичных веществ. Вентиляция картера двигателя предназначена для удаления картерных газов (состоящих из горючей смеси и продуктов сгорания), которые разжижают масло и образуют смолистые вещества и кислоты. Кроме того, картерные газы повышают давление в картере двигателя и вызывают утечку масла через уплотнения. На легковых автомобилях система вентиляции картера двигателя закрытого типа. Она обеспечивает за счет вакуума во впускном трубопроводе принудительное удаление картерных газов в цилиндры двигателя на догорание. В результате предотвращается попадание картерных газов в салон кузова автомобиля и уменьшается выброс ядовитых веществ в окружающую среду. При работе двигателя (рис. 8) картерные газы отсасываются через маслоотделитель 7 и шланг 6 в вытяжной коллектор 4 воздушного фильтра 3. Из вытяжного коллектора при холостом ходе и малых нагрузках двигателя газы поступают через шланг 2 и золотник 1 под дроссельные заслонки карбюратора. Рис. 8. Вентиляция картера двигателя: 1 — золотник; 2, 6 — шланги; 3 — воздушный фильтр; 4 — коллектор; 5 — пламегаситель; 7 — маслоотделитель; 8 – трубка При остальных режимах работы двигателя картерные газы поступают в карбюратор через воздушный фильтр 3. В маслоотделителе 7 из газов выделяется масло, которое по трубке 8 стекает в масляный поддон. Пламегаситель 5 исключает проникновение пламени в картер двигателя при вспышках в карбюраторе. 2. Система охлаждения 2.1 Назначение и характеристика Системой охлаждения называется совокупность устройств, осуществляющих принудительный регулируемый отвод и передачу теплоты от деталей двигателя в окружающую среду. Система охлаждения предназначена для поддержания оптимального температурного режима, обеспечивающего получение максимальной мощности, высокой экономичности и длительного срока службы двигателя. При сгорании рабочей смеси температура в цилиндрах двигателя повышается до 2500 °С и в среднем при работе двигателя составляет 800…900°С. Поэтому детали двигателя сильно нагреваются, и если их не охлаждать, то будут снижаться мощность двигателя, его экономичность, увеличиваться изнашивание деталей и может произойти поломка двигателя. Рис. 9. Типы систем охлаждения При чрезмерном охлаждении двигатель также теряет мощность, ухудшается его экономичность и возрастает изнашивание. Для принудительного и регулируемого отвода теплоты в двигателях автомобилей применяют два типа системы охлаждения (рис. 9). Тип системы охлаждения определяется теплоносителем (рабочим веществом), используемым для охлаждения двигателя. Применение в двигателях различных систем охлаждения зависит от типа и назначения двигателя, его мощности и класса автомобиля. В жидкостной системе охлаждения используются специальные охлаждающие жидкости — антифризы различных марок, имеющие температуру загустевания — 40 °С и ниже. Антифризы содержат антикоррозионные и антивспенивающие присадки, исключающие образование накипи. Они очень ядовиты и требуют осторожного обращения. Воздушная система охлаждения имеет ограниченное применение в двигателях. 2.2 Конструкция и работа жидкостной системы охлаждения В двигателях автомобилей применяется закрытая (герметичная) жидкостная система охлаждения с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости. Внутренняя полость закрытой системы охлаждения не имеет постоянной связи с окружающей средой, а связь осуществляется через специальные клапаны (при определенном давлении или вакууме), находящиеся в пробках радиатора или расширительного бачка системы. Охлаждающая жидкость в такой системе закипает при 110… 120 °С. Принудительная циркуляция охлаждающей жидкости в системе обеспечивается жидкостным насосом. Система охлаждения двигателя состоит из рубашки охлаждения головки и блока цилиндров, радиатора, насоса, термостата, вентилятора, расширительного бачка, соединительных трубопроводов и сливных краников. Кроме того, в систему охлаждения входит отопитель салона кузова автомобиля. При непрогретом двигателе основной клапан термостата 19 (рис. 11) закрыт, и охлаждающая жидкость не проходит через радиатор 10. В этом случае жидкость нагнетается насосом 17 в рубашку охлаждения 8 блока и головки цилиндров двигателя. Из головки блока цилиндров через шланг 3 жидкость поступает к дополнительному клапану термостата