Schéma schématique du système de refroidissement. Objectif et conception du système de refroidissement du moteur

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Conception et fonctionnement du moteur

Objectif et principe de fonctionnement du système de refroidissement

Le système de refroidissement sert à évacuer de force la chaleur des cylindres du moteur et à la transférer à l'air ambiant. La nécessité d'un système de refroidissement est due au fait que les pièces du moteur en contact avec les gaz chauds deviennent très chaudes pendant le fonctionnement. Si vous ne refroidissez pas les pièces internes du moteur, en raison d'une surchauffe, la couche de lubrifiant entre les pièces peut brûler et les pièces mobiles peuvent se gripper en raison de leur expansion excessive.

Le système de refroidissement peut être à air ou liquide.

Avec un système de refroidissement par air (Fig. 1, a), la chaleur des cylindres du moteur est transférée directement à l'air qui les souffle. Pour ce faire, afin d'augmenter la surface d'échange thermique, des ailettes de refroidissement sont réalisées sur les cylindres et la culasse, fabriquées par fonderie. Les cylindres sont entourés d'un boîtier métallique. L'air est aspiré à travers la chemise d'air résultante à l'aide d'un ventilateur pour refroidir le moteur. Le ventilateur est entraîné par un entraînement par courroie à partir d'une poulie vilebrequin.

Le système de refroidissement par air n'était utilisé que sur les moteurs de faible puissance. L'avantage d'un tel système est la simplicité du dispositif, une certaine réduction du poids du moteur et la facilité d'entretien. Pour plus moteurs puissants L'utilisation d'un système de refroidissement par air se heurte à un certain nombre de difficultés dues à la nécessité d'évacuer une grande quantité de chaleur et d'assurer un refroidissement uniforme de tous les points chauds du moteur.

Le système de refroidissement liquide à circulation forcée de liquide comprend respectivement des chemises d'eau de la culasse et du bloc, un radiateur, des tuyaux de raccordement inférieur et supérieur avec des tuyaux, une pompe à eau avec un tuyau de distribution d'eau, un ventilateur et un thermostat.

Les chemises d'eau de la culasse et du bloc, les tuyaux et le radiateur sont remplis d'eau. Lorsque le moteur tourne, la pompe à eau entraînée par celui-ci crée une circulation circulaire de l'eau à travers la chemise d'eau, les tuyaux et le radiateur. Grâce à la conduite de distribution d’eau, l’eau est principalement dirigée vers les zones les plus chauffées du bloc. En passant par la chemise d'eau du bloc et de la culasse, l'eau lave les parois des cylindres et des chambres de combustion et refroidit le moteur. L'eau chauffée s'écoule par le tuyau supérieur jusqu'au radiateur, où, se ramifiant à travers les tubes en minces filets, elle est refroidie par l'air,

qui est aspiré entre les tubes par les pales du ventilateur en rotation. L'eau refroidie pénètre à nouveau dans la chemise d'eau du moteur.

Dans certains moteurs équipés de soupapes en tête, l'eau de la pompe est forcée uniquement dans la chemise de la culasse, les sièges et les tuyaux. soupapes d'échappement, puis est évacué par le tuyau de sortie dans le radiateur. Dans ce cas, les cylindres sont refroidis par l'eau circulant dans sa chemise du fait de la présence d'une différence de température entre l'eau de la chemise d'eau du bloc et la culasse. L'eau plus chauffée de la chemise d'eau du bloc est déplacée par l'eau plus froide provenant de la chemise d'eau de la tête, ce qui assure une circulation naturelle de l'eau par convection (thermosyphon). Avec ce refroidissement, les conditions de fonctionnement des cylindres du moteur s'améliorent.

Un thermostat installé dans la conduite d'eau supérieure régule la circulation de l'eau à travers le radiateur, maintenant sa température optimale.

Dans les moteurs à carburateur en forme de V, une pompe à eau commune, reliée par un tuyau inférieur au radiateur et montée sur le même arbre que le ventilateur, pompe l'eau à travers deux tuyaux et canaux de distribution d'eau dans les chemises d'eau des deux sections du bloc. L'eau chauffée est évacuée des têtes par des canaux, généralement coulés dans le couvercle supérieur du bloc, et retourne dans le radiateur via un thermostat commun et le tuyau supérieur. Sur les moteurs diesel, la disposition des éléments du système de refroidissement est quelque peu modifiée.

Selon la méthode de connexion de la cavité du système de refroidissement avec l'atmosphère, le système de refroidissement forcé est divisé en deux types - ouvert et fermé. Dans un système ouvert, la cavité du réservoir supérieur du radiateur est constamment en communication avec l’atmosphère. Dans un système de refroidissement fermé, utilisé sur toutes les voitures, la cavité du réservoir ne peut communiquer avec l'atmosphère que par l'intermédiaire d'une vanne vapeur-air spéciale.

Riz. 1. Schémas des systèmes de refroidissement du moteur

Les moteurs sont quasiment identiques sur toutes les machines. Sur voitures modernes un système hybride est utilisé. Oui, c’est exactement cela, car le refroidissement implique non seulement du liquide, mais aussi de l’air. Ils soufflent de l'air sur les cellules du radiateur. De ce fait, le refroidissement est beaucoup plus efficace. Ce n'est un secret pour personne qu'à basse vitesse, la circulation du fluide n'aide pas - vous devez en outre installer un ventilateur sur le radiateur.

Ventilateur de radiateur

Parlons des voitures nationales, par exemple la Lada. Pour assurer un meilleur transfert de chaleur, le système de refroidissement du moteur (« Kalina »), dont le circuit a une configuration standard, contient un ventilateur. Sa fonction principale est de souffler de l'air sur les cellules du radiateur lorsque le liquide atteint une valeur de température critique. Le fonctionnement est contrôlé à l'aide d'un capteur. Sur les voitures domestiques, il est installé au bas du radiateur. En d’autres termes, il s’agit d’un liquide qui a libéré de la chaleur dans l’atmosphère. Et il devrait y avoir une température de 85 à 90 degrés à ce stade du circuit. Si cette valeur est dépassée, un refroidissement supplémentaire est nécessaire, sinon de l'eau bouillante pénétrera dans la chemise du moteur. Par conséquent, le moteur fonctionnera à des températures critiques.

Radiateur de refroidissement

Il sert à libérer de la chaleur dans l'atmosphère. Le liquide passe à travers les nids d’abeilles dotés de canaux étroits. Toutes ces cellules sont reliées par de fines plaques qui améliorent le transfert de chaleur. Lorsque vous conduisez avec grande vitesse l'air passe entre les nids d'abeilles et permet d'obtenir rapidement des résultats. Cet élément contient n'importe quel schéma du système de refroidissement du moteur. Volkswagen, par exemple, ne fait pas exception non plus.

Ci-dessus, nous avons examiné un ventilateur monté sur un radiateur. Il souffle de l'air lorsqu'une valeur de température critique est atteinte. Pour améliorer l'efficacité de l'élément, il est nécessaire de surveiller la propreté du radiateur. Ses nids d'abeilles se bouchent avec des débris et le transfert de chaleur se détériore. L'air ne traverse pas bien les cellules et le transfert de chaleur ne se produit pas. Il en résulte que la température du moteur augmente et que son fonctionnement est perturbé.

Thermostat du système

Ce n'est rien de plus qu'une valve. Il réagit aux changements de température dans le circuit du système de refroidissement. Ils seront discutés plus en détail ci-dessous. La conception du système de refroidissement du moteur UAZ est basée sur l'utilisation d'un thermostat de haute qualité, constitué d'une plaque bimétallique. Sous l’influence de la température, cette plaque se déforme. Il peut être comparé au disjoncteur utilisé pour alimenter en électricité les habitations et les entreprises. La seule différence est que ce ne sont pas les contacts de l'interrupteur qui sont commandés, mais la vanne qui alimente les circuits en liquide chaud. La conception comprend également un ressort de rappel. Lorsque le bilame refroidit, il revient à sa position d'origine. Et un ressort l'aide à revenir.

Capteurs utilisés en refroidissement

Seuls deux capteurs sont impliqués dans les travaux. L’un est installé sur le radiateur et le second est installé dans la chemise du bloc moteur. Revenons encore à voitures domestiques et souvenez-vous de la Volga. Le circuit du système de refroidissement du moteur (405) comporte également deux capteurs. De plus, celui situé sur le radiateur a plus conception simple. Il repose également sur un élément bimétallique, qui se déforme lorsque la température augmente. Ce capteur allume le ventilateur électrique.

Sur les voitures de la série classique VAZ, un entraînement direct du ventilateur était auparavant utilisé. La roue a été installée directement sur l'axe de la pompe. Le ventilateur tournait constamment, quelle que soit la température dans le système. Le deuxième capteur, installé dans le carter du moteur, n'a qu'un seul objectif : transmettre un signal à l'indicateur de température dans la cabine.

Pompe à liquide

Revenons à la Volga. Le système de refroidissement, dont le circuit contient une pompe de circulation de liquide, ne peut tout simplement pas fonctionner sans elle. Si vous ne donnez pas de mouvement au liquide, il ne pourra pas se déplacer le long des contours. Par conséquent, une stagnation apparaîtra, l'antigel commencera à bouillir et le moteur pourrait se bloquer.

Conception pompe à liquide très simple - un boîtier en aluminium, un rotor, une poulie d'entraînement d'un côté et une roue en plastique de l'autre. L'installation s'effectue soit à l'intérieur du bloc moteur, soit à l'extérieur. Dans le premier cas, l'entraînement s'effectue généralement à partir de la courroie de distribution. Par exemple, sur les voitures VAZ, à partir du modèle 2108. Dans le second cas, l'entraînement s'effectue à partir d'une poulie

Circuit de poêle

Certaines voitures produites il y a des décennies étaient équipées de moteurs refroidis par air. Il n'y a qu'un seul inconvénient dans ce cas : il fallait utiliser un réchaud à essence, qui « mangeait » beaucoup de combustible. Mais si des circuits liquides des systèmes de refroidissement du moteur sont utilisés, vous pouvez utiliser de l'antigel chaud, qui est fourni au radiateur. Grâce au ventilateur du poêle, de l'air chaud est fourni à la cabine.

Dans toutes les voitures, le radiateur de chauffage est monté sous le tableau de bord. Tout d'abord, un ventilateur électrique est installé, puis un radiateur est installé dessus et des conduits d'air sont installés dessus. Ils sont nécessaires pour diffuser l'air chaud dans toute la cabine. Dans les voitures neuves, sa distribution est contrôlée à l'aide systèmes à microprocesseur Et moteurs pas à pas. Ils ouvrent ou ferment les registres en fonction de la température dans la cabine.

Vase d'expansion

Tout le monde sait que tout liquide se dilate lorsqu'il est chauffé et augmente de volume. Il lui faut donc aller quelque part. Mais d'un autre côté, lorsque le liquide refroidit, son volume diminue, il faut donc l'ajouter à nouveau au système. Il est impossible de le faire manuellement, mais à l'aide d'un vase d'expansion cette procédure peut être automatisé.

La plupart des voitures modernes utilisent des systèmes de refroidissement moteur de type scellé. A ces fins, le vase d'expansion est muni d'un bouchon à deux vannes : une pour l'entrée, la seconde pour la sortie. Cela permet au système de maintenir une pression proche d’une atmosphère. Lorsque son indicateur diminue, l'air est aspiré et lorsqu'il augmente, l'air est évacué.

Tuyaux du système de refroidissement

Pour protéger le moteur de la surchauffe, augmentant ainsi le fonctionnement sans problème du véhicule, un système de refroidissement efficace est nécessaire. La prochaine étude est consacrée aux « bouches d’aération », à leur conception, ainsi qu’à leurs avantages et inconvénients. Après avoir étudié les informations fournies, vous pouvez comparer le refroidissement par air forcé avec le refroidissement par liquide pour obtenir bon choix systèmes.

Pourquoi un moteur refroidi par air est-il attrayant ?

Dans un moteur en fonctionnement, la température des cylindres peut atteindre 2 000 degrés, tandis que le mode optimal acceptable est de 80 à 90 degrés. Bien entendu, dans des conditions aussi extrêmes, aucune pièce ne durera longtemps. Pour préserver les éléments fonctionnels de la voiture, le moteur a besoin d'un système de refroidissement assez fiable. De telles conceptions ont deux variétés :

système refroidi par air. Ici, l'air protège l'unité de commande contre la surchauffe ;
Autrefois, le refroidissement liquide était effectué avec de l'eau ordinaire. Les progrès techniques se sont traduits par la création d'une substance spéciale appelée antigel. L'antigel est également utilisé pour réduire la température du moteur.

Cette publication examine en détail le premier type de systèmes qui protègent un moteur en fonctionnement contre une surchauffe excessive. Cela permettra à un passionné d'automobile ignorant de se familiariser avec la structure et le principe de fonctionnement d'un mécanisme technologique complexe.

Fonctions des systèmes de refroidissement

Il convient de noter que le maintien de conditions de température optimales dans un moteur de voiture nécessite une protection non seulement contre une surchauffe excessive, mais également contre le gel. Un refroidissement excessif de l'unité peut provoquer une condensation du mélange air-carburant provoquée par le contact du carburant avec la surface froide des cylindres.

Entrer dans le carter centrale électrique, cela conduit à une liquéfaction lubrifiant, ce qui se traduit par la perte de la plupart de ses caractéristiques utiles.

Le mélange de carburant et d’huile provoque une baisse gênante de la puissance du moteur. Les pièces fonctionnellement importantes du moteur s’usent plus rapidement. Aussi point négatif est l’épaississement de l’huile dans une unité surfondue. La détérioration de l'approvisionnement en lubrifiant en temps opportun des cylindres entraîne un gaspillage excessif de carburant et la capacité fonctionnelle du moteur est considérablement réduite.

En plus de remplir la fonction principale, les systèmes de refroidissement fournissent en outre :

abaisser la température des gaz d'échappement dans le système de recirculation ;
ventilation et climatisation à l'intérieur de la voiture. Ils sont également responsables du chauffage ;
refroidissement rapide de l'huile moteur;
maintenir un équilibre optimal de température dans les unités de turbocompresseur ;
refroidir le fluide de travail remplissant la transmission automatique.

Objectif et principe de fonctionnement du système de refroidissement par air

Il a été établi qu'une surchauffe du moteur entraîne une consommation de carburant exorbitante et qu'une grande quantité de carburant est également gaspillée. huile pour machines. Les pièces importantes pour le fonctionnement normal de la voiture tombent rapidement en panne en raison d'une usure rapide. De plus, une violation du régime de température peut entraîner une perte déraisonnable de la puissance requise par le moteur.

Grâce à un système de refroidissement par air, le moteur maintient une température optimale. Son rôle est également de contrôler le chauffage de l’air à l’intérieur de la voiture. Elle surveille le refroidissement en temps opportun lubrifiants, réduit la température du fluide de travail remplissant la transmission automatique et maintient parfois des conditions optimales dans l'ensemble papillon et le collecteur de réception.

Le principe de fonctionnement du système est d'évacuer la chaleur par le flux d'air des pièces trop chauffées d'un moteur en marche. De cette manière, les cylindres, les culasses et le refroidisseur d'huile sont refroidis.

