Приборы жидкостной системы охлаждения
Назначение системы охлаждения
Система охлаждения предназначена для принудительного отвода от деталей двигателя лишней теплоты и передачи ее окружающему воздуху. В результате этого создается определенный температурный режим, при котором двигатель не перегревается и не переохлаждается, т. е. рабочий цикл протекает нормально.
Теплоту в двигателях отводят двумя способами: жидкостью (жидкостная система охлаждения) или воздухом (воздушная система охлаждения). Эти системы поглощают 25—35% теплоты, выделяющейся во время сгорания топлива. Температура охлаждающей жидкости, находящейся в головке блока цилиндров, должна быть равна 80—95 ОС.
Такой температурный режим является оптимальным. Он обеспечивает нормальную работу двигателя и не должен меняться 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.
Если двигатель не охлаждать, то газы, имеющие высокую температуру, сильно нагревают детали двигателя и они расширяются. Масло на цилиндрах и поршнях выгорает, их трение и скорость изнашивания возрастают. От чрезмерного расширения деталей происходит заклинивание поршней в цилиндрах двигателя, в результате чего он может выйти из строя (Рис. 1.) Чтобы избежать отрицательных явлений, вызываемых перегревом двигателя, его необходимо охлаждать.
|
|
|
Однако чрезмерное охлаждение двигателя также отрицательно сказывается на его работе. При переохлаждении на стенках цилиндров конденсируются пары топлива (бензина), которые смывают смазочный материал, разжижают масло в картере. В этих условиях происходит интенсивное изнашивание 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.
Рис.1. Результаты интенсивного изнашивания деталей при эксплуатации чрезмерно охлажденного двигателя
Жидкостной системы охлаждения
Большинство двигателей имеет жидкостные системы охлаждения. Распространение получили закрытые системы охлаждения с принудительной циркуляцией жидкости. В данных системах внутреннее пространство только периодически сообщается с окружающей средой при помощи специальных клапанов. В этих системах повышается температура кипения охлаждающей жидкости, уменьшается ее выкипание и образование накипи. Жидкость подается в двигатель насосом под давлением. Интенсивность циркуляции жидкости и обдув радиатора воздухом зависят от частоты вращения коленчатого вала двигателя. Открытые системы охлаждения на автомобильных двигателях не применяются.
|
|
|
Принципиальная схема жидкостной системы охлаждения показана на рис.2.
Система охлаждения автомобильного двигателя состоит из водяной рубашки 16, радиатора 1, вентилятора 24, термостата 9, насоса с крыльчаткой
17, Отводящего 8 и подводящего 18 патрубков, ремня 23 привода вентилятора, датчика 13 указателя температуры жидкости, сливных кранов 15 и 21 и других деталей. Вокруг цилиндров двигателя и головки блока имеется пространство с двойными стенками (водяная рубашка или водяная полость), где циркулирует охлаждающая жидкость.
Рис. 2. Принципиальная схема жидкостной системы охлаждения
Во время работы двигателя охлаждающая жидкость нагревается и подается водяным насосом в радиатор, где она охлаждается, а затем снова поступает в рубашку блока цилиндров. Для надежной работы двигателя необходимо, чтобы охлаждающая жидкость постоянно циркулировала по замкнутому кругу двигатель — радиатор — двигатель. Жидкость может циркулировать по малому кругу, минуя радиатор (непрогретый двигатель, термостат закрыт), или по большому кругу, поступая в радиатор (прогретый двигатель, термостат открыт). Направление движения охлаждающей жидкости показано на рис. 2 стрелками.
|
|
|
Водяная рубашка 16 двигателя состоит из рубашки блока цилиндров и рубашки головки блока, соединенных между собой отверстиями в прокладке между головкой и блоком. Крыльчатка 17 водяного центробежного насоса и вентилятор приводятся в действие клиновидным ремнем 23. При вращении крыльчатки насоса охлаждающая жидкость нагнетается в водораспределительную трубку 12, расположенную в головке блока. Через отверстия 10 в трубке жидкость направляется к патрубкам выпускных клапанов, благодаря чему охлаждаются наиболее нагретые части головки блока и цилиндров. Нагретая охлаждающая жидкость поступает в верхний отводящий патрубок 8. Если термостат 9 закрыт, то по перепускному шлангу 7 жидкость снова поступает к центробежному насосу. При открытом термостате охлаждающая жидкость проходит в верхний бачок 2 радиатора, охлаждается, протекая по трубкам, и поступает в нижний бачок 22 радиатора. Охлажденная в радиаторе жидкость по нижнему подводящему патрубку 18 подводится к насосу.