и попадает вновь в насос. Вследствие циркуляции этой части жидкости двигатель быстро прогревается. Одновременно меньшая часть жидкости поступает из головки блока цилиндров в обогреватель (рубашку) впускного трубопровода двигателя, а при открытом кране — в отопитель салона кузова автомобиля. Рис. 11. Система охлаждения двигателя: 1, 2, 3, 5, 15, 18 — шланги; 4 — патрубок; 6 — бачок; 7, 9 — пробки; 8 — рубашка охлаждения; 10 — радиатор; 11 — кожух; 12 — вентилятор; 13, 14 — шкивы; 16— ремень; 17 — насос; 19 — термостат При прогретом двигателе дополнительный клапан термостата закрыт, а основной клапан открыт. В этом случае большая часть жидкости из головки блока цилиндров попадает в радиатор, охлаждается в нем и через открытый основной клапан термостата поступает в насос. Меньшая часть жидкости, как и при непрогретом двигателе, циркулирует через обогреватель впускного трубопровода двигателя и отопитель салона кузова. В некотором интервале температур основной и дополнительный клапаны термостата открыты одновременно, и охлаждающая жидкость циркулирует в этом случае по двум направлениям (кругам циркуляции). Количество циркулирующей жидкости в каждом круге зависит от степени открытия клапанов термостата, чем обеспечивается автоматическое поддержание оптимального температурного режима Двигателя. Расширительный бачок 6, заполненный охлаждающей жидкостью, сообщается с атмосферой через резиновый клапан, Установленный в пробке 7 бачка. Бачок соединен шлангом с наливной горловиной радиатора, которая имеет пробку 9 с клапанами. Бачок компенсирует изменения объема охлаждающей жидкости, и в системе поддерживается постоянный объем циркулирующей жидкости. Для слива охлаждающей жидкости из системы охлаждения имеются два сливных отверстия с резьбовыми пробками, одно из которых находится в нижнем бачке радиатора, а другое в блоке цилиндров двигателя. Температура жидкости в системе контролируется указателем, датчик которого установлен в головке блока цилиндров двигателя. Жидкостный насос обеспечивает принудительную циркуляцию жидкости в системе охлаждения двигателя. На двигателях автомобилей применяют лопастные насосы центробежного типа (рис. 12). Вал 6 насоса установлен в отлитой из алюминиевого сплава крышке 4 в двухрядном неразборном подшипнике 5. Подшипник размещен и зафиксирован в крышке стопорным винтом 8. На одном конце вала напрессована литая чугунная крыльчатка 1, а на другом конце — ступица 7и шкив 11 вентилятора 15. При вращении вала насоса охлаждающая жидкость через патрубок 10 поступает к центру крыльчатки, захватывается ее лопастями, отбрасывается к корпусу 2 насоса под действием центробежной силы и через окно 3 в корпусе направляется в рубашку охлаждения блока цилиндров двигателя. Уплотнительное устройство Р, состоящее из самоподжимной манжеты и графитокомпозитного кольца, установленное на валу насоса, исключает попадание жидкости в подшипник вала. Привод насоса и вентилятора осуществляется клиновым ремнем 12 от шкива 13, который установлен на переднем конце коленчатого вала двигателя. С помощью этого ремня также вращается шкив 14 генератора. Нормальную работу насоса и вентилятора обеспечивает правильное натяжение ремня. Натяжение ремня регулируют путем перемещения генератора в сторону от двигателя (показано на рис. 12 стрелкой а). Насос корпусом 2, отлитым из алюминиевого сплава, крепится к фланцу блока цилиндров в передней части двигателя. Рис. 12. Жидкостный насос (а) и вентилятор (б) двигателя: 1 — крыльчатка; 2 — корпус; 3 — окно; 4 — крышка; 5 — подшипник; 6 — вал; 7 — ступица; 8 — винт; 9 — уплотнительное устройство; 10 — патрубок; 11, 13,14 — шкивы; 12 — ремень; 13 — вентилятор; 16 — накладка; 17 — болт Рассмотрим устройство насоса, привод которого осуществляется зубчатым ремнем (рис. 13). Вал 4 насоса установлен в корпусе 5 из алюминиевого сплава в неразборном двухрядном шариковом подшипнике 3. Подшипник стопорится в корпусе винтом 2 и уплотняется специальным устройством 6, включающим в себя графитокомпозитное кольцо и манжету. На переднем конце вала напрессован зубчатый шкив 1 из спеченного материала, а на заднем конце — крыльчатка 8. В крыльчатке сделаны два сквозных отверстия 7, которые соединяют между собой полости с охлаждающей жидкостью, расположенные по обе