Система охлаждения

Система охлаждения служит для поддержания нормального теплового режима двигателя. Необходимость в системе охлаждения вызывается тем, что детали двигателя, соприкасающиеся с раскаленными газами, при работе сильно нагреваются. Если не охлаждать внутренних деталей двигателя, то вследствие перегрева может произойти выгорание слоя смазки между деталями и заедание движущихся деталей вследствие чрезмерного их расширения.

В систему жидкостного охлаждения с принудительной циркуляцией жидкости входят водяные рубашки головки и блока, радиатор, нижний и верхний соединительные патрубки со шлангами, жидкостный насос с водораспределительной трубой, вентилятор и термостат.

Охлаждающей жидкостью заполняются водяные рубашки головки и блока, патрубки и радиатор. При работе двигателя приводимый от него в действие жидкостный насос создаст круговую циркуляцию охлаждающей жидкости через водяную рубашку, патрубки и радиатор. Проходя по водяной рубашке блока и головки, охлаждающая жидкость омывает стенки цилиндров и камер сгорания и охлаждает двигатель. Нагретая охлаждающая жидкость по верхнему патрубку поступает в радиатор, где, разветвляясь по трубкам на тонкие струйки, охлаждается воздухом, который просасывается между трубками вращающимися лопастями вентилятора. Охлажденная жидкость вновь поступает в водяную рубашку двигателя.

Термостат, установленный в верхнем водяном патрубке, регулирует циркуляцию охлаждающей жидкости через радиатор, поддерживая наивыгоднейшую ее температуру.

Радиатор служит для охлаждения воды, поступающей из водяной рубашки двигателя. Охлаждение производится воздухом, проходящим через сердцевину радиатора. Для обеспечения отвода необходимого количества тепла сердцевина радиатора должна иметь значительную общую охлаждающую поверхность (около 15–25 м²).

Верхний и нижний бачки радиатора являются сборными резервуарами для воды. Бачки изготовляют из листовой латуни или стали, все швы их пропаивают. В бачках имеются патрубки, соединяющиеся с патрубками двигателя. У верхнего патрубка внутри бачка установлен козырек, распределяющий входящую через патрубок воду по всему бачку. В верхнем бачке расположена горловина для заливки воды, закрываемая пробкой. Внутрь бачка или в горловину впаяна трубка, выходящая наружу. Нижний конец трубки выведен вниз под радиатор. Эта трубка служит для отвода пара из радиатора в случае закипания воды и называется пароотводной. Бачки соединяются при помощи сердцевины.

Наибольшее применение в радиаторах получили трубчато-пластинчатые или трубчато-ленточные сердцевины. В трубчато-пластинчатом радиаторе сердцевина состоит из нескольких рядов латунных трубок, концы которых впаяны в верхний и нижний бачки. Для лучшего охлаждения воды трубки делают плоскими и располагают в рядах в шахматном порядке. Поперек трубок установлены в большом количестве тонкие латунные пластины, называемые охлаждающими ребрами, которые увеличивают поверхность охлаждения сердцевины и способствуют более интенсивной отдаче тепла от воды воздуху, проходящему через сердцевину.

В трубчато-ленточном радиаторе сердцевина также состоит из нескольких рядов плоских латунных трубок, но располагаемых в глубину одна за другой. Между соседними рядами трубок впаяна гофрированная широкая лента из красной меди, обычно имеющая специальные выдавки и просечки. При такой конструкции сердцевины охлаждающая поверхность ее при подобных размерах возрастает, вследствие этого такие радиаторы получают все большее распространение.

Имеют также некоторое применение радиаторы с пластинчатой сердцевиной. В пластинчатом радиаторе сердцевина образуется несколькими плоскими широкими гофрированными трубками, расположенными по всей глубине сердцевины радиатора и спаянными между собой. Между трубками впаивают иногда дополнительно охлаждающие пластины.

Для придания радиатору большей прочности с обеих его сторон припаивают жесткие стальные боковины.

С задней стороны сердцевины радиатора обычно закрепляют направляющий кожух, в котором вращаются лопасти вентилятора. Кожух обеспечивает более интенсивное просасывание воздуха через сердцевину.

Радиатор вставляют в рамку, к которой его боковины прикрепляют винтами. При помощи рамки или специальных скоб радиатор закрепляют на раме автомобиля впереди двигателя.

Патрубки бачков радиатора соединены с патрубками двигателя гибкими прорезиненными шлангами, плотно закрепленными на патрубках стяжными хомутиками. Вследствие гибкого соединения патрубков двигатель и радиатор без нарушения соединения могут иметь некоторые относительные смещения.

Для регулировки количества циркулирующего воздуха через сердцевину радиатора перед радиатором обычно располагают металлические поворачивающиеся створки-жалюзи с ручным или автоматическим управлением.

При системе охлаждения закрытого типа горловину радиатора плотно закрывают специальной пробкой с двойным паровоздушным клапаном. Пароотводная трубка впаяна сбоку в горловину над клапанами пробки. Воздушный клапан пробки нагружен слабой пружиной и пропускает внутрь радиатора атмосферный воздух, что устраняет возможность возникновения в бачке радиатора разрежения (более 0,001 МПа), появляющегося при конденсации паров воды, и предохраняет бачок от смятия. Паровой клапан нагружен более сильной пружиной и открывается для выпуска пара только тогда, когда давление в радиаторе превышает атмосферное и достигает 0,13–0,15 МПа. При этом вследствие повышенного давления температура кипения воды в радиаторе повышается примерно до 110 °С. Поэтому при тяжелых условиях работы, когда двигатель перегревается, в закрытой системе охлаждения вода закипает реже, вследствие чего значительно уменьшается ее расход. Кроме того, с повышением температуры кипения воды несколько повышается эффективность действия системы охлаждения без увеличения размера радиатора. В связи с этим на автомобилях некоторых марок давление в системе охлаждения увеличено до 0,2 МПа при повышении температуры закипания воды до 119–120 °С. Пробка с паровоздушным клапаном унифицированадля большинства отечественных автомобилей.

Водяной насос служит для создания циркуляции охлаждающей жидкости в принудительной системе охлаждения. Для этой цели применяют насосы центробежного типа.

У большинства моделей двигателей водяной насос, установленный на одном валике с вентилятором, располагается в верхней передней части блока двигателя и приводится в действие от коленчатого вала с помощью ременной передачи.

Основными деталями такого насоса являются: чугунный или алюминиевый корпус с подводящим патрубком; валик с фланцем крепления ступицы вентилятора, установленный на двух шарикоподшипниках в приливе корпуса или в кронштейне, прикрепленном к корпусу болтами; крыльчатка, закрепленная на внутреннем конце валика, и уплотняющее устройство. Крыльчатки изготовляются из чугуна, алюминиевого сплава или пластмассы. Корпус насоса с торца закрывается крышкой или непос-редственно крепится на прокладке к передней плоскости блока двигателя.

Охлаждающая жидкость по подводящему патрубку поступает внутрь корпуса и подводится к центру вращающейся крыльчатки. Охлаждающая жидкость, увлекаемая крыльчаткой, приобретает вращательное движение, под действием центробежной силы отбрасывается к стенкам корпуса и через выходной канал или через два выходных канала (в V-образных двигателях) под напором поступает в водяную рубашку двигателя.

При расположении насоса в передней части блока для более равномерного распределения охлажденной охлаждающей жидкости во всей водяной рубашке и направления ее к более нагретым частям в блоке или головке через переднее отверстие рубашки вставляют водораспределительную трубу с прорезями, проходящую около патрубков клапанов, или эту трубу отливают непосредственно в блоке или головке. Нагнетаемая насосом в трубу вода поступает через прорези в водяную рубашку, омывая в первую очередь места блока или головки, подвергающиеся наибольшему нагреву. Далее вода омывает стенки цилиндров и проходит в рубашку головки, охлаждая камеры сгорания.

Вентилятор служит для обеспечения тяги воздуха через сердцевину радиатора. Вентилятор у большинства моделей двигателей объединен с водяным насосом. Основными частями вентилятора являются валик со шкивом и лопастями. Валик установлен на подшипниках в общем корпусе с водяным насосом или в его крышке. На наружном конце валика закрепляется фланец, к которому крепятся шкив и вентилятор.

Лопасти вентилятора имеют некоторый изгиб относительно плоскости вращения, чем обеспечивается тяга воздуха. Количество лопастей может быть разное. Наибольшее применение имеют четырехлопастные вентиляторы с крестообразным или Х-об-разнымрасположением лопастей. В случае X-образного расположения лопастей, когда угол между ними не равен 90°, лопасти вентилятора получаются более жесткими, а также устраняются резонансные явления, вследствие чего при вращении вентилятора уменьшаются вибрации лопастей и их шум, что важно для быстроходных двигателей. Применяются также пяти- и шестилопастные вентиляторы. Вращающаяся часть вентилятора тщательно балансируется.

Ременный привод вентилятора состоит из двух шкивов и соединяющего их одного или двух ремней из прорезиненной ткани. Ведущий шкив закреплен на конце коленчатого вала, а ведомый – на ступице вентилятора. На шкиве вентилятора, кроме канавки (ручья) для основного приводного ремня, иногда имеются канавки для ремней привода компрессора или других вспомогательных устройств автомобиля. Для устранения буксования применяют ремень, имеющий в поперечном сечении трапециевидную форму.

Вентилятор и ременная передача работают нормально только при правильном натяжении ремня, поэтому в приводе вентилятора установлено специальное натяжное устройство.

Термостат служит для автоматической регулировки температуры воды в системе охлаждения двигателя и для ускорения его прогрева после пуска. Двигатель работает с наиболее высокими показателями в том случае, если температура охлаждающей жидкости, выходящей из двигателя, поддерживается в пределах 85–90 °С.

Термостат представляет собой клапан, установленный в верхнем патрубке блока, автоматически регулирующий циркуляцию охлаждающей жидкости через радиатор и поддерживающий наивыгоднейшую ее температуру.

Наиболее распространены термостаты жидкостного типа (сильфонные) с двойным клапаном. Такой термостат состоит из закрытого гофрированного латунного цилиндра, внутри которого находится небольшое количество легко кипящей жидкости, обычно смеси из ¹/₃этилового спирта и ²/₃ дистиллированной воды. К верхней части цилиндра прикреплен стержень с клапанами. Нижняя часть цилиндра закреплена на скобе корпуса термостата. Термостат установлен в верхнем водяном патрубке, имеющем ответвление в виде перепускного канала к водяному насосу.

Когда двигатель холодный, цилиндр термостата сжат, при этом оба клапана опущены вниз и основной клапан закрыт, а перепускной - открыт. Охлаждающая жидкость, нагнетаемая насосом в водяную рубашку блока и головки, через окна перепускного клапана проходит по перепускному каналу обратно к насосу, не попадая в радиатор, в результате этого двигатель после пуска быстро прогревается.

По мере нагрева жидкость, находящаяся в цилиндре термостата, закипает, и давление внутри цилиндра повышается, вследствие чего он раздвигается, и клапаны перемещаются. При полном прогреве двигателя основной клапан открывается, а перепускной закрывается, и охлаждающая жидкость через верхний патрубок направляется в радиатор, обеспечивая интенсивное охлаждение двигателя. Основной клапан начинает открываться при температуре около 70 °С и полностью открывается при 81–85 °С.

При работе двигателя вследствие изменения положения клапанов термостат непрерывно регулирует циркуляцию охлаждающей жидкости через радиатор и поддерживает наивыгоднейшее тепловое состояние двигателя.

В случае повышенного давления в системе охлаждения термостат сильфонного типа может оказаться недостаточно надежным, поэтому на некоторых моделях автомобилей (ЗИЛ-130 и др.) получил применение более надежно работающий термостат с твердым наполнителем. Такой термостат состоит из медного баллона, закрытого крышкой, между которыми герметично закреплена резиновая мембрана. Внутренность баллона заполнена активной массой, состоящей из церезина (нефтяной воск), перемешанного с медным порошком. Объем активной массы при нагревании увеличивается. Наибольшее расширение массы происходит при температуре 75–83 °С.

На мембрану опирается шток, расположенный в направляющей части крышки. Шток шарнирно соединен с клапаном, который установлен на шарнирной опоре и расположен в горловине водяного патрубка. Клапан постоянно прижимается к краям горловины пружиной.

При холодном двигателе активная масса в баллоне находится в твердом состоянии, и клапан термостата закрыт под действием пружины. Охлаждающая жидкость при этом через радиатор не циркулирует. По мере прогрева двигателя активная масса начинает плавиться, и объем ее увеличивается. При этом мембрана, выгибаясь вверх, через шток открывает клапан. При нагреве охлаждающей жидкости до температуры 75–83 °С происходит полное расширение массы, и клапан открывается полностью. Таким образом, клапан термостата, изменяя свое положение, регулирует циркуляцию охлаждающей жидкости через радиатор, вследствие чего поддерживается наивыгоднейшее тепловое состояние двигателя.

Система охлаждения двигателя автомобилей ЗИЛ-130 жидкостная, закрытая, с принудительной циркуляцией жидкости.

Радиатор закреплен перед двигателем на раме автомобиля на резиновых подушках. Сердцевина радиатора трехрядная трубчато-ленточного типа.

Заливная горловина радиатора, расположенная на верхнем бачке с левой стороны, снабжена герметически закрывающейся крышкой, в которой установлен паровоздушный клапан. Паровой клапан открывается при избыточном давлении 0,1 МПа, что обеспечивает повышение температуры закипания воды в системе до 119 °С. Пароотводная трубка впаяна в горловину с левой стороны.

Перед сердцевиной радиатора расположены жалюзи, имеющие ручное управление из кабины. Патрубок верхнего бачка радиатора через гибкий шланг соединяется с патрубком корпуса термостата, закрепленном на фланце верхней крышки блок-картера. В крышке отлиты водяные каналы, соединенные с водяными рубашками головок обеих секций блока. Патрубок нижнего бачка радиатора через промежуточный патрубок и два гибких шланга соединен с патрубком водяного насоса.

Боковыми патрубками водяной насос крепится шпильками к торцовой поверхности обеих секций блока. Внутренняя полость корпуса насоса двумя патрубками, отлитыми вместе с корпусом, соединяется с водяными рубашками секций блока. К корпусу насоса крепится на шпильках крышка с кронштейном и подводящим патрубком. В кронштейне на двух шарикоподшипниках, снабженных распорной втулкой и сальниками, установлен валик. На заднем конце валика закреплена металлическая ступица с пластмассовой крыльчаткой, в которой расположено самоподжимное уплотняющее устройство.

На переднем конусном конце валика закреплена ступица, к которой болтами крепятся шкив и шестилопастной вентилятор, вращающийся в кожухе, прикрепленном к радиатору. Шкив приводится во вращение двумя трапециевидными ремнями от шкива коленчатого вала. Передний ремень охватывает также шкив привода генератора; натяжение этого ремня регулируется перемещением генератора. Задний ремень охватывает еще шкив привода насоса гидроусилителя рулевого управления; натяжение этого ремня регулируется перемещением насоса. На заднюю канавку шкива вентилятора надевается ремень, приводящий в действие шкив воздушного компрессора тормозной системы. В чугунном корпусе верхнего патрубка установлен термостат с твердым наполнителем (ранее устанавливался жидкостный термостат), надежно работающий при большом избыточном давлении в системе. При закрытом клапане термостата перепуск воды, нагнетаемой в рубашку насосом, осуществляется через систему охлаждения воздушного компрессора. Устройство и работа такого термостата были рассмотрены ранее.

Для выпуска воды из системы охлаждения имеются три сливных крана: кран на нижнем соединительном патрубке радиатора и два крана в нижней части водяной рубашки обеих секций блока. Для удобства открытия кранов для них выведены наверх удлиненные стержни с рукоятками.

К водяному каналу крышки через кран присоединен подводящий шланг радиатора отопителя кабины. Другой шланг присоединен к насосу. К системе охлаждения двигателя подключена система охлаждения воздушного компрессора. Для контроля за системой охлаждения имеются указатель температуры с датчиком, ввернутым в водяной канал крышки, и сигнальная лампа перегрева, загорающаяся при достижении водой температуры 115 °С.

Система охлаждения двигателя ЯМЗ-236 водяная, принудительная, закрытая.

Радиатор с трехрядной сердцевиной трубчато-ленточного типа, закреплен на раме в двух точках на резиновых подушках и дополнительно крепится растяжками к балкам рамы. Горловина радиатора закрыта пробкой с паровоздушным клапаном. Перед радиатором установлены жалюзи с горизонтальными створками, имеющие ручное управление из кабины. Снаружи радиатор закрыт облицовочной решеткой. Патрубок нижнего бачка радиатора соединяется гибким шлангом с подводящим патрубком водяного насоса, расположенного с правой стороны в передней части двигателя. Чугунный корпус насоса с помощью фланца отводящего патрубка болтами крепится к крышке распределительных шестерен и соединяется с отлитым в ней водяным каналом. Корпус закрыт крышкой. Вал насоса с крыльчаткой установлен в корпусе на шарикоподшипниках, уплотненных сальниками. Вал уплотняется самоподжимным уплотняющим устройством с графитизированной текстолитовой шайбой, установленной в пазах крыльчатки насоса. Шайба упирается во втулку корпуса. На наружном конце вала закреплен шкив, соединяемый трапециевидным ремнем со шкивом коленчатого вала. Масло к подшипникам подается через пресс-масленку, ввернутую в прилив корпуса насоса. Натяжение ремня регулируется перемещением обода шкива насоса с помощью регулировочных прокладок.

Вода, нагнетаемая водяным насосом по каналу, отлитому в крышке распределительных шестерен, и каналам, отлитым в блоке вдоль цилиндров, проходит в водяные рубашки обеих секций блока и по вертикальным каналам одновременно проходит в водяные рубашки головок, интенсивно охлаждая в них патрубки и седла выпускных клапанов.

К рубашке каждой головки присоединяется водоотводящая труба, к которой прикреплен корпус с установленным в нем двухклапанным термостатом жидкостного (сильфонного) типа. Перепускные камеры обоих корпусов термостатов соединяются горизонтальной и вертикальной трубками с гибкими шлангами с всасывающей полостью корпуса водяного насоса. Патрубки корпусов термостатов связаны гибкими шлангами с верхним бачком радиатора. К водоотводящей трубе правой секции блока могут быть присоединены трубопроводы отопителя кабины автомобиля. К нижнему водяному каналу крепятся трубопроводы от пускового подогревателя двигателя.

Для слива воды имеется кран, расположенный на нижнем патрубке водяного насоса.

Контроль за работой системы охлаждения осуществляется по указателю температуры воды, установленному на щитке приборов в кабине.

Система охлаждения двигателя СМД-14 состоит из радиатора, водяного насоса, вентилятора, жидкостной рубашки охлаждения блока и головки блока цилиндров, которые соединяются с рубашкой охлаждения пускового двигателя, устройств для регулирования температуры охлаждающей жидкости (термостат, жалюзи) и термометра для контроля за температурой охлаждающей жидкости, соединительных патрубков и сливных краников.

При работе дизеля центробежный насос нагнетает охлажденную жидкость из нижнего бачка радиатора непосредственно в литой водораспределительный канал, расположенный в верхней части блок-картера вдоль цилиндров и выполненный за одно целое с ним. Через водораспределительный канал осуществляется сосредоточенный подвод охлаждающей жидкости в рубашку охлаждения пускового двигателя, а через боковые отверстия – к верхним наиболее нагретым частям гильз цилиндров дизеля. Охладив их, жидкость по отверстиям в плоскости сопряжения головки блока цилиндров с блоком переходит в водяную рубашку головки блока цилиндров, охлаждая верхние части камер сгорания, стаканы форсунок и другие части головки, и по трем отверстиям в верхней стенке головки блока переходит в водоотводящую трубу. Сюда же поступает охлаждающая жидкость из рубашки охлаждения головки цилиндра пускового двигателя. Из водоотводящей трубы нагретая охлаждающая жидкость попадает в коробку термостата и далее в верхний бачок радиатора, если клапан термостата открыт, либо по перепускной трубке во всасывающую полость водяного насоса, если охлаждающая жидкость нагрета ниже 70 °С и клапан термостата закрыт. В радиаторе жидкость из верхнего бачка по оребренным трубкам сердцевины радиатора, отдающим тепло в окружающее пространство, поступает в нижний бачок, охлаждаясь на 8–10 °С потоком воздуха, создаваемого вентилятором. Из нижнего бачка радиатора охлажденная жидкость по подводящему патрубку поступает в насос и снова подается в водораспределительный канал и далее в рубашку охлаждения блока цилиндров дизеля.

В системе охлаждения пускового двигателя может происходить не только принудительная, но и термосифонная циркуляция охлаждающей жидкости. Термосифонная циркуляция происходит после запуска пускового двигателя, когда дизель еще не работает. Нагреваемая в рубашке охлаждения пускового двигателя жидкость, имеющая меньшую плотность, поднимается вверх и по соединительной трубке поступает через трубу в головку блока запускаемого дизеля, а взамен ее из распределительного канала дизеля по соединительному патрубку врубашку охлаждения пускового двигателя поступает холодная жидкость. При этом головка и цилиндры запускаемого дизеля прогреваются, что облегчает его запуск. Из-за медленной циркуляции охлаждающей жидкости при термосифонном охлаждении пусковой двигатель быстро перегревается, поэтому его работа без прокрутки запускаемого дизеля не рекомендуется более 3 мин.

Интенсивность циркуляции охлаждающей жидкости и потока воздуха через сердцевину радиатора зависит от частоты вращения коленчатого вала дизеля.

Для регулирования теплового режима в системе охлаждения дизеля СМД-14 применены термостат и жалюзи радиатора. Жалюзи установлены впереди водяного и масляного радиаторов, и их можно ставить в различные положения и этим изменять интенсивность обдува сердцевины радиаторов воздухом. Управление жалюзи выведено в кабину.

Тепловое состояние двигателя контролируется по дистанционному термометру, датчик которого находится в трубке для отвода охлаждающей жидкости от двигателя, а показывающий прибор – на щитке приборов в кабине тракториста.

При заполнении системы охлаждающей жидкостью в ней могут образоваться воздушные пробки, препятствующие заполнению системы. Для выпуска воздуха из системы при заполнении ее охлаждающей жидкостью в корпусе насоса имеется пробка.

Сливают воду из дизеля отдельно из блока цилиндров и из радиатора. Для этого на блоке цилиндров и на нижнем патрубке радиатора расположены сливные краники.

Date: 2015-05-05; view: 701; Нарушение авторских прав