Детали жидкостной системы охлаждения
02.11.2021
ТУ-1
Система охлаждения
Устройство и принцип действия систем охлаждения
Назначение. Система охлаждения поддерживает оптимальный температурный режим работы двигателя путем регулируемого отвода теплоты от нагретых деталей.
На современных автомобилях система охлаждения, помимо основной функции, вы- полняет ряд других функций, в том числе:
· нагрев воздуха в системе отопления, вентиляции и кондиционирования;
· охлаждение масла в системе смазки;
· охлаждение отработавших газов в системе рециркуляции отработавших газов;
· охлаждение воздуха в системе турбонаддува;
· охлаждение рабочей жидкости в автоматической коробке передач.
Классификация систем охлаждения. На автомобильных двигателях внутреннего сгорания применяются два типа систем охлаждения: жидкостные (рис. 32б) и воздушные (рис. 32а). Жидкостные системы охлаждения различаются по способу циркуляции жидкости (термосифонные и с принудительной циркуляцией); по герметичности (открытые и закры- тые).
 |  | ||
а б
Рис. 32. Схемы воздушной (а) и жидкостной (б) систем охлаждения: 1 – вентилятор (на схеме жидкостной системы – вентилятор отопителя); 2 – радиатор отопителя; 3 – рубашка охлажде- ния; 4 – насос охлаждающей жидкости; 5 – датчик вентилятора; 6 – радиатор; 7 – термостат; 8 – вен- тилятор с электродвигателем; 9 – расширительный бачок
|
|
|
Воздушная система охлаждения. При применении воздушной системы охлаждения отвод теплоты производится потоком воздуха, обдувающего цилиндры, т.е. непосредствен- но от нагретых деталей двигателя в атмосферу.
Воздушная система охлаждения состоит из следующих деталей: ребра охлаждения, выполненные на блоке и головке блока цилиндров; вентилятор и привод вентилятора; возду- хораспределительный кожух (дефлектор); заслонка или жалюзи для регулирования потока воздуха.
Жидкостная система охлаждения. Отвод теплоты производится посредством охла- ждающей жидкости, т.е. от нагретых деталей двигателя теплота передается к жидкости, а от жидкости – в атмосферу.
Устройство жидкостной системы охлаждения. Основными элементами жидкост- ной системы охлаждения являются: рубашка охлаждения, термостат, патрубки и шланги, ра-
диатор, расширительный бачок, крышка расширительного бачка или заливной горловины радиатора с паровоздушным клапаном, шторка или жалюзи радиатора, центробежный насос, вентилятор, краны слива охлаждающей жидкости, датчик и указатель температуры охла- ждающей жидкости, радиатор и кран отопителя. На рис. 33 схематично представлено общее устройство жидкостной системы охлаждения. Более подробное устройство жидкостной си- стемы охлаждения представлено на рис. 34.
|
|
|
 |
Рис. 33. Система охлаждения двигателя: 1 – радиатор отопителя; 2 – пробка расширитель- ного бачка; 3 – отметка минимального уровня охлаждающей жидкости; 4 – расширительный бачок; 5
– пароотводящая трубка; 6 – радиатор системы охлаждения; 7 – электровентилятор; 8 – датчик вклю- чения электровентилятора; 9 – двигатель; 10 – отводящий патрубок системы охлаждения (в головке блока цилиндров); 11 – впускная труба; 12 – насос охлаждающей жидкости: 13 – термостат; 14 – пробка слива охлаждающей жидкости из блока цилиндров двигателя; 15 – датчик температуры охла- ждающей жидкости, 16 – кран отопителя
Принцип действия жидкостной системы охлаждения. Под действием центробеж- ного насоса жидкость циркулирует по системе, отводя тепло от нагретых деталей посред- ством радиатора в атмосферу. Жидкость контактирует с нагретыми деталями и охлаждает их. Нагретая жидкость под действием насоса поступает в радиатор. Проходя через трубки серд- цевины радиатора, жидкость охлаждается. Для увеличения интенсивности охлаждения через сердцевину радиатора вентилятором просасывается атмосферный воздух. Шторка или жалю- зи радиатора регулируют поток воздуха, проходящего через радиатор, т.е. регулируют ин- тенсивность охлаждения жидкости.
|
|
|
Для ускорения прогрева двигателя и регулирования температуры охлаждающей жид- кости термостат направляет жидкость по малому кругу (при температуре охлаждающей жидкости менее 75…80 °С) или большому кругу (при температуре жидкости более 75…80
°С) обращения охлаждающей жидкости (рис. 35). Малый круг обращения охлаждающей жидкости: рубашка охлаждения – термостат – жидкостной насос – рубашка охлаждения. Большой круг обращения охлаждающей жидкости: рубашка охлаждения – термостат – верхний патрубок – радиатор – нижний патрубок – жидкостной насос – рубашка охлаждения. Детали системы охлаждения. Рубашка охлаждения двигателя состоит из множества каналов в блоке и головке блока цилиндров, по которым циркулирует охлаждающая жид-
кость.