стороны крыльчатки. верхнем бачке J радиатора имеется горловина 2, через которую систему охлаждения заполняют жидкостью. Горловина герметично закрывается пробкой J, имеющей два клапана — впускной 7 и выпускной 8. Выпускной клапан открывается при избыточном давлении в системе 0,05 МПа, и закипевшая охлаждающая жидкость через патрубок 6 и соединительный шланг выбрасывается в расширительный бачок. Впускной клапан не имеет пружины и обеспечивает связь внутренней полости системы охлаждения с окружающей средой через расширительный бачок и резиновый клапан в его пробке, который срабатывает при давлении, близком к атмосферному. Впускной клапан перепускает жидкость из расширительного бачка при уменьшении ее объема в системе (при охлаждении) и пропускает в расширительный бачок при увеличении объема (при нагревании жидкости). Радиатор установлен нижним бачком 4 на кронштейны кузова на двух резиновых опорах, а вверху закреплен двумя болтами через стальные распорки и резиновые втулки. Рис. 15. Неразборный радиатор (а) и кожух (б) вентилятора двигателя: 1 — пробка; 2 — горловина; 3,4— бачки; 5 — сердцевина; 6 — патрубок; 7, 8 — клапаны; 9 — кожух; 10 — уплотнитель Для направления воздушного потока через радиатор и более эффективной работы вентилятора за радиатором установлен стальной кожух 9 вентилятора (рис. 15, 6), состоящий из двух половин. Обе половины кожуха имеют резиновые уплотнители 10, которые уменьшают проход воздуха к вентилятору помимо радиатора и предохраняют от поломок кожух и радиатор при колебаниях двигателя на резиновых опорах крепления. Радиатор не имеет жалюзи и утепляется в случае необходимости специальным съемным чехлом- утеплителем. Радиатор автомобиля, приведенный на рис. 16, — разборный, с горизонтальным расположением трубок и вертикальным расположением охлаждающих пластин. Радиатор не имеет заливной горловины и выполнен двухходовым — охлаждающая жидкость входит в него и выходит через левый бачок, который разделен перегородкой. Бачки радиатора пластмассовые. Левый бачок 8 имеет три патрубка, через которые соединяется с расширительным бачком, термостатом и выпускным патрубком головки блока цилиндров. Правый бачок 1 имеет сливную пробку 10, в нем установлен датчик 3 включения вентилятора. К бачкам через резиновые уплотнительные прокладки Скрепится сердцевина 2радиатора. Она состоит из двух рядов алюминиевых круглых трубок и алюминиевых пластин с насечками. В части трубок вставлены пластмассовые турбулизаторы в виде штопоров. Двойной ход жидкости через радиатор, насечки на охлаждающих пластинах и турбулизаторы в трубках обеспечивают турбулентное движение жидкости и воздуха, что повышает эффективность охлаждения жидкости в радиаторе. Алюминиевая сердцевина и пластмассовые бачки существенно уменьшают массу радиатора. Радиатор установлен на трех резиновых опорах 9. Две опоры находятся снизу под левым и правым бачками, а третья опора — сверху. Резиновые опоры и прокладки между сердцевиной и бачками делают радиатор нечувствительным к вибрациям. Рис. 16. Разборный радиатор (а) и электровентилятор (6) двигателя: 1, 8 — бачки; 2 — сердцевина; 3 — датчик; 4 — прокладка; 5 — вентилятор; 6 — электродвигатель; 7 — кожух; 9 — опора; 10 — пробка Вентилятор увеличивает скорость и количество воздуха, проходящего через радиатор. На двигателях автомобилей устанавливают четырех- и шестилопастные вентиляторы. Вентилятор 15 двигателя (см. рис. 12) — шестилопастный. Лопасти его имеют скругленные концы и расположены под утлом к плоскости вращения вентилятора. Вентилятор крепится накладкой 16 и болтами 17 к ступице и приводится во вращение от шкива коленчатого вала. На некоторых двигателях (см. рис. 16) применяется электровентилятор. Он состоит из электродвигателя 6 и вентилятора 5. Вентилятор — четырехлопастный, крепится на валу электродвигателя. Лопасти на ступице вентилятора расположены неравномерно и под углом к плоскости его вращения. Это увеличивает подачу вентилятора и уменьшает шумность его работы. Для более эффективной работы электровентилятор размещен в кожухе 7, который прикреплен к радиатору. Электровентилятор крепится к кожуху на трех резиновых втулках. Включается и выключается электровентилятор автоматически датчиком 3 в зависимости от температуры охлаждающей жидкости.