Le flux d'air vers le moteur est forcé par des pales de ventilateur en aluminium, protégées par un treillis spécial contre la pénétration indésirable d'objets aléatoires qui pourraient endommager l'unité. Les déflecteurs répartissent uniformément l'air entrant par les ailettes de refroidissement entre toutes les parties du moteur en fonctionnement.

Conception de ventilateur

Il convient de noter que le refroidissement par air forcé n'est pas possible sans appareil spécial. Le ventilateur, qui est un maillon nécessaire dans le système considéré, se compose des éléments suivants :

un diffuseur de guidage équipé sur sa circonférence de pales fixes disposées radialement et de section variable, influençant la répartition uniforme du flux d'air ;
un rotor ayant huit pales spéciales situées le long d'un rayon ;
des pales en aluminium qui forcent le flux d'air dans la direction requise ;
un boîtier qui empêche la chaleur de pénétrer depuis l'espace extérieur ;
un treillis de protection qui protège le mécanisme de la pénétration accidentelle de corps étrangers dans l'appareil.

Les pales du diffuseur changent la direction du flux d'air, et celui-ci se précipite dans le sens opposé à la rotation du rotor. Cela contribue à une augmentation de la pression atmosphérique, provoquant meilleur refroidissement moteur.

Avantages et inconvénients d'un système de refroidissement par air moteur

Par ailleurs, il convient de noter que parfois la circulation naturelle des flux atmosphériques est tout à fait suffisante pour assurer des conditions de température normales. La surface extérieure des cylindres des cyclomoteurs, motos, pistons et autres moteurs simples est équipée de nervures spéciales qui facilitent le transfert de chaleur vers l'environnement extérieur.

Conception complexe moteur de voiture nécessite un refroidissement forcé. Le flux d'air doit avoir une certaine direction. Des ventilateurs sont utilisés à cet effet.

Les moteurs refroidis par air présentent les avantages suivants :

une extrême simplicité de conception, simplifiant grandement le processus de réparation ou de remplacement de pièces devenues inutilisables ;
poids relativement léger;
fiabilité totale ;
prix raisonnable;
bonnes caractéristiques de démarrage à froid du moteur.

Cependant, avant de choisir une voiture équipée d’un moteur refroidi par air, vous devez également vous familiariser avec les inconvénients des systèmes en question. Ils se caractérisent par :

bruit excessif créé par un ventilateur en marche ;
augmenter la taille du moteur en raison du besoin d'espace supplémentaire pour accueillir le ventilateur ;
direction inégale des flux d'air, ce qui détermine la possibilité d'une surchauffe locale ;
sensibilité excessive à la qualité du carburant et des lubrifiants, ainsi que des exigences accrues en matière d'état des pièces de rechange.

Cependant, le refroidissement par air a trouvé sa place dans l’industrie automobile. Ces moteurs sont utilisés pour équiper les camions, les machines agricoles et les véhicules équipés de moteurs diesel à combustion interne.

Mythes courants sur les aérostiers, réalité ou fiction

Malheureusement, les défauts des Zaporozhets ont complètement miné la confiance des automobilistes nationaux dans le système de refroidissement des moteurs pneumatiques. Il était accusé de chaleur élevée, de puissance insuffisante et de pannes rapides. Alors que la « Beetle » allemande, équipée d'un système similaire, jouit d'une popularité constante auprès des consommateurs, satisfaisant le constructeur avec une demande constamment croissante.

Suite aux caractéristiques de la voiture allemande, nous examinerons en détail quelques légendes assez courantes qui hantent les moteurs refroidis par air.

Énoncé 1. La « bouche d'aération » perd au profit du système liquide en raison d'un fort échauffement

Ce n’est en aucun cas une vérité immuable. En fait, les caractéristiques de température, au contraire, peuvent être considérées comme un avantage d'un moteur refroidi par un flux d'air. Bien entendu, une conductivité thermique réduite ne permet pas à l'air d'évacuer la chaleur à une vitesse suffisante apportée par l'eau ou l'antigel.

Cependant, la différence de température à la surface des cylindres et dans l'environnement extérieur est bien supérieure à la différence entre les parois et le liquide en mouvement à l'intérieur du système. Les conditions météorologiques influencent donc dans une moindre mesure le régime thermique de la « bouche d’aération ». La possibilité de surchauffer un moteur refroidi par liquide par temps chaud est beaucoup plus élevée.

Énoncé 2. Grandes dimensions

Également très controversé. En comparant les tailles de deux moteurs ayant le même diamètre de cylindre et la même course de piston, mais équipés différents systèmes refroidissement, l'avantage est souvent du côté de la bouche d'aération.

Malgré l'aspect assez impressionnant du ventilateur à déflecteur et les carters assez volumineux entourant les cylindres à culasses, ses paramètres s'avèrent un peu plus compacts que ceux d'une unité liquide.

De plus, l'hydropisie prend beaucoup plus de place en raison de équipement supplémentaire, transporté à l'extérieur du moteur. Sur la carrosserie se trouve un radiateur très volumineux équipé d'un ventilateur. De plus, un grand nombre de tuyaux différents n'ajoute pas de compacité.

Énoncé 3. Les systèmes pneumatiques sont inférieurs aux systèmes liquides en termes de fiabilité

Pas vrai. Des études statistiques affirment que dans un cas de panne moteur sur cinq, le refroidissement liquide est en cause. La raison en est des pièces défectueuses telles qu'un thermostat, un radiateur, une pompe, etc.

