Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Қозғалтқыш түрі
Type of engine
Ауамен салқындатылатын қозғалтқыштар жұмыс температурасын сақтау үшін оларды салқындату мақсатында, жылуды тарату қанаттарының немесе қозғалтқыштың ыстық бөліктерінің үстінен тікелей ауа айналымына тәуелді болады. Ауамен салқындатылатын конструкциялар сұйықпен салқындатылатын аналогтарынан гөрі әлдеқайда қарапайым, себебі оларға жеке радиатор, салқындатқыш резервуары, құбырлар және сорғылар қажет. Ауамен салқындатылатын қозғалтқыштар негізгі мақсат салмақ немесе қарапайымдық болатын қолдануларда кеңінен қолданылады. Олардың қарапайымдылығы тізбекті аралар мен газон шабу машиналары сияқты кішкентай құрылғыларда, сондай-ақ шағын генераторлар мен осыған ұқсас мақсаттарда пайдалануға ыңғайлы жасайды. Бұл қасиеттер оларды авиацияда қолдануға да өте қолайлы етеді, олар жалпы авиациялық ұшақтарда және ірі ұшақтардағы қосымша қуат агрегаттары ретінде кеңінен қолданылады. Атап айтқанда, олардың қарапайымдығы мотоциклдерде де жиі кездеседі.
Air cooled engines rely on the circulation of air directly over heat dissipation fins or hot areas of the engine to cool them in order to keep the engine within operating temperatures. Air cooled designs are far simpler than their liquid cooled counterparts, which require a separate radiator, coolant reservoir, piping and pumps. Air cooled engines are widely seen in applications where weight or simplicity is the primary goal. Their simplicity makes them suited for uses in small applications like chainsaws and lawn mowers, as well as small generators and similar roles. These qualities also make them highly suitable for aviation use, where they are widely used in general aviation aircraft and as auxiliary power units on larger aircraft. Their simplicity, in particular, also makes them common on motorcycles.
Кіріспе
Қазіргі заманғы ішкі жанатын қозғалтқыштардың көпшілігі қозғалтқыш блогы мен цилиндр басындағы арналар арқылы сұйық салқындатқышты тасымалдайтын жабық контур арқылы салқындатылады. Бұл арналардағы сұйықтық жылуды сіңіреді, содан кейін жылу алмастырғышқа немесе радиаторға ағып, онда салқындатқыш ауаға (немесе теңіз қозғалтқыштарындағыдай, суға) жылуды шығарады. Осылайша, қозғалтқыш тікелей сұйықтықпен салқындатылмайды, себебі жылу ауа сияқты басқа ортамен алмасылады, бірақ сұйық салқындатқыш контурының болуына байланысты ол «сұйықпен салқындатылатын» қозғалтқыш деп аталады. Ал ауамен салқындатылатын қозғалтқышта пайда болатын жылу тікелей ауаға таралады. Әдетте, бұл цилиндр басы мен цилиндрлердің сыртын жабатын металл қабырғалар арқылы жеңілдетіледі, олар ауаның әсер ететін бетін кеңейтеді. Ауа желдеткіш пен қорғағыш қаптаманы пайдалану арқылы күшпен соғылып, тиімді салқындату үшін үлкен ауа көлемімен қамтамасыз етілуі мүмкін, немесе жақсы жасалған және бұрышталған қабырғалармен табиғи ауа ағыны арқылы да жүзеге асырылуы мүмкін. Барлық жану қозғалтқыштарында пайда болатын жылудың шамамен 44% түтік арқылы шығып кетеді. Тағы 8% шамасы майға түседі, ол өз кезегінде май салқындатқышында салқындатылуы керек. Бұл, жылудың жартысынан азын басқа жүйелер арқылы шығару қажеттігін білдіреді. Ал ауамен салқындатылатын қозғалтқышта, жылудың шамамен 12% ғана металл қабырғалар арқылы таралады. Ауамен салқындатылатын қозғалтқыштар көбінесе шулырақ жұмыс істейді, бірақ олар қарапайымдылықты қамтамасыз етеді, бұл қызмет көрсету және бөлшектерді ауыстыру кезінде тиімді, сонымен қатар күтіп ұстау әдетте арзан.
Most modern internal combustion engines are cooled by a closed circuit carrying liquid coolant through channels in the engine block and cylinder head. A fluid in these channels absorbs heat and then flows to a heat exchanger or radiator where the coolant releases heat into the air (or raw water, in the case of marine engines). Thus, while they are not ultimately cooled by the liquid, as the heat is exchanged with some other fluid like air, because of the liquid coolant circuit they are known as liquid cooled. In contrast, heat generated by an air cooled engine is released directly into the air. Typically this is facilitated with metal fins covering the outside of the Cylinder Head and cylinders which increase the surface area that air can act on. Air may be force fed with the use of a fan and shroud to achieve efficient cooling with high volumes of air or simply by natural air flow with well designed and angled fins. In all combustion engines, a great percentage of the heat generated, around 44%, escapes through the exhaust. Another 8% or so ends up in the oil, which itself has to be cooled in an oil cooler. This means less than half of the heat has to be removed through other systems. In an air cooled engine, only about 12% of the heat flows out through the metal fins. Air cooled engines usually run noisier, however it provides more simplicity which gives benefits when it comes to servicing and part replacement and is usually cheaper to be maintained.
Әуе қатынасы
1920 және 30-жылдары авиация саласында ауамен және сұйықпен салқындатылған конструкциялардың артықшылықтары туралы қызу пікірталас болды. Осы кезеңнің басында салқындату үшін қолданылатын сұйықтық атмосфералық қысымдағы су болды. Сұйықтықпен шығарылатын жылу мөлшері оның жылу сыйымдылығына және кіріс және шығыс температураларының айырмашылығына байланысты. Судың қайнау температурасы қысым төмендегенде төмендейді және суды бу ретінде тиімді түрде сору мүмкін болмағандықтан, радиаторлар ұшақ биіктігін көтергенде салқындату қуатының жоғалуын ескеретіндей жеткілікті салқындату қуатына ие болуы керек болды. Соның салдарынан радиаторлар өте үлкен болды және аэродинамикалық сүйреудің айтарлықтай деңгейін тудырды. Бұл екі конструкцияны қуат пен сүйреу арақатынасы бойынша шамамен тең етті, бірақ ауамен салқындатылған конструкциялар көбінесе жеңіл және қарапайым болды. 1921 жылы АҚШ Әскери-теңіз күштері, негізінен командир Брюс Г. Лейтонның күш-жігерінің нәтижесінде, ауамен салқындатылған конструкцияның қарапайымдылығы техникалық қызмет көрсету жұмыларын азайтады деп шешті, бұл әуе кемелерінің шектеулі жұмыс кеңістігін ескере отырып, маңызды фактор болды. Лейтонның күш-жігері Пратт & Уитни және Райт Аэронавтикалық компанияларында ауамен салқындатылған қозғалтқыштарды әзірлеуге Әскери-теңіз күштерінің қаржылық қолдауын қамтамасыз етті. Басқа топтардың көпшілігі, әсіресе Еуропада, ұшақтардың өнімділігі жылдам жақсарып жатқандықтан, сүйреу мәселесіне көбірек мән берді. Ауамен салқындатылған конструкциялар жеңіл ұшақтар мен оқу ұшақтарында, сондай-ақ кейбір көліктік ұшақтар мен бомбалаушыларда кең таралған болса, сұйықпен салқындатылған конструкциялар истребительдер мен жоғары өнімділікке ие бомбалаушылар үшін әлдеқайда көп қолданылды. 1929 жылы NACA капотының енгізілуімен сүйреу мәселесі шешілді, ол ауамен салқындатылған қозғалтқыштардың сүйреуін, олардың үлкен майдандық ауданына қарамастан, айтарлықтай төмендетті, ал салқындатуға байланысты сүйреу осы кезде шамамен тең болды. 1920-жылдардың соңы мен 1930-жылдардың басында бірқатар еуропалық компаниялар суды қысымда ұстап, оны қайнаусыз жоғары температураға жеткізуге мүмкіндік беретін салқындату жүйелерін енгізді, бұл жылуды шығару арқылы қажет су мөлшерін және радиатордың көлемін 30%-ға дейін азайтуға мүмкіндік берді. Олар сондай-ақ радиаторды жою үшін булануды пайдалана алды, суды буға айналдырып, буды қанаттар мен фюзеляж терісінің астында орналасқан түтіктер арқылы өткізді, онда жылдам қозғалатын сыртқы ауа оны суға конденсациялады. Бұл концепция 1930-жылдардың соңында бірнеше рекордтық ұшақтарда қолданылса да, түрлі себептерге байланысты өндірістік ұшақтар үшін практикалық емес болып шықты. 1929 жылы Curtiss D 12 қозғалтқышында суды этиленгликольмен алмастыру тәжірибелерін бастады. Гликоль 250°C-қа дейін жетуге мүмкіндік берді және радиатордың көлемін сумен салқындатылған конструкцияларға қарағанда 50%-ға дейін азайтты. Тәжірибелер өте сәтті болды және 1932 жылы компания барлық болашақ конструкцияларын осы салқындатқышқа ауыстырды. Ол кезде Union Carbide гликол өндірісінің өндірістік процесіне монополиялық құқыққа ие болды, сондықтан бастапқыда ол тек АҚШ-та ғана қолданылды, ал көп ұзамай Allison Engines компаниясы оны қолға алды. 1930-жылдардың ортасына дейін Rolls Royce оны қолдана бастады, өйткені жабдықтама жақсарғаннан кейін барлық қозғалтқыштары гликольге ауыстырылды. Радиаторлардың әлдеқайда кішірек болуы және жүйедегі сұйықтықтың азаюы бұл конструкциялардың салмағы мен сүйреуі заманауи ауамен салқындатылған конструкциялардан әлдеқайда төмен болды. Салмағы бойынша бұл сұйықпен салқындатылған конструкциялар 30%-ға дейін жақсы өнімділік ұсынды. Соғыс аяқталғаннан кейін және соғыстан кейінгі кезеңде жоғары өнімділікке ие ұшақтар реактивтік қозғалтқыштарға жылдам көшті. Бұл соңғы үлгідегі сұйықпен салқындатылған қозғалтқыштардың негізгі нарығын жойды. Поршенді қуатты сақтап қалған рөлдер көбінесе баяу конструкциялар мен азаматтық ұшақтар болды. Бұл рөлдерде қарапайымдық және техникалық қызмет көрсету қажеттіліктерін азайту сүйреуден гөрі маңыздырақ, сондықтан соғыс аяқталғаннан бері барлық поршенді авиациялық қозғалтқыштардың көпшілігі ауамен салқындатылады, тек аз ғана ерекшеліктер бар. Lycoming және Continental өндіретін қозғалтқыштардың көпшілігі Cirrus, Cessna және т.б. сияқты жеңіл ұшақтардың ірі өндірушілері қолданады. Әуемен салқындатылған қозғалтқыш технологиясын пайдаланатын басқа қозғалтқыш өндірушілері ULPower және Jabiru, олар жеңіл спорттық ұшақтар (LSA) және өте жеңіл ұшақтар нарығында белсенді. Rotax ауамен салқындатылған цилиндрлер мен сұйықпен салқындатылған цилиндр басқаларын үйлестіреді.
During the 1920s and 30s there was a great debate in the aviation industry about the merits of air cooled vs. liquid cooled designs. At the beginning of this period, the liquid used for cooling was water at ambient pressure. The amount of heat carried away by a fluid is a function of its capacity and the difference in input and output temperatures. As the boiling point of water is reduced with lower pressure, and the water could not be efficiently pumped as steam, radiators had to have enough cooling power to account for the loss in cooling power as the aircraft climbed. The resulting radiators were quite large and caused a significant amount of aerodynamic drag. This placed the two designs roughly equal in terms of power to drag, but the air cooled designs were almost always lighter and simpler. In 1921, the US Navy, largely due to the efforts of Commander Bruce G. Leighton, decided that the simplicity of the air cooled design would result in less maintenance workload, which was paramount given the limited working area of aircraft carriers. Leighton's efforts led to the Navy underwriting air cooled engine development at Pratt & Whitney and Wright Aeronautical. Most other groups, especially in Europe where aircraft performance was rapidly improving, were more concerned with the issue of drag. While air cooled designs were common on light aircraft and trainers, as well as some transport aircraft and bombers, liquid cooled designs remained much more common for fighters and high performance bombers. The drag issue was upset by the 1929 introduction of the NACA cowl, which greatly reduced the drag of air cooled engines in spite of their larger frontal area, and the drag related to cooling was at this point largely even. In the late 1920s into the 1930s, a number of European companies introduced cooling system that kept the water under pressure allowed it to reach much higher temperatures without boiling, carrying away more heat and thus reducing the volume of water required and the size of the radiator by as much as 30%. They could also eliminate the radiator entirely using evaporative cooling, allowing it to turn to steam and running the steam through tubes located just under the skin of the wings and fuselage, where the fast moving outside air condensed it back to water. While this concept was used on a number of record setting aircraft in the late 1930s, it always proved impractical for production aircraft for a wide variety of reasons. In 1929, Curtiss began experiments replacing water with ethylene glycol in a Curtiss D 12 engine. Glycol could run up to 250 C and reduced the radiator size by 50% compared to water cooled designs. The experiments were extremely successful and by 1932 the company had switched all future designs to this coolant. At the time, Union Carbide held a monopoly on the industrial process to make glycol, so it was initially used only in the US, with Allison Engines picking it up soon after. It was not until the mid 1930s that Rolls Royce adopted it as supplies improved, converting all of their engines to glycol. With the much smaller radiators and less fluid in the system, the weight and drag of these designs was well below contemporary air cooled designs. On a weight basis, these liquid cooled designs offered as much as 30% better performance. In the late and post war era, the high performance field quickly moved to jet engines. This took away the primary market for late model liquid cooled engines. Those roles that remained with piston power were mostly slower designs and civilian aircraft. In these roles, the simplicity and reduction in servicing needs is far more important that drag, and from the end of the war on almost all piston aviation engines have been air cooled, with few exceptions. , most of the engines manufactured by Lycoming and Continental are used by major manufacturers of light aircraft Cirrus, Cessna and so on. Other engine manufactures using air cooled engine technology are ULPower and Jabiru, more active in the Light Sport Aircraft (LSA) and ultralight aircraft market. Rotax uses a combination of air cooled cylinders and liquid cooled cylinder heads.
Дизельді қозғалтқыштар
Кейбір шағын дизельді қозғалтқыштар, мысалы, Deutz AG және Lister Petter компаниялары жасағандары ауамен салқындатылады. Еуропалық Euro 5 стандартына сай, ауамен салқындатылатын жалғыз үлкен жүк көлігі қозғалтқышы (V8, 320 кВт қуаттылығы және 2100 Н·м айналым моменты бар) Tatra компаниясымен шығарылады.
Some small diesel engines, e. g. those made by Deutz AG and Lister Petter are air cooled. Probably the only big Euro 5 truck air cooled engine (V8 320 kW power 2100 N·m torque one) is being produced by Tatra.
Тұрақты немесе тасымалданатын қозғалтқыштар
Стационарлық немесе портативті қозғалтқыштар 1900 жылдардың басында коммерциялық түрде қолданысқа енгізілді. Алғашқы коммерциялық өндіріс АҚШ-тың Мичиган штатындағы Лансинг қаласындағы «New Way Motor Company» компаниясында жүзеге асырылды. Компания бір және екі цилиндрлі, көлденең және тік цилиндрлі форматтағы ауамен салқындатылатын қозғалтқыштарды өндірді. Әлемге экспортталған бастапқы өндірістен кейін, басқа компаниялар да осы салқындату әдісінің артықшылықтарын пайдалана бастады, әсіресе шағын портативті қозғалтқыштарда. Оларға шабу машиналары, генераторлар, қайық моторлары, сорғы жиынтықтары, аралау станоктары және қосымша электр станциялары және тағы да басқалары жатады.
Stationary or portable engines were commercially introduced early in the 1900s. The first commercial production was by the New Way Motor Company of Lansing, Michigan, US. The company produced air cooled engines in single and twin cylinders in both horizontal and vertical cylinder format. Subsequent to their initial production which was exported worldwide, other companies took up the advantages of this cooling method, especially in small portable engines. Applications include mowers, generators, outboard motors, pump sets, saw benches and auxiliary power plants and more.