Важность систем смазки и охлаждения в двигателе

Содержание

Система смазки и охлаждения двигателя внутреннего сгорания очень важна. Если система смазки выйдет из строя, не только двигатель остановится, но и многие детали, скорее всего, будут повреждены и не подлежат ремонту. Охлаждающая жидкость защищает двигатель от замерзания или перегрева.

Какое значение имеет система смазки для двигателя?

1. Работа системы смазки заключается в распределении масла по движущимся частям для уменьшения трения между поверхностями, которые трутся друг о друга.
2. Масляный насос расположен в нижней части двигателя.
3. Насос приводится в действие червячной передачей от кулачкового вала основного выпускного клапана.
4. Масло подается в верхнюю часть двигателя по подающей линии.
5. Небольшие отверстия в линии подачи позволяют маслу стекать внутрь картера.
6. Масло капает на поршни, когда они движутся в цилиндрах, смазывая поверхность между поршнем и цилиндром.
7. Затем масло стекает внутрь картера к коренным подшипникам, удерживающим коленчатый вал.
8. Масло собирается и разбрызгивается на подшипники для смазки этих поверхностей.
9. На внешней стороне нижней части картера расположена трубка для сбора отработанного масла, которая возвращает его в масляный насос для повторной циркуляции.

Система смазки

Назначение системы смазки

Смазка

  • Уменьшает трение за счет создания тонкой пленки (зазора) между движущимися частями (подшипниками и шейками)

Уплотнения

  • Масло способствует образованию газонепроницаемого уплотнения между поршневыми кольцами и стенками цилиндра (уменьшает прорыв газов)
  • Внутренняя утечка масла (прорыв газов) приводит к появлению синего дыма в выпускной трубе.

Очищает

  • При циркуляции в двигателе масло собирает частицы металла и нагар и возвращает их обратно в поддон.

Амортизирует удары

  • Когда на подшипники воздействуют большие нагрузки, масло помогает смягчить нагрузку.

Вязкость:

  • Вязкость является мерой сопротивления масла течению.
  • Масло с низкой вязкостью жидкое и легко течет
  • Масло с высокой вязкостью густое и медленно течет.
  • При нагревании масло становится более вязким (разжижается)

Правильная смазка двигателя — сложный процесс.

Моторное масло должно выполнять множество функций в различных условиях эксплуатации.

Основные функции масла перечислены ниже:
1. Обеспечьте барьер между движущимися частями, чтобы уменьшить трение, накопление тепла и износ.
2. Рассеивание тепла. Трение движущихся частей и сгорание топлива производят тепло, которое необходимо отводить.
3. Впитывает и взвешивает грязь и другие частицы. Грязь и частицы углерода должны переноситься маслом к ​​масляному фильтру, где они могут задерживаться.
4. Нейтрализует кислоты, которые могут накапливаться и разрушать полированные металлические поверхности.
5. Покройте все детали двигателя. Масло должно иметь возможность оставлять защитный слой на всех деталях, когда двигатель выключен, чтобы предотвратить ржавчину и коррозию.
6. Противостоит образованию шлама и лака. Масло должно выдерживать экстремальные температуры без изменения физических свойств или разрушения.
7. Оставайтесь жидким в холодную погоду; но остаются достаточно толстыми, чтобы обеспечивать двигатель

Что система охлаждения делает для двигателя.
1. Хотя бензиновые двигатели значительно улучшились, они все еще не очень эффективны при преобразовании химической энергии в механическую.
2. Большая часть энергии бензина (возможно, 70 %) преобразуется в тепло, и работа системы охлаждения состоит в том, чтобы позаботиться об этом тепле. Фактически, система охлаждения автомобиля, едущего по автостраде, рассеивает достаточно тепла, чтобы обогреть два дома среднего размера!
3. Основной задачей системы охлаждения является предотвращение перегрева двигателя путем передачи этого тепла воздуху, но система охлаждения также выполняет несколько других важных функций.
4. Двигатель вашего автомобиля лучше всего работает при довольно высокой температуре.
5. Когда двигатель холодный, компоненты изнашиваются быстрее, двигатель менее эффективен и выбрасывает больше вредных веществ.
6. Таким образом, еще одна важная задача системы охлаждения состоит в том, чтобы позволить двигателю прогреться как можно быстрее, а затем поддерживать постоянную температуру двигателя.


Эл.0003

Введение в сосуды под давлением Сосуды, резервуары и трубопроводы, которые транспортируют, хранят или принимают жидкости, называются сосудами под давлением.
Сосуд под давлением определяется как сосуд с давлением…

Продолжить чтение
Шарнирное соединение используется для соединения двух стержней, находящихся под действием растягивающих нагрузок. Однако, если соединение направляется, стержни могут выдерживать сжимающую нагрузку. Шарнирный сустав…

Продолжить чтение

Авиационные масла и системы охлаждения

Двигатели внутреннего сгорания должны быть надлежащим образом смазаны и охлаждены во время работы, чтобы обеспечить безопасную работу и функционировать так, как задумано производителем. В этом посте мы сосредоточимся на системах смазки и охлаждения типичного авиационного двигателя внутреннего сгорания.

