свіжі записи
Призначення і схеми.
Система охолодження служить для підтримки оптимального теплового режиму двигуна шляхом регульованого відведення теплоти від найбільш нагріваються деталей.
Висока температура газів під час робочого ходу викликає інтенсивне нагрівання деталей, які безпосередньо прилягають до гарячими газами (циліндри, головки циліндрів, поршні, клапани). На нагрівання деталей двигуна витрачається 20 - 35% теплоти, що виділяється при згорянні палива в циліндрах. Якщо цю теплоту не відводять, т. Е. Охолоджувати двигун, то на багатьох рухомих деталях масло вигорить і внаслідок надмірного розширення відбудеться їх заїдання. Щоб уникнути перегріву деталей, від них примусово відводиться теплота з інтенсивністю, що залежить від режиму і умов роботи двигуна. При недостатньому відводі теплоти двигун перегрівається - не розвиває максимальної потужності, збільшується витрата палива, а деталі двигуна через недостатню мастила швидко зношуються. У разі надмірного відведення тепла, т. Е. При переохолодженні двигуна, також погіршується його паливна економічність і значно знижується термін служби.
Тому двигун слід охолоджувати до оптимальної температури, що забезпечує отримання максимальної потужності і високої економічності, а також тривалого терміну служби (моторесурсу).
Примусова циркуляція рідини в системі створюється насосом 14, що приводиться в роботу від колінчастого вала двигуна шкивом 7. Рідина стикається з нагрітими стінками циліндрів і головки, нагрівається і через патрубок 8 надходить у верхній бачок радіатора. По трубках радіатора 2, що обдувається потоком повітря, рідина проходить в нижній бачок радіатора і охолоджується. Рух повітря через радіатор забезпечується вентилятором 6 і напором зустрічного потоку повітря при русі автомобіля. Охолоджена рідина через патрубок 75 надходить в насос і від нього по водорозподільної трубі 12 знову підводиться до найбільш нагрітих ділянок кожного циліндра. Водорозподільна труба дозволяє рівномірно охолоджувати всі деталі незалежно від їх віддаленості від насоса. Таким чином, в системі охолодження відбувається безперервна циркуляція охолоджуючої рідини.
Температуру охолоджуючої рідини контролюють по термометру 13. Оптимальним температурним режимом двигуна є такий, при якому температура охолоджуючої рідини в голівці блоку циліндрів дорівнює 80 -100 ° С. Для швидкого прогріву двигуна, особливо після його пуску, в системі охолодження встановлюють термостат 10. Коли двигун не прогрітий, клапан термостата закритий і рідина з сорочки охолодження не може потрапити в радіатор (у велике коло циркуляції). При закритому клапані термостата рідина надходить до насоса через трубку 9 (мале коло циркуляції). Так як двигун в даному випадку охолоджується лише частиною рідини, що заповнює систему, то ця рідина швидко нагрівається. Після цього клапан термостата відкривається і охолодження двигуна здійснюється всієї рідиною, що циркулює по великому колу. Прохідний перетин клапана термостата і кількість рідини, що надходить в радіатор, збільшуються у міру підвищення температури, ніж в певних межах автоматично регулюється температурний режим двигуна.
Оптимальний температурний режим двигуна підтримується в основному зміною інтенсивності повітряного потоку, що проходить через радіатор. За допомогою жалюзі 3 змінюють кількість повітря, що проходить через радіатор, і тим самим інтенсивність охолодження. Інтенсивність повітряного потоку можна змінювати також за допомогою вентилятора з автоматично мінливих кроком лопатей. На деяких двигунах вентилятор включається в роботу тільки після прогріву двигуна. Рідину зливають через кран 1, встановлений в нижній точці системи охолодження.
Однією з особливостей системи охолодження двигуна автомобіля ВАЗ-21011 (рис.) Є наявність розширювального бачка 5, розташованого в найвищій точці системи. Розширювальний бачок, з'єднана з атмосферою, заповнений охолоджувальною рідиною і з'єднаний трубкою 4 з заливний горловиною 3 радіатора 1. При відкритті випускного (парового) клапана, яким забезпечена пробка заливної горловини, надлишкова рідина або пар відводяться в розширювальний бачок. При зменшенні обсягу охолоджуючої рідини (наприклад, при її охолодженні) в пробці відкривається впускний клапан і рідина з розширювального бачка повертається в радіатор. Таким чином, в системі підтримується постійний об'єм циркулюючої рідини.
Інша особливість системи охолодження цього двигуна полягає в способі підтримки оптимального температурного режиму, що забезпечується Двохклапанні термостатом 2. Коли двигун не прогрітий, нижній клапан термостата закритий і охолоджуюча рідина не проходить через радіатор. У цьому випадку рідина нагнітається насосом 11 в сорочку 10 блоку циліндрів і потім в сорочку 7 головки блоку. Вихідна з передньої частини головки блоку рідина підходить до верхнього клапану термостата і потрапляє знову в насос. Внаслідок циркуляції цієї частини рідини двигун швидко прогрівається. Одночасно менша частина рідини потрапляє з сорочки головки в сорочки 6 впускного трубопроводу і змішувальних камер карбюратора, а при відкритому крані 8 в радіатор 9 обігрівача салону.
Коли двигун прогрітий, верхній клапан термостата закритий, нижній відкритий. У цьому випадку велика частина рідини з сорочки головки блоку потрапляє в радіатор 1, охолоджується в ньому, а потім по трубопроводу 12 і через від критий нижній клапан термостата надходить в насос. Менша частина рідини, як і на непрогрітому двигуні, циркулює через впускний трубопровід, карбюратор і обігрівач салону. У деякому інтервалі температур обидва клапана термостата відкриті і рідина циркулює одночасно за двома колам. Кількість рідини, що рухається в кожному колі циркуляції залежить від ступеня відкриття того чи іншого клапана, чим забезпечується автоматична підтримка оптимального температурного режиму двигуна. Жалюзі в системі охолодження двигуна автомобіля ВАЗ-21011 відсутні.
Як охолоджуючих рідин застосовують воду або спеціальну низькозамерзаючу рідина - антифриз. Особливість антифризів ТОСОЛ полягає в тому, що їх температура кипіння значно перевищує 100 ° С, а наявні в них інгібітори зменшують корозію всіх металевих деталей.
При повітряному охолодженні двигуна циліндри і їх головки для збільшення поверхні охолодження забезпечені великою кількістю ребер. Охолоджуючий повітря подається потужним вентилятором, що приводиться в роботу від колінчастого вала двигуна. До циліндрах повітря надходить по направляючої кожуха, що забезпечує рівномірний їх охолодження. Нагріте повітря виходить назовні через спеціальний розтруб, в якому встановлена заслінка. При повороті заслінки, що здійснюється водієм або автоматично, змінюється інтенсивність охолодження, чим забезпечується оптимальний температурний режим двигуна.
Основними перевагами повітряного охолодження перед рідинним є його простота в експлуатації і неможливість виходу з ладу системи в холодну пору.
Конструкція рідинної системи охолодження. Радіатор є теплообмінником, в якому теплота від води передається потоку повітря. У верхньому бачку 6 (рис.) Радіатора є горловина 8, через яку система заповнюється рідиною. Горловина герметично закрита пробкою 7, забезпеченою двома клапанами. Паровий клапан 3 (рис.), Притискуваний до торця горловини 5 сильної пружиною 4, відкривається для випускання пари з системи при надмірному тиску, рівному 45-55 кПа. Повітряний клапан 2, що має слабку пружину 7, відкривається при падінні тиску до 10 кПа внаслідок охолодження рідини.
У нижньому бачку 3 (див. Малюнок) радіатора встановлений кран 2 для зливу рідини з системи. Верхній і нижній бачки повідомляються рядами плоских трубок з припаяними до них пластинами, що утворять необхідну охолоджуючу поверхню. Обидва бачка, трубки і пластини такого радіатора, званого трубчасто-пластинчастим, для кращої віддачі теплоти виконані з латуні. Іноді основу 10 радіатора роблять трубчасто-стрічковим. У такого радіатора для збільшення площі тепловіддачі між трубками прокладені гофровані стрічки на всю ширину кістяка. Охолоджуюча рідина надходить в радіатор через трубу 9, а відводиться з нього через трубу 1. Радіатор закріплений на рамі автомобіля попереду двигуна на гумових подушках.
Рідинної насос відцентрового типу забезпечує циркуляцію рідини в системі охолодження. Корпус рідинного насоса двигуна ЗІЛ-130 складається з двох частин - чавунного корпусу 4 (рис.), Підшипників і алюмінієвого корпусу 5 крильчатки. Вал 10 насоса обертається в двох кулькових підшипниках 8 і 9, забезпечених сальниками для утримання мастильного матеріалу. На одному кінці вала закріплена пластмасова крильчатка 6 з металевою маточиною. У крильчатці встановлений самоподжимной сальник 7, що обертається текстолитовая шайба якого притискається пружиною до горцу корпусу підшипників. Самоподжимной сальник перешкоджає витоку рідини з насоса. На іншому кінці вала розміщена маточина 1 приводу рідинного насоса і вентилятора 2. До маточини болтами прикріплений трехручьевой шків 3.
Привід рідинного насоса і вентилятора здійснюється клиноремінною передачею. Шків колінчастого вала двома ременями з'єднаний зі шківом 3, що призводить рідинної насос і вентилятор. При обертанні вала насоса рідина надходить до центру крильчатки, захоплюється її лопатями і під дією відцентрової сили відкидається до корпусу крильчатки, де збирається в спеціальному каналі (равлику) І прямує до вихідного патрубка. При частоті обертання колінчастого вала двигуна 3000 об / хв подача насоса становить 240 л / хв. Ефективне охолодження двигуна досягається тільки при нормальному натягу приводних ременів.
Термостат є автоматичний клапан, який сприяє прискоренню прогріву двигуна і регулює в певних межах кількість рідини, що проходить через радіатор.
Термостат 10 (рис. А) встановлений в патрубку 8 на виході рідини з сорочки охолодження. Термостати виконуються з рідинними і твердими наповнювачами. Термостат з твердим наповнювачем має товстостінну балон 1, заповнений сумішшю 2 церезина (нафтового воску) з мідним порошком. Над балоном розміщена напрямна втулка 4 з отвором для штока 5. Втулка відокремлена від балона гумовою мембраною 3. Шток пов'язаний коромислом 9 з заслінкою 7 (клапаном).
Коли двигун не прогрітий, заслінка закрита і охолоджуюча рідина не надходить у радіатор. При нагріванні церезина він плавиться, обсяг його збільшується, внаслідок чого мембрана 3, буфер 11 і шток 5 переміщаються вгору, пружина 6 розтягується і заслінка 7 відкривається. Рідина починає циркулювати через радіатор (великий крутий циркуляції). Заслінка термостата починає відкриватися при температурі охолоджуючої рідини (70 + - 2) ° С, повністю заслінка (рис. Б) відкривається при температурі (83 + - 2) ° С.
В інтервалі зазначених температур площа прохідного отвору термостата збільшується з підвищенням температури, внаслідок чого автоматично зростає кількість рідини, що надходить в радіатор.
У термостатах з рідинним наповнювачем чутливий елемент - гофрований циліндр з тонкої латуні - заповнений легко випаровується рідиною (сумішшю дистильованої води і етилового спирту). Коли система охолодження не прогріта, тиск в циліндрі знижений і він знаходиться в стислому стані, закриваючи клапан термостата. При нагріванні рідини в циліндрі термостата до певної температури її тиск підвищується настільки, що циліндр розширюється і клапан термостата відкривається. Термостати з твердим наповнювачем мають більшу механічну міцність в порівнянні з термостатами з рідинним наповнювачем, що дозволяє застосовувати їх в закритих системах охолодження з великим надлишковим тиском (двигуни ЗИЛ-130).
Вентилятор служить для підвищення швидкості і кількості повітря, що проходить через радіатор. Вентилятор встановлюють зазвичай безпосередньо за радіатором. Лопаті вентилятора 2 (див. Рисунок) кріплять заклепками до маточини 1. Подача вентилятора залежить від діаметра, числа і кута нахилу лопатей, а також частоти обертання його вала. На вітчизняних автомобільних двигунах вентилятори мають чотири, шість або вісім лопатей. Лопаті виготовляють з листової сталі або пластмас. Кут нахилу лопатей до площини обертання становить 35 - 40 °. Для підвищення ефективності роботи вентилятора його іноді розміщують в направляющем кожусі 11 (див. Малюнок), закріпленому на радіаторі. З цією ж метою кінці лопатей відгинають в бік радіатора. На деяких двигунах обертання від вала на лопаті вентилятора передається електромагнітною муфтою. Коли двигун не прогрітий, муфта автоматично відключає лопаті від вала, прискорюючи прогрів двигуна.
Жалюзі 5 повертають за допомогою радіаторорукояткі 4, внаслідок чого змінюється витрата повітря через радіатор і цим підтримують тепловий режим двигуна. На деяких автомобільних двигунах управління жалюзі здійснюється автоматично.
Передпусковий підігрівач (рис.) Забезпечує підігрів двигуна перед пуском при низьких температурах. Поряд з полегшенням пуску попередній прогрів двигуна сприяє уповільненню зношування деталей особливо циліндрів і поршнів.
У комплект передпускового підігрівача входять котел 7, з'єднаний шлангом з заливний лійкою 3; паливний бачок 4, з якого паливо надходить в котел через електромагнітний клапан 8; вентилятор 5 з електродвигуном; пульт управління 7 і свічка розжарювання 10.
Перед пуском двигуна котел, з'єднаний з сорочкою охолодження блока циліндрів, заповнюють водою. Електромагнітний клапан надходить в камеру згоряння котла, де спочатку запалюється свічкою 10. Повітря подається в котел від вентилятора 5 по шлангу 6. Гарячі гази, проходячи через газопроводи котла, нагрівають воду, а при виході з котла патрубком 11 направляються на масляний піддон двигуна, нагріваючи в ньому масло. Вода нагрівається в казані і внаслідок конвекції надходить в сорочку охолодження блоку циліндрів по шлангу 9, а повертається в котел по шлангу 2.