|
|
|
Жидкостная система охлаждения автомобильных двигателей получила широкое распространение, несмотря на следующие недостатки: замерзание воды при низкой температуре, что может вывести двигатель из строя; образование на внутренних стенках системы на- кипи, уменьшающей теплообмен и вызывающей перегрев двигателя; увеличение массы и размеров двигателя из-за наличия двойных стенок.
Двигатели автомобилей ГАЗ-53А, ГАЗ-53-12, ЗИЛ-130, МАЗ-5335, КамАЗ-5320 и многие другие имеют закрытую жидкостную систему охлаждения с принудительной циркуляцией жидкости, создаваемой центробежным насосом.
На рис. 3 представлена системы охлаждения двигателей автомобилей ЗИЛ- 130,
Водяная рубашка двигателя автомобиля ЗИЛ- 130 соединена с радиатором 1 гибкими шлангами. Верхний бачок 5 радиатора связан с рубашкой впускного трубопровода 14, а нижний бачок 27— с подводящим патрубком 26 водяного насоса. Левый и правый ряды цилиндров двумя трубопроводами подключаются к насосу. В патрубке 12, по которому нагретая охлаждающая жидкость подводится к верхнему бачку радиатора, установлен термостат 11. Водяная рубашка компрессора гибкими шлангами 9 и 7.
Рис. 3. Система охлаждения двигателя автомобиля ЗИЛ-13О: 1 - радиатор; 2 жалюзи; 3— вентилятор; 4- водяной насос; 5 и 27 — соответственно верхний и нижний бачки радиатора; 6—пробка радиатора; 7 — отводящий шланг: 8 — компрессор; 9 - подводящий шланг; 10 — перепускной шланг; 11 — термостат; 12 — патрубок; 13 — фланец для установки карбюратора; 14— впускной трубопровод; 15—кран отопителя; 16 и 17 — соответственно подводящая и отводящая трубки; 18 — радиатор отопителя; 19— датчик указателя температуры жидкости; 20 — дозирующая вставка; 21 — водяная рубашка головки блока; 22—водяная рубашка блока цилиндров; 23—сливной кран рубашки блока цилиндров; 24— рукоятка привода сливного крана; 25—сливной кран патрубка радиатора;
Приборы жидкостной системы охлаждения
Радиатор. Теплообменником, в котором теплота от жидкости передается через трубки воздуху, является радиатор, имеющий верхний 9 (рис. 50) и нижний 15 бачка, соединенные сердцевиной 12 радиатора. В верхний бачок впаяны заливная горловина 8, закрываемая пробкой 7, и патрубок для подсоединения гибкого шланга, подводящего нагретую жидкость к радиатору. сбоку заливная горловина имеет отверстие для пароотводной трубки. В нижний бачок впаян патрубок отводящего гибкого шланга 13. К верхнему и нижнему бачкам прикреплены боковые стойки 6, соединенные пластикой, припаянной к нижнему бачку. Стойки и пластина образуют каркас радиатора.
Сердцевины радиаторов автомобилей могут быть трубчато-пластинчатыми и трубчато-ленточными. Сердцевина трубчато-пластинчатого радиатора состоит из нескольких рядов трубок, впаянных в верхний и нижний бачки. На трубки надеты тонкие охлаждающие пластины, изготовленные из латуни, алюминия или меди. Иногда охлаждающие пластины делают гофрированными, что значительно увеличивает площадь поверхности охлаждения радиатора. Широкую гофрированную ленту помещают между трубками и припаивают к ним. Такую конструкцию трубчато-ленточных радиаторов имеют двигатели автомобилей ГАЗ-24 «Волга», ЗИЛ-130, ГАЗ-53А, КамАЗ-5320, ГАЗ-53-12, ГАЗ-3102 «Волга» и др.
Радиатор соединен с рубашкой охлаждения двигателя патрубками и гибкими шлангами, которые прикреплены к патрубкам стяжными хомутиками. Такое соединение допускает относительное смещение двигателя и радиатора. Перед радиатором установлены жалюзи 2 для регулирования количества воздуха, проходящего между трубками радиатора. При перемещении рукоятки 4, установленной в кронштейне, вперед до отказа створки жалюзи полностью открываются, и воздух свободно проходит между трубками радиатора. В случае перемещения этой рукоятки назад до отказа створки закрываются, и обдув радиатора воздухом прекращается. для поддержания определенного температурного
режима двигателя рукоятку можно установить на фиксаторе 5 в любом промежуточном положении.
Горловину 8 (рис. 4) герметически закрывает пробка, изолирующая систему охлаждения двигателя от окружающей среды. Пробка радиатора состоит из корпуса 18, парового 22 и воздушного 25 клапанов и запирающей пружины 21. На стойке 20, при помощи которой к корпусу прикреплена запирающая пружина, установлен паровой клапан, прижатый пружиной 19. Воздушный клапан 25 прижимается пружиной 26 к седлу 27, запрессованному в паровом клапане. Плотное соединение клапанов с седлами достигается установкой резиновых прокладок 23 и 24. При повреждении или разрушении резиновых прокладок система охлаждения становится открытой, и вода закипает при 100 °С.
Рис. 4. Радиатор:
а — детали; б — открыт паровой (выпускной) клапан; в — открыт воздушный (впускной) клапан; 1 — каркас; 2 — жалюзи, 3 — тяга; 4 — рукоятка привода жалюзи; 5 — фиксатор; 6 — стойка; 7—пробка радиатора; 8—горловина радиатора; 9 — верхний бачок; 10 и 13 — гибкие шланги; 11 — отводящий патрубок; 12 — сердцевина радиатора; 14—сливной кран радиатора; 15 — нижний бачок; 16 — направляющий кожух; 17—пароотводная трубка; 18—корпус пробки;
19—пружина парового клапана; 20—стойка; 21 — запирающаяся пружина; 22 — паровой (выпускной) клапан; 23 — прокладка выпускного клапана; 24-прокладка воздушного клапана; 25 — воздушный клапан; 26 — пружина воздушного клапана; 27—седло воздушного клапана; 28 — отверстие для поступления воздуха.
Водяной насос Для создания в системе охлаждения принудительной циркуляции жидкости служит центробежный насос. На автомобилях ГАЗ-53А, ГАЗ-53-12. ГАЗ-24 «Волга», ЗИЛ-130 водяные насосы конструктивно объединены с вентиляторами и имеют общий привод. Водяной насос (рис. 5) двигателя автомобиля ГАЗ-53-12 закреплен на переднем торце блока цилиндров. Корпус З насоса состоит из двух частей:
Вал 2 и ступица 1 вентилятора вращаются на двух шарикоподшипниках 14, запрессованных в корпус З. На одном конце вала напрессована ступица вентилятора и шкива привода насоса и генератора.
На другом конце вала напрессована пластмассовая крыльчатка 6, имеющая стальную ступицу.
Вал 2 в корпусе уплотнен самоподжимным сальником, состоящим из графитизированной текстолитовой шайбы 12, резиновой манжеты 11 и двух обойм
9 и 10 и пружины 8. Сальник вращается вместе с крыльчаткой и валом насоса. Пружина 8 через резиновую манжету прижимает шайбу 12 к шлифованной плоскости корпуса 3, что предотвращает вытекание жидкости из насоса. Подтекание воды через контрольное отверстие 7 свидетельствует о неисправности самоподжимного сальника. В этом случае надо снять насос с двигателя и отремонтировать. Шарикоподшипники насоса смазывают пластичным смазочным материалом, который не вымывается водой. Через масленку 5 смазочный материал подается шприцем в корпус насоса до тех пор, пока свежий материал не появится из контрольного отверстия 4.
Рис. 5. Водяной насос двигателя автомобиля ГАЗ-53-12
1 — ступица вентилятора и шкива; 2 — вал; 3-корпус; 4 - контрольное отверстие для выхода смазочного материала из корпуса; 5 — масленка; 6-крыльчатка; 7 — контрольное отверстие для выхода воды при течи сальника; 8—пружина; 9 и 10 — обоймы сальника; 11 — манжета сальника; 12 — шайба сальника; 13 –запирающее кольцо сальника; 14 — шарикоподшипники
Термостат. Необходимую температуру жидкости в системе охлаждения автоматически поддерживает термостат. Он позволяет быстро прогреть холодный двигатель при пуске. На автомобильных двигателях применяют термостаты с жидкостным и твердым наполнителями. В жидкостные термостаты наливают легко испаряющуюся жидкость (смесь 70% этилового спирта и 30% воды). В качестве твердого наполнителя используют церезин с медной стружкой, обладающий большим коэффициентом объемного расширения.
Жидкостный термостат (рис. 6, а) состоит из корпуса 7 с окнами, гофрированного баллона 2 и клапана 5. Нижняя часть гофрированного баллона жестко соединена с кронштейном 8 корпуса. К верхней части баллона припаян шток З с клапаном. Шток может перемещаться в направляющей корпуса. В запаянном гофрированном баллоне находится жидкость, занимающая примерно половину внутреннего объема баллона. Воздух из баллона откачан, и при нормальных условиях баллон сжат, а клапан закрыт.
Жидкостный термостат работает следующим образом. Если температура жидкости в системе охлаждения не превышает 73°С, то баллон сжат и клапан
закрыт. Жидкость по перепускному каналу поступает к насосу, минуя радиатор. По мере прогрева двигателя жидкость в системе охлаждения нагревается. При увеличении температуры свыше 73—83 °С жидкость, находящаяся в баллоне, начинает испаряться, давление в баллоне повышается и клапан открывается. Охлаждающая жидкость поступает в радиатор. При температуре 88 —94 °С клапан термостата открыт полностью.
Термостат с твердым наполнителем (рис. 6,б) расположен между впускным
трубопроводом 16 и отводящим патрубком б. К корпусу 7 постоянно прижимается пружиной 3 клапан 5, шарнирно соединенный со штоком З. Последний опирается на резиновую мембрану 11, которая зажата между баллоном 9 и направляющей втулкой. Внутреннее пространство баллона заполнено твердым наполнителем 10. Пока двигатель не прогрет, наполнитель (церезин) находится в твердом состоянии и клапан термостата закрыт. При повышении температуры жидкости в системе охлаждения до 700 С и более объем наполнителя увеличивается, так как церезин плавится и нажимает на мембрану. Она выгибается вверх, давит через буфер 15 на шток, который поворачивает клапан 5, вследствие чего охлаждающая жидкость поступает в радиатор. При снижении температуры охлаждающей жидкости объем наполнителя уменьшается, и клапан термостата под действием возвратной пружины закрывается.
Рис. Схемы работы термостатов:
а — жидкостного (дизель ямЗ-236); б — с твердым наполнителем (двигатель автомобиля ЗИЛ-IЗО); 1 — корпус водяного насоса; 2 — гофрированный баллон; 3— шток; 4—прокладка; 5—клапан термостата; 6 — патрубок для отвода горячей жидкости; 7 — корпус термостата; 8 — кронштейн; 9 — баллон термостата; 10 — твердый наполнитель; 11 — резиновая мембрана; 12 — направляющая втулка; 13 — возвратная пружина; 14 — коромысло клапана; 15 — буфер; 16 — впускной трубопровод; I и IV — термостаты открыты; II и III термостаты закрыты.
Предпусковые подогреватели
Предпусковые подогреватели служат для предварительного прогрева двигателя перед пуском в холодное время года. При пуске холодного двигателя требуется большой вращающий момент, который зависит в основном от вязкости масла в поддоне. Холодные стенки камеры сгорания способствуют конденсации паров и капелек топлива, что ухудшает процесс воспламенения топлива. У дизелей при холодной камере сгорания температура воздуха в конце сжатия не достигает величин, требуемых для воспламенения топлива. Чтобы облегчить пуск двигателя, необходимо подогреть блок, головку цилиндров и поддон. Это уменьшит вязкость масла, снизит конденсацию топлива.
Применяют как непосредственно предпусковые подогреватели (в автомобилях ЗИЛ, ГАЗ, КАЗ), обогревающие масло в поддоне картера и двигатель снаружи, так и электрофакельные устройства (ЭФУ), подогревающие холодный воздух (в автомобилях КАЗ).
Для прогрева двигателя ГАЗ-53-11 применяют пусковой подогреватель ПЖБ-12. Им можно прогреть двигатель, система охлаждения которого заполнена водой или низкозамерзающей жидкостью. Подогреватель состоит из теплообменника и горелки. Тептообменник представлен двумя газоходами (внутренним и наружным) и двумя жидкостными рубашками, соединенными между собой. Подогреватель работает на бензине, применяемом для двигателя, и постоянно включен в систему его охлаждения. В камеру сгорания подогревателя бензин поступает самотеком из бачка через электромагнитный запорный клапан.
Образующиеся в результате горения газы закрученным потоком проходят по газоходам и отдают тепло жидкости, находящейся в теплообменнике. Газы, проходящие через выпускной и направляющий патрубки, нагревают масло в картере. Жидкостная полость теплообменника подогревателя посредством штуцеров и трубок соединена с системой охлаждения двигателя.
Принцип действия электрофакельного устройства двигателя ЯМЗ-КАЗ-642 основан на подогреве воздуха, поступающего в цилиндры двигателя, факелом горящего топлива, воспламеняемого свечой накаливания. Топливо, поступающее к свече, сгорает не полностью. Несгоревшая часть его в виде паров и газа поступает в
цилиндры, способствуя возникновению в камере сгорания дополнительных очагов воспламенения. Факельные свечи подсоединены к магистрали низкого давления системы питания двигателя на участке фильтр тонкой очистки топлива— топливный насос высокого давления.
При пуске двигателя топливоподкачивающий насос низкого давления нагнетает топливо через фильтр тонкой очистки к свечам. Перепускной клапан топливного насоса высокого давления и клапан-жиклер фильтра тонкой очистки топлива перекрывают дренажные топливопроводы, обеспечивая подачу топлива под давлением к свече с минимальной задержкой от момента открытия электромагнитного клапана.
Предпусковой подогреватель ПДЖ-30 этого же двигателя предназначен для нагрева жидкости в системе охлаждения и масла в картере двигателя перед пуском при температуре воздуха ниже -25оС.
5. Возможные неисправности и ТО СО
К основным неисправностям системы охлаждения следует отнести перегрев и переохлаждение двигателя, т. е. случаи, когда не поддерживается оптимальный тепловой режим (85...950С). Это может быть вызвано следующими причинами: недостаточное количество охлаждающей жидкости в системе; приводной ремень
вентилятора слабо натянут или вышел из строя; радиатор не обеспечивает достаточного охлаждения жидкости из-за накипи на внутренних стенках трубок; положение жалюзи радиатора не соответствует условиям окружающей среды; вышел из строя или водяной насос (подшипники, привод), или термостат (начало открытия клапана не соответствует температуре), или датчик терморегулятора.
Для нормальной работы всей системы охлаждения и ее отдельных элементов необходимо своевременно проводить техническое обслуживание.
При ЕТО проверяют плотность соединений, чтобы не допустить утечек из системы охлаждения, а также уровень жидкости в радиаторе. Если постоянно наблюдается большой расход жидкости при отсутствии утечек, то надо проверить паровоздушный клапан. Систему охлаждения периодически промывают водой для удаления ржавчины и других осадков. Сердцевину радиатора снаружи продувают сжатым воздухом, промывают сильной струей воды и снова продувают.
При ТО-1 проверяют натяжение ремня вентилятора и при необходимости его регулируют. Одновременно смазывают подшипники водяного насоса, делая три-четыре нагнетания шприцем через масленку, если конструкцией не предусмотрено смазывание.
При ТО-2 систему охлаждения промывают и при необходимости удаляют из нее накипь. Для промывки систему заполняют раствором, состоящим из 150 г тринатрийфосфата, 20 г едкого кали, 25 г каустической соды на 10 л воды. Двигатель прогревают до 80 °С, после чего раствор сливают и еще раз промывают систему водой.
Накипь удаляют сразу же после промывки системы, руководствуясь инструкцией завода-изготовителя. Один из способов удаления накипи из двигателей с чугунными блоками и головками цилиндров заключается в следующем. Готовят раствор из 759...800 г каустической соды и 0,25л керосина на 10 л воды, заполняют им систему и работают в течение 8...10 ч. Затем раствор сливают, заполняют систему чистой водой и после работы двигателя в течение 3...5 мин ее выливают. Промывку повторяют несколько раз.
При сезонном техническом обслуживании (СТО) проверяют работу термостата и правильность показаний указателя температуры.
Дата добавления: 2020-11-23; просмотров: 174; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!