Рис. 34. Устройство жидкостной системы охлаждения: 1 – трубка отвода жидкости от ра- диатора отопителя в насос охлаждающей жидкости; 2 – шланг отвода охлаждающей жидкости от впускной трубы; 3 – шланг отвода охлаждающей жидкости из радиатора отопителя; 4 – шланг подво- да жидкости в радиатор отопителя; 5 – перепускной шланг термостата; 6 – выпускной патрубок ру- башки охлаждения; 7 – подводящий шланг радиатора; 8 – расширительный бачок; 9 – пробка бачка; 10 – шланг от радиатора к расширительному бачку; 11 – пробка радиатора; 12 – выпускной (паровой) клапан пробки; 13 – впускной клапан пробки; 14 – верхний бачок радиатора; 15 – заливная горловина радиатора; 16 – трубка радиатора; 17 – охлаждающие пластины радиатора; 18 – кожух вентилятора; 19 – вентилятор; 20 – шкив привода насоса охлаждающей жидкости; 21 – резиновая опора; 22 – ниж- ний бачок радиатора; 23 – отводящий шланг радиатора; 24 – ремень радиатора; 25 – насос охлажда- ющей жидкости; 26 – шланг подачи охлаждающей жидкости в насос; 27 – термостат
|
|
|
 |  | ||
а б
Рис. 35. Схема работы системы охлаждения двигателя: а – малый круг циркуляции охла- ждающей жидкости; б – большой круг циркуляции охлаждающей жидкости; 1 – радиатор; 2 – патру- бок для циркуляции охлаждающей жидкости; 3 – расширительный бачок; 4 – термостат; 5 – водяной насос; 6 – рубашка охлаждения блока цилиндров; 7 – рубашка охлаждения головки блока; 8 – радиа- тор отопителя с электровентилятором; 9 – кран радиатора отопителя; 10 – пробка для слива охла-
ждающей жидкости из блока; 11 – пробка для слива охлаждающей жидкости из радиатора; 12 – вен- тилятор
Назначение, устройство, принцип действия и внешний вид основных деталей системы охлаждения представлены на рис. 36 и в табл. 3.
 |
Рис. 36. Система охлаждения двигателя: 1 – шланг подвода жидкости к насосу; 2 – водяной насос; 3 – отводящая трубка радиатора отопителя; 4 – подводящий патрубок радиатора отопителя; 5 – датчик температуры охлаждающей жидкости; 6 – электровентиляторы системы охлаждения; 7 – пробка; 8 – опора радиатора; 9 – кронштейн; 10 – верхний кожух радиатора; 11 – радиатор; 12 – ниж- ний кожух радиатора; 13 – паровоздушный шланг расширительного бачка; 14 – подводящий шланг радиатора; 15 – термостат; 16 – отводящий шланг радиатора; 17 – жидкостный шланг расширитель- ного бачка; 18 – расширительный бачок
 |
Рис. 37. Продольный разрез насоса охлаждающей жидкости: 1 – корпус; 2 – подшипник; 3 – шкив; 4 – ступица шкива; 5 – стопорный винт подшипника; 6 – крышка; 7 – валик; 8 – сальник; 9 – крыльчатка
| |
Таблица 3
Детали жидкостной системы охлаждения
| Деталь | Назначение | Устройство | Внешний вид | Принцип действия |
| Насос (рис. 37) | Обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости по си- стеме | Корпус, вал с крыльчаткой, подшипники вала, сальни- ки и манжеты, шкив при- вода | 
| Жидкость по патрубку поступает в корпус насоса к центру крыльчатки. При вращении крыльчатки жидкость отбрасы- вается к стенкам корпуса. В центре крыльчатки создается разрежение, на периферии – давление. За счет этого пере- пада давлений жидкость и циркулирует по системе |
| Термостат (рис. 38) | Автоматически поддерживает устойчивый теп- ловой режим ра- боты двигателя | Корпус, баллон с наполни- телем, клапан термостата, шток, возвратная пружина, уплотнения |
| При температуре охлаждающей жидкости менее 75…80 °С клапан термостата закрыт и жидкость циркулирует по ма- лому кругу. При температуре жидкости более 75…80°С наполнитель термостата расширяется и, перемещая шток, открывает клапан. Жидкость начинает идти по большому кругу. При охлаждении жидкости клапан под действием пружины закрывается и жидкость идет по малому кругу |
| Радиатор | Охлаждает жид- кость, отводя- щую тепло от двигателя | Верхний бачок, сердцевина (состоящая из трубок и ре- бер охлаждения), нижний бачок, краны слива, залив- ная горловина, крышка с паровоздушным клапаном | 
