Система охлаждения

ПМ.01. Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта МДК 01.01 Устройство автомобилей

Тема. Система охлаждения Занятие № 27

Система охлаждения предназначена для обеспечения оптимального и стабильного теплового состояния двигателя на любом режиме его работы путем принудительного отвода теплоты от его деталей. Нарушение теплового режима работы двигателя негативно сказывается на работе всех его систем и механизмов

В современных двигателях в полезную работу превращается лишь 2S... 42 % теплоты, выделяющейся в цилиндрах двигателя, остальная теплота уносится отработавшими газами, охлаждающей жидкостью или воздухом и затрачивается на трение, рассеивание в окружающую среду внешними поверхностями двигателя и др. Теплота, используемая на выполнение полезной работы, а также ее затраты на указанные виды потерь составляют тепловой баланс двигателя

Теплота, используемая на выполнение полезной работы, а также ее затраты на указанные виды потерь составляют тепловой баланс двигателя

Так как сгорание в двигателе происходит при высоких температурах, достигающих 2200...2300"С, то без принудительного охлаждения такие детали, как цилиндр, поршень и направляющие втулки клапанов, нагревались бы до температуры, значительно* превышающей температуру воспламенения (вспышки) масла. Поэтому для поддержания нормального теплового режима рабо-, ты узлов и механизмов необходимо принудительно отводить теплоту от взаимодействующих деталей, не допуская их перегрева. Количество теплоты, которое должна отводить система охлаждения, зависит от мощности и режимов работы двигателя

При перегреве двигателя увеличиваются силы трения и изнашивание деталей, уменьшаются тепловые зазоры, происходит нагарообразование, ухудшается наполнение цилиндров карбюраторных двигателей горючей смесью, а дизелей — очищенным воздухом. Однако при чрезмерном отводе теплоты возникает переохлаждение двигателя, которое вызывает изменение вязкостных свойств масла, что приводит также к увеличению изнашивания деталей и механических потерь на трение, снижению мощности и экономичности двигателя. Поэтому независимо от нагрузки двигателя, следует поддерживать его тепловой режим в пределах 85...95 С

При переохлаждении двигателя растут потери на трение из-за повышения вязкости масла и интенсивность износа, ухудшается смесеобразование и сгорание, повышается выброс углеводородов, увеличиваются тепловые потери в стенки цилиндра, конденсация паров воды в картере усиливает коррозионный износ деталей

Кто за рулем и основная причина неисправностей ? Куда нужно смотреть ?

При перегреве двигателя снижается вязкость масла и растут потери на трение, снижается прочность материалов, растут температурные напряжения и деформации деталей, вызывая их коробление и выбирая зазоры в подвижных сочленениях, уменьшается массовое наполнение, а в двигателях с искровым зажиганием также возрастает вероятность детонации

К системе охлаждения предъявляются следующие требования : автоматическое поддержание температурного режима двигателя, независимо от режима его работы и внешних условий; быстрый прогрев двигателя до рабочих режимов; длительное сохранение температуры двигателя после его остановки; малые энергетические затраты, связанные с приводом элементов системы охлаждения; небольшие масса и габариты при приемлемой стоимости производства и эксплуатации

В автотракторных двигателях применяют жидкостные системы закрытого типа с принудительной циркуляцией охлаждающего теплоносителя. Она состоит из жидкостного и воздушного трактов. Жидкостный тракт системы включает: 3 рубашку охлаждения блока цилиндров, термостат 7, радиатор 6, жидкостный насос 7, расширительный бачок 4 и трубопроводы. Воздушный тракт системы состоит из радиатора 7, вентилятора 8 и направляющих элементов тракта

Закрытая система сообщается с атмосферой при большой разности давлений с помощью специальных клапанов. Такая система позволяет поднять давление в системе и температуру кипения охлаждающей жидкости и, тем самым, повысить рабочую температуру жидкости, что дает возможность уменьшить габариты радиатор

Регулирование температуры охлаждающей жидкости осуществляется изменением массового расхода горячего и холодного теплоносителей, циркулирующих в жидкостном и воздушном трактах системы. В жидкостном тракте роль регуляторов выполняют жидкостный насос и термостат. Последний организует циркуляцию охлаждающей жидкости по «большому» кругу через радиатор (наиболее интенсивное охлаждение), по «малому» кругу через обводной трубопровод, минуя радиатор, или частично по одному и другому кругу в зависимости от степени открытия регулирующего элемента

Расход охлаждающего воздуха зависит от скорости движения транспортного средства и, следовательно, частоты вращения коленчатого вала, а также от скорости воздуха, создаваемой вентилятором. Варьирование расхода воздуха при приводе вентилятора от коленчатого вала осуществляется с помощью гидравлической или электромагнитной муфты, изменяющей частоту его вращения. Все большее применение находят системы с автономным электрическим приводом вентилятора и позиционным регулированием его производительности. Изменять расход воздуха также можно варьированием аэродинамического сопротивления воздушного тракта с помощью жалюзи, установленных перед радиатором

В зависимости от теплового состояния двигателя циркуляция жидкости в системе происходит по большому или малому кругу и обеспечивается насосом, который приводится в действие от шкива, соединенного через клиноременную передачу со шкивом коленчатого вала. При нормальном тепловом режиме работы двигателя охлаждающая жидкость циркулирует по большому кругу. При этом клапан термостата открыт и жидкость через патрубок подается к верхнему бачку радиатора, откуда по трубкам сердцевины радиатора она поступает в его нижний бачок

Жидкость, проходящая через радиатор, охлаждается воздухом, подаваемым под напором вентилятором, и потоком воздуха, возникающим при движении автомобиля и регулируемым при помощи жалюзи (пластин-створок). Охлажденная жидкость через нижний патрубок радиатора подается снова к насосу и далее н рубашку охлаждения блока и головки цилиндров

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 закрыт, а проходит по рубашке охлаждения блока и головки цилиндров и через перепускной канал, омывая термостат, 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 зависимости от теплового состояния двигателя циркуляция жидкости в системе происходит по большому или малому кругу и обеспечивается насосом, который приводится в действие от шкива, соединенного через клиноременную передачу со шкивом коленчатого вала. При нормальном тепловом режиме работы двигателя охлаждающая жидкость циркулирует по большому кругу. При этом клапан термостата открыт и жидкость через патрубок подается к верхнему бачку радиатора, откуда по трубкам сердцевины радиатора она поступает в его нижний бачок

Для нормальной работы двигателя температура охлаждающей жидкости при входе в водяную рубашку должна составлять 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 трубки только через паровоздушный клапан, расположенный в пробке радиатора или в пробке расширительного бачка, имеющего сливной кран

В качестве охлаждающей жидкости используют тосол —- раствор этиленгликоля в воде с добавлением присадок. В отличие от воды, он обеспечивает надежную работу двигателя при низких температурах и не вызывает разрушения системы. Увеличить теплопередачу в системе можно повышением температурного перепада между теплоносителями, увеличением скорости движения теплоносителей, совершенствованием конструкции радиатора в целях создания больших теплорассеивающих поверхностей или усиления турбулизации теплоносителей

Скорость воздуха перед фронтом радиатора автомобиля, создаваемая вентилятором, составляет 6... 18 м/с, а при движении автомобиля увеличивается в зависимости от его скорости

Скорость охлаждающей жидкости в радиаторе — 0,4...0,7 м/с. Однако следует учитывать, что при повышении рассматриваемых скоростей и турбулизации гидравлические потери и затраты на привод вентилятора и жидкостного насоса растут пропорционально квадрату скорости

Радиатор является теплообменником, объединяющим два контура системы охлаждения. В автотракторных двигателях в основном применяют трубчато-пластинчатые и трубчато-ленточные решетки радиаторов. При изготовлении радиаторов для прохода охлаждающей жидкости применяют шовные или цельнотянутые трубки из латунной ленты толщиной до 0,15 мм.

В трубчато-пластинчатых радиаторах охлаждающие трубки располагают по отношению к потоку воздуха в ряд, в шахматном порядке или в шахматном порядке под углом. Пластины оребрения выполняют плоскими или волнистыми. В целях интенсификации теплоотдачи на них могут быть выполнены специальные турбулизаторы в виде отогнутых просечек, которые образуют узкие и короткие воздушные каналы, расположенные под углом к потоку воздуха

В трубчато-ленточных радиаторах охлаждающие трубки располагают в ряд. Ленту для решетки изготовляют из меди толщиной 0,05...0,1 мм. В целях интенсификации теплоотдачи создают турбулизацию воздушного потока путем выполнения на ленте фигурных выштамповок или отогнутых просечек (рис. 16.2, ж). В современных двигателях достаточно широко используют радиаторы из алюминиевого сплава, которые дешевле и легче. Однако их тепловые свойства и надежность несколько хуже

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

Количество воздуха, проходящего через сердцевину, регулируется створками-жалюзи, 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

Вентилятор обеспечивает требуемый расход воздуха для съема теплоты. Наиболее распространены одноступенчатые осевые вентиляторы с числом лопастей от четырех до восьми. Вентилятор подбирают по согласованию его характеристики с характеристикой воздушного тракта автомобиля. Рабочее колесо осевого вентилятора устанавливают в направляющих кожухах

Лопасти вентилятора изготовляют литыми или клепаными. Лопасти клепаных вентиляторов штампуют из листовой стали. Они просты в изготовлении, но имеют невысокий КПД. Литые вентиляторы изготовляют из синтетических материалов с профилированными лопастями. Они имеют существенно больший КПД. Для уменьшения шума лопасти устанавливают на ступице с переменным шагом

Жидкостный насос подает жидкость в рубашку охлаждения. Наиболее распространены одноколесные центробежные насосы, имеющие 4...8 спиральных или радиальных лопаток. Для получения более равномерного распределения потоков охлаждающей жидкости по рядам цилиндров V-образного двигателя иногда предусматривают два отвода из улитки насоса

Жидкостный насос. Для создания принудительной циркуляции охлаждающей жидкости в системе охлаждения служит жидкостный насос центробежного типа. Расположен насос в передней части блока цилиндров и приводится в действие клиноременной передачей от шкива коленчатого вала. Он состоит из корпуса, крыльчатки и корпуса подшипников, соединенных между собой прокладкой. Вал насоса вращается в двух шарикоподшипниках

Передний подшипник фиксируется упорным кольцом, а задний удерживается от перемещения дистанционной втулкой . Пластмассовая крыльчатка крепится на заднем конце вала при помощи металлической ступицы. При вращении крыльчатки жидкость из подводящего патрубка поступает к ее центру, затем захватывается лопастями и под действием центробежной силы отбрасывается к стенкам корпуса насоса, а оттуда через полые приливы подается в рубашку охлаждения двигателя

Герметичность вращающихся деталей, расположенных в корпусе насоса, обеспечивается самоподжимным сальником, установленным в крыльчатке и состоящим из уплотнительной шайбы, резиновой манжеты и пружины, прижимающей уплотнительную шайбу к торцу корпуса подшипников. Своими выступами уплотнительная шайба входит в пазы крыльчатки и закрепляется обоймой. На переднем конце вала с помощью втулки установлена ступица, к которой крепится шкив привода насоса и вентилятора

Привод насоса осуществляется от коленчатого вала ремнями или зубчатыми шкивами из металлокерамики. Мощность, затрачиваемая на привод насоса, составляет 0,5... 1 % от номинальной мощности двигателя. Герметичность подшипника насоса обеспечивает уплотнитель, состоящий из корпуса, резиновой уплотнительной манжеты, разжимной пружины и неподвижного графитового кольца, которое постоянно прижимается пружиной к вращающемуся торцу крыльчатки

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 через радиатор жидкости. Термостаты могут быть с твердым или жидкостным наполнителем. На двигателях автомобилей ЗИЛ-431410, -5301 «Бычок», КамАЗ-5320, «Москвич-21412», ГАЗ-З1029 и других применяют термостаты с твердым наполнителем

При температуре охлаждающей жидкости (70±2)'С активная масса начинает плавиться и, расширяясь, перемещает вверх резиновую мембрану, буфер и шток, который, воздействуя на рычаг, начинает открывать клапан, полное открытие клапана происходит при температуре (83±2) °С. Следовательно, при температуре 68...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 установлены в системах охлаждения на ряде моделей двигателей автомобилей семейства ГАЗ. В корпусе такого термостата находится гофрированный цилиндр из тонкой латуни, заполненный легкоиспаряющейся жидкостью — смесью этилового спирта (70 %) и воды (30 %). К верхней части гофрированного цилиндра штоком 5 присоединен клапан 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 шланг (канал) 2 по малому кругу, минуя радиатор, удвается воздухом, рассеивающим теплоту, полученную жидким теплоносителем (охлаждающей жидкостью) от нагретых деталей двигателя

Расширительный бачок стабилизирует уровень жидкости в рубашке охлаждения, обеспечивает прием расширяющейся жидкости и отделение воздуха, газов и пара из охлаждающей жидкости. Пробка расширительного бачка разъединяет закрытую систему охлаждения с атмосферой

В ней встроены воздушный и клапаны, которые служат для стабилизации давления в системе охлаждения. Паровой клапан открывается при избыточном давлении паров жидкости 0,045...0,05 МПа и выпускает часть их в атмосферу. Воздушный клапан открывается при падении давления в системе относительно атмосферного примерно на 0,01 МПа и впускает в нее дополнительный воздух

Такой термостат располагается между патрубком и корпусом впускного газопровода. Баллончик Находящаяся в баллончике активная масса закрыта резиновой мембраной, на которой установлена направляющая втулка с отверстием для резинового буфера, предохраняющего мембрану от разрушения. На буфере установлен шток, связанный рычагом с клапаном, который в закрытом положении плотно прижимается к седлу пружиной термостата заполнен активной массой, состоящей из смеси церезина (нефтяного воска) и медного по крошка.

При температуре охлаждающей жидкости (70±2)'С активная масса начинает плавиться и, расширяясь, перемещает вверх резиновую мембрану, буфер 11 и шток S, который, воздействуя на рычаг 8, начинает открывать клапан 6, полное открытие клапана происходит при температуре (83±2) °С. Следовательно, при температуре 68...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 установлены в системах охлаждения на ряде моделей двигателей автомобилей семейства ГАЗ. В корпуссе такого термостата находится гофрированный цинлиндр из тонкой латуни, заполненный легкогкоспаряющейся жидкостью — смесью этилового спирта (70 %) и воды (30 %). К верхней части гофрированного цилиндра штоком 5 присоединен клапан 3 термостата.

С повышением температуры охлаждающей жидкости давление; в гофрированном цилиндре увеличивается, клапан термостата, приоткрывается и жидкость через патрубок начни они циркулировать по большому кругу. При температуре выше 90 *С клапан термостата открывается полностью и вся жидкость циркулирует через радиатор

При избыточном давлении (около 0,1 МПа — для двигателя ЗИЛ-508 и 0,045...0,055 МПа - для двигателя ЗМЗ-511) паровой клапан открывается и пар или жидкость поступает к пароотводной трубке. Из-за разрежения, возникающего после выхода; пара, давление в системе снижается, и при его уменьшении на

Герметичность закрытия горловины радиатора пробкой достигается упорной гофрированной шайбой и пружиной, а сообщение системы охлаждения с атмосферой происходит через паровой и воздушный клапаны

НАЗНАЧЕНИЕ УСТРОЙСТВО ПРИНЦИП РАБОТЫ

НАЗНАЧЕНИЕ УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ?

НАЗНАЧЕНИЕ УСТРОЙСТВО ПРИНЦИП РАБОТЫ?

ГДЕ РУБАШКА ОХЛАЖДЕНИЯ ЧТО ОХЛАЖДАЕТ И ГДЕ КАКОЙ КАНАЛ И КЛАПАН ?

НАЗНАЧЕНИЕ УСТРОЙСТВО ПРИНЦИП РАБОТЫ И ОСНОВНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ ?

ЧТО ДОЛЖНО ПРОИЗОЙТИ ОТ НЕИСПРАВНОЙ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ

ПОЧЕМУ СТЕРЛИСЬ ВКЛАДЫШИ И КАКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ДЛЯ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ?

ПРИЧИНЫ НЕИСПРАВНОСТЕЙ И ИХ ПОСЛЕДСТВИЯ ДЛЯ ДВС ?

ПРИЧИНЫ НЕИСПРАВНОСТЕЙ И ИХ ПОСЛЕДСТВИЯ ДЛЯ ДВС ?

ПРИЧИНЫ НЕИСПРАВНОСТЕЙ И ИХ ПОСЛЕДСТВИЯ ДЛЯ ДВС ?

ПОЧЕМУ ПРОГОРАЕТ ПРОКЛАДКА?

ПРИЧИНЫ НЕИСПРАВНОСТЕЙ И ИХ ПОСЛЕДСТВИЯ?

Почему происходит расплавление поршня ?

Почему происходит пригорание колец?

Почему происходит деформация ?

THE END