С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00
Главная » Разное » Системы охлаждения жидкостные

Системы охлаждения жидкостные


Устройство автомобилей



Жидкостная система охлаждения может быть термосифонной и принудительной, открытой и закрытой. Большинство современных автомобильных двигателей оснащены принудительной системой охлаждения закрытого типа из-за ряда существенных преимуществ.

При термосифонной системе охлаждения жидкость циркулирует по рубашке охлаждения и соединенному с ней радиатору благодаря разнице плотности горячей и холодной жидкости в верхней и нижней части системы (горячая жидкость поднимается, а холодная опускается самотеком, без применения перекачивающих устройств). Такая система проста, но малоэффективна и требует радиатор увеличенной емкости. Поэтому термосифонная система жидкостного охлаждения распространения на автомобильных двигателях не получила; обычно применяется принудительная система охлаждения, в которой циркуляция охлаждающей жидкости обеспечивается жидкостным насосом.

Открытая система сообщается с окружающей средой (атмосферой) непосредственно, т. е. в такую систему постоянно может поступать воздух, а из системы выпускаться пар. Закрытая система сообщается с окружающей средой посредством специальных клапанов, размещенных в пробке радиатора или крышке расширительного бачка. Такая система сообщается с атмосферой лишь в случае значительного превышения давления в ней, выпуская пар и горячий воздух через клапана. Это позволяют поднять давление и температуру кипения охлаждающей жидкости, благодаря чему можно уменьшить габаритные размеры радиатора.

Закипевшая охлаждающая жидкость резко снижает эффективность системы охлаждения, так как в этом случае в жидкости образуются пузырьки пара, препятствующие циркуляции жидкости и теплообменным процессам. Поэтому современные автомобильные двигатели оснащаются закрытой системой охлаждения, позволяющей использовать более высокий нагрев жидкости без закипания.

***

Устройство и работа жидкостной системы охлаждения

В классическом исполнении жидкостная система охлаждения двигателя состоит из жидкостного и воздушного трактов. Жидкостный тракт системы включает в себя (см. рис. 1): рубашку 6 охлаждения, термостат, радиатор 1, жидкостный насос 5, расширительный бачок 4 и трубопроводы.

Воздушный тракт системы состоит из радиатора 1, вентилятора 9 и направляющих элементов тракта (диффузора).

Принцип действия системы охлаждения заключается в следующем: жидкостный насос 5, приводимый от коленчатого вала двигателя, засасывает охлаждающую жидкость из нижней части радиатора и нагнетает ее в рубашку охлаждения 6. Проходя по каналам и полостям рубашки, жидкость забирает избыток теплоты у цилиндров и головки блока цилиндров, охлаждая детали. Затем охлаждающая жидкость через систему патрубков и термостат поступает в верхний бачок 12 (рис. 1,б) радиатора, откуда по множеству трубок, составляющих сердцевину радиатора, скатывается в нижний бачок, отдавая по пути теплоту и охлаждаясь. Далее охлаждающая жидкость опять засасывается насосом и циркуляция повторяется.

Описанный путь охлаждающей жидкости называют циркуляцией по большому кругу (рис. 2,б).



На пути охлаждающей жидкости из рубашки охлаждения в верхнем патрубке устанавливается специальный прибор - термостат, представляющий собой температурный клапан, который автоматически, в зависимости от степени нагрева, изменяет направление движения охлаждающей жидкости. Если жидкость холодная, т. е. еще не прогрелась до рабочей температуры, клапан термостата перекрывает проход жидкости в радиатор и направляет ее сразу в насос, откуда она вновь поступает к рубашке охлаждения двигателя.

Такой путь жидкости, когда она перемещается, минуя радиатор, называется циркуляцией по малому кругу (рис. 2,а).

По малому кругу жидкость циркулирует при пуске холодного двигателя, обеспечивая его быстрый прогрев до рабочих температур. Когда двигатель прогревается, термостат обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости по большому кругу, через радиатор.

Клапан термостата начинает открываться, пропуская охлаждающую жидкость в радиатор при температуре 70…87 ˚С.

***

Интенсивному охлаждению жидкости в радиаторе способствует поток воздуха, создаваемый вентилятором 9. Скорость потока охлаждающего воздуха зависит от скорости движения автомобиля. Изменить скорость воздушного потока можно с помощью жалюзи 2 (рис. 2,а), установленных перед радиатором. На современных автомобилях изменение интенсивности обдува радиатора воздухом осуществляется автоматическими устройствами, например, вентиляторами с приводом от управляемого термодатчиком электродвигателя, гидромуфтами различных конструкций и т. п.

Охлаждающая жидкость может подводиться к рубашке охлаждения двигателя через нижний пояс цилиндров, верхний пояс и головку блока цилиндров. Подвод охлаждающей жидкости через нижний пояс цилиндров характерен для дизелей, которые допускают повышение температуры головки блока цилиндров, способствующее лучшему воспламенению рабочей смеси от сжатия.

В двигателях с принудительным воспламенением, склонных к детонации при наличии в камере сгорания перегретых зон, охлаждающая жидкость подводится через верхние пояса (рис. 1,б) или даже через головку блока цилиндров (рис. 1,в). В последнем случае нагретые участки головки блока цилиндров охлаждаются наиболее интенсивно.

Для подвода охлаждающей жидкости в рубашку охлаждения иногда применяют водораспределительные трубы 14 (рис. 1,в), имеющие окна против каждого цилиндра. Благодаря этому достигается параллельный подвод охлаждающей жидкости одинаковой температуры ко всем цилиндрам и улучшается равномерность их охлаждения.

Контроль над работой системы охлаждения осуществляется с помощью датчиков и указателя температуры, а также сигнализатора аварийной температуры охлаждающей жидкости.

Датчики устанавливаются в системе охлаждения двигателя, а указатель и сигнализатор – на приборной доске (щитке приборов) в кабине водителя.

Теплота, отводимая жидкостью от деталей двигателя, используется для подогрева впускного трубопровода, улучшения смесеобразования, а также для отопления кабины или салона автомобиля в холодную погоду.

***

Назначение и устройство радиатора


Главная страница
Специальности
Учебные дисциплины
Олимпиады и тесты

Жидкостная система охлаждения

Оглавление

Введение……………………………………………………….......................... 3

1. Типы системы охлаждения………………………………………………… 4

2. Жидкостная система охлаждения…………………………………………. 6

3. Воздушная система охлаждения…………………………………………... 9

4. Основные неисправности системы охлаждения………………………... 11

Заключение…………………………………………………………………… 13

Список литературы………………………………………………………....... 14

Введение

Система охлаждения предназначена для принудительного отвода от деталей двигателя лишнего тепла и передачи его окружающему воздуху. Благодаря этому создается определенный температурный режим, при котором двигатель не перегревается и не переохлаждается. Тепло в двигателях отводится двумя способами: жидкостью (жидкостная система охлаждения) или воздухом (воздушная система охлаждения). Эти системы поглощают 25 — 35 % тепла, выделяющегося во время сгорания топлива. Температура охлаждающей жидкости, находящейся в головке блока цилиндров, должна быть равна 80 —95 0С. Такой температурный режим наиболее выгоден, обеспечивает нормальную работу двигателя и не должен изменяться в зависимости от температуры окружающего воздуха и нагрузки двигателя. Температура в течение рабочего цикла двигателя изменяется от 80—120 °С (минимальная) в конце впуска до 2000 —2200 °С (максимальная) в конце сгорания смеси.

Чрезмерное охлаждение двигателя вредно отражается на его работе. При переохлаждении двигателя на стенках цилиндров конденсируются пары топлива (бензина), смывая смазку, разжижают масло в картере. В этих условиях происходит интенсивный износ поршневых колец, поршней, цилиндров и снижается экономичность и мощность двигателя. Нормальная работа системы охлаждения способствует получению наибольшей мощности, снижению расхода топлива и увеличению срока службы двигателя без ремонта.

Большинство двигателей имеет жидкостные системы охлаждения (открытые или закрытые). У открытой системы охлаждения внутреннее пространство непосредственно сообщается с окружающей атмосферой. Распространение получили закрытые системы охлаждения, у которых внутреннее пространство только периодически сообщается с окружающей средой при помощи специальных клапанов. В этих системах охлаждения повышается температура кипения охлаждающей жидкости и уменьшается её выкипание.

Типы системы охлаждения

Система охлаждения двигателя служит для отвода избыточного тепла от стенок цилиндров и передачи его в окружающую среду, а также для поддержания теплового режима двигателя в заданных пределах.

В автомобильных двигателях система охлаждения может быть жидкостной или воздушной. Наибольшее распространение получила жидкостная закрытая система охлаждения с принудительной подачей охлаждающей жидкости к наиболее нагретым местам в двигателе (гнездам выпускных клапанов, стенкам камер сгорания, бобышкам установки свечи зажигания). Следовательно, сначала охлаждаются наиболее нагретые детали двигателя, а затем, менее нагретые. Это обеспечивает наиболее оптимальный режим работы двигателя, при котором наибольшее количество теплоты, выделившейся при сгорании горючей смеси в цилиндрах двигателя, превращается в полезную работу.

При недостаточном охлаждении цилиндров и других нагреваемых деталей снижается мощность двигателя из-за ухудшения весового наполнения цилиндров горючей смесью, происходит самовоспламенение горючей смеси или ее детонационное сгорание.

Двигатель при этом перегревается, выгорает масло на стенках цилиндров, а это ведет к недостаточной смазке трущихся поверхностей и еще большему их нагреву. В результате увеличивается износ цилиндров, поршней, поршневых колец, коренных и шатунных подшипников.

При чрезмерном охлаждении цилиндров и других деталей часть тепла уносится с охлаждающей жидкостью и не превращается в полезную работу. Кроме того, горючая смесь, попадая на холодные стенки цилиндров, конденсируется и, превращаясь в бензин, смывает масло со стенок цилиндров, а стекая в поддон картера двигателя, разжижает там масло, ухудшая его смазочные свойства, Все это при водит к потере мощности двигателя и к его износу.

Исследованиями установлено, что наиболее оптимальная температура охлаждающей жидкости при работе двигателя 85-95°С. Для поддержания ее в заданных пределах в системе охлаждения устанавливают термостат и жалюзи.

Температуру охлаждающей жидкости в двигателе контролируют при помощи термометра в кабине автомобиля, и датчика, установленного в головке блока цилиндров.

Распределение теплоты, выделившейся при сгорании горючей смеси в цилиндрах двигателя, видно из уравнения теплового баланса, которое может быть ориентировочно составлено на основании теоретических подсчетов или определено путем лабораторного исследования.

Распределение теплоты в различных двигателях неодинаково. Оно зависит от конструктивных факторов, таких как тип двигателя, степень сжатия, диаметр и ход поршня, а также от эксплуатационных показателей.

Жидкостная система охлаждения

Жидкостные системы охлаждения получили большее распространение, так как с их помощью создается более благоприятный тепловой режим для деталей двигателя возможность изготовления деталей двигателя из сравнительно недорогих материалов. Такие двигатели при при работе создают меньше шума за Счет наличия двойных стенок (рубашки) и слоя охлаждающей жидкости.

Система охлаждения – жидкостная, закрытого типа, с принудительной циркуляцией. Герметичность системы обеспечивается впускным и выпускным клапанами в пробке расширительного бачка. Выпускной клапан поддерживает повышенное (по сравнению с атмосферным) давление в системе на горячем двигателе (за счет этого температура кипения жидкости становится выше, уменьшаются паровые потери). Он открывается при давлении 1,1-1,5 кгс/см2. Впускной клапан открывается при понижении давления в системе относительно атмосферного на 0,03-0,13 кгс/см2 (на остывающем двигателе).

Тепловой режим работы двигателя поддерживается термостатом и электровентилятором радиатора. Последний включается датчиком, ввернутым в левый бачок радиатора (на двигателе ВАЗ-2110) или через реле по сигналу электронного блока управления двигателем (на двигателях ВАЗ-2111, -2112). Контакты датчика замыкаются при температуре 99±2°С, а размыкаются при температуре 94±2°С.

Для контроля температуры охлаждающей жидкости в головку блока цилиндров двигателя ввернут датчик, связанный с указателем температуры на приборной панели. В выпускном патрубке впрыскных двигателей (ВАЗ-2111, -2112) установлен дополнительный датчик температуры, выдающий информацию для электронного блока управления двигателем.

Насос охлаждающей жидкости – лопастной, центробежного типа, приводится от шкива коленчатого вала зубчатым ремнем привода газораспределительного механизма. Корпус насоса – алюминиевый. Валик вращается в двухрядном подшипнике с «пожизненным» запасом пластичной смазки.

Наружное кольцо подшипника стопорится винтом. На передний конец валика напрессован зубчатый шкив, на задний – крыльчатка. К торцу крыльчатки прижато упорное кольцо из графитосодержащей композиции, под которым находится сальник. При выходе насоса из строя рекомендуется заменять его в сборе.

Перераспределением потоков жидкости управляет термостат. На холодном двигателе перепускной клапан термостата перекрывает патрубок, ведущий к радиатору, и жидкость циркулирует только по малому кругу (через байпасный патрубок термостата), минуя радиатор. На двигателе ВАЗ-2110 малый круг включает радиатор отопителя, впускной коллектор, блок подогрева карбюратора и жидкостную камеру полуавтоматического пускового устройства. На двигателях ВАЗ-2111, -2112 жидкость, кроме отопителя, подается к блоку подогрева дроссельного узла (подогрев впускного коллектора не предусмотрен).

При температуре 87±2°С перепускной клапан термостата начинает перемещаться, открывая основной патрубок; при этом часть жидкости циркулирует по большому кругу, через радиатор. При температуре около 102°С патрубок полностью открывается, и вся жидкость циркулирует по большому кругу. Ход основного клапана должен составлять не менее 8 мм.

Термостат двигателя ВАЗ-2112 имеет повышенное сопротивление байпасного клапана (дроссельное отверстие), за счет чего увеличивается поток жидкости через радиатор отопителя. Охлаждающая жидкость заливается в систему через расширительный бачок. Он изготовлен из полупрозрачного полиэтилена, что позволяет визуально контролировать уровень жидкости.

Бортовая система контроля также сообщает о падении уровня жидкости, для этого в крышке бачка предусмотрен датчик. С бачком также соединены две пароотводные трубки: одна – от радиатора отопителя, другая – от радиатора охлаждения двигателя.

Радиатор состоит из двух вертикальных пластмассовых бачков (левый – с перегородкой) и двух горизонтальных рядов круглых алюминиевых трубок с напрессованными охлаждающими пластинами. Для повышения эффективности охлаждения пластины штампуются с насечкой. Трубки соединены с бачками через резиновую прокладку. Жидкость подается через верхний патрубок, а отводится через нижний. Рядом с впускным патрубком расположен тонкий патрубок пароотводной трубки.

Емкость системы жидкостного охлаждения зависит от размеров и степени форсирования (например, степени сжатия) двигателя и в среднем составляет 0,2.,.0,3 л на лошадиную силу. Поэтому у легковых автомобилей она содержит до 8...12 л жидкости, у грузовых машин с бензиновым карбюраторным двигателем — до 30 л, а у грузовиков с дизельным двигателем — до 50 л. Антифриз, содержащий антикоррозийные и антивспенивающие добавки, а также добавки, исключающие образование накипи, марки тосол А-40 или А-65 имеет температуру загустения соответственно — 40 и — 65°С. При работе двигателя жидкость, омывающая его цилиндры и головку, нагревается и открывает автоматический клапан (термостат), расположенный в трубопроводе, соединяющем двигатель с радиатором. Насос, приводимый в действие от коленчатого вала, создает циркуляцию жидкости в системе. Горячая жидкость, проходя по трубкам радиатора, отдает тепло воздуху, подаваемому в него вентилятором.

Интенсивность охлаждения двигателя можно менять, изменяя интенсивность циркуляции жидкости или интенсивность воздушного потока, проходящего через радиатор, в зависимости от температуры воздуха окружающей среды или условий движения (скорость, нагрузка и т.д.).

Не рекомендуется использование воды в системе охлаждения: горячая вода вызывает интенсивную коррозию алюминиевых деталей.

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

7. Система охлаждения жидкостная закрытого типа.

Системой охлаждения называется совокупность устройств, осуществляющих принудительный регулируемый отвод и передачу теплоты от деталей двигателя в окружающую среду. Система охлаждения предназначена для поддержания оптимального температурного режима, обеспечивающего получение максимальной мощности, высокой экономичности и длительного срока службы двигателя.

Для принудительного и регулируемого отвода теплоты в двигателях автомобилей применяют два типа системы охлаждения. Тип системы охлаждения определяется теплоносителем (рабочим веществом), используемым для охлаждения двигателя. В жидкостной системе охлаждения используются специальные охлаждающие жидкости — антифризы различных марок, имеющие температуру загустевания - 40 °С и ниже. Антифризы содержат антикоррозионные и антивспенивающие присадки, исключающие образование накипи. Они очень ядовиты и требуют осторожного обращения. По сравнению с водой антифризы имеют меньшую теплоемкость и поэтому отводят теплоту от стенок цилиндров двигателя менее интенсивно.

По сравнению с воздушной жидкостная система охлаждения более эффективная, менее шумная, обеспечивает меньшую среднюю температуру деталей двигателя, улучшение наполнения цилиндров горючей смесью и более легкий пуск двигателя при низких температурах, а также использование жидкости для подогрева горючей смеси и отопления салона кузова автомобиля. Однако в системе возможно подтекание охлаждающей жидкости и имеется вероятность переохлаждения двигателя в зимнее время.

Конструкция и работа жидкостной системы охлаждения

В двигателях автомобилей применяется закрытая (герметичная) жидкостная система охлаждения с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости. Внутренняя полость закрытой системы охлаждения не имеет постоянной связи с окружающей средой, а связь осуществляется через специальные клапаны (при определенном давлении или вакууме), находящиеся в пробках радиатора или расширительного бачка системы. Охлаждающая жидкость в такой системе закипает при 110... 120 °С. Принудительная циркуляция охлаждающей жидкости в системе обеспечивается жидкостным насосом. Система охлаждения двигателя состоит из рубашки охлаждения головки и блока цилиндров, радиатора, насоса, термостата, вентилятора, расширительного бачка, соединительных трубопроводов и сливных краников. Кроме того, в систему охлаждения входит отопитель салона кузова автомобиля. При непрогретом двигателе основной клапан термостата 19 (рис. 11) закрыт, и охлаждающая жидкость не проходит через радиатор 10. В этом случае жидкость нагнетается насосом 17 в рубашку охлаждения 8 блока и головки цилиндров двигателя. Из головки блока цилиндров через шланг 3 жидкость поступает к дополнительному клапану термостата и попадает вновь в насос. Вследствие циркуляции этой части жидкости двигатель быстро прогревается. Одновременно меньшая часть жидкости поступает из головки блока цилиндров в обогреватель (рубашку) впускного трубопровода двигателя, а при открытом кране — в отопитель салона кузова автомобиля.

Рис. 11. Система охлаждения двигателя: 1, 2, 3, 5, 15, 18 — шланги; 4 — патрубок; 6 — бачок; 7, 9 — пробки; 8 — рубашка охлаждения; 10 — радиатор; 11 — кожух; 12 — вентилятор; 13, 14 — шкивы; 16— ремень; 17— насос; 19 — термостат

При прогретом двигателе дополнительный клапан термостата закрыт, а основной клапан открыт. В этом случае большая часть жидкости из головки блока цилиндров попадает в радиатор, охлаждается в нем и через открытый основной клапан термостата поступает в насос. Меньшая часть жидкости, как и при непрогретом двигателе, циркулирует через обогреватель впускного трубопровода двигателя и отопитель салона кузова. В некотором интервале температур основной и дополнительный клапаны термостата открыты одновременно, и охлаждающая жидкость циркулирует в этом случае по двум направлениям (кругам циркуляции). Количество циркулирующей жидкости в каждом круге зависит от степени открытия клапанов термостата, чем обеспечивается автоматическое поддержание оптимального температурного режима Двигателя. Расширительный бачок 6, заполненный охлаждающей жидкостью, сообщается с атмосферой через резиновый клапан, Установленный в пробке 7 бачка. Бачок соединен шлангом с наливной горловиной радиатора, которая имеет пробку 9 с клапанами. Бачок компенсирует изменения объема охлаждающей жидкости, и в системе поддерживается постоянный объем циркулирующей жидкости. Для слива охлаждающей жидкости из системы охлаждения имеются два сливных отверстия с резьбовыми пробками, одно из которых находится в нижнем бачке радиатора, а другое в блоке цилиндров двигателя. Температура жидкости в системе контролируется указателем, датчик которого установлен в головке блока цилиндров двигателя. Жидкостный насос обеспечивает принудительную циркуляцию жидкости в системе охлаждения двигателя. На двигателях автомобилей применяют лопастные насосы центробежного типа (рис. 12). Вал 6 насоса установлен в отлитой из алюминиевого сплава крышке 4 в двухрядном неразборном подшипнике 5. Подшипник размещен и зафиксирован в крышке стопорным винтом 8. На одном конце вала напрессована литая чугунная крыльчатка 1, а на другом конце — ступица 7и шкив 11 вентилятора 15. При вращении вала насоса охлаждающая жидкость через патрубок 10 поступает к центру крыльчатки, захватывается ее лопастями, отбрасывается к корпусу 2 насоса под действием центробежной силы и через окно 3 в корпусе направляется в рубашку охлаждения блока цилиндров двигателя. Уплотнительное устройство Р, состоящее из самоподжимной манжеты и графитокомпозитного кольца, установленное на валу насоса, исключает попадание жидкости в подшипник вала. Привод насоса и вентилятора осуществляется клиновым ремнем 12 от шкива 13, который установлен на переднем конце коленчатого вала двигателя. С помощью этого ремня также вращается шкив 14 генератора. Нормальную работу насоса и вентилятора обеспечивает правильное натяжение ремня. Натяжение ремня регулируют путем перемещения генератора в сторону от двигателя (показано на рис. 12 стрелкой а). Насос корпусом 2, отлитым из алюминиевого сплава, крепится к фланцу блока цилиндров в передней части двигателя.

Рис. 12. Жидкостный насос (а) и вентилятор (б) двигателя: 1 — крыльчатка; 2 — корпус; 3 — окно; 4 — крышка; 5 — подшипник; 6 — вал; 7 — ступица; 8 — винт; 9 — уплотнительное устройство; 10 — патрубок; 11, 13,14 — шкивы; 12 — ремень; 13 — вентилятор; 16 — накладка; 17 — болт

Рассмотрим устройство насоса, привод которого осуществляется зубчатым ремнем (рис. 13). Вал 4 насоса установлен в корпусе 5 из алюминиевого сплава в неразборном двухрядном шариковом подшипнике 3. Подшипник стопорится в корпусе винтом 2 и уплотняется специальным устройством 6, включающим в себя графитокомпозитное кольцо и манжету. На переднем конце вала напрессован зубчатый шкив 1 из спеченного материала, а на заднем конце — крыльчатка 8. В крыльчатке сделаны два сквозных отверстия 7, которые соединяют между собой полости с охлаждающей жидкостью, расположенные по обе стороны крыльчатки. Благодаря этим отверстиям выравнивается давление охлаждающей жидкости на крыльчатку с обеих сторон, что исключает осевые нагрузки на вал насоса при его работе. Вал насоса приводится во вращение через шкив 1 зубчатым ремнем привода распределительного вала от коленчатого вала. При вращении вала жидкость поступает к центру крыльчатки и под действием центробежной силы направляется в рубашку охлаждения двигателя. Насос крепится корпусом к блоку цилиндров двигателя через уплотнительную прокладку. Термостат способствует ускорению прогрева двигателя и регулирует в определенных пределах количество охлаждающей жидкости, проходящей через радиатор. Термостат представляет собой автоматический клапан. В двигателях автомобилей применяют неразборные двухклапанные термостаты с твердым наполнителем.

Рис. 13. Жидкостный насос двигателя: 1 — шкив; 2 — винт; 3 — подшипник; 4 — вал; 5 — корпус; 6 — уплотнительное устройство; 7 — отверстие; 8 — крыльчатка

Термостат (рис. 14) имеет два входных патрубка 1 и 11, выходной патрубок 6, два клапана (основной 8, дополнительный 2) и чувствительный элемент. Термостат установлен перед входом в насос охлаждающей жидкости и соединяется с ним через патрубок 6. Через патрубок 1 термостат соединяется с головкой блока цилиндров двигателя, а через патрубок 11 — с нижним бачком радиатора.

Рис. 14. Термостат

Чувствительный элемент термостата состоит из баллона 4, резиновой диафрагмы 5 и штока 9. Внутри баллона между его стенкой и резиновой диафрагмой находится твердый наполнитель 10 (мелкокристаллический воск), обладающий высоким коэффициентом объемного расширения. Основной клапан 8 термостата с пружиной начинает открываться при температуре охлаждающей жидкости более 80 °С. При температуре менее 80 °С основной клапан закрывает выход жидкости из радиатора, и она поступает из двигателя в насос, проходя через открытый дополнительный клапан 2 термостата с пружиной 3. При возрастании температуры охлаждающей жидкости более 80 С в чувствительном элементе плавится твердый наполнитель, и объем его увеличивается. Вследствие этого шток 9 выходит из баллона 4, и баллон перемещается вверх. Дополнительный клапан 2 при этом начинает закрываться и при температуре более 94 С перекрывает проход охлаждающей жидкости от двигателя к насосу. Основной клапан 8 в этом случае открывается полностью, и охлаждающая жидкость циркулирует через радиатор. Расширительный бачок служит для компенсации изменений объема охлаждающей жидкости при колебаниях ее температуры и для контроля количества жидкости в системе охлаждения. Он также содержит некоторый запас охлаждающей жидкости на ее естественную убыль и возможные потери. На автомобилях применяют полупрозрачные пластмассовые бачки с заливной горловиной, закрываемой пластмассовой пробкой. Через горловину система заполняется охлаждающей жидкостью, а через клапаны, размещенные в пробке, осуществляется связь внутренней полости бачка и системы охлаждения с атмосферой. В пробке расширительных бачков часто имеется один резиновый клапан, срабатывающий при давлении, близком к атмосферному. При сливе охлаждающей жидкости из системы пробку снимают с расширительного бачка. Расширительный бачок размещается в подкапотном пространстве отделения двигателя, где крепится к кузову автомобиля. Радиатор обеспечивает отвод теплоты охлаждающей жидкости в окружающую среду. На легковых автомобилях применяются трубчато-пластинчатые радиаторы.

Радиатор автомобиля (рис. 15, а) — неразборный, имеет вертикальное расположение трубок и горизонтальное расположение охлаждающих пластин. Бачки радиатора и трубки латунные, а охлаждающие пластины стальные, луженые. Трубки и пластины образуют сердцевину 5 радиатора. В верхнем бачке J радиатора имеется горловина 2, через которую систему охлаждения заполняют жидкостью. Горловина герметично закрывается пробкой J, имеющей два клапана — впускной 7 и выпускной 8. Выпускной клапан открывается при избыточном давлении в системе 0,05 МПа, и закипевшая охлаждающая жидкость через патрубок 6 и соединительный шланг выбрасывается в расширительный бачок. Впускной клапан не имеет пружины и обеспечивает связь внутренней полости системы охлаждения с окружающей средой через расширительный бачок и резиновый клапан в его пробке, который срабатывает при давлении, близком к атмосферному. Впускной клапан перепускает жидкость из расширительного бачка при уменьшении ее объема в системе (при охлаждении) и пропускает в расширительный бачок при увеличении объема (при нагревании жидкости). Радиатор установлен нижним бачком 4 на кронштейны кузова на двух резиновых опорах, а вверху закреплен двумя болтами через стальные распорки и резиновые втулки.

Рис. 15. Неразборный радиатор (а) и кожух (б) вентилятора двигателя: 1 — пробка; 2 — горловина; 3,4— бачки; 5 — сердцевина; 6 — патрубок; 7, 8 — клапаны; 9 — кожух; 10 — уплотнитель

Для направления воздушного потока через радиатор и более эффективной работы вентилятора за радиатором установлен стальной кожух 9 вентилятора (рис. 15, 6), состоящий из двух половин. Обе половины кожуха имеют резиновые уплотнители 10, которые уменьшают проход воздуха к вентилятору помимо радиатора и предохраняют от поломок кожух и радиатор при колебаниях двигателя на резиновых опорах крепления. Радиатор не имеет жалюзи и утепляется в случае необходимости специальным съемным чехлом-утеплителем. Радиатор автомобиля, приведенный на рис. 16, — разборный, с горизонтальным расположением трубок и вертикальным расположением охлаждающих пластин. Радиатор не имеет заливной горловины и выполнен двухходовым — охлаждающая жидкость входит в него и выходит через левый бачок, который разделен перегородкой. Бачки радиатора пластмассовые. Левый бачок 8 имеет три патрубка, через которые соединяется с расширительным бачком, термостатом и выпускным патрубком головки блока цилиндров. Правый бачок 1 имеет сливную пробку 10, в нем установлен датчик 3 включения вентилятора. К бачкам через резиновые уплотнительные прокладки Скрепится сердцевина 2радиатора. Она состоит из двух рядов алюминиевых круглых трубок и алюминиевых пластин с насечками. В части трубок вставлены пластмассовые турбулизаторы в виде штопоров. Двойной ход жидкости через радиатор, насечки на охлаждающих пластинах и турбулизаторы в трубках обеспечивают турбулентное движение жидкости и воздуха, что повышает эффективность охлаждения жидкости в радиаторе. Алюминиевая сердцевина и пластмассовые бачки существенно уменьшают массу радиатора. Радиатор установлен на трех резиновых опорах 9. Две опоры находятся снизу под левым и правым бачками, а третья опора — сверху. Резиновые опоры и прокладки между сердцевиной и бачками делают радиатор нечувствительным к вибрациям.

Рис. 16. Разборный радиатор (а) и электровентилятор (6) двигателя: 1, 8— бачки; 2 — сердцевина; 3 — датчик; 4 — прокладка; 5 — вентилятор; 6 — электродвигатель; 7 — кожух; 9 — опора; 10 — пробка

Вентилятор увеличивает скорость и количество воздуха, проходящего через радиатор. На двигателях автомобилей устанавливают четырех- и шестилопастные вентиляторы. Вентилятор 15 двигателя (см. рис. 12) — шестилопастный. Лопасти его имеют скругленные концы и расположены под утлом к плоскости вращения вентилятора. Вентилятор крепится накладкой 16 и болтами 17 к ступице и приводится во вращение от шкива коленчатого вала. На некоторых двигателях (см. рис. 16) применяется электровентилятор. Он состоит из электродвигателя 6 и вентилятора 5. Вентилятор — четырехлопастный, крепится на валу электродвигателя. Лопасти на ступице вентилятора расположены неравномерно и под углом к плоско

СИСТЕМА ЖИДКОСТНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

В системе жидкостного охлаждения циркулирующая жидкость воспринимает теплоту от стенок цилиндров, головки блока и других нагретых деталей и передает эту теплоту через радиатор окружающей среде. По способу циркуляции охлаждающей жидкости различают термосифонные и принудительные (насосные) системы.

В термосифонных системах охлаждения циркуляция жидкости происходит вследствие разности плотностей нагретой и охлажденной жидкости. В насосных системах охлаждения циркуляция жидкости осуществляется с помощью специального насоса. Эта система является более надежной, кроме того, ее масса и объем значительно меньше, чем термосифонной системы охлаждения.

В автомобильных двигателях применяют системы принудительного охлаждения. В качестве теплоносителя обычно используют воду. Однако вследствие низкой температуры кипения и высокой температуры замерзания воды желательна замена ее другими видами теплоносителей. До сих пор еще не найден теплоноситель, удовлетворяющий всем требованиям, предъявляемым к нему (высокая температура кипения, низкая температура замерзания, достаточно высокая теплоемкость, малая вязкость, анти-коррозионность, хорошая смачиваемость, постоянство физических свойств и химического состава, малая стоимость, удобство хранения и эксплуатации). Широкое распространение при эксплуатации двигателей в зимних условиях получили водяные растворы глицерина и гликолей, понижающие температуру замерзания до минус 40—65° С.

Для двигателей с жидкостным охлаждением допускаемая температура охлаждающей жидкости в закрытых системах (система охлаждения герметично закрыта при помощи паро-воздушного клапана) равна 100° С (максимальная, кратковременно допустимая 105° С), а в открытых системах (система охлаждения сообщается с атмосферой через контрольную трубку) 90—95° С.

В современных автомобильных двигателях исключительно применяется система жидкостного охлаждения закрытого типа с принудительной циркуляцией жидкости и с одной или двумя системами регулирования — потемпературамжидкости(термостат) и воздуха (жалюзи перед радиатором).

Принудительная система охлаждения состоит из следующих элементов: рубашек охлаждения цилиндров и головок цилиндров, водяного насоса, радиатора, вентилятора, вспомогательных устройств и контрольно-измерительных приборов (термостаты, жалюзи, термометры и манометры).

1. Рубашка охлаждения

Рубашки охлаждения цилиндров и головки цилиндров проектируют с учетом прочности блока и головки и технологичности их изготовления. Скорость протекания воды в рубашке колеблется в пределах 0,5—1,0 м/сек. Для равномерного охлаждения всех цилиндров охлаждающую жидкость подводят отдельно к каждому цилиндру. Для этого внутри блока цилиндров делают каналы, в которые подается вода, поступающая к цилиндрам через окна в стенках этих каналов. Перепуск воды осуществляется через несколько отверстий в блоке и головке цилиндров, причем эти отверстия расположены в зоне наиболее нагретых частей головки цилиндров. Полости головки цилиндров должны иметь такую форму, чтобы при заполнении системы водой, в них не могли образовываться паровые и воздушные пробки. Кроме того, в системе охлаждения не должна оставаться вода при сливе ее через выпускные краны.

Подвод охлаждающей жидкости может производиться: 1) к нижней части цилиндров, что позволяет избежать образования застойных зон и паро-воздушных пробок, нарушающих циркуляцию; 2) к верхней части блока, в этом случае нижняя часть рубашки исключается из принудительной циркуляции, вследствие чего повышается температура нижнего пояса гильз; 3) к головке цилиндров, откуда относительно небольшое количество жидкости поступает в блок, а остальное — в радиатор. В последнем случае рубашки блоков неполностью включены в систему принудительной циркуляции и цилиндры омываются жидкостью, предварительно нагретой в головке. При этом циркуляция жидкости в блоке создается путем отсоса ее насосом через торцовые окна. Эта система обеспечивает быстрое прогревание гильз после пуска двигателя.

2. Водяной насос

В системе охлаждения обычно применяется водяной насос центробежного типа. Валик насоса, объединенный с валиком вентилятора, приводится в действие клиновидным ремнем от шкива на переднем конце коленчатого вала. Радиальные зазоры между крыльчаткой и корпусом водяного насоса должны бытьнеболее1мм,осевые — неболее0,2 мм.Передаточное отношение привода насоса равно 0,98—1,95. Скорость жидкости во всасывающих патрубках одноступенчатых водяных насосов не превышает 2,5—3 м1сек. Наибольший напор, создаваемый водяным насосом, зависит от сопротивления системы охлаждения. Для нормальной работы системы охлаждения давление в любой точке жидкостного тракта не должно быть меньше давления парообразования жидкости. Напор, создаваемый водяным насосом в автомобильном двигателе, составляет 35—150 кн/м? (3,5— 15 м вод. ст.). Мощность, затрачиваемая на приведение в действие насоса, равна 0,2—0,5% эффективной мощности двигателя.

Для повышения надежности работы системы охлаждения в корпусе насоса на входе перед крыльчаткой располагают винтовой направляющий аппарат для создания вращательного движения поступающей жидкости. Скорость жидкости во впускных каналах не превышает 2,5—3 м/сек.

3. Радиатор

Радиатор предназначен для передачи теплоты воды окружающему воздуху. Для повышения охлаждающего эффекта радиатора подводимый от двигателя поток горячей воды разбивается на ряд мелких струек, каждая из которых проходит по трубке или каналу, обдуваемому воздухом. В автомобильных двигателях радиатор должен иметь небольшую лобовую поверхность при значительной поверхности охлаждения.

Наибольшее распространение получили трубчатые радиаторы . Охлаждающая решетка таких радиаторов состоит из вертикальных трубок плоского, овального или круглого сечения, припаянных к верхнему и нижнему резервуарам радиатора. Эти трубки проходят через ряд тонких горизонтальных пластин, которые повышают эффективность охлаждения и жесткость конструкции. Овальные и плоские трубки лучше сопротивляются разрыву, лучше обтекаются воздухом и имеют большую относительную поверхность охлаждения, чем круглые.

В пластинчатых радиаторах охлаждающая жидкость циркулирует в пространстве, образованном каждой парой спаянных между собой по краям 2 пластин 1. Верхние и нижние концы пластин впаяны в отверстия верхнего и нижнего резервуаров радиатора. Воздух проходит между спаянными пластинами. Для увеличения поверхности охлаждения пластины делают волнистыми. Такие радиаторы быстро загрязняются, имеют большое количество паяных швов и требуют более тщательного ухода, поэтому их применяют сравнительно редко.

В трубчатом и пластинчатом радиаторах охлаждающая жидкость протекает по трубкам, омываемым снаружи воздухом.

В сотовом радиаторе воздух проходит по горизонтальным трубкам, омываемым снаружи охлаждающей жидкостью. К достоинствам радиатора такого типа относится большая, чем в радиаторах других типов, поверхность охлаждения. Недостатки сотовых радиаторов те же, что и у пластинчатых, и это препятствует их широкому распространению.

Глубина сердцевины радиатора составляет 75—150 мм. Сердцевинурадиатораглубиной75—150ммнаглухосоединяют с резервуарами при помощи пайки. Радиатор устанавливается на резиновых подушках и крепится к раме автомобиля. В верхнем резервуаре расположен заливной патрубок с сетчатым фильтром. В этом патрубке находится конец контрольной трубки, которая внизу сообщается с окружающей средой и предохраняет трубки радиатора от разрыва.

У двигателей с закрытой системой охлаждения для предохранения ее от разрушения в пробке горловины радиатора устанавливают паро-воздушный клапан , состоящий из двух клапанов: парового и воздушного. Паровой клапан 2 предохраняет систему от разрушения при повышении температуры жидкости и регулируется на давление 20—30 кн/м2 (0,2—0,3 кГ/см2). При этом давлении паровой клапан перепускает пар в атмосферу.

Воздушный клапан 1 предохраняет систему от разрушения при падении давления в системе (при остывании жидкости), и его регулируют на разрежение открытия 1 —4 кн/м2 (0,01 —0,04 кГ/см2). Приэтом давленииклапанперепускаетвоздухизатмосферы.

Скорость жидкости в трубках радиатора должна быть 0,7— 0,9 м/сек. Скорость воздуха, отнесенная к сечению перед фронтом радиатора, изменяется в пределах 7—12 м/сек.

При проектировании размеры радиатора выбирают в соответствии с компоновкой автомобиля и целесообразными затратами мощности на привод вентилятора для обеспечения нормального теплового состояния двигателя. Количество воздуха, проходимого через радиатор автомобильного двигателя, равно (0,2 — т — 0,3) Nе л/ч [или (140 ч — 220) Nnкг/ч, если Neв л. с].

Ориентировочно охлаждающая поверхность радиатора для легковых автомобилей F= (13 -т — 20) 10~5 Neм2, где Nе в em [F= = (0,10 — 5 — 0,15) Neм2, если N(1 в л. с] и для грузовых автомобилей F= (20 ч — 40) 10 5 Neм2 [F= (0,15 -*■ 0,3) Neм2, если Neв л. с].

4. Вентилятор

В автомобильных двигателях преимущественно применяют вентиляторы осевого типа. Диаметры вентиляторов колеблются в пределах 0,3—0,7 м (большие значения относятся к вентиляторам грузовых автомобилей). Наивыгоднейший угол атаки для плоских лопастей 40—45°, а для выпуклых — около 35°. Ширина лопастей равна 30—70 мм. Число лопастей, изготовляемых из листовой стали толщиной 1,25—1,8 мм, не превышает 4-6.

Для уменьшения вибрации и шума лопасти вентилятора располагают Х-образно, попарно под углами 70 и 110°. Вентиляторы устанавливают на одном валу с водяным насосом. Привод вентилятора осуществляется с помощью ременной передачи, ведущий шкив которой установлен на коленчатом валу двигателя. Расстояние между радиатором и вентилятором достигает 80— 100 мм при установке направляющего кожуха и 10—15 мм без него.

Для повышения экономичности могут применяться вентиляторы с переменной производительностью, у которых число оборотов изменяется от максимального до нуля или изменяется угол наклона лопаток к направлению воздушного потока. Эта регулировка осуществляется с помощью термостата. При пуске холодного двигателя термостат устанавливает лопасти вентилятора в положение, при котором воздух через радиатор не просасывается или отсасывается от двигателя к радиатору для ускорения прогрева последнего.

Для уменьшения мощности, необходимой для привода вентилятора, и улучшения работы системы охлаждения разработаны и применяются отключающиеся вентиляторы с автоматическим приводом (двигатели ГАЗ-53А и др.). В этом случае шкив привода вентилятора снабжается электромагнитной муфтой с обмоткой, а сам вентилятор со ступицей устанавливается свободно па подшипниках. При нормальной температуре воды в системе охлаждения температурный датчик, расположенный в верхнем бачке радиатора, размыкает электрическую цепь муфты, и вращение от шкива вентилятору не передается — вентилятор выключен. При повышении температуры до 90—95° С датчик замыкает электрическую цепь, включая муфту, которая притягивает ступицу вентилятора и последний начинает вращаться вместе со шкивом.

При подборе вентилятора следует учитывать, что количество воздуха, подаваемого вентилятором, пропорционально первой степени числа оборотов коленчатого вала, создаваемый напор — второй степени числа оборотов, а потребляемая мощность — третьей степени числа оборотов.

5. Термостат

Принцип действия двухклапанного термостата состоит в следующем.

Когда вода в системе холодная, то клапан 1 перекрывает отверстие, ведущее в радиатор, а вода из головки цилиндров поступает через окна 2 в корпус 4 к впускному патрубку водяного насоса, минуя радиатор. Когда температура воды поднимается до 65° С (по ГОСТу температура начала открытия клапана равна 70—75° С), гофрированный баллон 5 термостата вследствие увеличенияупругостипаровсмесибудетдеформироватьсяи клапан 1 начнет открываться, а клапан 3 перекроет окна 2 в корпусе термостата. В результате этого поток воды направляется в радиатор, а перепуск к водяному насосу прекращается. Клапан 1 открывается полностью при температуре воды 90° С (по ГОСТу температура полного открытия клапана равна 83—90° С). При охлаждении воды термостат возвращает клапаны в первоначальное положение. Суммарная площадь окон термостата должна быть не менее 70% площади проходного сечения основного клапана.

Недостатком жидкостных термостатов является их зависимость от внешнего давления, что может вызвать значительное колебание температуры открытия клапана.

В некоторых моделях двигателей (ЗИЛ-130 и др.) получил применение более надежно работающий термостат с твердым наполнителем. Такой термостат представляет собой баллон 13, закрытый герметично крышкой 10 . Между баллоном и его крышкой закреплена резиновая мембрана 11. Внутренность баллона заполнена активной массой 12, состоящей из церезина (кристаллический нефтяной воск), перемешанного с медным порошком. Эта масса имеет значительный коэффициент’ объемного расширения, что обусловливает большие перестановочные усилия и нечувствительность термостата к изменению внешнего давления. Наибольшее расширение достигается при температуре 75—80° С.

На мембрану опирается шток 9, расположенный в направляющей части крышки и шарнирно соединенный с клапаном 7, который установлен на шарнирной опоре в горловине 6 водяного патрубка. Клапан 7 постоянно прижимается к краям горловины пружиной 8.

Для дополнительного регулирования температурного режима системы охлаждения служат шторки и решетки из поворачивающихся пластин (жалюзи), устанавливаемые перед радиатором и регулируемые вручную или автоматически (с помощью термостата).

Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости