Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое кавитация в системе охлаждения двигателя

Что такое кавитация в системе охлаждения двигателя

More Articles.

Вода — превосходна для питья, но не идеальна для охлаждения двигателя

Впервые использованные в двигателях около 100 лет назад, антифризы на водной основе, общепризнанно обладают присущими физическими и химическими ограничениями. Наличие воды негативно влияет на долгосрочную надежность двигателя, повышает затраты на ремонт и техобслуживание, и зачастую ограничивает работу двигателя.

Статистические данные, опубликованные производителями и автомобильными организациями, подтверждают, что вода является основной причиной 60% поломок двигателя и 40% прочих катастрофических сбоев. В то время, как внутренние повреждения остаются незамеченными в новых двигателях, совокупные эффекты коррозии, кавитации и циклического повышения давления в системе охлаждения становятся со временем все более и более заметными.

Десятилетиями проектировщики двигателей и разработчики антифризов продолжали применять воду, пытаясь преодолеть ее свойственные недостатки — прежде всего потому, что не было никакой пригодной альтернативы. Джек Эванс, проектировщик системы охлаждения, также многие годы боролся с ограничениями воды и был полон решимости найти лучшее решение. Наконец, в 1993 году Джек создал инновационную синтетическую охлаждающую жидкость, которая исключает коррозию, эрозию, перегрев, значительно снижает давление в системе охлаждения, а также поддерживает оптимальную теплопроводность.

За последние 20 лет безводная охлаждающая жидкость Эванс была проверена и одобрена Объединением производителей оборудования (OEM — Original Equipment Manufacturers), крупными операторами автотехники, гоночными командами, профессиональными реставраторами, операторами на заводах, и автопоклонниками, с целью повышения надежности техники и снижения эксплуатационных расходов.
Высокая температура кипения Эванс также способствует возможности улучшения дизайна двигателя, повышения работоспособности и снижения потребления топлива.

Жидкость Эванс сертифицирована как нетоксичный продукт и имеет документально-зафиксированный срок службы более 20 лет, без необходимости замены и доливания. Поэтому, если вас интересует экологически безвредная охлаждающая жидкость, которая улучшает и продлевает жизнь вашего двигателя, пожалуйста, продолжайте читать .

• Обычный антифриз на водной основе необходимо менять или доливать каждые 1-4 года, потому что ингибиторы коррозии со временем теряют свои свойства* (*из-за наличия кислорода и действия гальванической коррозии).

• Длительность работы жидкости Эванс, как доказано, превышает 20 лет, и поэтому она может обоснованно называться «Жидкость, продлевающая жизнь двигателя». Вы только представьте, возможность двигателя без отверстия для доливки охлаждающей жидкости, никакой потребности доливать или менять жидкость, навсегда!

• Эффективность обычного антифриза на водной основе зависит от ее качества, совместимости с металлом и регулярной замены. Если антифриз имеет низкое качество (дешевый продукт), несовместимость с металлом двигателя, или регулярно не меняется, тогда коррозия (процесс окисления или гальванической активности) начнет быстро развиваться и тогда поломка или сбой двигателя уже неизбежны. Согласно отчетам Группы компаний по тестированию и консультациям BTC (Testing Advisory Group, BP, Shell, Arteco et al) “60% всех поломок двигателя являются результатом сбоев системы охлаждения”. Таким образом, утверждение, что ‘проблемы, связанные с антифризами на водной основе, являются подтвержденными и обширными’ — это разумный и достоверный факт.

• Жидкость Эванс не способствует окислению внутри двигателя и не вызывает гальванической активности, тем самым эффективно исключает коррозию — навсегда!

• Вода замерзает при температуре 0ºC, и поэтому охлаждающая жидкость на водной основе должна содержать достаточно антифриза (обычно — это 50% токсичного этиленгликоля) чтобы предотвратить замерзание в зимнее время. Если концентрация антифриза снизилась или растворилась, тогда может произойти крупное повреждение в результате замерзания жидкости.

• Жидкость Эванс имеет естественные свойства антифриза ниже -40ºC, она не теряет своих свойств и не токсична. Следовательно, нет необходимости доливать или менять охлаждающую жидкость каждую зиму.

• Вода начинает вскипать при температуре 100ºC. Смесь этиленгликолевого антифриза и воды (50-50) повышает температуру кипения до 103ºC. Наличие крышки с пружиной может повысить давление в системе охлаждения и, следовательно, температуру кипения. Стандартная крышка с давлением в 1 Бар теоретически может повысить температуру кипения смеси антифриза и воды 50-50 до 123ºC, что может быть достаточным чтобы предотвратить кипение. В действительности, вихревые движения и снижения давления в системе охлаждения, вместе с очень высокой температурой металлов смежными с зоной сгорания топлива, часто приводят к кипению антифриза и возникновению паровоздушных мешков. Пар является плохим проводником тепла, и локальный перегрев часто является причиной преждевременного воспламенения топлива, детонации, повышенного потребления топлива и пониженной мощности. Как только образовывается паровоздушный мешок, он с легкостью уплотняется и может привести к полному перегреву, быстрому износу поршня, деформированию головки цилиндра и, в итоге, к полному отказу двигателя. Звучит драматично, особенно, когда у вас ситуация — “ну что, поехали!”

