Во время движения многие механизмы мотора находятся в постоянном движении. Их трение настолько сильно, что температура начинает очень быстро повышаться. Но самый главный «виновник» высокой температуры горючая смесь, в результате сгорания которой температура повышается до 2000-2500 °С. При этом двигатель может быстро выйти из строя, т.к. для его нормальной работы самая оптимальная температура 80-90 °С . Для того чтобы сохранить работоспособность двигателя его нужно охлаждать. Для этого в моторе и существует система охлаждения.
Самым простым способом охлаждения двигателя, является встречный поток воздуха. Для автомобилей такая система практически не используется, но зато она широко применяется для охлаждения двигателей мотоциклов. Иногда встречный воздух охлаждает и двигатель машин. Среди известных нам марок эта система использовалась на .
Принцип действия воздушной системы охлаждения основан на том, что воздух подается на двигатель с помощью вентилятора. А охлаждением автоматически управляет термостат, с помощью которого можно поддерживать нужный температурный режим, не допуская ни охлаждения, ни перегрева. Для большинства автомобильных двигателей используется жидкостная система охлаждения. Принцип действия этой системы намного проще, чем охлаждение воздухом. Основан он на том, что тепло, исходящее от цилиндров, поглощается охлаждающей средой. В качестве регулятора температуры, т.е. охлаждающей среды, используется специальная жидкость. Нагреваясь от стенок цилиндра, она поступает в радиатор, охлаждается там и снова проходит к стенкам цилиндра, поглощая тепло. Таким образом, охлаждающая жидкость постоянно циркулирует, в действие эту систему приводит насос. Для охлаждения используется антифриз - смесь этиленгликоля и спирта. В качестве охлаждающей среды можно использовать и обычную воду, но в холода ее применение недопустимо, поскольку, замерзнув, она выведет из строя двигатель. Антифриз же не замерзает до минус 40 °С .
А теперь речь пойдет о том, как устроена система охлаждения. В это устройство входит рубашка охлаждения цилиндров, радиатор, насос, термостат, вентилятор и вентиляторный ремень, жалюзи, соединительные патрубки и шланги с хомутиками, а также указатель температуры воды. Все перечисленные детали очень важны и при поломке одного из них, может выйти из строя вся система охлаждения.
Если двигатель - это сердце машины, то водяной насос можно назвать сердцем системы охлаждения. Основная его функция - обеспечить циркуляцию жидкости. Вентилятор создает поток воздуха, который охлаждает жидкость. Чем больше скорость машины, тем сильнее работает вентилятор.
Что такое рубашка охлаждения вы уже знаете: образуют ее двойные стенки цилиндров, а в пространство между ними поступает охлаждающая жидкость. Радиатор состоит из верхнего и нижнего бачка, между которыми расположены трубки. В верхнем бачке находится горячая жидкость, которую и нужно охладить. Сразу большое количество воды остывает очень медленно. Но когда машина в пути ждать вам некогда, поэтому конструкторы изобрели такое устройство, чтобы вода в нем охлаждалась небольшими порциями.
Например, если чай в чашке очень горячий, то можно набрать его в чайную ложку и подуть. Работа радиатора основана на этом же принципе. Из верхнего бачка горячая жидкость тонкими струйками, которые хорошо обдуваются, поступает в нижний бачок. Там жидкость собирается уже охлажденная.
Горловина радиатора прочно закрыта пробкой. Но жидкость бывает такой горячей, что может даже закипеть. Для этих случаев предусмотрены клапаны, которые имеются на пробке. При возникновении избыточного давления через один клапан (выпускной) стравливается пар. Через другой клапан (впускной) в радиатор попадает воздух, когда давление в механизме ниже атмосферного. Если двигатель еще не остыл после долгой работы, то открывать пробку радиатора очень опасно, т.к. можно получить ожог горячим паром или водой.
Термостат регулирует работу системы охлаждения. Когда жидкость нагреется, то спирт, находящийся в гофрированном баллоне термостата, начнет испаряться, давление внутри баллона со спиртом повысится, и баллон, растягиваясь в высоту, откроет клапан термостата. Происходит это при температуре не ниже 80 °С. Как только температура поднимется до 90 °С, клапан откроется полностью и вода сможет циркулировать в системе свободно. Закроется клапан только тогда, когда температура понизится, это происходит, когда автомобилист снижает скорость машины или останавливается.
На дороге, даже если она очень хорошая и гладкая, машину все равно будет немного потряхивать. Поэтому положение двигателя по отношению к радиатору постоянно меняется, и на твердую опору ставить его нельзя. Допускается только резиновая опора. По той же причине не делают и жесткое соединение между двигателем и радиатором. А вот прорезиненные шланги и патрубки в самый раз. Они легкие и гибкие, поэтому овраги и кочки им не страшны.
Жалюзи необходимы для регулирования количества воздуха, который проходит через радиатор. Состоят они из ряда вертикально установленных пластинок, которые можно поворачивать с помощью рукоятки, находящейся в салоне автомобиля. Когда рукоятка находится в исходном положении, створки жалюзи открыты и воздух, не задерживаясь, свободно проходит к радиатору. Если выдвинуть рукоятку на себя, то створки жалюзи сомкнутся, и доступ воздуха к радиатору прекратится. Выдвинув рукоятку лишь наполовину, воздух хоть и не сильно, но будет поступать к радиатору. Жалюзи используются водителями нечасто и преимущественно в холодное время года, чтобы защитить радиатор от переохлаждения. При пуске двигателя в зимнее время жалюзи нужно закрыть, чтобы он быстрее прогрелся и не позволил замерзнуть воде в радиаторе.
Безусловно, работу системы охлаждения необходимо контролировать. Для этого на приборной панели имеется электрический указатель температуры воды. Он связан проводом с датчиком, помещенным в рубашку охлаждения. В дороге водителю нужно следить за показаниями этого прибора. Перегреваться двигатель не должен, т.к. это приводит к быстрому износу механизма. Чаще всего перегрев происходит из-за недостаточного количества охлаждающей жидкости или в результате нарушения в работе охлаждающей системы. Переохлаждение чаще всего возникает в зимнее время из-за неисправных жалюзи или отсутствия утеплительного чехла.
