Влияние охлаждения на работу двигателя. Охлаждать двигатель приходится потому, что при значительном нагревании деталей снижается их прочность, становится невозможной смазка цилиндра, наблюдается заедание деталей. Однако с охлаждающей водой уносится часть теплоты, выделившейся при сгорании, т. е. увеличиваются ее потери, в связи с чем охлаждать двигатель следует лишь в той степени, насколько это необходимо для его надежной работы.
Большое значение имеет температурный режим охлаждения. Во-первых, разностьтемператур выходящей из двигателя и входящей в него воды (перепад температур) должна быть минимальной, не более 20 °С. При большом перепаде температур детали охлаждаются неравномерно, в них появляются значительные тепловые напряжения, ухудшаются условия работы. Во-вторых, надо стремиться к тому, чтобы средняя температура воды в двигателе была по возможности высокой. При повышении ее уменьшается теплопередача и, следовательно, количество теплоты, уносимой водой. Повышение температуры воды снижает тепловые напряжения и способствует уменьшению износа втулок цилиндра. Последнее объясняется, прежде всего, уменьшением работы трения вследствие снижения вязкости масла. Кроме того, при высокой температуре воды повышается температура стенки цилиндра, что препятствует конденсации водяного пара в цилиндре и, значит, образованию во взаимодействии с сернистыми газами кислот, ускоряющих износ втулки. Поэтому повышение температуры воды особенно целесообразно при работе на сернистом топливе. Наконец, повышение температуры воды приводит к уменьшению жесткости работы двигателя.
По изложенным причинам повышение температуры охлаждающей воды способствует более экономичной работе двигателя и уменьшению износа деталей ЦПГ.
О температурном режиме охлаждения судят по температуре выходящей воды. Как показывают исследования и опыт эксплуатации, наибольший эффект в экономичности работы двигателя и снижения износа деталей достигается при повышении температуры выходящей воды до 90—95 °С. Применение высокотемпературного охлаждения, т. е. повышение температуры воды сверх 95 °с, дает положительный эффект, но сопряжено с трудностями.
Повышенная температура воды особенно благоприятно сказывается на работе двигателя с частичной нагрузкой.
Принципиальная схема системы водяного охлаждения. Судовые двигатели проще всего охлаждать забортной водой: насос засасывает воду из-за борта, нагнетает в пространство охлаждения двигателя, откуда она сливается снова за борт. Такое охлаждение называется проточным.
Забортная вода обладает значительной жесткостью, в связи с чем на охлаждаемых поверхностях откладывается накипь, ухудшающая теплообмен. Обильное отложение ее начинается при 55 °С. Поэтому температура выходящей воды при проточном охлаждении не должна быть выше 45—50 °С. Поскольку такой режим охлаждения не является оптимальным, проточное охлаждение не применяется.
При замкнутой системе охлаждения двигатель охлаждается умягченной водой, непрерывно циркулирующей в замкнутом контуре, называемом внутренним (тонкие линии). Вода внутреннего контура охлаждается забортной водой внешнего контура (толстые линии). Для каждого контура имеется свой насос охлаждения: для внутреннего и для внешнего.
Выходящая из двигателя вода через контрольное стекло поступает в водяной холодильник. Терморегулятор направляет часть воды мимо холодильника в целях регулирования режима охлаждения. Из холодильника 8 вода поступает в насос, который нагнетает ее в двигатель. Давление воды контролируют по манометру, перепад температур — по термометрам, охлаждение воды — по термометрам.
Рис. 1. Замкнутая система охлаждения
Внутренний контур не может быть герметически замкнутым, так как в зависимости от температуры воды изменяется ее объем. Поэтому во внутренний контур включается расширительный бак, содержащий запас воды,, компенсирующий потери ее вследствие утечек, испарения. Бак размещается на достаточной высоте, обычно под главной палубой. В некоторых установках вместо него предусматривают цистерну. В нее поступает вода из холодильника, а насос внутреннего контура засасывает воду из цистерны.
Забортная вода засасывается насосом из ящика забортной воды через фильтр или из днищевого кингстона и нагнетается им в масляный и в водяной холодильники. После холодильников она направляется за борт. Давление воды контролируют по манометру, перепад температур в холодильнике — по термометрам. При возникновении опасности обледенения в ящик забортной воды через вентиль можно направить выходящую из холодильников воду.
Забортная вода направляется также по трубе на охлаждение редуктора или реверс-редуктора, если они есть, на промывку дейдвуда, на искро-гашение и на другие нужды.
На случай выхода из строя насоса внутреннего контура или холодильника может предусматриваться охлаждение двигателя забортной воды. Для этого служат краны. Их ставят так, чтобы вода от насоса направлялась через масляный холодильник И и кран в двигатель, а из него через кран — за борт. При выходе из строя насоса внешнего контура краном к системе подключается резервный насос, которым может быть один из насосов общесудового назначения.
Иногда устанавливают резервный насос и для внутреннего контура. При этом необходим кран. Краном можно отключать насос при резервном и забортном охлаждении.
В верхних точках отводящей магистрали внутреннего контура, на холодильнике и в других местах, где может скапливаться пар, присоединяют трубы для отвода его в расширительный бак.
Замкнутое охлаждение позволяет повысить температуру выходящей воды до 75—95 °С при перепаде ее 10—15 °С. При такой системе может быть достигнуто постоянство температурного режима охлаждения независимо от нагрузки двигателя.
Воздушное охлаждение. Кроме водяного охлаждения, применяют также воздушное. У двигателей с воздушным охлаждением цилиндры и головки делают оребренными для увеличения поверхности, омываемой воздухом. Такие двигатели легче, чем с водяным охлаждением, проще и дешевле. Они получили широкое распространение в легком наземном транспорте.