• Жидкость Эванс имеет температуру кипения выше 180ºC, что является гарантией того, что он не вскипит и не превратится в пар внутри двигателя. Оставаясь в жидком состоянии при любых нагрузках двигателя, Эванс сохраняет эффективную теплопередачу. Двигатели, в которые залит Эванс обычно работают при температуре на 3 – 10ºC выше, чем те, в которые залит обычный водный антифриз; однако, теплопередача и общая эффективность двигателя улучшаются в результате устранения паровоздушных мешков. Температура смазочного масла также работает при температуре на 3 – 10ºC выше,при использовании жидкости Эванс. Тем не менее, более 500,000 успешных замен антифриза подтверждают, что это не имеет никакого негативного эффекта.

• Антифриз на водной основе превращается в пар при достижении предельной температуры, а также при снижении давления. Быстрое формирование паровых пузырьков в жидкости более известно, как кавитация. Если внутреннее давление увеличивается быстро, то паровые пузыри захлопываются и многократно повторяющиеся удары приводят к разрушению металла. «Кавитационная зона», заполненная движущимися пузырьками, является причиной эрозии, что иногда приводит к критической поломке и деформации гильз цилиндра. Поскольку цилиндры автомобильных двигателей обычно являются частью блока цилиндров, обнаружить кавитационную ржавчину невозможно. Однако, большие дизельные двигатели оснащены сменными («мокрыми») гильзами, которые необходимо менять часто из-за серьезных повреждений эрозии — в форме глубокой точечной коррозии. Для снижения коррозии влажных цилиндров в жидкость Эванс Heavy Duty (для больших дизельных двигателей) добавляют дополнительный нитрит и ингибиторы нитрата. Аналогичная форма кавитационной эрозии может произойти во внутренних полостях насоса (спиралях) и в лопастях насоса. Эрозия насосов и лопастей приводит к снижению потока охлаждения и повышению перегрева.

• Жидкость Эванс создает гораздо меньше давления по сравнению с обычным антифризом. Это означает, что они меньше подвержены кавитации, или возникновению кавитационной ржавчины. По итогам теста на кавитацию Джона Дира (John Deere cavitation test) жидкость Эванс снижает уровень точечной коррозии на 90% по сравнению с собственной охлаждающей жидкостью Джона Дира для больших нагрузок.

• Вода образовывает высокое давление пара, когда ее температура растет — примерно 1 Бар при температуре 100˚C. Это давление вызывает внутреннее напряжение на все элементы системы охлаждения, особенно на шланг, насосы и швы радиатора. Когда двигатель охлаждается, уровень напряжения снижается, таким образом, мы видим, что циклический и постоянно повторяющийся процесс приводит к износу и поломке деталей, например, сжигает швы радиатора и рвет шланги

• Жидкости Эванс создают гораздо меньше давления, чем вода — настолько меньше, что фактически позволяют снять крышку радиатора, или расширительного бочка, при работающем двигателе. Такое снижение давления исключает внутреннее давление на шланги, насосы, швы радиатора, таким образом, повышая работоспособность двигателя на многие годы и предотвращая поломки.

Промо: Не замерзнуть и не закипеть

Антифриз – сервисная жидкость, которая заливается в систему автомобиля один раз и надолго. И подобрать, и залить ее нужно так, чтобы в последущие 3-5 лет ни вашему автомобилю, ни вашему кошельку не было мучительно больно.

Некачественная или просто неправильно подобранная охлаждающая жидкость может вызвать целый ряд проблем при эксплуатации авто. Некоторые из них могут проявиться уже в первые месяцы, другие – спустя год-два после начала пользования.

5 проблем, которые могут возникнуть в автомобиле из-за некачественной охлаждающей жидкости

Беда №1: перегрев

Охлаждение работающего двигателя – основная функция антифриза (не менее важен и обогрев салона). Нормальной температурой работающего двигателя автомобиля (если в нем не установлена EGR – система рециркуляции выхлопных газов) считается 85-90 градусов. Если двигатель, в обычном режиме работы, будет постоянно перегреваться (и тем более «закипать»), можете готовиться:

а) к дополнительным расходам на топливо;
б) снижению мощности двигателя и снижению его срока службы в 2-3 раза;
в) к тому, что неполадки в системе охлаждения перекинутся и на другие компоненты авто.

Читать еще:  Что проверить при установке контрактного двигателя

Применение правильно подобранного антифриза позволяет отвести до 30% тепла, которое выделяет двигатель при сжигании топлива.

Беда №2: коррозия

Теплопроводность слоя ржавчины, который образовывается на внутренних поверхностях двигателя и радиатора автомобиля, в 50 раз ниже, чем у металла. Этот контраст может быть губителен для термостата, деталей помпы, каналов двигателя и радиатора. Опытные автомеханики наверняка приведут вам истории из практики, когда коррозия просто убивала радиатор или головку блока цилиндров, проедая в них сквозные дыры.

