Воздушное охлаждение двигателя

При воздушном охлаждении теплообмен происходит непосредственно между, деталями двигателя и атмосферным воздухом. Встречный поток воздуха, омывая внешнюю поверхность цилиндров и других деталей, отнимает от них. тепло, что дает возможность поддерживать их температуру на уровне, безопасном для работы двигателя.

Для увеличения количества отводимого от головок и гильз цилиндров тепла их снабжают ребрами, увеличивая тем самым в несколько раз поверхность, омываемую воздухом.

 

У современных двигателей величина охлаждающей поверхности цилиндров лежит в пределах 150÷220 см2/л. с. При указанных соотношениях общая поверхность охлаждения получается очень большой и тем большей, чем больше мощность двигателя, снимаемая с одного литра рабочего объема, составляя, например, для двигателя АШ-82 ФН около 1,8 м2 на один цилиндр.

Расположение охлаждающих ребер на цилиндре воздушного охлаждения показано на рис. 6.19. Около 65 ÷ 70 % всей поверхности охлаждения размещается на головке. Нижняя часть головки цилиндрами коробка выпускного клапана обычно имеют более оребренную поверхность, чем коробка впускного клапана. Это вызвано тем, что головка цилиндра нагревается больше, чем гильза, а коробка выпускного клапана — значительно сильнее коробки впускного клапана.

Поперечное сечение (профиль) ребер делается обычно прямоугольным или трапециевидным (рис.6.20). Толщина 5 стальных ребер на стакане цилиндра находится в пределах 0,4 ÷ 0,8 мм, а алюминиевых ребер на головке цилиндра — 2 ÷ 4 мм. Высота ребра h обычно в 15 ÷ 20 раз превышает его толщину.

При такой конфигурации обеспечивается необходимый отвод тепла, а также достаточная механическая прочность ребер.

Эффективность и равномерность охлаждения цилиндров двигателя зависят от расположения цилиндров и от подвода охлаждающего воздуха. Наиболее эффективное и равномерное охлаждение цилиндров наблюдается в двигателях со звездообразным расположением цилиндров. В двухрядных звездообразных двигателях охлаждающий воздух к цилиндрам заднего ряда подводится через промежутки между цилиндрами переднего ряда.

Однако даже при правильном размещении ребер и рациональном расположении цилиндров не удается полностью обеспечить равномерного их охлаждения, если не принять специальных мер для подвода к ним охлаждающего воздуха.

При свободном обтекании цилиндра воздухом за ним образуется вихревая зона, ухудшающая теплоотдачу в воздух от стенок цилиндра с задней его стороны. Вместе с тем часть воздуха, протекающего между цилиндрами, вовсе не используется для отвода тепла.

 

Для равномерного охлаждения цилиндров и уменьшения их лобового сопротивления применяют дефлекторы. Дефлекторы изготовляются из дюралюминия или стали и устанавливаются по контуру оребренной части гильзы и головки цилиндра, образуя закрытые каналы — туннели, проходя по которым воздух омывает почти равномерно все участки цилиндра. Схема расположения дефлекторов для однорядной и двухрядной звезд приведена на рис. 6.21, а и 6.

 

При этом весь воздух, проходящий между цилиндрами, участвует в теплообмене, что дает возможность уменьшить общее количество охлаждающего воздуха и снизить тем самым сопротивление двигателя. Эффективность дефлекторов в системе воздушного охлаждения позволяет успешно использовать их и для охлаждения двигателей воздушного охлаждения с рядным расположением цилиндров (рис. 6.22), которые по сравнению со звездообразными двигателями имеют меньшую лобовую площадь.

При охлаждении деталей головки цилиндра труднее всего обеспечить достаточный отвод тепла от выпускного клапана, находящегося под воздействием очень высоких температур. Тепло от грибка клапана отводится к цилиндру через седло клапана, а также через направляющую втулку клапана (рис. 6.23, а).

Для лучшего отвода тепла от выпускных клапанов их делают пустотелыми и заполняют металлическим натрием (рис. 6.23,6), температура плавления которого около 90° С. При работе двигателя натрий плавится и при движении клапана непрерывно взбалтывается и переносит тепло от грибка к более холодному штоку.