Система смазки

Двигатели внутреннего сгорания (ВС) состоят из множества высокоскоростных вращающихся компонентов, работающих при высокой температуре. Типичный двигатель внутреннего сгорания для авиации общего назначения работает со скоростью примерно 2000 об/мин и, как ожидается, проработает 2000 часов между капитальными ремонтами. Правильная смазка всех движущихся и вращающихся частей жизненно важна для достижения этой цели. Смазка осуществляется маслом авиационного класса, которое непрерывно прокачивается через двигатель во время работы.

Прежде чем углубляться в детали масляной системы, давайте начнем с общего обзора свойств масла.

Свойства масла как смазочного материала

Масло выполняет ряд основных функций, поскольку оно циркулирует в двигателе.

  • Уменьшает трение между движущимися частями, защищая компоненты двигателя.
  • Обеспечивает газовое уплотнение между поршнем и стенками цилиндра.
  • Способствует охлаждению двигателя за счет отвода тепла от двигателя.
  • Удаляет посторонние частицы и загрязнения с помощью процесса фильтрации.

Масло также обеспечивает демпфирование частей двигателя, подвергающихся ударным нагрузкам, например поршень, движущийся в цилиндре, подверженном детонации.

Очень важно, чтобы в авиадвигателе использовалось правильное масло. Изготовитель двигателя указывает список одобренных для использования авиационных масел, который зависит от преобладающего климата, в котором эксплуатируется самолет.

Приведенная ниже таблица взята из технического описания обычного авиационного смазочного масла Aeroshell Oil W100. Вы можете скачать даташит здесь. Мы будем использовать эту ссылку в качестве руководства для изучения различных свойств, которые делают хорошее авиационное масло.

Рисунок 1: Выдержка из технического паспорта AeroShell Oil W100

Вязкость

Вязкость определяется как мера сопротивления жидкости деформации и является функцией сил внутреннего трения между слоями жидкости (напряжения сдвига). Проще говоря, вязкость можно рассматривать как меру густоты или липкости жидкости. Например: сироп намного гуще и льется намного медленнее, чем вода, и поэтому мы говорим, что сироп является более вязкой жидкостью, чем вода (вязкость сиропа выше, чем у воды).

Масла стандартизированы и определяются по классам вязкости. Эта стандартизация была завершена Обществом автомобильных инженеров (SAE) для обеспечения нормативного надзора, и вы увидите, что многие масла относятся к классификации SAE. В приведенном выше примере Aeroshell W100 класс масла по SAE равен 50. Это масло предназначено для использования в условиях умеренного климата (15–30 °C).

Температура оказывает большое влияние на вязкость масла. Более низкие температуры приводят к увеличению вязкости (тяжелее разливать), а более высокие температуры вызывают снижение вязкости (легче разливать). Именно по этой причине для работы в разных климатических условиях предпочтение отдается маслам разных марок. В более холодном климате предпочтительнее масло с более низкой вязкостью, так как это гарантирует, что масло не будет настолько густым, что затруднит запуск двигателя в холодный день. Точно так же использование масла со слишком низкой вязкостью в жарком климате может привести к падению вязкости до опасного уровня, когда двигатель работает при высокой температуре; и масло может не обеспечить необходимую смазку.

Масла для авиационных двигателей, как правило, имеют несколько иную классификацию по сравнению с рейтингами SAE, рассмотренными выше, но они эквивалентны, и вы можете преобразовать их следующим образом.

Класс SAE Авиационный класс
SAE 30 65
САЕ 40 80
SAE 50 100
САЕ 60 120
Кинематическая вязкость

В таблице из спецификации приведены значения кинематической вязкости для масла Aeroshell W100 при 40°C и 100°C. Это дает нам удобный способ анализа влияния температуры на вязкость масла.

Кинематическая вязкость — это просто отношение вязкости жидкости к плотности жидкости, и ее можно рассматривать как меру внутреннего сопротивления масла течению только под действием силы тяжести. Кинематическая вязкость масла определяется путем испытания путем измерения времени, необходимого известному объему масла для прохождения фиксированного расстояния через специально откалиброванную трубку. Кинематическая вязкость масла сильно зависит от температуры, поэтому испытание необходимо проводить в лабораторных условиях, где можно тщательно контролировать температуру.

Рисунок 2: Вискозиметр жидкости для измерения кинематической вязкости

Кинематическая вязкость обычно записывается в единицах сСт (сСт или мм²/с). Согласно спецификации для Aeroshell W100, кинематическая вязкость этого масла составляет 230 сСт при 40°C и 19,7 сСт при 100°C. Это масло в 11,7 раза более вязкое при 40°С, чем при 100°С. Это дает некоторое представление о том, почему так важно выбрать правильное масло, соответствующее преобладающим условиям окружающей среды.

Плотность и удельный вес

Плотность – это мера массы вещества на единицу объема. Если известна плотность масла и объем, требуемый двигателю, то общую массу масла можно легко определить, умножив плотность на объем.

Плотность масла Aeroshell W100 указана как 0,886 кг/л. Плотность воды составляет 1,0 кг/л (1,0000 кг/л при 4°C и 0,9982 кг/л при 20°C), поэтому сразу видно, что нефть менее плотна, чем вода. Это означает, что если вы наполните стакан маслом, а затем добавите в раствор воду, вода всегда будет опускаться на дно стакана, поскольку вода более плотная (тяжелее на единицу объема). Это очень удобно для пилотов, поскольку любые загрязнения в масляной системе всегда оседают на дно масляного картера (контейнера, в котором находится масло в самолете), откуда их можно легко удалить. Топливо также менее плотное, чем вода, поэтому во время предполетной подготовки вы всегда извлекаете небольшое количество топлива из основания топливного бака, чтобы проверить его на загрязнение.

Отношение плотности любой жидкости к плотности воды при 4°C известно как удельный вес жидкости. В этом случае удельный вес (SG) масла составляет 0,886. Другим термином для удельного веса является относительная плотность. Их можно использовать взаимозаменяемо.

Температура застывания

Температура застывания — это самая низкая температура, при которой жидкость может вылиться. Температура застывания Aeroshell W100 заявлена ​​как -17°C. Важно обеспечить, чтобы самая низкая ожидаемая температура окружающей среды, при которой будет эксплуатироваться воздушное судно, была значительно выше этой температуры.

Температура воспламенения

Это самая низкая температура, до которой масло может быть нагрето до выделения паров, которые при смешивании с воздухом и воздействии источника воспламенения воспламеняются, но не продолжают гореть. Температура вспышки Aeroshell W100 составляет 250°C.

Температура воспламенения

Это температура, выше которой масло выделяет достаточное количество паров, чтобы масло продолжало гореть при контакте с источником воспламенения.

Содержание золы

Aeroshell W100 представляет собой беззольное масло-диспергатор. Это означает, что в масло были добавлены определенные присадки для облегчения удаления загрязняющих веществ, которые в противном случае могут засорить или закупорить масляные каналы. Эти загрязняющие вещества (обычно побочные продукты сгорания) остаются взвешенными в масле до тех пор, пока они не осядут в масляном фильтре, когда масло циркулирует через двигатель, или не будут слиты при замене масла. Это продлевает срок службы двигателя и снижает его износ.

Системы смазки двигателей

В авиационных двигателях обычно используется одна из двух систем смазки: система с мокрым картером или система с сухим картером. Основное различие между этими двумя системами заключается в том, где в системе хранится масло.

В обоих случаях масло из резервуара (отстойника) перекачивается под давлением в двигатель, где оно смазывает подшипники и механические компоненты, а затем возвращается обратно в резервуар.

Мокрый поддон

В системе с мокрым картером картер двигателя работает как встроенный резервуар (отстойник) для масла в системе смазки. Поскольку картер представляет собой самую нижнюю часть блока цилиндров, масло, которое перекачивается к подшипникам, естественным образом возвращается в картер под действием силы тяжести.

Масло нагнетается под давлением механическим топливным насосом, который приводится в действие вспомогательным валом двигателя. Масло проходит через фильтр для удаления любых загрязнений, через маслоохладитель для регулирования температуры масла и, наконец, попадает в двигатель. Как только масло попадает в двигатель, оно проходит через ряд каналов в двигателе, смазывая внутренние компоненты, прежде чем стекать обратно в поддон в картере.

Перепускной клапан расположен между механическим насосом и фильтром для защиты системы в случае засорения фильтра. Если это произойдет, повышение давления приведет к открытию механического клапана, что позволит маслу беспрепятственно пройти к двигателю. Нефильтрованное масло явно предпочтительнее полного отсутствия масла, так как масляное голодание приведет к заклиниванию двигателя.

В двигателе с воздушным охлаждением масляная система обеспечивает приблизительно от 30 % до 40 % общего охлаждения. Масло притягивает много тепла при прохождении через двигатель, которое рассеивается через маслоохладитель с воздушным охлаждением перед повторным входом в двигатель. Масляный радиатор извлекает тепло из масла, понижая его температуру, тем самым снижая общую температуру двигателя. Термостатический байпас позволяет регулировать температуру масла. Если масло слишком холодное (вязкость увеличивается при более низких температурах), то байпас откроется, отводя масло от охладителя обратно в двигатель.

Датчики температуры и давления масла в кабине позволяют пилоту контролировать масляную систему. Расположение датчиков определяет, какую информацию пилот может получить от датчиков. В большинстве случаев оба датчика расположены после масляного радиатора, но перед подачей масла в двигатель. Таким образом, пилот может быть уверен, что масло, поступающее в двигатель, находится в правильном диапазоне температуры и давления. Падение давления или повышение температуры указывает на то, что насос неисправен или охладитель не работает должным образом.

Рисунок 3: Система смазки с мокрым картером

Сухой картер

Система с сухим картером содержит многие из тех же компонентов, что и система с мокрым картером, с основным отличием в том, что масло хранится во внешнем масляном баке, удаленном от двигателя. Поскольку масляный бак отделен от двигателя, для перекачки масла из двигателя обратно в бак требуется второй масляный насос, называемый продувочным насосом. Масло, выходящее из картера, обычно проходит через фильтр, а затем перекачивается обратно в резервуар с сухим картером.

Внешний масляный резервуар обычно размещается над двигателем, чтобы использовать гравитацию для облегчения подачи масла в двигатель.

Сухой картер имеет ряд преимуществ перед системой с мокрым картером. К ним относятся:

  • Благодаря хранению масла в отдельном резервуаре и использованию откачивающих насосов для возврата масла в поддон, риск масляного голодания двигателя при маневрах с высокой перегрузкой или при полете в перевернутом положении минимален. Именно по этой причине в пилотажных самолетах используется система с сухим картером.
  • В конфигурации с сухим картером легче контролировать давление и температуру масла, поскольку масло хранится вдали от горячего двигателя. В результате температура масла обычно ниже в конструкции с сухим картером.

Сухой картер увеличивает стоимость, сложность и вес масляной системы, поскольку резервуар больше не является неотъемлемой частью двигателя, и требуются дополнительные насосы для откачки масла обратно в бак.

Рисунок 4: Система смазки с сухим картером

Неисправности системы

Пилот может контролировать давление и температуру масла из кабины. Датчики этих датчиков обычно располагаются непосредственно перед попаданием масла в двигатель, что обеспечивает четкую индикацию состояния масла, используемого для смазки.

Важно постоянно следить за температурой и давлением масла во время полета. Отклонение любого из них может быть предупреждением о надвигающемся отказе двигателя.

Рисунок 5: Датчик температуры и давления масла

Ниже приведены некоторые распространенные неисправности и предложения по устранению аномалий давления и температуры.

Аномалии давления масла

Давление масла за пределами нормального рабочего диапазона, как слишком высокое, так и слишком низкое, может быть опасным, и при обнаружении пилот должен всегда пытаться приземлиться как можно быстрее и безопаснее.

Высокое давление масла может указывать на то, что засорение системы или неисправный предохранительный клапан вызывают повышение давления в системе выше безопасного уровня. Если давление продолжает расти, существует вероятность того, что вся система может выйти из строя, поскольку повышенное давление разорвет систему в самом слабом месте.

Низкое давление масла может указывать на неисправность масляного насоса, утечку в системе или низкий общий уровень масла из-за чрезмерного расхода масла двигателем. По мере старения авиационных двигателей и износа поршневых колец двигатель может начать сжигать масло, вытекающее в зазор между поршнем и стенкой цилиндра. В рамках предполетной проверки важно всегда проверять наличие достаточного количества масла в системе. Всякий раз, когда масло добавляется в двигатель, это должно быть записано в журнале полетов самолета. Таким образом, любое чрезмерное потребление должно быть выявлено, если отслеживается тенденция потребления.

Колебания давления масла часто являются предупреждающим признаком того, что проблема начинает проявляться. Если во время полета давление масла начинает колебаться, целесообразно провести осмотр всей системы механиком.

Аномалии температуры масла

Важно контролировать температуру масла на всех этапах полета, так как повышение температуры масла указывает на недостаточное охлаждение двигателя. В некоторых ситуациях, особенно в особенно жаркий день, тангаж самолета при наборе высоты может привести к повышению температуры масла из-за недостаточного охлаждения двигателя. Большинство легких самолетов имеют воздушное охлаждение, и по мере увеличения угла тангажа двигателю становится все труднее получать объем воздуха, необходимый для обеспечения надлежащего охлаждения. Это проявляется в повышении температуры головки блока цилиндров, а также температуры масла. Лучшим решением для смягчения этого является уменьшение угла набора высоты и увеличение скорости набора высоты. Это обеспечит больший приток воздуха в двигатель, что приведет к падению температуры головки блока цилиндров. Другой вариант — выполнять ступенчатый набор высоты, периодически выравниваясь для охлаждения двигателя, пока не будет достигнут желаемый эшелон полета.

Температуру масла следует рассматривать не изолированно, а в сочетании с давлением масла. Во всех случаях любое отклонение от нормы следует рассматривать как серьезное, и обычно лучше всего приземлиться как можно быстрее.

Система охлаждения

В идеальном мире вся химическая энергия, хранящаяся в топливе, будет преобразована непосредственно в полезную тягу двигателя в процессе сгорания. Если бы это было так, то мы могли бы сказать, что двигатель работает на 100 %. К сожалению, мы живем в реальном мире, где большая часть энергии, хранящейся в топливе, используется для преодоления трения в двигателе или преобразуется в тепло и шум в качестве побочного продукта сгорания.

На самом деле типичный двигатель внутреннего сгорания имеет КПД всего 25–35 %, что означает, что 65–75 % всей энергии, выделяемой при сгорании топлива, используется для работы двигателя или рассеивается в виде тепла.

На приведенной ниже круговой диаграмме показано типичное распределение энергии, высвобождаемой при сгорании, на создание полезной тяги для движения летательного аппарата вперед.

Рисунок 6: Типичная схема передачи энергии от топлива к двигателю внутреннего сгорания и окружающей среде требуется для того, чтобы двигатель продолжал безопасно работать.

Зачем нужно охлаждение?

Если бы не было внешнего охлаждения двигателя, то температура в цилиндрах поднялась бы до опасного уровня, началась бы детонация топливно-воздушной смеси, и в конечном итоге двигатель так сильно нагрелся бы, что произошел бы катастрофический отказ.

В большинстве легких самолетов используется воздушное и масляное охлаждение для поддержания температуры двигателя под контролем. Некоторые авиационные двигатели, особенно двигатели Rotax, используют жидкостное охлаждение (через радиатор) в качестве основного средства охлаждения двигателя.

Охлаждение масла

В этом посте мы уже рассказывали об охлаждении масла, но подведем итог: масло является эффективным средством отвода тепла от внутренних компонентов двигателя и отвода тепла в атмосферу через масляный радиатор, который является частью масляной системы.

Воздушное охлаждение

Воздушное охлаждение играет жизненно важную роль в поддержании температуры цилиндров на безопасном уровне. Воздушное охлаждение обеспечивает непрерывный проход окружающего воздуха через переднюю часть капота и выход через заднюю часть моторного отсека. Этот воздух тщательно направляется к каждой головке блока цилиндров и другим горячим частям двигателя через перегородки. Холодный окружающий воздух проходит через ребра охлаждения каждой головки цилиндров, поглощая тепло и отводя его от двигателя.

Рисунок 7: Теплообмен от головок цилиндров к воздуху в двигателе с воздушным охлаждением

Дефлекторы двигателя

Дефлекторы двигателя регулируют поток воздуха в моторном отсеке с помощью алюминиевых направляющих и резиновых уплотнений. Целью перегородки является создание области высокого давления над цилиндрами двигателя. Нижняя часть моторного отсека образует зону пониженного давления благодаря выпускным отверстиям в основании капота. Эта разница давлений вызывает всасывание воздуха из области высокого давления в область низкого давления. Это всасывание за головками цилиндров обеспечивает эффективное воздушное охлаждение двигателя.

Рисунок 8: Дефлекторы двигателя способствуют эффективному воздушному охлаждению

Створки капота

На некоторых этапах полета может потребоваться дополнительное воздушное охлаждение для поддержания низкой температуры головки цилиндров. Длительный набор высоты в жаркий день или даже длительное руление и ожидание — это случаи, когда скорость полета вперед низкая (или равна нулю), что делает воздушное охлаждение менее эффективным.

Створки капота представляют собой откидные створки, расположенные на нижней стороне капота двигателя (в описанной выше зоне низкого давления), которые можно открывать и управлять ими из кабины, когда требуется дополнительное охлаждение. Открытие створок капота приводит к усилению потока воздуха через моторный отсек, что способствует охлаждению двигателя.

Рисунок 9: Открытые створки капота самолета Cessna 182 во время взлета

Створки капота могут быть довольно большими и всегда высовываться в воздушный поток в выпущенном состоянии.