А коррозия напрямую связана с использованием антифриза и перегревом. С использованием антифриза и перегревом коррозия связана напрямую. Если двигатель плохо отдает тепло и перегревается, то перегревается и охлаждающая жидкость. Контактируя с металлами, она быстрее вызывает коррозию. Возникает разрушительный замкнутый круг. По зашлакованным ржавчиной каналам радиатора антифриз движется медленее, это снижает теплоотвод и вызывает дополнительный перегрев.

Почерневшее и быстро вырабатывающееся моторное масло, заклинившийся из-за частиц ржавчины термостат, зашлакованные каналы радиатора, протечка подшипника помпы – это неполный список проблем, которые могут возникнуть из-за непонятной мутной жидкости, образовавшейся в расширительном бачке при использовании некачественного (или неправильно подобранного) антифриза.

При первых признаках того, что в механизме идут коррозийные процессы, не ждите, пока все посыплется: срочно промойте систему охлаждения и залейте качественный антифриз, соответствующий вашему типу автомобиля!

Беда №3: нерастворимые осадки

В каком-то смысле это даже хуже, чем ржавчина. Если следы коррозии из системы при тщательной промывке можно удалить, то нерастворимые частицы, выпадающие при использовании антифризов с высоким содержанием силикатов (нитратов, фосфатов и тд.), с поверхностью металла схватываются намертво. Проблемы – те же, что и в случае со ржавчиной (перегрев двигателя со всеми вытекающими).

Будьте осторожны и обращайте внимание на содержание силикатов (соединений кремния) в составе охлаждающей жидкости! И помните, что осадки могут также образоваться при использовании разных типов антифризов.

Беда №4: кавитация

Термин «кавитация», или кавитационная эрозия, образован от латинского слова cavita — «пустота». Ущерб, который кавитация причиняет двигателю, очень нагляден: поверхность металлических деталей покрывается ямками и бороздками, которые со временем срастаются между собой, занимая все большую площадь. Но дело не просто во впечатляющих визуальных дефектах. Эта «лунная поверхность» означает прямую угрозу для крыльчатки помпы и мокрых гильз двигателя.

Связь с качеством антифриза понятна: в «кипящем» или близком к закипанию двигателе образуются пузырьки пара, которые, лопаясь, выбивают на поверхности металла сначала микро-, а потом и заметные невооруженным глазом рытвины. Изъеденные кавитацией детали можно прямо отправлять на свалку. В крайнем случае – на капремонт. Кстати, одна из самых уязвимых деталей для кавитации – крыльчатка помпы. Ее тонкие «лепестки» достаточно быстро «разрывает» кавитацией, вызванной отсутствием необходимых в антифризе элементов пакета присадок.

Чтобы избежать разрушительного действия кавитации, выбирайте антифризы со специальным пакетом присадок, он продлевает срок службы помпы и двигателя в десятки раз.

Беда №5: трещины

Некачественные присадки, входящие в состав антифриза, агрессивно воздействуют на резины и пластмассы, и могут вызвать протечки и трещины в патрубках, расширительном бачке и других элементах системы охлаждения автомобиля.

Обращайте внимание на репутацию производителя охлаждающей жидкости и не доверяйте смесям кустарного производства, которые продаются под видом заводских антифризов.

Пять бед – простой ответ!

Чтобы уберечь механизм двигателя от нештатных ситуаций, нужно запомнить всего лишь два основных правила – и возвести их в принцип.

Во-первых, покупать только те охлаждающие жидкости, которые имеют допуск/одобрение производителей автомобилей и прошли соответствующие испытания на заводе-производителе.
Во-вторых – всегда проверять, соответствует ли состав и эксплуатационные свойства выбранного антифриза именно вашему типу автомобиля.

На практике это означает, что водителю нужно обязательно обращать внимание на заводскую спецификацию. Например, если вы водите автомобиль Volkswagen Golf 5 2005, охлаждающая жидкость должна соответствовать заводской спецификации VW TL 774-F (G12+). Кстати, при использовании неподходящего антифриза, машину могут отказаться обслуживать по гарантии (не говоря о том, что у двигателя могут начаться описанные выше проблемы).

Достойным решением может стать выбор антифриза марки Coolstream, который выпускает российское АО «Техноформ». Предприятие, чьи основные производственные мощности расположены в г. Подольск, с самого начала ориентировалось на передовые стратегии работы и самые высокие стандарты качества. Благодаря сотрудничеству с компанией Arteco (Бельгия), которая является одним из мировых лидеров в разработке и производстве присадок и антифризов, компания «Техноформ» в короткие сроки сумела совершить прорыв, в свою очередь заняв ведущие позиции на отечественном рынке специализированной химической продукции.

Сегодня торговая марка Coolstream – это лидер по количеству официальных заводских допусков на выпускаемую продукцию. Антифризы Coolstream выбраны для заправки в новые автомобили на конвейере российских автозаводов концерна VAG (Volkswagen, Audi, Skoda, Seat), Renault, Nissan, ГАЗ, КАМАЗ, АвтоВАЗ, Hyundai и KIA. Широкая линейка жидкостей для системы охлаждения делает Coolstream оптимальным выбором для владельца любого автомобиля.

Важно лишь помнить, что основным критерием выбора охлаждающей жидкости для автомобиля может быть только допуск/одобрение завода-производителя. Найдите эту информацию в руководстве по эксплуатации вашего автомобиля или на сайте производителя, и приобретите антифриз с подтверждением данного допуска.

Если нет возможности подобрать антифриз по допуску, приобретите универсальный карбоксилатный антифриз (например, Optima, Red, Green из линейки охлаждающих жидкостей Coolstream) – это станет безопасным и эффективным решением.

Антифриз (Часть 1)
Свойства охлаждающих жидкостей разных типов для тяжелой техники

В западной технической литературе любая охлаждающая жидкость (ОЖ) именуется «антифриз», т. е. «низкозамерзающая жидкость». В России антифризом традиционно называют примитивную ОЖ, применяемую вначале как альтернатива чистой воде и состоящую из смеси этиленгликоля c водой практически без присадок. ОЖ более совершенного состава – этиленгликоль, вода и пакет присадок – в России носит название ТОСОЛ. Эта торговая марка ОЖ, специально разработанной в свое время в ГосНИИОХТе (Государственный научно-исследовательский институт органической химии и технологии), своевременно не была зарегистрирована, поэтому ТОСОЛ выпускают сейчас различные предприятия с разными пакетами присадок и название ТОСОЛ стало именем нарицательным для ОЖ на основе этиленгликоля с присадками.

В статье приведены иностранные обозначения антифризов и их компонентов, поскольку их часто используют в современной русской технической литературе.

Неисправности в тяжелых дизелях, связанные с системой охлаждения

По некоторым данным, до 22% неисправностей двигателей непосредственно, а до 40% и косвенно связано с охлаждением.

Кавитация (от лат. cavitas – пустота) – это образование в охлаждающей жидкости полостей (кавитационных пузырьков, или каверн), заполненных паром. Кавитация возникает в результате местного понижения давления в жидкости, что может происходить, например, при увеличении ее скорости или в результате мощной высокочастотной вибрации гильз цилиндров (гидродинамическая кавитация). Физически кавитация близка к процессу закипания жидкости. Перемещаясь с потоком в область с более высоким давлением, кавитационный пузырек схлопывается, излучая при этом ударную волну. Возникает разрежение между поверхностью металлической детали и охлаждающей жидкостью, выбивающее оттуда молекулы и мельчайшие кусочки металла. Это происходит миллионы раз, в результате чего стенки гильз и лопасти жидкостного насоса разрушаются и в них образуются каверны и сквозные отверстия, будто проколотые иглой. Кавитация может разрушить практически любое вещество.

Одной из причин разрушения гильз цилиндров «мокрого» типа являются блуждающие паразитные токи, проходящие через ОЖ на «массу». При коротком замыкании в электропроводке ток течет на «массу» по пути наименьшего сопротивления. Часто этим путем оказывается система охлаждения. Электроток, проходя через ОЖ, быстро разлагает нитриты, содержащиеся в некоторых присадках, а ведь именно эти присадки защищают гильзы цилиндров от кавитации.

Известен факт: в США тяжелый магистральный грузовик, находившийся вроде бы в прекрасном состоянии, вышел в рейс, и через 9,5 тыс. км пути у него полностью вышел из строя двигатель – разрушились гильзы цилиндров. Причиной стало короткое замыкание в стартере.

Достаточно распространены и другие причины – отложения накипи и шлама, действие хлоридов, содержащихся в воде: в особо серьезных случаях эти соединения обезуглероживают чугун до такой степени, что гильзы цилиндров становятся хрупкими, будто они из песка.

Накипь образуется на горячих стенках гильз за счет выпадения в осадок солей кальция и магния, содержащихся в ОЖ, которые вместе с частичками примесей и продуктов коррозии «прикипают» к поверхностям нагретого металла. Слой накипи имеет очень малую теплопроводность, т. е. ухудшает теплоотвод, и детали цилиндропоршневой группы перегреваются. Традиционные ОЖ, содержащие силикаты, имеют такое неприятное свойство, как образование гелей. Жидкости, содержащие фосфаты, могут образовывать нерастворимые осадки – шлам, т. е. илистые отложения минерального (или органического) происхождения, скапливающиеся в застойных полостях рубашки охлаждения двигателя и в нижнем бачке радиатора. Эти гели и осадки блокируют термостат, засоряют радиатор и протоки рубашки охлаждения, что приводит к нарушению охлаждения двигателя.

Читать еще:  Возрос расход масла в двигателе

Кавитация, образование накипи и многие другие явления в системе охлаждения связаны со свойствами охлаждающей жидкости. Поговорим о них подробнее.