La simplicité de la conception garantit la fiabilité du ventilateur avec déflecteur en raison de la faible probabilité de panne. De plus, un point intéressant en faveur de la « purge d'air » est considéré comme la réduction des coûts de maintenance du système.

Affirmation 4 : Le refroidissement par air est trop bruyant

Malheureusement, c'est vrai. Caractéristiques de conception le système d'air ne prévoit pas de dispositifs d'absorption acoustique efficaces, qui sont disponibles moteur liquide. De plus, les nervures des cylindres et les têtes de purge d'air augmentent parfois, au contraire, le bruit produit par un moteur en fonctionnement.

Les concepteurs ont prévu une isolation phonique du système liquide, qui est réalisée grâce aux doubles parois de l'enveloppe de refroidissement, à l'intérieur de laquelle circule de l'antigel ou de l'eau. Par conséquent, dans cette position, «l'aviateur» a vraiment fini par perdre.

Énoncé 5. Les moteurs pneumatiques s'usent plus rapidement

Corriger lorsqu'il est appliqué aux systèmes existants. Le ventilateur force simplement l'air à circuler sur les ailettes du cylindre, sans assurer une uniformité suffisante du flux d'air. Moteurs modernes caractérisé par une répartition rationnelle de la chaleur.

De plus, plus chaleur sur les parois des cylindres des « bouches d'aération » permet de réduire les pertes causées par le frottement des bagues sur les cylindres grâce à une meilleure dilution des lubrifiants. Cela explique une moindre usure des pièces. L'huile est moins sujette à l'oxydation, ce qui ralentit son vieillissement, ce qui permet d'économiser sur des remplacements fréquents.

Affirmation 6. Puissance insuffisante

Pas tout à fait vrai. La raison de cette accusation est la détérioration du remplissage pondéral des cylindres en fluide de travail, provoquant une baisse à court terme de la puissance du moteur. Cela se produit en raison de l'augmentation de la température des cylindres et des culasses avec une charge croissante, ce qui entraîne un échauffement indésirable de l'air à l'intérieur du système.

Cependant, à un nombre de tours plus élevé, la différence du coefficient de remplissage moteurs pneumatiques et les moteurs liquides deviennent inférieurs aux 3,5% établis par la recherche, se dirigeant pratiquement vers zéro. Vous pouvez donc lutter contre la perte d’impact en augmentant la vitesse.

Conclusion

Ainsi, l'étude a prouvé que le refroidissement par air n'est pas pire que le refroidissement par liquide et, à certains égards, il lui est même supérieur. N'est-il pas temps pour les constructeurs de réfléchir à reprendre la production de voitures avec systèmes pneumatiques? La demande des consommateurs va croître, malgré la triste expérience des malheureux « Zaporozhets ».

radiateur
vase d'expansion
pompe à liquide de refroidissement
ventilateur
thermostat
lignes d'alimentation

Système de refroidissement du moteur donner une chance échauffement rapide moteur et le protège de la surchauffe, en maintenant température optimale. Le radiateur est relié par un tube au vase d'expansion. Le col du radiateur est fermé par un bouchon équipé d'une soupape de sécurité qui évacue l'excès de liquide chauffé du radiateur dans le vase d'expansion, ainsi que d'un clapet d'admission qui permet au liquide de retourner vers le radiateur si la température du moteur baisse.

Les saillies du bouchon en position « fermée » doivent être adjacentes au réservoir. Le niveau de liquide est vérifié au niveau du vase d'expansion. Si le niveau de liquide descend en dessous du repère « LOW », il est nécessaire d'en ajouter suffisamment pour que le niveau monte jusqu'au repère « FULL ».

La pompe à liquide de refroidissement, installée à l'avant du carter moteur, est entraînée par une courroie de distribution.

Riz. Composants du système de refroidissement de la voiture (radiateur, vase d'expansion, ventilateur) : 1 - radiateur, 2 - bouchon de radiateur, 3,4,5 - éléments de fixation, 6 - carter du ventilateur, 7 - turbine du ventilateur, 8 - moteur du ventilateur, 9 - vase d'expansion, 10 - tube reliant le radiateur au vase d'expansion

Riz. Composants du système de refroidissement (conduite d'alimentation en fluide) : 1 - couvercle du thermostat, 2 - joint de couvercle, 3 - thermostat, 4 - durite d'entrée du radiateur, 5 - durite de sortie du radiateur, 6 - durite d'admission moteur, 7 - conduite d'admission moteur, 8 - joint, 9 - durite d'arrivée du radiateur de l'appareil de chauffage, 10 - durite d'arrivée de sortie du radiateur de l'appareil de chauffage.

Les principaux éléments d'un système de refroidissement liquide et leur objectif

Dans les systèmes de refroidissement liquide moteurs à pistons circule en circuit fermé et la chaleur est dissipée dans environnementà l'aide d'un radiateur à circulation d'air.

Principales parties du système de refroidissement liquide :

Veste de refroidissement(1) est une cavité qui entoure les parties du moteur qui nécessitent un refroidissement. Le liquide circulant à travers la chemise de refroidissement en extrait la chaleur et la transfère au radiateur.
Pompe à liquide de refroidissement, ou pompe(5) - assure la circulation du liquide dans tout le circuit de refroidissement. Certains moteurs, comme les mini-tracteurs, peuvent utiliser un système de refroidissement à thermosiphon, c'est-à-dire un système à circulation naturelle du liquide de refroidissement dans lequel cette pompe est absente. Il peut être entraîné soit par un entraînement par courroie depuis l'arbre du moteur, soit par un moteur électrique séparé.
Thermostat(2) - conçu pour prendre en charge température de fonctionnement moteur. Le thermostat redirige le liquide de refroidissement dans un petit cercle - en contournant le radiateur si la température n'a pas atteint la température de fonctionnement.
Radiateur Le système de refroidissement (3) présente généralement une structure en plaques soufflée de l'extérieur par un flux d'air. Généralement, l'aluminium est utilisé pour fabriquer un radiateur, mais d'autres matériaux qui conduisent bien la chaleur peuvent également être utilisés. Par exemple, le cuivre est souvent utilisé pour fabriquer des radiateurs à huile.
Ventilateur(4) il est nécessaire de pomper de l'air supplémentaire pour le souffler sur le radiateur, y compris lors des arrêts et lors de la conduite à basse vitesse. Dans les modèles de voitures plus anciens, le ventilateur était entraîné par une courroie depuis l'arbre du moteur, mais dans les voitures modernes, à l'exception des gros camions, il est entraîné par un moteur électrique.
Vase d'expansion contient une réserve de liquide de refroidissement. Le vase d'expansion communique avec l'atmosphère via une vanne qui maintient une pression excessive du liquide de refroidissement pendant le fonctionnement, ce qui permet au moteur de fonctionner à une température plus élevée, empêchant le liquide de refroidissement de bouillir. Dans les modèles de voitures plus anciens, il arrive souvent vases d'expansion manquaient et l'alimentation en liquide de refroidissement se trouvait dans le réservoir supérieur du radiateur. Avec la généralisation des antigels à base d'éthylène glycol, l'utilisation d'un vase d'expansion est devenue obligatoire, car lorsqu'il est chauffé liquide spécial a tendance à s’étendre.

L'image montre système fluide refroidissement du carburateur Moteur en V. Chaque rangée du bloc possède une chemise d'eau séparée. L'eau pompée par la pompe à eau 5 est divisée en deux flux - dans les canaux de distribution puis dans la chemise d'eau de sa rangée de bloc, et d'eux dans les chemises des culasses.

Riz. Système de refroidissement du moteur ZMZ-53 : a - dispositif ; b - noyau ; c - stores ; 1 - radiateur ; 2 - capteur indicateur de surchauffe du liquide ; 3 - bouchon de radiateur ; 4 - boîtier; 5 - pompe à eau ; 6 - tuyau de dérivation ; 7 et 12 - tuyaux de sortie et d'entrée, respectivement ; 8 - thermostats ; 9 - capteur de température du liquide ; 10 - raccord de vanne de vidange ; 11 - chemise de refroidissement ; 13 - courroie de ventilateur ; 14 - robinet de vidange ; 15 - ventilateur; 16 - stores ; 17 - ventilateur de chauffage ; 18 - chauffage de cabine ; 19 - plaque de store ; 20 - câble

Lorsque le système de refroidissement fonctionne, une quantité importante de liquide est fournie aux endroits les plus chauds - les tuyaux des soupapes d'échappement et les douilles des bougies d'allumage. Pour les moteurs à carburateur, l'eau des chemises de culasse traverse d'abord la chemise d'eau de la conduite d'admission, lave les parois et chauffe le mélange provenant du carburateur le long de canaux internes tuyaux. Cela améliore l'évaporation de l'essence.

Le radiateur est utilisé pour refroidir l’eau provenant de la chemise d’eau du moteur. Le radiateur se compose de réservoirs supérieur et inférieur, d'un noyau et de pièces de montage. Les réservoirs et le noyau sont en laiton pour une meilleure conduction thermique.

Le noyau contient une série de plaques minces, à travers lesquelles passent de nombreux tubes verticaux, qui leur sont soudés. L’eau entrant par le noyau du radiateur se divise en un grand nombre de petits ruisseaux. Avec cette structure centrale, l'eau se refroidit plus intensément du fait d'une augmentation de la surface de contact de l'eau avec les parois des tubes.

Les réservoirs supérieur et inférieur sont reliés à la chemise de refroidissement du moteur par les durites 7 et 12. Le réservoir inférieur comporte un robinet 14 pour évacuer l'eau du radiateur. Pour l'évacuer de la chemise d'eau, il y a aussi des robinets en bas du bloc-cylindres (des deux côtés).

L'eau est versée dans le système de refroidissement par le col du réservoir supérieur, fermé par le bouchon 3.

L'eau chaude arrive au chauffage de cabine 18 depuis la chemise d'eau de la tête de bloc et est évacuée par un tuyau vers la pompe à eau. La quantité d'eau fournie au chauffage (ou la température dans la cabine du conducteur) est régulée par un robinet.

Le système de refroidissement liquide assure une double régulation du régime thermique du moteur - à l'aide de stores 16 et d'un thermostat 8. Les stores sont constitués d'un ensemble de plaques 19 articulées en barre. A son tour, la barre est reliée par une tige et un système de leviers à la poignée de commande des stores. La poignée est située dans le cockpit. Les portes peuvent être positionnées verticalement ou horizontalement.

La pompe à eau et le ventilateur sont combinés dans un seul boîtier, qui est fixé par un joint d'étanchéité à un coussinet sur la paroi avant du carter. Dans le corps de pompe 7, un galet 4 est installé sur roulements à billes. Une poulie 2 est fixée à son extrémité avant à l'aide d'un moyeu. À son extrémité est vissée une croix sur laquelle est rivetée la roue du ventilateur 1. Lorsque le moteur tourne, la poulie reçoit la rotation du vilebrequin via la courroie. Les pales de la turbine 1, situées inclinées par rapport au plan de rotation, prélèvent l'air du radiateur, créant un vide à l'intérieur du carter du ventilateur. Ainsi air froid traverse le cœur du radiateur, le privant de chaleur.

À l'extrémité arrière du rouleau 4, la roue 5 de la pompe à eau centrifuge est montée rigidement, qui est un disque avec des pales incurvées uniformément espacées dessus. Lorsque la roue tourne, le liquide du tuyau d'alimentation 8 s'écoule vers son centre, est capturé par les pales et, sous l'influence de la force centrifuge, est projeté sur les parois du boîtier 7 et est introduit par la marée dans la chemise d'eau de le moteur.

Riz. Pompe à eau et ventilateur du moteur ZIL-508 : 1 - turbine du ventilateur ; 2 - poulie ; 3 - roulement; 4 - rouleau; 5 - roue de pompe ; 6 - joint ; 7 - corps de pompe ; 8 - tuyau d'alimentation ; 9 - boîtier de roulement ; 10 - brassard; 11 - rondelle d'étanchéité ; 12 - cage de joint de presse-étoupe

A l'extrémité arrière du rouleau 4 se trouve également un joint d'huile qui ne laisse pas passer l'eau de la chemise d'eau du moteur. Le joint est monté dans le moyeu cylindrique de la roue et y est verrouillé par un anneau à ressort. Il se compose d'une rondelle d'étanchéité en textolite 11, d'une manchette en caoutchouc 10 et d'un ressort qui presse la rondelle contre l'extrémité du boîtier de roulement. Avec ses saillies, la rondelle s'insère dans les rainures de la roue 5 et est fixée avec un clip 12.

Sur un moteur de véhicule KamAZ, le ventilateur est situé séparément de la pompe à eau et est entraîné via un accouplement hydraulique. Le coupleur hydraulique (Fig. a) comprend un boîtier étanche B rempli de liquide. Le boîtier contient deux récipients sphériques (à pales transversales) D et G, reliés rigidement aux arbres d'entraînement A et mené B, respectivement.

Le principe de fonctionnement d'un coupleur hydraulique repose sur l'action de la force centrifuge d'un fluide. Si vous faites tourner rapidement un récipient sphérique D (pompe) rempli de fluide de travail, alors sous l'influence de la force centrifuge, le liquide glisse le long de la surface incurvée de ce récipient et pénètre dans le deuxième récipient G (turbine), le faisant tourner. Ayant perdu de l'énergie lors de l'impact, le liquide pénètre à nouveau dans le premier récipient, y accélère et le processus se répète. Ainsi, la rotation est transmise de l'arbre d'entraînement A, relié à un récipient D, à l'arbre mené B, relié rigidement à un autre récipient G. Ce principe de transmission hydrodynamique est utilisé en technologie lors de la conception de divers mécanismes.

Riz. Couplage fluidique : a - principe de fonctionnement ; b - appareil ; 1 — couvercle du bloc-cylindres ; 2 - corps; 3 - boîtier; 4 - rouleau d'entraînement : 5 - poulie ; 6 - étage de ventilateur ; A - arbre d'entraînement ; B - arbre mené ; B - boîtier ; G, D - navires ; T - roue de turbine ; H - roue de pompe

Le coupleur hydraulique est situé dans la cavité formée par le couvercle avant 1 du bloc-cylindres et le boîtier 2, reliés par des vis. L'accouplement hydraulique se compose du carter 3, de la pompe H et des roues de turbine, des arbres d'entraînement A et mené B. Le boîtier est relié par l'arbre d'entraînement A à vilebrequinà l'aide du galet d'entraînement 4. De l'autre côté, le carter 3 est relié à la roue de la pompe et à la poulie 5 pour entraîner le générateur et la pompe à eau. L'arbre mené B repose sur deux roulements à billes et est relié à une extrémité à la roue de turbine et à l'autre au moyeu 6 de la soufflante.

La soufflante du moteur est située coaxialement au vilebrequin dont l'extrémité avant est reliée par un arbre cannelé au rouleau d'entraînement 4 de l'entraînement par accouplement hydraulique. En tournant le levier de l'interrupteur de couplage hydraulique, vous pouvez régler l'un des modes de fonctionnement du ventilateur requis : « P » - le ventilateur est constamment allumé, « A » - le ventilateur s'allume automatiquement, « O » - le ventilateur est éteint ( Fluide de travail libéré du boîtier). En mode « P », seul un fonctionnement à court terme est autorisé.

Le ventilateur s'allume automatiquement lorsque la température du liquide de refroidissement circulant autour du capteur de puissance thermique augmente. À une température du liquide de refroidissement de 85 °C, la vanne du capteur s'ouvre canal pétrolier dans le boîtier de l'interrupteur et le fluide de travail - huile moteur- pénètre dans la cavité de travail du coupleur hydraulique depuis la conduite principale du système de lubrification du moteur.

Le thermostat sert à accélérer la montée en température d'un moteur froid et à réguler automatiquement son régime thermique dans des limites spécifiées. C'est une vanne qui régule la quantité de liquide circulant dans le radiateur.

Sur les moteurs étudiés, des thermostats monosoupape avec une charge solide - cérésine (cire de pétrole) - sont utilisés. Le thermostat est constitué d'un boîtier 2, à l'intérieur duquel est placé un cylindre de cuivre 9, rempli d'une masse active 8 constituée de poudre de cuivre mélangée à de la cérésine. La masse dans le cylindre est hermétiquement fermée par une membrane en caoutchouc 7, sur laquelle est installé un manchon de guidage 6 avec un trou pour un tampon en caoutchouc 12. Une tige 5 est installée sur cette dernière, reliée par un levier 4 à la vanne. En position initiale (sur moteur froid), la vanne est fermement plaquée contre le siège (Fig. b) du boîtier 2 par le ressort spiral 1. Le thermostat est installé entre les canalisations 10 et 11, qui évacuent le liquide chauffé vers le haut réservoir du radiateur et la pompe à eau.

Riz. Thermostat à vannes rotatives (a-c) et simples (d) : a - dispositif d'un thermostat à vanne rotative ( moteur à carburateur ZIL-508); b - la vanne est fermée ; c - la vanne est ouverte ; d - dispositif thermostatique à simple vanne (moteur à carburateur 3M3-53) ; 1 - ressort spiralé ; 2 - corps; 3 - vanne (amortisseur); 4 - levier; 5 - tige; 6 - manchon de guidage ; 7 - membrane; 8 - masse active ; 9 - ballon; 10 et 11 - tuyaux d'évacuation des fluides vers le radiateur et la pompe à eau ; 12 - tampon en caoutchouc ; 13 - vanne; 14 - printemps; 15 - selle de corps ; A - course de soupape

À une température du liquide de refroidissement supérieure à 75 °C, la masse active fond et se dilate, agissant à travers la membrane, le tampon et la tige 5 sur le levier 4, qui, surmontant la force du ressort 1, commence à ouvrir la vanne 3 (Fig. c). La vanne s'ouvre complètement à une température du liquide de refroidissement de 90 °C. Dans la plage de température de 75 à 90 °C, la vanne thermostatique, en changeant de position, régule la quantité de liquide de refroidissement traversant le radiateur et maintient ainsi une température normale. régime de température moteur.

La figure d montre un thermostat avec une simple vanne 13 dans une position où elle est complètement ouverte pour permettre au fluide de passer dans le radiateur, c'est-à-dire lorsque sa course est égale à la distance A. À une température de 90 °C, lorsque la masse active du cylindre fond, la soupape s'assoit avec le cylindre, surmontant la résistance du ressort 14. En refroidissant, la masse dans le cylindre est comprimé et le ressort soulève la valve. A une température de 75 °C, la vanne 13 est plaquée contre le siège 15 du boîtier, fermant la sortie du liquide dans le radiateur.

Riz. Vanne vapeur-air : a - la vanne vapeur est ouverte ; b - la vanne d'air est ouverte ; 1 et 6 - vannes de vapeur et d'air, respectivement ; 2 et 5 - ressorts des vannes vapeur et air ; 3 - tuyau de vapeur ; 4 - bouchon (couvercle) de la goulotte de remplissage du radiateur

Une vanne vapeur-air est nécessaire pour faire communiquer la cavité interne du radiateur avec l'atmosphère. Il se monte dans le bouchon 4 de la goulotte de remplissage du radiateur. La vanne se compose d'une vanne vapeur 1 et d'un soupape d'air 6. La vanne vapeur, sous l'action du ressort 2, ferme hermétiquement le col du radiateur. Si la température de l'eau dans le radiateur atteint Valeur limite(Pour de ce moteur), puis sous la pression de la vapeur la vanne vapeur s'ouvre et son excédent sort.

Lorsque l'eau de refroidissement et la condensation de la vapeur créent un vide dans le radiateur, la vanne d'air s'ouvre et l'air atmosphérique pénètre dans le radiateur. La vanne d'air se ferme sous l'action du ressort 5 lorsque la pression de l'air à l'intérieur du radiateur s'équilibre avec la pression atmosphérique. La vanne d'air évacue l'eau du système de refroidissement lorsque le bouchon de remplissage est fermé. Dans ce cas, les tubes du radiateur sont protégés de la destruction sous l'influence de la pression atmosphérique lors du refroidissement du moteur.

Pour contrôler la température du liquide de refroidissement, utilisez lumière d'alarme et un thermomètre à distance. La lampe et l'aiguille du thermomètre sont placées sur le tableau de bord, et leurs capteurs peuvent être dans la culasse, dans le tuyau de vidange, dans le tuyau d'admission ou dans le réservoir supérieur du radiateur.