Перегрев и охлаждение значительно снижают мощность двигателя, поэтому необходимо регулярно проверять уровень охлаждающей жидкости в радиаторе, смотреть, не подтекает ли она.
Система охлаждения нуждается в регулярном осмотре , во время которого необходимо смазывать подшипники вентилятора и подтягивать его ремень и хомутики шлангов, если в этом есть необходимость. В том случае, если для охлаждения вы используете воду, то в холодную погоду, особенно при температуре ниже О °С, необходимо следить, чтобы вода в радиаторе не замерзла, иначе сам радиатор и цилиндр будут испорчены. Для защиты двигателя от мороза на облицовку радиатора надевают утеплительный чехол.
Если вы хотите наглядно ознакомиться с системой охлаждения двигателя, то обязательно посмотрите это видео.
Еще статьи про ""
Заметили опечатку на сайте? Выделите ее и нажмите Ctrl + Enter
К атегория:
Автомобили и трактора
Основные элементы жидкостном системы охлаждения
Рубашка охлаждения - пространство между двойными стенками блока и головки блока цилиндров или между стенками блока и мокрыми гильзами.
Для обеспечения равномерного охлаждения всех цилиндров жидкость в рубашку охлаждения поступает по распределительной трубе, идущей вдоль верхней части блока цилиндров. В трубе имеются отверстия для подачи жидкости в первую очередь к наиболее нагретым частям двигателя. Не имеют распределительных труб V-образные шести- и восьмицилиндровые двигатели, так как в каждом ряду у этих двигателей расположено всего три-четыре цилиндра.
Радиатор служит для охлаждения жидкости, поступающей из рубашки охлаждения. Радиатор (рис. 37, а) состоит из верхнего и нижнего резервуаров (бачков) и сердцевины, в которой и происходит охлаждение жидкости. В бачках имеются патрубки, соединяемые с патрубками двигателя. В верхнем бачке имеется горловина (через которую заливается жидкость), закрываемая пробкой. Внутри бачка или в горловину впаяна пароотводная трубка. которая отводит пар из системы в случае ‘ закипания жидкости, предотвращая увеличение давления в системе. В нижнем бачке или в патрубке монтируется краник для слива жидкости из радиатора.
Рис. 36. Система охлаждения двигателя СМД-14
Сердцевины радиаторов бывают труб-чато-пластинчатые, трубчато-ленточные и пластинчатые (рис. 37, б, в, г). Для придания радиатору большей прочности с обеих сторон сердцевины припаяны жесткие боковины. Радиатор вмонтирован в рамку (см. рис. 37, а), которая крепится к поперечным рамам на резиновых подушках или на пружинах, которые обеспечивают мягкость и эластичность крепления.
Патрубки бачков радиатора соединены с патрубками двигателя гибкими шлангами, которые закреплены на патрубках стяжными хомутами.
Заливная горловина радиатора закрывается специальной пробкой (рис. 38, а), имеющей паровой и воздушный клапаны. Пароотводная трубка впаяна сбоку в горловину над клапанами пробки. В случае возникновения разрежения, равного 0,002-0,01 МПа, воздушный клапан открывается и впускает в верхний бачок воздух из атмосферы. Паровой клапан открывается и выпускает пар из верхнего бачка в атмосферу через пароотводную трубку при повышении избыточного давления в нем до 0,03 МПа (рис. 38, б). Пробка с паровоздушным клапаном унифицирована для большинства отечественных автомобилей и тракторов.
У некоторых тракторных двигателей паровоздушный клапан помещается в отдельном корпусе, который крепится к верхнему бачку радиатора.
Для регулирования интенсивности обдува радиатора встречным потоком воздуха служат жалюзи или шторки радиатора. Они состоят из отдельных пластин-створок (рис. 39), укрепленных шар-нирно впереди радиатора. С помощью тяги/и системы рычагов пластины поворачиваются вокруг своей оси на угол до 90°.
Водяной насос служит для осуществления принудительной циркуляции охлаждающей жидкости. На двигателях с принудительным охлаждением устанавливаются центробежные насосы большой производительности, создающие давление на линии нагнетания от 0,05 до 0,2 МПа. У большинства моделей двигателей водяной насос установлен на одном валике с вентилятором и приводится в действие от коленчатого вала клино-ременной передачей.
Рис. 37. Радиатор системы охлаждения
Рис. 38. Пробка радиатора:
а - открыт паровой клапан; б - открыт воздушный клапан
Рис. 39. Жалюзи радиатора
Принципиальная схема насоса показана на рис. 40, а. Поступающая к патрубку вода подхватывается лопастями крыльчатки и центробежной силой отбрасывается в выходной патрубок, который расположен по касательной к корпусу насоса.
Вал (рис. 40, б) насоса вращается в двух шарикоподшипниках, имеющих уплотнения для удержания смазки в подшипниках и защиты их от загрязнения. Место выхода заднего конца вала из корпуса подшипников уплотнено манжетой, которая состоит из графитизированной текстолитовой шайбы, резинового уплотнителя пружины с двумя обоймами. Полость между подшипниками заполняют смазкой через масленку. На заднем конце вала установлена крыльчатка, которая вращается в корпусе насоса. На переднем конце вала с помощью разрезной конусной втулки и шпонки крепится ступица вентилятора. Такое крепление дает возможность подтягивать ступицу при ослаблении посадки шкива. Привод насоса и вентилятора осуществляется клиновыми ремнями.
При работе насоса охлаждающая жидкость по подводящему патрубку из нижнего бачка радиатора поступает внутрь корпуса. При вращении крыльчатки жидкость отбрасывается центробежной силой к стенкам корпуса и через выходной канал под давлением поступает в рубашку охлаждения двигателя и далее в верхний бачок радиатора.
Вентилятор служит для создания воздушного потока, который охлаждает жидкость в радиаторе и поверхность двигателя.
Вентилятор состоит из вала со шкивом и лопастями, который установлен на подшипниках в общем корпусе с водяным насосом. На наружном конце вала закрепляется ступица, к которой прикрепляются шкив и вентилятор. По числу лопастей вентиляторы бывают двух-, четырех-, пяти,- шести- и восьмилопастные. Наибольшее распространение получили вентиляторы с четырьмя и шестью лопастями. Вентилятор устанавливается за радиатором перед двигателем. Для создания направленного потока воздуха часто устанавливается направляющий кожух, значительно повышающий интенсивность охлаждения. Для уменьшения вибрации и шума лопасти вентилятора располагают крестообразно, попарно под углами 70° или 110°. Лопасти изготовляются штамповкой из листовой стали толщиной 1,25- 1,8 мм и крепятся к ступице шкива. Ширина лопастей обычно не превышает 70 мм.
Рис. 40. Водяной насос и вентилятор двигателя ЗИЛ-130:
а - принципиальная схема; б - конструкция насоса и вентилятора
На новых моделях автомобилей КамАЗ ГАЗ и других в целях ускорения прогрева двигателя зимой устанавливают вентиляторы с механизмами для их отключения.
Вентиляторы выполняются совместно с водяным насосом (ЗИЛ-130, ГАЗ-53А, МТЗ-80, ДТ-75М и др.) или отдельно от него (ЯМЗ-236, ЯМЗ-238 и др.).
Насос и вентилятор приводятся в действие клиноременной передачей от шкива коленчатого вала. Шестеренный привод вентилятора применяется в дизельных двигателях ЯМЭ-236 и ЯМЗ-238. Натяжение ремня регулируется посредством изменения положения шкива генератора (ЗИЛ-130, ДТ-75М, МТЗ-80 и др.), винтовым натяжным устройством (Д-130, Д-108 и др.) или натяжным роликом (ГАЗ-53А и др.).
Рис. 41. Гидромуфта привода вентилятора двигателя ЯМЗ-740
Для поддержания наивыгоднейшего теплового режима двигателя ЯМЗ-740 привод вентилятора осуществляется посредством гидромуфты, которая включается и выключается автоматически в зависимости от температуры жидкости в системе охлаждения. При такой конструкции вентилятор установлен на ведомом валу гидромуфты, которая крепится в передней части блока двигателя и приводится во вращение коленчатым валом двигателя с помощью валика привода гидромуфты.
Гидромуфта состоит из ведущих и ведомых частей, расположенных в полости, образуемой передней крышкой и корпусом (рис. 41).
Ведущая часть гидромуфты, вращающаяся на шариковых подшипниках, состоит из ведущего колеса в сборе с кожухом, ведущего вала и ступицы со шкивом.
Ведомая часть гидромуфты, вращающаяся на шариковых подшипниках, состоит из ведомого колеса, соединенного с ведомым валом, на котором закреплена ступица вентилятора.
Внутренние поверхности ведущего и ведомого колес имеют лопатки. Полость гидромуфты уплотнена резиновыми манжетами.
При работающем двигателе масло, поступающее из системы смазки, попадает на лопатки вращающегося ведущего колеса. Частицы масла, увлекаемые лопатками ведущего колеса, ударяясь вi лопатки ведомого колеса, обеспечивают вращение ведомых деталей и вентилятора. Частота вращения ведомого колеса с вентилятором зависит от количества масла, поступающего в полость гидромуфты.
Корректирование режима работы вентилятора в зависимости от температуры жидкости в системе охлаждения осуществляет выключатель гидромуфты. Он обеспечивает соединение или разъединение ведущего вала с ведомым путем регулирования расхода масла через гидромуфту, а вместе с тем и включение или выключение вентилятора, установленного на ведомом валу гидромуфты.
Выключатель гидромуфты золотникового типа расположен на патрубке, подводящем охлаждающую жидкость к правому боку цилиндров. Он имеет термосиловой элемент, заполненный активной массой, плавящейся с увеличением температуры охлаждающей жидкости. Когда температура жидкости повысится до 80-95 °С, объем активной массы настолько увеличится, что находящийся под ее действием шток переместит золотник выключателя и откроет проход для масла от насоса двигателя в полость гидромуфты. Заполнение полости гидромуфты маслом обеспечивает передачу вращения от ведущего колеса к ведомому Ведомое колесо муфты увеличивает частоту своего вращения, а вместе с этим возрастает и частота вращения вентилятора. Это возрастание происходит очень плавно, и вентилятор равномерно увеличивает скорость воздуха, проходящего через радиатор. С уменьшением подачи масла в полость гидромуфты его объем становится недостаточным для передачи вращения ведущим и ведомым колесам гидромуфты, поскольку из ее полости маслу открыт проход для стекания в поддон картера двигателя. При полном прекращении подачи масла в полость гидромуфты она перестает передавать вращение вентилятору.
Термостат служит для автоматического регулирования температуры жидкости в системе охлаждения путем изменения интенсивности ее циркуляции через радиатор и ускорения прогрева двигателя после пуска.
Термостаты бывают одно- и двухкла—панные жидкостные и с твердым наполнителем. На автотракторных двигателях ранее применялись жидкостные термостаты, а в настоящее время устанавливают термостаты с твердым наполнителем.
Жидкостный термостат (рис. 42, а) состоит из гофрированого цилиндра, заполненного легкокипящей (при 75- 85 °С) жидкостью, корпуса с окнами, основного и перепускного клапанов.
При температуре охлаждающей жидкости ниже 70 °С цилиндр сжат и основной клапан закрыт. Охлаждающая жидкость по перепускному каналу поступает обратно к водяному насосу через два окна, минуя радиатор, благодаря чему достигается быстрый прогрев двигателя.
При повышении температуры жидкости свыше 70 °С в гофрированном цилиндре начинается ее испарение и давление в нем повышается. Под действием возросшего давления основной клапан поднимается, открывая доступ охлаждающей жидкости из рубашки охлаждения в радиатор по патрубку. Одновременно с подъемом основного клапана поднимается и перепускной клапан, постепенно перекрывающий окно и прекращающий доступ охлаждающей жидкости в перепускной канал. При температуре охлаждающей жидкости 81-85 °С прекращается циркуляция через перепускной канал и жидкость в радиатор поступает только через патрубок.
Термостат с твердым наполнителем состоит из медного баллона (рис. 42, б), наполненного активной массой, состоящей из церезина (нефтяной воск), перемешанного с медным порошком. Баллон закрыт крышкой с резиновой мембраной. На мембрану опирается шток, который соединен шарнирно с заслонкой, установленной на шарнирной опоре в горловине водяного патрубка. При непрогретом двигателе заслонка постоянно прижата к краям горловины пружиной и охлаждающая жидкость циркулирует, минуя радиатор, ускоряя прогрев двигателя. При достижении охлаждающей жидкостью температуры 70-85 °С церезин в баллоне термостата плавится и, увеличивая свой объем, перемещает шток с резиновым буфером вверх, открывая заслонку 15. Охлаждающая жидкость циркулирует через радиатор.
При снижении температуры активная масса уменьшает свой объем и заслонка под действием пружины прикрывается. Схема циркуляции охлаждающей жидкости при разных положениях клапана термостата показана на рис. 43.
Слив жидкости из системы охлаждения производится при снятой пробке радиатора через сливные краники на радиаторе и на блоке. У V-образных двигателей имеются два краника (см. рис. 35) на блоке и третий на патрубке радиатора. Пусковой подогреватель также оборудуется сливным краником.
Рис. 42. Термостаты:
а - жидкостного типа: б - с твердым наполнителем
Рис. 43. Схема циркуляции охлаждающей жидкости в системе охлаждения:
а - при закрытом клапане термостата (малый круг циркуляции); б – при открытом клапане (большой круг циркуляции)
Элементы жидкостной системы охлаждения соединяются при помощи стальных труб, чугунных патрубков и прорезиненных гибких шлангов с хомутиками. Такое соединение допускает относительное смещение двигателя и радиатора.
Конденсационный (расширительный) бачок компенсирует изменение объема жидкости при ее нагревании, способствует удалению из охлаждающей жидкости воздуха и конденсации пара, поступающего в него из системы охлаждения.
Расширительный бачок (рис. 44) соединяется перепускной трубкой с верхним бачком радиатора. На верхнем бачке радиатора устанавливается бесклапанная пробка, а на конденсационном бачке - пробка с клапанами, конструкция которых приведена на рис. 38. Бачок имеет сливной кран и пароотводную трубку. При кипении охлаждающей жидкости пар по трубке поступает в расширительный бачок и конденсируется при перемешивании с жидкостью, находящейся в бачке. С понижением температуры в бачке создается разрежение. При этом открывается впускной клапан пробки и воздух поступает внутрь бачка, а охлаждающая жидкость из расширительного бачка пополняет систему. Благодаря наличию бачка в радиаторе поддерживается необходимый уровень жидкости.
Контроль за температурой в системе охлаждения осуществляют по показаниям электрических указателей температуры воды, а также аварийными сигнализаторами.
Рис. 44. Расширительный бачок
(далее — ДВС) представляет собой строгую очередность микровзрывов горючей смести в цилиндрах. Соответственно повышается и температура двигателя, которая становится критической. Подобные процессы неминуемо приводят к выходу из строя силового агрегата любого транспортного средства. Именно поэтому во всех современных ДВС обязательно применяется система охлаждения.
Основное назначение системы охлаждения и бензинового, и дизельного ДВС сводится к принудительному отводу тепла от деталей двигателя, которые нагреваются в процессе его работы, и поддержанию его рабочего температурного режима.
Помимо данной функции, система охлаждения автомобиля выполняет и ряд иных сопутствующих задач:
В зависимости от принципа действия и способа функционирования принято различать следующие системы охлаждения:
Подавляющее большинство ДВС имеют жидкостную систему охлаждения (закрытого типа), использующую принцип принудительной циркуляции. Именно она, с одной стороны, способно обеспечить максимально эффективное охлаждение, а с другой, — является более эргономичным и комфортным способом отвода избыточного тепла от двигателя.
Устройство и принципиальная схема системы охлаждения двигателя (как дизельного, так и бензинового) включает в себя работу следующих компонентов:
В качестве охлаждающей жидкости может использоваться вода, тосол, антифриз. Система охлаждения подавляющего числа автомобилей использует тосол, как более оптимальный вариант, из-за хорошего соотношения стоимости и функциональных характеристик.
Принцип функционирования системы охлаждения двигателя (и бензинового, и дизельного) весьма прост и основан на целенаправленной циркуляции охлаждающей жидкости. Охлаждающая жидкость, забирая тепло у деталей двигателя (в рубашках охлаждения), под воздействием давления, создаваемого водяным насосом, начинает циркулировать по системе, осуществляя теплообмен.
Первоначально движение жидкости осуществляется при закрытом термостате по малому кругу, то есть без работы радиатора. Это делается для того, чтобы убыстрить процесс прогрева двигателя и доведения его до рабочей температуры. После возврата жидкости в рубашки охлаждения процесс циркуляции продолжается.
В том случае, когда температура достигает высоких показателей (в пределах 100 градусов), открывается термостат, и охлаждающая жидкость начинает двигаться по большому кругу, заходя в радиатор. Это сразу же остужает двигатель, ибо в систему охлаждения поступает жидкость, ранее не использовавшаяся (находившаяся в радиаторе). Сам радиатор охлаждается потоком атмосферного воздуха.
При дальнейшем нагреве двигателя (например, в летний период), когда жидкость не успевает остывать до необходимого температурного уровня, специальное устройство автоматически включает электрический вентилятор («ленивец»), дополнительно охлаждающий радиатор и частично двигатель. Вентилятор работает до достижения необходимого уровня температуры жидкости, и специальное устройство выключает его. Механический вариант вентилятора, соединенный с коленвалом ременной передачей, работает в постоянно действующем режиме.
При необходимости (например, в холодное время года) охлаждающая жидкость через открытый кран отопителя заходит в «печку», где с помощью радиатора, с одной стороны, дополнительно остывает, отдавая избыточное тепло, а с другой, — обогревает воздух в салоне автомобиля.
Если обратиться к пункту 2.3.1 ПДД и к «Перечню неисправностей…», с которыми ограничивается движение транспортных средств, то в них можно обнаружить полное отсутствие упоминаний о проблемах, связанных с системой охлаждения двигателя. Это означает, что поломки системы не позиционируются в качестве неисправностей, с которыми запрещается движение. А, следовательно, система охлаждения и ее ремонт – это личное дело каждого водителя, степень его комфорта на дороге.
Каковы же основные «несерьезные» проблемы, которые может испытывать система охлаждения ДВС?
Во-первых, наиболее распространена негерметичность или течь охлаждающей жидкости. Причем, ее причины могут заключаться в смене уличной температуры (чаще – наступления сезона морозов). Среди популярных причин – и закоксованность патрубков и шлангов, которые под постоянным воздействием высокой температуры теряют эластичность. Протекание охлаждающей жидкости обуславливается и физическими повреждениями основного радиатора и радиатора «печки», полученными либо химическим путем (например, реактивами, входящими в состав тосола), либо посредством механического воздействия (например, удара).
Во-вторых, не менее популярная неисправность – выход из строя (или заклинивание) термостата. Клапан термостата (устройство, находящееся в постоянном контакте с жидкостью), постепенно коррозирует. В конечном счете, происходит его заклинивание, что исключает срабатывание в системе «открыто-закрыто». Результаты подобного состояния термостата двояки:
В-третьих, серьезной неприятностью представляется поломка циркуляционного насоса (или «помпы»). Чаще всего эта неисправность связана с выходом из строя подшипника «помпы» — ее основной детали. Причины банальны – износ или некачественная запчасть. Спрогнозировать поломку затруднительно, но уловить начало нестандартной работы «помпы» более чем возможно – по характерному свистящему звуку подшипника. Он означает, что циркуляционный насос требует немедленной замены.
В-четвертых, при определенных условиях возможно засорение системы охлаждения двигателя. Причинами подобного состояния является, как правило, отложение солей в каналах системы охлаждения (радиатора, блока, головки блока). При этом нарушается циркуляция охлаждающей жидкости и отвод излишнего тепла от двигателя и его деталей ухудшается. В конечном счете, это приводит к перегреву двигателя со всеми вытекающими отсюда последствиями.
Контроль за состоянием системы охлаждения – это необходимое условие комфортного движения на транспортном средстве. Несмотря на то, что неисправности указанной системы не запрещают эксплуатации автомобиля, водитель должен понимать опасность перспективы выхода ее из строя. Перегрев двигателя, более чем возможный в теплое время года, и недостаточный обогрев салона автомобиля в зимнюю пору приводит к необходимости ремонта, порой весьма дорогостоящего.
Соблюдение элементарных правил эксплуатации системы охлаждения двигателя позволит избежать, вовремя предупредить или минимизировать воздействие неисправностей на нормальную работу автомобиля.
Расширительный бачок служит для визуального контроля за уровнем жидкости в системе охлаждения. Дело в том, что объем системы охлаждения постоянен, а вот объем жидкости изменяется в зависимости от условий эксплуатации. При понижении или повышении уровня охлаждающей жидкости (указанного на расширительном бачке) необходимо корректировать ее количество в системе.
Постоянное понижение уровня охлаждающей жидкости чаще всего связано с ее протеканием. Многочисленные соединения патрубков с элементами системы охлаждения, коррозия основного радиатора или радиатора «печки» приводят к постоянному уменьшению уровня жидкости в расширительном бачке. Диагностирование проблемы связано с обнаружением темных пятен на узлах и агрегатах, расположенных в моторном отсеке, мокрым следам на проезжей части, а также по характерному сладковато-приторному запаха тосола. Более серьезный характер носит обнаружение следов тосола на масляном щупе, что приводит к дорогостоящему ремонту двигателя.
Перегрев может быть связан с несколькими причинами:
А вот недостаточный нагрев двигателя автомобиля свидетельствует исключительно о заклинивании термостата, который работает только в положении «открыто».
Подведем итог. Система охлаждения двигателя выполняет функции отвода излишнего тепла от силового агрегата, образовавшегося в процессе работы, и поддержания нормального (рабочего) режима его эксплуатации.
Чтобы уберечь двигатель от перегрева, тем самым увеличивая срок безотказной эксплуатации автомобиля, необходима действенная система охлаждения. Предстоящее исследование посвящено «воздушникам», их устройству, а также достоинствам и недостаткам. Изучив предлагаемую информацию, можно сравнить принудительное охлаждение воздухом с жидкостным, чтобы сделать правильный выбор системы.
В функционирующем моторе температура цилиндров способна достигать 2000 градусов, тогда как оптимально допустимым считается режим 80-90 градусов. Разумеется, в таких экстремальных условиях ни одна деталь не прослужит долго. Для сохранности рабочих фрагментов автомашины двигатель нуждается в достаточно надежной системе охлаждения. Подобные конструкции имеют две разновидности:
В настоящей публикации подробно рассматривается первая разновидность систем, оберегающих функционирующий двигатель от чрезмерного перегрева. Это позволит несведущему автолюбителю ознакомиться с устройством и принципом работы сложного технологического механизма.
Следует отметить, что поддержание оптимального температурного режима в двигателе автомобиля требует защиты не только от непомерного перегревания, но также от промерзания. Переохлаждение агрегата способно вызвать конденсацию топливно-воздушной смеси, вызванную соприкосновением горючего с прохладной поверхностью цилиндров.
Попадая в картер силовой установки, она приводит к разжижению смазочного вещества, что отражается потерей большинства его полезных характеристик.
Смешивание топлива с маслом вызывает досадное падение мощности мотора. Функционально важные детали двигателя быстрее изнашиваются. Также отрицательным моментом является загустевание масла в переохлажденном агрегате. Ухудшение своевременной подачи смазочного вещества в цилиндры приводит к непомерной растрате горючего, функциональная способность двигателя существенно понижается.
Помимо выполнения основной функции, системы охлаждения дополнительно обеспечивают:
Установлено, что перегревающийся двигатель вызывает непомерный расход топлива, также тратится большое количество машинного масла. Важные для нормального функционирования автомобиля детали быстро выходят из строя вследствие скорого износа. К тому же, нарушение температурного режима может привести к необоснованной потере мотором необходимой мощности.
С помощью воздушной системы охлаждения в двигателе поддерживается оптимальная температура. Также ее предназначением является контроль подогрева воздуха в салоне автомобиля. Она следит за своевременным охлаждением смазочных материалов, снижает температуру рабочей жидкости, заполняющей коробку-автомат, а порой поддерживает оптимальный режим в дроссельном узле и приемном коллекторе.
Принцип действия системы заключается в отведении тепла потоком воздуха от чрезмерно нагревающихся деталей работающего двигателя. Таким путем охлаждаются цилиндры, головки блока и масляного радиатора.
Воздушный поток к двигателю нагнетается принудительно алюминиевыми лопастями вентилятора, защищенного специальной сеткой от нежелательного попадания случайных предметов, способных повредить агрегат. Дефлекторы равномерно распределяют воздух, поступающий через ребра охлаждения, между всеми деталями функционирующего мотора.
Следует отметить, что принудительное воздушное охлаждение невозможно без специального устройства. Вентилятор, являющийся необходимым звеном рассматриваемой системы, состоит из следующих деталей:
Лопастями диффузора изменяется направление воздушного потока, и он устремляется в сторону, противоположную вращению ротора. Это способствует увеличению атмосферного давления, вызывая лучшее охлаждение двигателя.
Отдельно следует заметить, что иногда для обеспечения нормального температурного режима вполне достаточно естественной циркуляции атмосферных потоков. Внешняя поверхность цилиндров мопедов, мотоциклов, поршневых и прочих простейших двигателей оснащается специальными ребрами, способствующими отдаче тепла во внешнюю среду.
Сложная конструкция автомобильного мотора требует принудительного охлаждения. Воздушному потоку необходимо придать определенное направление. Для этой цели используются вентиляторы.
Двигатели с воздушным охлаждением обладают следующими достоинствами:
Однако, прежде чем выбрать автомобиль, имеющий двигатель воздушного охлаждения, следует ознакомиться и с недостатками рассматриваемых систем. Они характеризуются:
Тем не менее, воздушное охлаждение приобрело свою нишу в автомобилестроении. Такими моторами оснащают грузовики, сельскохозяйственную технику и машины с дизельными ДВС.
К сожалению, недостатки «Запорожца» окончательно подорвали доверие отечественных автолюбителей к воздушной системе охлаждения двигателя. Ее обвиняли в сильном нагревании, недостаточной мощности и быстром выходе из строя. В то время, как немецкий «Жук», оснащенный подобной системой, пользуется неизменной популярностью у потребителей, радуя производителя постоянным повышенным спросом.
Равняясь на характеристики германского автомобиля, подробно исследуем некоторые довольно распространенные легенды, преследующие двигатели, охлаждаемые воздухом.
Отнюдь не является непреложной истиной. В действительности температурные особенности, наоборот, можно считать достоинством двигателя, охлаждаемого воздушным потоком. Разумеется, пониженная теплопроводность не позволяет воздуху отбирать тепло с достаточной скоростью, обеспечиваемой водой или антифризом.
Однако, отличие температур на поверхности цилиндров и во внешней среде значительно больше разницы между стенками и жидкостью, перемещающейся внутри системы. Поэтому, погодные условия в меньшей степени влияют на тепловой режим «воздушника». Возможность перегрева мотора с жидкостным охлаждением в жару намного выше.
Также весьма спорно. При сравнении размеров двух двигателей, имеющих равные диаметры цилиндров и одинаковый ход поршня, но оснащенные разными системами охлаждения, преимущество зачастую оказывается на стороне «воздушника».
Несмотря на довольно внушительный вид вентилятора с дефлектором и достаточно громоздкие кожухи, окружающие цилиндры с головками, его параметры оказываются несколько компактнее, чем у жидкостного агрегата.
К тому же, «водянка» занимает значительно большее пространство за счет дополнительного оборудования, выносимого за пределы двигателя. На кузове находится весьма громоздкий радиатор, оснащенный вентилятором. Также большое количество всевозможных шлангов отнюдь не добавляют компактности.
Не соответствует действительности. Статистические исследования утверждают, что в одном из пяти случаев отказа двигателя вина ложится на жидкостное охлаждение. Причиной являются отказоопасные детали наподобие термостата, радиатора, помпы и пр.
Простота конструкции обеспечивает надежность вентилятора с дефлектором, объясняемую низкой вероятностью поломки. Кроме того, привлекательным моментом, свидетельствующим в пользу «воздушника», считается снижение расходов на обслуживание системы.
К сожалению, является истинным. Конструктивными особенностями воздушной системы не предусмотрены эффективные звукопоглощающие устройства, которыми располагает жидкостной двигатель. Кроме того, ребра цилиндров и головок «воздушника» иногда, наоборот, усиливают шумы, производимые функционирующим мотором.
Конструкторы предусмотрели звукоизоляцию жидкостной системы, осуществляемую благодаря удвоенным стенкам рубашки охлаждения, внутри которой циркулирует антифриз или вода. Поэтому на этой позиции «воздушник» действительно оказался в проигрыше.
Является правильным применительно к устаревшим системам. Вентилятор просто нагнетал потоки воздуха на ребра цилиндров, не обеспечивая достаточной равномерности обдува. Современные двигатели характеризуются рациональным распределением тепла.
К тому же, более высокая температура на стенках цилиндров «воздушников» способствует сокращению потерь, вызываемых трением колец о цилиндры благодаря лучшему разжижению смазочных материалов. Это объясняет меньший износ деталей. Масло меньше подвергается окислению, что замедляет его старение, позволяя экономить на частой замене.
Не совсем верно. Причиной подобного обвинения является ухудшение весового наполнения цилиндров рабочей жидкостью, вызывающее непродолжительное падение мощности двигателя. Это происходит благодаря повышению температуры цилиндров и головок с увеличением нагрузки, что ведет к нежелательному нагреванию воздуха внутри системы.
Однако, при большем количестве оборотов разница в коэффициенте наполнения у воздушных двигателей и жидкостных моторов становится меньше 3,5%, установленных исследованиями, практически устремляясь к нулю. Поэтому, бороться с потерей отдачи можно, увеличивая обороты.
Итак, проведенное исследование доказало, что охлаждение воздухом ничуть не хуже жидкостного, а по некоторым параметрам и вовсе превосходит его. Не пора ли производителям задуматься о возобновлении выпуска автомобилей с воздушными системами? Спрос потребителей будет расти, несмотря на печальный опыт злосчастного «Запорожца».
На рисунке показана жидкостная система охлаждения карбюраторного V-образного двигателя. Каждый ряд блока имеет обособленную водяную рубашку. Нагнетаемая вода водяным насосом 5 разделяется на два потока - в распределительные каналы и далее в водяную рубашку своего ряда блока, а из них - в рубашки головок цилиндров.
Рис. Система охлаждения двигателя ЗМЗ-53: а - устройство; б - сердцевина; в - жалюзи; 1 - радиатор; 2 - датчик сигнализатора перегрева жидкости; 3 - пробка радиатора; 4 - кожух; 5 - водяной насос; 6 - перепускной шланг; 7 и 12 - соответственно отводящий и подводящий шланги; 8 - термостат; 9 - датчик температуры жидкости; 10 - штуцер сливного краника; 11 - рубашка охлаждения; 13 - ремень вентилятора; 14 - сливной краник; 15 - вентилятор; 16 - жалюзи; 17 - вентилятор отопителя; 18 - отопитель кабины; 19 - пластина жалюзи; 20 - тросик
При работе системы охлаждения значительное количество жидкости подается к наиболее нагретым местам - патрубкам выпускных клапанов и гнездам искровых свечей зажигания. У карбюраторных двигателей вода из рубашек головок цилиндров предварительно проходит через водяную рубашку впускной трубы, омывает стенки и нагревает смесь, поступающую из карбюратора по внутренним каналам трубы. При этом улучшается испарение бензина.
Радиатор служит для охлаждения воды, поступающей из водяной рубашки двигателя. Радиатор состоит из верхнего и нижнего баков, сердцевины и деталей крепления. Баки и сердцевина для лучшей проводимости теплоты изготовлены из латуни.
В сердцевине размещен ряд тонких пластин, сквозь которые проходит множество вертикальных трубок, припаянных к ним. Вода, поступающая через сердцевину радиатора, разветвляется на большое число мелких струек. При таком строении сердцевины вода охлаждается интенсивнее благодаря увеличению площади соприкосновения воды со стенками трубок.
Верхний и нижний баки шлангами 7 и 12 соединены с рубашкой охлаждения двигателя. В нижем баке предусмотрен краник 14 для слива воды из радиатора. Для ее спуска из водяной рубашки в нижней части блока цилиндров также имеются краники (с обеих сторон).
В систему охлаждения воду заливают через горловину верхнего бака, закрываемую пробкой 3.
К отопителю кабины 18 горячая вода поступает от водяной рубашки головки блока и отводится трубой к водяному насосу. Количество воды, поступающей к отопителю (или температура в кабине водителя), регулируется краном.
В системе жидкостного охлаждения предусмотрено двойное регулирование теплового режима двигателя - с помощью жалюзи 16 и термостата 8. Жалюзи состоят из набора пластин 19, которые шарнирно закреплены в планке. В свою очередь, планка тягой и системой рычагов связана с рукояткой управления жалюзи. Рукоятка размещена в кабине. Створки могут располагаться вертикально или горизонтально.
Водяной насос и вентилятор объединены в одном корпусе, который через уплотнительную прокладку прикреплен к площадке на передней стенке блок-картера. В корпусе 7 насоса на шариковых подшипниках установлен валик 4. На его переднем конце с помощью ступицы закреплен шкив 2. К его торцу привернута крестовина, к которой приклепана крыльчатка 1 вентилятора. При работе двигателя шкив получает вращение от коленчатого вала через ремень. Лопасти крыльчатки 1, расположенные под углом к плоскости вращения, забирают воздух от радиатора, создавая разрежение внутри кожуха вентилятора. Благодаря этому холодный воздух проходит через сердцевину радиатора, отнимая у него теплоту.
На заднем конце валика 4 жестко посажена крыльчатка 5 центробежного водяного насоса, который представляет собой диск с равномерно расположенными на нем криволинейными лопатками. При вращении крыльчатки жидкость из подводящего патрубка 8 поступает к ее центру, захватывается лопастями и под действием центробежной силы отбрасывается к стенкам корпуса 7 и через прилив подается в водяную рубашку двигателя.
Рис. Водяной насос и вентилятор двигателя ЗИЛ-508: 1 - крыльчатка вентилятора; 2 - шкив; 3 - подшипник; 4 - валик; 5 - крыльчатка насоса; 6 - прокладка; 7 - корпус насоса; 8 - подводящий патрубок; 9 - корпус подшипников; 10 - манжета; 11 - уплотняющая шайба; 12 - обойма сальникового уплотнения
На заднем конце валика 4 также предусмотрено сальниковое уплотнение, которое не пропускает воду из водяной рубашки двигателя. Уплотнение смонтировано в цилиндрической ступице крыльчатки и застопорено в ней пружинным кольцом. Оно состоит из текстолитовой уплотняющей шайбы 11, резиновой манжеты 10 и пружины, которая прижимает шайбу к торцу корпуса подшипников. Своими выступами шайба входит в пазы крыльчатки 5 и закрепляется обоймой 12.
На двигателе автомобиля КамАЗ вентилятор расположен отдельно от водяного насоса и приводится в действие через гидравлическую муфту. Гидромуфта (рис. а) включает в себя герметический кожух В, заполненный жидкостью. В кожухе помещены два (с поперечными лопастями) сферических сосуда Д и Г, жестко соединенные с ведущим А и ведомым Б валами соответственно.
Принцип работы гидромуфты основан на действии центробежной силы жидкости. Если быстро вращать сферический сосуд Д (насосный), заполненный рабочей жидкостью, то под действием центробежной силы жидкость скользит по криволинейной поверхности этого сосуда и попадает во второй сосуд Г (турбинный), заставляя его вращаться. Потеряв энергию при ударе, жидкость снова попадает в первый сосуд, разгоняется в нем, и процесс повторяется. Таким образом, передается вращение с ведущего вала А, соединенного с одним сосудом Д, на ведомый вал Б, соединенный жестко с другим сосудом Г. Этот принцип гидродинамической передачи используется в технике при конструировании различных механизмов.
Рис. Гидромуфта: а - принцип действия; б - устройство; 1 — крышка блока цилиндров; 2 - корпус; 3 - кожух; 4 - валик привода: 5 - шкив; 6 - ступииа вентилятора; А - ведуши вал; Б — ведомый вал; В - кожух; Г, Д - сосуды; Т - турбинное колесо; Н - насосное колесо
Гидромуфта размещена в полости, образованной передней крышкой 1 блока цилиндров и корпусом 2, соединенных винтами. Гидромуфта состоит из кожуха 3, насосного Н и турбинного Г колес, ведущего А и ведомого Б валов. Кожух соединен через ведущий вал А с коленчатым валом с помощью валика привода 4. С другой стороны кожух 3 соединен с насосным колесом и шкивом 5 привода генератора и водяного насоса. Ведомый вал Б опирается на два шариковых подшипника и соединен одним концом с турбинным колесом, а другим - со ступицей 6 вентилятора.
Вентилятор двигателя расположен соосно с коленчатым валом, передний конец которого соединен шлицевым валом с ведущим валиком 4 привода гидромуфты. Поворотом рычага включателя гидромуфты можно задать один из требуемых режимов работы вентилятора: «П» - вентилятор включен постоянно, «А» - вентилятор включается автоматически, «О» - вентилятор отключен (рабочая жидкость выпущена из кожуха). На режиме «П» допустима только кратковременная работа.
Автоматическое включение вентилятора происходит при повышении температуры охлаждающей жидкости, омывающей термосиловой датчик. При температуре охлаждающей жидкости 85 °С клапан датчика открывает масляный канал в корпусе включателя и рабочая жидкость - моторное масло - поступает в рабочую полость гидромуфты из главной магистрали смазочной системы двигателя.
Термостат служит для ускорения прогрева холодного двигателя и автоматического регулирования его теплового режима в заданных пределах. Он представляет собой клапан, регулирующий количество циркулирующей жидкости через радиатор.
На изучаемых двигателях применяют одноклапанные термостаты с твердым наполнителем - церезином (нефтяным воском). Термостат состоит из корпуса 2, внутри которого помещен медный баллон 9, заполненный активной массой 8, состоящей из медного порошка, смешанного с церезином. Масса в баллоне плотно закрыта резиновой мембраной 7, на которой установлена направляющая втулка 6 с отверстием для резинового буфера 12. На последнем установлен шток 5, связанный рычагом 4 с клапаном. В исходном положении (на холодном двигателе) клапан плотно прижат к седлу (рис. б) корпуса 2 спиральной пружиной 1. Термостат установлен между патрубками 10 и 11, отводящими нагретую жидкость в верхний бак радиатора и водяной насос.
Рис. Термостат с поворотным (а-в) и простым (г) клапанами: а - устройство термостата с поворотным клапаном (карбюраторный двигатель ЗИЛ-508); б - клапан закрыт; в - клапан открыт; г - устройство термостата с простым клапаном (карбюраторный двигатель 3M3-53); 1 - спиральная пружина; 2 - корпус; 3 - клапан (заслонка); 4 - рычаг; 5 - шток; 6 - направляющая втулка; 7 - мембрана; 8 - активная масса; 9 - баллон; 10 и 11 - патрубки отвода жидкости в радиатор и водяной насос; 12 - резиновый буфер; 13 - клапан; 14 - пружина; 15 - седло корпуса; А - ход клапана
При температуре охлаждающей жидкости выше 75 °С активная масса Оплавится и расширяется, воздействуя через мембрану, буфер и шток 5 на рычаг 4, который, преодолевая силу пружины 1, начинает открывать клапан 3 (рис. в). Полностью клапан откроется при температуре охлаждающей жидкости 90 °С. В интервале температур 75…90 °С клапан термостата, изменяя свое положение, регулирует количество охлаждающей жидкости, проходящей через радиатор, и тем самым поддерживает нормальный температурный режим двигателя.
На рисунке г показан термостат с простым клапаном 13 в положении, когда он открыт полностью для прохода жидкости в радиатор, т.е. когда его ход равен расстоянию А. При температуре 90 °С, когда активная масса баллона расплавлена, клапан вместе с баллоном садится вниз, преодолевая сопротивление пружины 14. По мере остывания масса в баллоне сжимается и пружина поднимает клапан вверх. При температуре 75 °С клапан 13 прижимается к седлу 15 корпуса, закрывая выход жидкости в радиатор.
Рис. Паровоздушный клапан: а — открыт паровой клапан; б - открыт воздушный клапан; 1 и 6 - соответственно паровой и воздушный клапаны; 2 и 5 - пружины парового и воздушного клапанов; 3 - пароотводная трубка; 4 - пробка (крышка) наливной горловины радиатора
Паровоздушный клапан необходим для сообщения внутренней полости радиатора с атмосферой. Он смонтирован в пробке 4 наливной горловины радиатора. Клапан состоит из парового клапана 1 и размещенного внутри него воздушного клапана 6. Паровой клапан под действием пружины 2 плотно закрывает горловину радиатора. Если температура воды в радиаторе повышается до предельного значения (для данного двигателя), то под давлением пара паровой клапан открывается и его избыток выходит наружу.
Когда при охлаждении воды и конденсации пара в радиаторе создается разрежение, открывается воздушный клапан и в радиатор поступает атмосферный воздух. Воздушный клапан закрывается под действием пружины 5, когда давление воздуха внутри радиатора уравновешивается с атмосферным. Посредством воздушного клапана вода сливается из системы охлаждения при закрытой крышке горловины. При этом трубки радиатора предохраняются от разрушения под влиянием атмосферного давления в процессе остывания двигателя.
Для контроля за температурой охлаждающей жидкости служат сигнальная лампа и дистанционный термометр. Лампа и указатель термометра помещены на щитке приборов, а их датчики могут быть в головке цилиндров, в водоотводящей трубе, впускном трубопроводе или в верхнем баке радиатора.