Типы антифризов

ОЖ разных типов. В настоящее время применяют охлаждающие жидкости, изготовленные на основе этиленгликоля или родственного ему спирта – пропиленгликоля. Обычно содержание гликоля в воде составляет от 30 до 60%. Именно при таком составе ОЖ обладает самой низкой температурой охлаждения и высокой температурой кипения (лучше, чем у чистого этиленгликоля и тем более воды). По физическим свойствам этиленгликоль и пропиленгликоль (и их смеси с водой) весьма похожи. По некоторым данным, при использовании ОЖ на основе пропиленгликоля увеличивается срок службы уплотнений жидкостных насосов двигателей. Никаких значительных различий в ресурсе шлангов и уплотнений гильз цилиндров, а также в темпах расхода присадок обнаружено не было. Известны результаты испытаний, по которым пропиленгликоль показал некоторые преимущества при защите от кавитационной коррозии. Разница между этиленгликолем и пропиленгликолем в том, что этиленгликоль очень ядовит для человека, может абсорбироваться даже через кожу, а пропиленгликоль менее опасен, зато дороже этиленгликоля приблизительно в 10 раз. Поэтому ОЖ на основе пропиленгликоля составляют в общем объеме продаж на рынке около 1%.

Отечественная химическая промышленность выпускает ТОСОЛы на базе этиленгликоля марок А-40, А-60 и А-65, имеющие температуру замерзания –40, –60 и –65 °С соответственно. Заметим, что температура замерзания, указанная на упаковках ОЖ, это температура, при которой в ней образуются первые кристаллы льда, т. е. до полного затвердевания еще далеко.

Антифризы разных типов различаются присадками, введенными в этиленгликоль (доля присадок, используемых для изготовления охлаждающих жидкостей двигателей, как правило, меньше 3% по массе). Назначение всех пакетов присадок одинаковое, но по химическому составу они могут кардинально различаться. ОЖ традиционного состава содержат пакеты присадок на основе солей неорганических кислот: силикатов, нитритов и т. д. ОЖ, произведенные по карбоксилатной технологии (англ. аббревиатура OAT, organic acid technology), содержат ингибиторы коррозии – соли органических кислот (карбоксилаты).

«Обычные» ОЖ. Для предотвращения вспенивания в состав «обычных» антифризов добавляют антипенные присадки, а поскольку этиленгликоль оказывает на металлы коррозионное действие, добавляют и антикоррозионные присадки. В антифризы для дизельных двигателей включают также присадки для защиты гильз цилиндров «мокрого» типа от воздействия кавитации.

Силикаты – это ингибитор коррозии алюминия.

Декстрин – углевод типа крахмала, он защищает от коррозии припои, алюминий и медь.

Толилтриазол – ингибитор коррозии цветных металлов: меди и ее сплавов, никеля, цинка, свинца и серебра.

Нитраты защищают от коррозии черные металлы.

Нитриты защищают от кавитации.

Нитриды также защищают от кавитации (но в меньшей степени, чем нитриты).

Бораты защищают от кавитации и поддерживают уровень щелочного числа (нейтрализуют кислоты).

Молибденаты защищают от кавитации, молибденовокислый натрий защищает от коррозии цинковые и хромовые покрытия. Такие ТОСОЛы имеют индексы «М»: А-40М, А-60М и А-65М.

Фосфаты защищают от кавитации, от коррозии алюминий и черные металлы, частично – медные детали, поддерживают уровень щелочного числа (нейтрализуют кислоты). Фосфаты добавляют в состав многих антифризов производства компаний США и Японии. Европейские производители автомобилей не рекомендуют использовать ОЖ, содержащие фосфаты, в Европе пользуются антифризами, содержащими другие ингибиторы. Причина в том, что вода в Европе более жесткая, чем в США и Японии, и фосфаты, взаимодействуя с жесткой водой, способствуют образованию накипи из солей кальция или магния на теплопередающих поверхностях. До 90% отечественных «обычных» ОЖ производится с использованием силикатов и нитритов.

Конечно, лучше использовать современный готовый антифриз, специально предназначенный для тяжело нагруженных дизелей, но даже в таких ОЖ силикаты и нитриты быстро истощаются, и через 30…40 тыс. км пробега автомобилей ОЖ практически полностью теряет защитные свойства. Использование нитридных присадок сопряжено с множеством трудностей. Во-первых, нитриды довольно быстро истощаются. Во-вторых, сами по себе нитриды нестабильны и могут выпадать в осадок, образуя в системе охлаждения осадки и гель. В-третьих, увеличение концентрации этих присадок приводит к коррозии алюминиевых сплавов и припоя. Практически неорганические нитридные присадки не могут обеспечить защиту от кавитации гильз «мокрого» типа на уровне, какого требуют условия эксплуатации современных дизельных двигателей. Заметим также, что силикаты, фосфаты и бораты ядовиты и чрезвычайно опасны для окружающей среды и человека.

По мере работы «обычной» ОЖ содержание присадок уменьшается, и в нее следует вводить дополнительные присадки. Однако делать это следует осторожно, поскольку слишком высокое содержание нитритов может вызвать коррозию металла припоев, а чрезмерное содержание других присадок вызывает повышение общей концентрации растворенных твердых веществ, что создает опасность выпадения твердых отложений и ухудшения охлаждения. Заметим, что пакеты присадок сбалансированы, и в случае нарушения композиции за счет быстрого расхода одного из компонентов ОЖ утрачивает свои свойства. Поэтому, чтобы обезопасить систему охлаждения от выпадения отложений, рекомендуется полностью заменять «обычную» ОЖ через каждые два года.

Главным недостатком ОЖ, произведенных по традиционной технологии, является неспособность присадок на основе неорганических соединений защищать алюминий (и другие металлы) при температурах свыше 105 °С и при мощных тепловых потоках.

Антифризы, предназначенные для бензиновых легковых автомобилей, нельзя использовать для дизельных двигателей, особенно высоконагруженных. Правда, существуют «универсальные» антифризы, которые, как утверждают их производители, можно применять и для легковых автомобилей, и для тяжелой техники. Универсальный состав содержит достаточно силиката, чтобы обеспечить надлежащую защиту алюминия, но не настолько высокий, чтобы его нельзя было использовать в тяжелых транспортных средствах.

Присадки SCA. Для защиты гильз цилиндров «мокрого» типа от кавитации в высоконагруженных дизелях в состав «обычной» ОЖ обязательно должны быть введены дополнительные присадки, содержащие нитрит (англ. аббревиатура SCA – supplemental coolant additive). Следует учесть, что существует два основных типа присадок SCA: одни содержат нитриты/ бораты, другие – нитриты/ молибденаты/ фосфаты. Смешивать ОЖ, содержащие присадки SCA разных типов, не рекомендуется, как и приобретать подозрительно дешевые присадки SCA, которые могут оказаться подделкой и нанести системе охлаждения лишь вред. Проверьте, указано ли на упаковке, какому стандарту соответствует присадка – например, ASTM D-5752: это будет хоть какой-то гарантией качества продукта.

ОЖ увеличенного срока службы. Чтобы решить проблему быстрого старения ОЖ, в последние годы разработаны охлаждающие жидкости увеличенного срока службы (англ. аббревиатура ELC – extended life coolant) для современных высокофорсированных дизелей, в которых ингибиторами кавитации и коррозии в большинстве случаев служат карбо­ксилаты, устойчивые к окислению и тепловому воздействию органические кислоты (англ. аббревиатура ОАТ – Organic Acid Technology). Они защищают металлические детали, в том числе алюминиевые, образуя тонкую окисную пленку, причем только на очагах коррозии. Благодаря «адресной» защите расход присадок происходит гораздо медленнее. Карбоксилатные антифризы не образуют в процессе эксплуатации гелей и осадка. Производители этих ОЖ обещают, что они могут использоваться без замены до 1 млн. км, 5 лет или 12 000 моточасов. На упаковке таких антифризов западные производители ставят маркировку «G12».

«Обычные» ОЖ образуют на поверхности металла защитный слой, достигающий порой 0,5 мм. Защищая металл от коррозии, этот слой одновременно значительно ухудшает теплоотвод (до 50%) за счет своей низкой теплопроводности. При этом увеличивается вероятность перегрева двигателя. Карбоксилатные охлаждающие жидкости образуют защитный слой только в местах образования коррозии толщиной 0,0006 мм. При этом на остальных теплопередающих поверхностях защитный слой, ухудшающий теплоотвод, не формируется.

Карбоксилатные антифризы не агрессивны по отношению к пластиковым, эластомерным, резино-силиконовым и другим материалам, используемым в системе охлаждения.

«Гибридные» антифризы. Существуют ОЖ на основе органических кислот с добавлением неорганических ингибиторов (например, нитритов, силикатов и/ или фосфатов), такие антифризы часто называют гибридными (англ. аббревиатура Hybrid OAT, HOAT). Также иногда гибридными называют антифризы, созданные на основе некарбоксилатных органических кислот, таких как бензоаты (соли бензойной кислоты), и др. Карбоксилатные ОЖ, содержащие нитриты, иногда называют «созданные по технологии нитритных органических кислот» (англ. аббревиатура Nitrit OAT, NOAT).

Обеспечение бескавитационной работы водяного насоса двигателя внутреннего сгорания

Рубрика: 9. Транспорт

Опубликовано в

Дата публикации: 15.02.2018

Статья просмотрена: 515 раз

Библиографическое описание:

Арабян, А. К. Обеспечение бескавитационной работы водяного насоса двигателя внутреннего сгорания / А. К. Арабян, А. И. Мамошин, А. Р. Магомедов, Р. В. Стрельцов. — Текст : непосредственный // Технические науки: традиции и инновации : материалы III Междунар. науч. конф. (г. Казань, март 2018 г.). — Казань : Молодой ученый, 2018. — С. 72-74. — URL: https://moluch.ru/conf/tech/archive/287/13794/ (дата обращения: 30.08.2021).

Читать еще:  Volkswagen touareg какой двигатель самый надежный

В статье рассмотрены механизмы возникновения кавитации на поверхностях охлаждения гильз и блоков дизелей, дана методика расчёта кавитационных разрушений с целью определения сроков службы деталей. Указаны рекомендации по уменьшению кавитационных явлений на поверхностях охлаждения. На основе анализа существующих конструкций дизелей теоретически обоснованы конструктивные решения при проектировании дизельного двигателя с высокотемпературным охлаждением.

Ключевые слова: система охлаждения, дизельный двигатель, кавитационные разрушения, высокотемпературное охлаждение, водяной насос

Повышение температуры в системе охлаждения сопровождается повышением давления насыщенных паров охлаждающей жидкости, что в свою очередь повышает вероятность вскипания жидкости, циркулирующей в системе охлаждения.

Наличие пузырьков пара в охлаждающей жидкости может привести к снижению производительности водяного насоса, которое может привести к перегреву двигателя.

Кроме того, кавитация отрицательно влияет на состояние таких деталей как крыльчатка водяного насоса, корпус водяного насоса, гильзы цилиндров и так далее.

Вместе с тем, повышение температуры охлаждающей жидкости при неизменных конструкциях водяного тракта, напора и подаче насоса возможно лишь при достаточно большом значении действительного (располагаемого) кавитационного запаса насоса, превышающем значение его критического (требуемого) запаса не менее чем в 1–1,5 раза.

Требуемый кавитационный запас определяется конструкцией насоса, его параметрами и представляет собой минимально допустимую разность между удельной энергией потока на входе в рабочее колесо при данной подаче и энергией, соответствующей давлению насыщенных паров перекачиваемой охлаждающей жидкости при данной температуре.

В настоящее время применяется несколько способов борьбы с кавитацией водяного насоса.

Располагаемый кавитационный запас можно повысить, если сократить длину всасывающего тракта и увеличить диаметр подводящего патрубка. Однако изменение размеров всасывающей магистрали ограничено условиями компоновки системы охлаждения и взаимосвязи отдельных элементов водяного тракта.

Этот способ не может быть приемлем для проектируемого дизеля, так как потребует пересчёта параметров водяного насоса и изменения конструкций некоторых деталей двигателя.

Можно создать подпор в подводящем патрубке водяного насоса, если поместить расширительный бачок выше, чем в штатной системе охлаждения. Тогда высота его установки более чем в три раза превысит то же значение из штатной системы охлаждения. Делать это не позволяют условия компоновки дизеля на транспортном средстве.

По известным причинам, неприемлемы также возможные варианты создание искусственного подпора от постоянного источника сжатого воздуха с целью повышения давления охлаждающей жидкости в подводящем патрубке водяного насоса.

Не может быть признан удачным и проектируемый некоторыми заводами изготовителями дизелей способ создания подпора за счёт перепуска части охлаждающей жидкости с повышенным давлением из линии нагнетания в подающий патрубок водяного насоса, так как это связано с необходимостью увеличения подачи насоса почти на 60 % и соответственно затрат мощности на его привод.

Возможен вариант включения в контур системы высокотемпературного охлаждения вспомогательного центробежного насоса для обеспечения подпора в подводящем патрубке основного циркуляционного насоса. Однако при этом возникает задача обеспечения безкавитационной работы уже вспомогательного насоса, да и установка на двигатель второго насоса вызовет определённые сложности.

Особого внимания заслуживает схема для замкнутых систем высокотемпературного охлаждения двигателей внутреннего сгорания, предложенная Соколовым Е. А., Зингер Н. М. [1, с. 15]. Это схема системы высокотемпературного охлаждения с использованием смесительного подпорного узла. Он состоит из струйного насоса, сопла, которое подключено к нагнетательной полости водяного насоса, а диффузор соединён с его всасывающим патрубком и так называемый компенсационной линией (она сообщает расширительный бачок с приёмной камерой струйного насоса). Предложенная схема позволяет получить значительный подпор при меньшей доле перепускаемой жидкости из полости нагнетания.

Принципиальная схема системы охлаждения с применением струйного насоса представлена на рисунке 1. Потоки рабочей и инжектируемой сред поступают в камеру смешивания, где происходит выравнивание скоростей, сопровождающееся повышением давления. Из смесительной камеры поток поступает в диффузор, где происходит дальнейший рост давления. Давление смешанного потока на выходе из диффузора выше давления инжектируемого потока, поступающего в приёмную камеру [2, с. 38].

В данном случае инжектируемым является поток, поступающий из расширительного бачка, рабочим — из нагнетающей полости водяного насоса.

Рис. 1. Принципиальная схема системы охлаждения. ВН — водяной насос; В — вентилятор; ДКЛ — датчик контрольной лампы; ДТЖ — датчик температуры охлаждающей жидкости; ЗГ — заливная горловина; К — кран сливной; ВК — воздушный клапан; ПК — паровой клапан; КТ — коробка термостатов; Р — радиатор; РБ — расширительный бачок; РО — рубашка охлаждения

Повышение давления инжектируемого потока без непосредственной затраты механической энергии является основным принципом струйных насосов. Благодаря этому качеству использование струйного насоса позволяет получить более высокое давление на входе в циркуляционный насос по сравнению с давлением столба жидкости в расширительном бачке.

