Система охлаждения

При пуске и работе непрогретого двигателя, когда температура охлаждающей  жидкости ниже 72 °С, ее циркуляция происходит по малому кругу. В этом случае жидкость не поступает в радиатор, так как  клапан термостата 10 закрыт, а проходит по рубашке 7 блока и головки цилиндра и через перепускной канал 9, омывая термостат 10, снова поступает к насосу, обеспечивая тем самым быстрый прогрев холодного двигателя. По мере повышения температуры охлаждающей жидкости клапан термостата открывается, и она начинает циркулировать по большому кругу.

В V-образных двигателях ЗИЛ-130, ЗМЗ-53-11 и др. (рис.1,6) жидкость через  приливы 23корпуса насоса подается в раструбы рубашки охлаждения левого и правого рядов цилиндров и далее через полость 26 впускного трубопровода и термостат 10 поступает в радиатор 16,а затем к насосу. Одновременно из волости трубопровода по гибкому шлангу 24 жидкость также поступает в рубашку охлаждения компрессора, а по шлангу 25 возвращается в насос.

Для нормальной работы двигателя  температура охлаждающей жидкости при входе в водяную рубашку  должна быть в пределах 75—80 °С, а  при.выходе из нее 85—95 °С.

 

 
Для повышения температуры кипения  воды в современных двигателях применяют  закрытую систему охлаждения которая  может сообщаться с атмосферой при  помощи пароотводной трубки15 только через паровоздушный клапан, расположенный в пробке 14 радиатора или в пробке27 расширительного бачка 28, имеющего сливной кран 21.

Температуру охлаждающей  жидкости контролируют с помощью  дистанционных магнитоэлектрических термометров, состоящих из указателей 5 (рис.1, а) и встроенных в систему  охлаждения датчиков 6. О перегреве жидкости в системе охлаждения сигнализирует контрольная лампочка, установленная на щитке приборов (у автомобилей ЗИЛ-130, ГАЗ-53-12 и ГАЗ-24-10 «Волга») и соединенная с термодатчиком 12, ввернутым в верхний бачок радиатора.

Из-за расположения насоса в  передней части двигателя теплоотдача  от задних цилиндров и их камер  сгорания и других деталей ухудшается, так как к ним поступает  уже подогретая передними цилиндрами охлаждающая жидкость. Поэтому в  отдельных конструкциях двигателей предусматривается циркуляция жидкости через распределительную трубу 4 или продольный канал с отверстиями, направленными к наиболее нагретым деталям (выпускные клапаны, стенки камеры сгорания, свечи зажигания и т. д.).

Кроме основного назначения, систему охлаждения двигателя используют для отопления пассажирского  помещения кузовов легковых автомобилей  и автобусов, а также кабин  грузовых автомобилей. Для этой цели в отопительной системе имеются  специально встроенные в салон кузова или кабины радиаторы 3, к которым через кран 1 и шланги 2нагретая жидкость подается из системы охлаждения двигателя.

 

2.2 Устройство  и работа приборов жидкостной  системы охлаждения 

 

Жидкостный насос.

Для создания принудительной циркуляции охлаждающей жидкости в  системе охлаждения служит жидкостный насос центробежного типа (рис.2). Расположен насос в передней части  блока цилиндров и приводится в действие клиноременной передачей  от шкива коленчатого вала. Он состоит  из корпуса 7 крыльчатки 5

Рис. 2. Центробежный насос  и вентилятор

и корпуса 10 подшипников, соединенных между собой через прокладку 6. Вал 4 насоса вращается в двух шарикоподшипниках 3, снабженных сальниками для удержания масла. Передний подшипник фиксируется упорным кольцом 2, а задний удерживается от перемещения дистанционной втулкой 11.

Пластмассовая крыльчатка 5 крепится на заднем конце вала при  помощи металлической ступицы. При  вращении крыльчатки жидкость из подводящего  патрубка 9 поступает к ее центру, затем захватывается лопастями и под действием центробежной силы отбрасывается к стенкам корпуса 7, а оттуда через полые приливы 8 подается в рубашку охлаждения двигателя.

Герметичность вращающихся  деталей, расположенных в корпусе 7 насоса, обеспечивается самоподвижным  сальником, установленным в крыльчатке и состоящей из уплотнительной шайбы17, резиновой манжеты 16 и пружины, прижимающей шайбу 17 к торцу корпуса подшипников. Своими выступами шайба 17 входит в пазы крыльчатки 5 и закрепляется обоймой 18. На переднем конце вала 4 с помощью втулки 12 установлена ступица 13, к которой крепится шкив 14 привода насоса и вентилятора.

 
Вентилятор.

 

Для повышения скорости потока воздуха, проходящего через радиатор, служит вентилятор 1 (см. рис.2). Устанавливаемые на двигателях вентиляторы имеют 4, 5 и 6 лопастей 15, которые изготовляют из листовой стали или пластмассы (у автомобилей ВАЗ-2106 «Жигули», «Москвич-2140» и др.).

На ряде двигателей лопасти  вентилятора располагают в направляющем кожухе (диффузора), который улучшает вентиляцию подкапотного пространства и увеличивает количество воздуха, проходящего через радиатор. Для  этой же цели лопасти 15 вентиляторов двигателей ЗМЗ-53, ЗИЛ-130 и др. изготовляют с отогнутыми концами в сторону радиатора.

На двигателях автомобилей  ЗИЛ-130, ГАЗ-53-12, автобусах ЛиАЗ-677М  и на многих легковых автомобилях  привод вентилятора осуществляется клиноременной передачей. На дизелях  ЯМЗ-236, -238 вентилятор приводится в действие через систему зубчатых колес  непосредственно от зубчатого колеса распределительного вала.

На ряде моделей двигателей автомобилей семейства ГАЗ (ГАЗ-53-12 и ГАЗ-24-02) для лучшего поддержания  в заданных пределах их теплового  режима и уменьшения потери мощности на привод вентилятора последний  приводится в действие электромагнитной муфтой. Центробежный насос в сборе  с такой муфтой показан на рис. 4.3. Он состоит из корпуса11, вала 7, крыльчатки 9 с лопастями 10, самоподжимным сальником 8 и электромагнитной муфты 2. В зависимости от температуры жидкости в системе охлаждения электромагнитная муфта включается или выключается. Она состоит из электромагнита 6, установленного вместе со шкивом 1 на ступице 5 насоса, и ступицы 3 вентилятора, соединенной пластинчатой пружиной с якорем, свободно вращающимся вместе со ступицей на двух шарикоподшипниках 4. Катушка электромагнита соединена с тепловым реле, датчик которого расположен в верхнем бачке радиатора.

Когда температура охлаждающей  жидкости в верхнем бачке радиатора  достигает 85—90 °С, контакты теплового  реле замыкаются и в катушку электромагнита поступает ток от аккумуляторной батареи. Якорь притягивается к  электромагниту, и ступица вместе с лопастями вентилятора начинает вращаться. При понижении температуры  охлаждающей жидкости до 80—85 °С контакты реле размыкаются и вентилятор отключается.

На автомобилях ВАЗ-2108 «Спутник», -2109 и их модификациях устанавливаютэлектровентиляторы. Включение и выключение электродвигателя вентилятора происходят в зависимости от температуры охлаждающей жидкости датчиком, ввернутым в верхний бачок радиатора.

На дизелях автомобилей  семейства КамАЗ в приводе  вентилятора установлена гидромуфта, передающая крутящий момент от коленчатого  вала к вентилятору. Гидромуфта имеет  регулятор-выключатель с термосиловым

 
датчиком, реагирующим на тепловой режим работы двигателя. 

 

С повышением температуры охлаждающей  жидкости до 80 °С активная масса, находящаяся  в баллоне включателя, начинает плавиться  с увеличением объема, вследствие чего шток датчика, воздействуя на золотник, открывает канал главной масляной магистрали, из которого масло поступает  в гидромуфту, обеспечивающей плавное  включение вентилятора.

В зависимости от теплового  состояния двигателя изменяется перемещение золотника, а следовательно, количество подаваемого масла в  гидромуфту, что в свою очередь  влияет на частоту вращения вентилятора. При понижении температуры охлаждающей  жидкости ниже 70 °С подача масла в  гидромуфту прекращается и вентилятор отключается.

 

Термостат.

Для ускорения прогрева холодного  двигателя и автоматического  поддержания его теплового режима в заданных пределах служит термостат. Конструктивно он представляет собой  клапан, регулирующий количество циркулирующей  жидкости через радиатор.

Термостаты могут быть с твердым или жидкостным наполнителем. На двигателях автомобилей ЗИЛ-130, КамАЗ-5320, «Москвич-2140» и др. применяют термостаты с твердым наполнителем (рис. 4, а).

Такой термостат располагается  между патрубком. 7 (рис.4, б) и корпусом 12 выпускного трубопровода. Баллончик 1 термостата заполнен активной массой 2, состоящей из смеси церезина (нефтяного воска) и медного порошка. Находящаяся в баллончике активная масса закрыта резиновой мембраной 3, на которой установлена направляющая втулка 4 с отверстием для резинового буфера 11, предохраняющего мембрану от разрушения. На буфере установлен шток 5, связанный рычагом 8 с клапаном 6, который в закрытом положении плотно прижимается к седлу 10 пружиной 9.

При температуре охлаждающей  жидкости (70 ±2) °С активная масса начинает плавиться и, расширяясь (рис. 4, а) перемещает вверх резиновую мембрану 3, буфер 11 к шток 5. Последний, воздействуя на рычаг 8, начинает открывать клапан 6, полное открытие которого произойдет при температуре (83 ±2) °С. Следовательно, в интервале температур от 68 до 85 °С клапан термостата, изменяя свое положение, регулирует в заданных пределах количество охлаждающей жидкости, проходящей через радиатор, поддерживая тем самым нормальный температурный режим работы двигателя.

Жидкостные термостаты применяют  в системах охлаждения двигателей автомобилей  ГАЗ-53-12, ГАЗ-24-10 «Волга» и др. В  корпусе 1 (рис.5, а) такого термостата находится  гофрированный цилиндр 6 из тонкой латуни, заполненный легкоиспаряющейся жидкостью (смесь —70% этилового спирта и 30% воды). К верхней части гофрированного цилиндра штоком 5 присоединен клапан 3 термостата.

При температуре охлаждающей  жидкости ниже 75 °С гофрированный цилиндр  находится в сжатом состоянии, клапан термостата при этом закрыт, а охлаждающая  жидкость циркулирует через перепускной  канал 2 (Шланг) по малому кругу, минуя радиатор.

С повышением температуры  охлаждающей жидкости давление в  гофрированном цилиндре 6увеличивается (рис. 5, б), клапан термостата приоткрывается и жидкость через патрубок 4(см. рис. 5,а) начинает циркулировать по большому кругу. При температуре выше 90 °С клапан термостата открывается полностью и вся жидкость циркулирует через радиатор.

 

Радиатор.

Радиатор, являющийся теплообменным  узлом, предназначен для передачи тепла  от охлаждающей жидкости потоку воздуха. Каркас радиатора образован боковыми стойками 1 (рис. 6, а), соединенными пластиной, припаянной к нижнему бачку. Он крепится к раме автомобиля на резиновых подушках 5, что необходимо для уменьшения вибраций и ударных нагрузок, возникающих  при его движении.

 
Рис. 5. Термостат с жидкостным наполнителем:

а—клапан термостата закрыт; б—клапан термостата открыт

Радиатор состоит из верхнего 4 и нижнего 6 бачков и теплорассеивающей сердцевины 7, наружная поверхность которой обдувается воздухом, рассеивающим теплоту, полученнуюжидким теплоносителем (охлаждающей жидкостью) от нагретых деталей двигателя.

Количество воздуха, проходящего  через сердцевину, регулируется створками-жалюзи 5, установленными в специальной  рамке на каркасе радиатора. Они  выполнены в виде набора узких  пластин из специального железа и  снабжены шарнирным устройством, обеспечивающим их поворот из кабины водителя. В  радиаторах применяют в основном трубчато-пластинчатые или трубчато-ленточные  сердцевины.

Трубчато-пластинчатая сердцевина (рис. 6, б) состоит из трех-четырех  рядов латунных трубок, овального  сечения, к которым припаяны поперечно  расположенные пластины 9,увеличивающие поверхность охлаждения.

Трубчато-ленточная сердцевина (рис. 6, в) состоит из плоских латунных трубок, между рядами которых размещаются  широкие зигзагообразные ленты 10, имеющие специальные выштамповки, искривляющие воздушный канал и повышающие эффективность отдачи тепла потоку воздуха. Радиаторы с трубчато-ленточной сердцевиной получили широкое распространение и устанавливаются на большинстве двигателей.

В современных системах охлаждения закрытого типа горловина радиатора  с установленной в ней пароотводной трубкой 2 (см. рис.7, а) герметически закрывается пробкой 3. Так как давление в такой системе охлаждения несколько больше атмосферного, то температура кипения жидкости (воды) находится в пределах 108—109 ºС, из-за этого она меньше испаряется и реже закипает, что обеспечивает более длительную работу двигателя без дозаправки и перегрева.

Герметичность закрытия горловины  радиатора пробкой достигается  упорной гофрированной шайбой 1 (рис. 7, а) и пружиной 2, а сообщение системы охлаждения с атмосферой происходит через паровой 3 и воздушный 4 клапаны.

При избыточном давлении около 0,1 МПа (у двигателя ЗИЛ-130) и 0,045—0,055 МПа (у двигателя ЗМЗ-53-11) паровой  клапан 3 открывается и пар или жидкость поступает к пароотводной трубке 5. Из-за разрежения, возникающего после выхода пара, давление в системе снижается и при его уменьшении на 0,01 МПа открывается воздушный клапан 4 (рис. 7, б), что предохраняет верхний бачок радиатора от деформации под действием давления воздуха.