| Жидкость поступает в верхний бачок радиатора и, проходя через трубки сердцевины, поступает в нижний бачок. При прохождении по трубкам жидкость охлаждается за счет обдува трубок и ребер потоком воздуха. Поток воздуха со- здается вентилятором |
| Вентилятор | Обдувает радиа- тор путем про- сасывания через его сердцевину атмосферного воздуха | Шкив привода, ступица (крестовина), лопасти. Изготавливается из стали или пластмассы |
| Привод вентилятора осуществляется от коленчатого вала непосредственно через ременную передачу посредством гидромуфты или от электродвигателя. Лопасти вентилято- ра имеют особую форму, которая при вращении вентиля- тора обеспечивает разрежения за радиатором. За счет этого разрежения воздух интенсивно просасывается через серд- цевину радиатора |
| Паро- воздушный клапан | Сообщает си- стему охлажде- ния с атмосфе- рой при измене- нии давления в системе | Корпус, паровой клапан, пружина парового клапана, пароотводная трубка, воз- душный клапан, пружина воздушного клапана |
| При повышении давления в системе паровой клапан, сжи- мая пружину, открывается и выпускает излишки давления в атмосферу. При понижении давления, под действием раз- режения открывается воздушный клапан и в систему впус- кается порция атмосферного воздуха. Перепады давления возникают из-за значительного колебания температуры |
Рис. 38. Термостат: 1 – перепускной клапан; 2 – выходной патрубок (к насосу); 3 – пружина основного клапана; 4 – основной клапан; 5 – держатель поршня; 6 – поршень; 7 – входной патрубок (от радиатора); 8 – резиновая вставка; 9 – твердый термочувствительный наполнитель; 10 – пружина перепускного клапана; 11 – входной патрубок (от двигателя)
Конструкция системы охлаждения некоторых современных двигателей (например, TDI) помимо перечисленных элементов могут включать в свою конструкцию радиатор си- стемы рециркуляции отработавших газов, дополнительный насос циркуляции охлаждающей жидкости и т.п. Схема системы охлаждения двигателя TDI представлена на рис. 39.
 |
Рис. 39. Схема системы охлаждения двигателя TDI: 1 – расширительный бачок; 2 – радиа- тор системы рециркуляции отработавших газов; 3 – теплообменник отопителя; 4 – датчик температу- ры охлаждающей жидкости; 5 – центробежный насос; 6 – датчик температуры охлаждающей жидко- сти на выходе радиатора; 7 – термостат; 8 – масляный радиатор; 9 – насос циркуляции охлаждающей жидкости; 10 – радиатор системы охлаждения
На мощных двигателях устанавливается термостат с электрическим подогревом, ко- торый обеспечивает двухступенчатое регулирование температуры охлаждающей жидкости. Для этого в конструкции термостата предусмотрено три рабочих положения: закрытое, ча- стично открытое и полностью открытое. При полной нагрузке на двигатель с помощью элек- трического подогрева термостата производится его полное открытие. При этом температура охлаждающей жидкости снижается до 90 °С, уменьшается склонность двигателя к детона- ции. В остальных случаях температура охлаждающей жидкости поддерживается в пределах 105 °С.
На некоторых двигателях (имеющих турбонаддув, непосредственный впрыск) для за- щиты от перегрева устанавливается дополнительный насос циркуляции охлаждающей жид- кости, который при необходимости включается блоком управления двигателем.
Привод вентилятора системы охлаждения может быть механическим (постоянное со- единение с коленчатым валом двигателя), электрическим (управляемый электродвигатель) или гидравлическим (гидромуфта). Наибольшее распространение получил электрический привод вентилятора, обеспечивающий широкие возможности для регулирования.
Типовыми элементами управления системы охлаждения являются датчик температу- ры охлаждающей жидкости, электронный блок управления и различные исполнительные устройства.
Датчик температуры охлаждающей жидкости фиксирует значение контролируемого параметра и преобразует его в электрический сигнал. Для расширения функций системы охлаждения (охлаждения отработавших газов в системе рециркуляции отработавших газов, регулирования работы вентилятора и др.) на выходе радиатора устанавливается дополни- тельный датчик температуры охлаждающей жидкости.
Сигналы от датчика принимает электронный блок управления и преобразует их в управляющие воздействия на исполнительные устройства. Используется, как правило, блок управления двигателем с установленным программным обеспечением.
В работе системы охлаждения могут применяться следующие исполнительные устройства:
· нагреватель термостата;
· реле дополнительного насоса охлаждающей жидкости;
· блок управления вентилятором радиатора;
· реле охлаждения двигателя после остановки.
Двухконтурная система охлаждения. На некоторых моделях бензиновых двигателей с непосредственным впрыском топлива и двигателях, оснащенных турбонаддувом, применя- ется двухконтурная система охлаждения (рис. 40). Данный вид системы охлаждения предна- значен для эффективного охлаждения двигателя за счет создания разных температур в кон- турах охлаждения. Не следует путать двухконтурную систему охлаждения с работой систе- мы охлаждения управления по большому и малому кругу.
Известно, что степень наполнения камер сгорания воздухом зависит от его темпера- туры. Охлаждение воздуха на впуске обеспечивает лучшее наполнение камер сгорания, каче- ственное смесеобразование, а также стойкость двигателя к детонации. Это особенно акту- ально для двигателей с непосредственным впрыском топлива и двигателей с турбонаддувом. Поэтому для них была разработана двухконтурная система охлаждения.
Стандартная система охлаждения поддерживает температурный режим двигателя не более 105 °С. Двухконтурная система охлаждения обеспечивает температуру в головке блока цилиндров не выше 87 °С, в блоке цилиндров – не выше 105 °С. Это достигнуто путем цир- куляции охлаждающей жидкости по двум контурам охлаждения, регулируемым двумя тер- мостатами.
Поскольку в контуре головки блока цилиндров должна поддерживаться более низкая температура, то в нем циркулирует больший объем охлаждающей жидкости (не более 2/3 от
общего объема). Остальная охлаждающая жидкость циркулирует в контуре блока цилин- дров.
Рис. 40. Схема двухконтурной системы охлаждения: 1 – расширительный бачок; 2 – тепло- обменник отопителя; 3 – насос циркуляции охлаждающей жидкости; 4 – центробежный насос; 5 – охладитель наддувного воздуха во впускном коллекторе; 6 – термостат; 7 – обратный клапан; 8 – дроссель; 9 – турбонагнетатель; 10 – масляный радиатор; 11 – радиатор; 12 – дополнительный охла- дитель наддувочного воздуха
Для обеспечения равномерного охлаждения головки блока цилиндров циркуляция охлаждающей жидкости в ней производится по направлению от выпускного коллектора к впускному. Такая схема работы называется поперечным охлаждением.
Высокая интенсивность охлаждения головки блока цилиндров сопровождается высо- ким давлением охлаждающей жидкости. Это давление вынужден преодолевать термостат при открытии. Для облегчения работы в конструкции системы охлаждения применяется тер- мостат с двухступенчатым регулированием. Тарелка такого термостата состоит из двух вза- имосвязанных частей: малой и большой. Вначале открывается малая тарелка, которая затем поднимает большую тарелку.
Принцип работы двухконтурной системы охлаждения. Управление работой системы охлаждения осуществляет система управления двигателем. При запуске двигателя оба тер- мостата закрыты. Обеспечивается быстрый прогрев двигателя. Охлаждающая жидкость цир- кулирует по малому кругу контура головки блока цилиндров: от насоса через головку блока цилиндров, теплообменник отопителя, масляный радиатор и далее в расширительный бачок. Данный цикл осуществляется до достижения охлаждающей жидкостью температуры 87 °С.
При температуре 87 °С открывается термостат контура головки блока цилиндров и охлаждающая жидкость начинает циркулировать по большому кругу: от насоса через голов- ку блока цилиндров, теплообменник отопителя, масляный радиатор, открытый термостат, радиатор и далее через расширительный бачок. Данный цикл осуществляется до достижения охлаждающей жидкостью в блоке цилиндров температуры 105 °С.
При температуре 105 °С открывается термостат контура блока цилиндров и в нем начинает циркулировать жидкость. При этом в контуре головки блока цилиндров поддержи- вается температура на уровне 87 °С
Дата добавления: 2021-12-10; просмотров: 33; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!