Основным достоинством струйных насосов является простота схемы включения, простота конструкции, несложность изготовления [3, с. 76].

Включение в водяной тракт системы высокотемпературного охлаждения смесительно-подпорного устройства параллельно водяному насосу — один из наиболее простых и эффективных способов увеличения располагаемого кавитационного запаса циркуляционного насоса.

Применение высокотемпературного охлаждения на дизельном двигателе вносит некоторые конструктивные изменения в агрегаты системы охлаждения. Не исключено, что может возникнуть и необходимость уточнённого проектировочного расчёта отдельных элементов системы охлаждения.

Оценка конструкции проектируемого двигателя заключается в оценке таких его показателей, как живучесть, готовность к функционированию и обитаемости с одним двигателем.

Применение высокотемпературного охлаждения позволяет двигателю сохранить стабильный режим охлаждения в любых условиях эксплуатации без потерь охлаждающей жидкости в виде пара.

Уменьшенная емкость радиатора системы охлаждения, вызванная применением высокотемпературного охлаждения, несколько уменьшает время заправки системы охлаждения жидкостью при подготовке автомобиля к движению, отсюда и экономия охлаждающей жидкости, и меньшая вероятность поражения осколками радиатора системы охлаждения.

Отсутствие жалюзи совсем исключает участие водителя в регулировании теплового состояния двигателя.

При эксплуатации автомобиля в условиях низких температур окружающего воздуха используется система отопления кабины.

Размеры теплообменников могут быть сокращены, так как температура охлаждающей жидкости обеспечит быстрый прогрев кабины водителя и при меньшей поверхности теплообменника. Это — еще один путь экономии цветных металлов при использовании высокотемпературного охлаждения.

В данной статье рассмотрен механизм и места кавитационных разрушений наиболее ответственных деталей двигателя, таких как гильза и блок, предложена методика определения их ресурса из условий кавитационных явлений. Даны рекомендации по снижению вибраций и кавитационных разрушений полостей охлаждения дизельного двигателя.

  1. Кавитационные разрушения в дизелях. Иванченко Н. Н., Скуридин А. А., Никитин М. Д., Л., Машиностроение, 1970 г.
  2. Петриченко Р. М. Системы жидкостного охлаждения быстроходных двигателей внутреннего сгорания. Л., Машиностроение. 1975 г.
  3. Соколов Е. Я., Зингер Н. М. Струйные аппараты. -М.: Энергия 1989 г.

Ключевые слова

Похожие статьи

Причины перегрева двигателя и его профилактика

водяной насос, высокотемпературное охлаждение, охлаждающая жидкость, расширительный бачок, подводящий патрубок, дизельный двигатель, струйный насос, повышение давления, система охлаждения.

Энергосберегающие технологии в переработке пластиковых отходов

водяной насос, высокотемпературное охлаждение, охлаждающая жидкость, расширительный бачок, подводящий патрубок, дизельный двигатель, струйный насос.

Анализ систем жидкостного охлаждения электронной аппаратуры

Обеспечение бескавитационной работы водяного насоса. Уменьшенная емкость радиатора системы охлаждения, вызванная применением высокотемпературного охлаждения, несколько уменьшает время заправки.

Усовершенствование конструкции привода вентилятора.

Насос запускает циркуляцию жидкости в «рубашке охлаждения» двигателя.

Вентилятор радиатора служит для улучшения охлаждения охлаждающей жидкости, за счет увеличения скорости и количества воздуха, проходящего через радиатор.

Система терморегулирования гидропривода | Статья в журнале.

жидкость. Охлаждение происходит при открытой заслонке в результате создаваемого

Нагнетательная гидролиния масляного насоса системы смазки ДВС, включающая

Поступая через подводящий штуцер во внутреннюю полость теплообменника, рабочая жидкость.

Перспективы развития охлаждения наддувочного воздуха.

Объясняется это тем, что вода на тепловозе и автомобиле, используемая для охлаждения наддувочного воздуха, имеет сравнительно высокую температуру, так как, в свою очередь, охлаждается атмосферным воздухом.

Из системы исключается водяной насос и его привод.

система охлаждения, дизельный двигатель, кавитационные.

Обеспечение бескавитационной работы водяного насоса. система охлаждения, дизельный двигатель, кавитационные разрушения, высокотемпературное охлаждение, водяной насос.

Формирование теплового режима охладителя наддувочного.

Рис. 4. Температурный датчик охлаждающей жидкости. Обеспечение бескавитационной работы водяного насоса. Повышение температуры в системе охлаждения сопровождается повышением давления насыщенных паров охлаждающей жидкости.

система охлаждения, дизельный двигатель, кавитационные.

Обеспечение бескавитационной работы водяного насоса. система охлаждения, дизельный двигатель, кавитационные разрушения, высокотемпературное охлаждение, водяной насос.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector