Система охлаждения.
Температура газов в цилиндрах работающего двигателя достигает 2000° С. И только часть тепла преобразуется в полезную работу: в карбюраторных двигателях около
30%, в дизельных-40%. Часть тепла отводится с жидкостью: в карбюраторных двигателях до 30%, в дизельных- 40%, в противном случае детали перегреваются, и повышается трение и их износ- мощность двигателя падает, идёт перерасход горючей смеси. Чрезмерный перегрев двигателя приводит к выгоранию смазки.
Чрезмерное переохлаждение двигателя нежелательно, т.к. к трущимся деталям смазка поступает в малом количестве, трение увеличивается, детали гораздо быстрее выходят из строя - мощность двигателя падает, идёт перерасход горючей смеси за счёт увеличения трения и ухудшения смесеобразования. В переохлаждённом двигателе часть топлива конденсируетя и стекает в поддон, смывая смазку со стенок цилиндров. На стенках цилиндров образуется коррозия в результате образования серных соединений.
На изучаемых двигателях применяется жидкостная, с принудительной циркуляцией, система охлаждения. В качестве охлаждающей жидкости применяется мягкая вода или незамерзающие жидкости- антифризы или тосолы.
Общее устройство системы охлаждения. Система охлаждения состоит из: рубашки охлаждения в двигателе и в головке блока цилиндров, водяного насоса с вентилятором, термостата, патрубков, радиатора с диффузором и жалюзи, патрубков соединительных и перепускного шлангов и сливных краников, датчиков и указателя температуры охлаждающей жидкости.
Рис. Принудительная система охлаждения автомобиля ЗИЛ-130.
Вместимость системы охлаждения в изучаемых двигателях: ЗИЛ-130- 26л., ЗМЗ-53- 23л., в автомобиле КАМАЗ- 34,5л. Жидкость заливается через заливную горловину радиатора или расширительного бачка, а сливается из сливных краников расположенных по бокам блока цилиндров и на нижнем патрубке радиатора.
Радиатор отдаёт воздуху тепло от охлаждающей жидкости и изготавливается из
латуни. Латунь очень хорошо принимает тепло и отдаёт её. Он состоит из сердцевины и нижнего и верхнего бачков. Сердцевина радиатора выполнена в виде трубок, между ними находятся пластины придающие радиатору жёсткость и увеличивают площадь охлаждения.
Верхний бачок радиатора в автомобилях ЗИЛ-130 и ГАЗ-53 имеет заливную горловину с пароотводящей трубкой, патрубок для подвода охлаждающей жидкости от рубашки охлаждения двигателя и датчик указателя температуры воды. В автомобиле КАМАЗ этот датчик устанавливается в патрубке левого ряда цилиндров.
Нижний бачок радиатора имеет патрубок для отвода охлаждающей жидкости к водяному насосу и сливной краник.
Автомобили работают в разных температурных условиях, и поэтому для поддержания оптимального температурного режима двигателя, при котором он будет развивать полную мощность и экономично работать, необходимо систему охлаждения закрыть крышкой радиатора. Закрытая система охлаждения позволяет повысить температуру кипения охлаждающей жидкости до 108°-119°. Температура закипания жидкости повышается и теперь автомобиль можно эксплуатировать в жарких условиях. При повышении температуры повышается и давление в системе охлаждения за счёт испарения воды. Для того чтобы трубки радиатора не разорвало, в крышку радиатора вмонтировали паровой клапан, открывающийся при давлении 0,2-1,0КГс/см² и тогда пар выйдет в атмосферу через пароотводящую трубку. Как только давление в радиаторе снизится, клапан закроется при помощи пружины. Но охлаждающая жидкость остывает при изменении атмосферной температуры или остановки двигателя, и тогда пары воды превратятся в воду, давление снизится ниже 0,01-0,13КГс/см²- трубки сплющит. Для того чтобы этого не произошло, в крышку радиатора вмонтировали атмосферный клапан, который откроется при допустимом разряжении и впустит порцию воздуха, регулируя перепад давления в системе охлаждения. Как только разряжение понизится, клапан закроется при помощи пружины и предохранит радиатор от повреждения.
Рис. Крышка радиатора.
Для лучшего охлаждения жидкости в радиаторе применяется вентилятор, который увеличивает скорость прохождения воздуха через радиатор, но этого не достаточно, т.к. лопасти вентилятора захватывают посторонний воздух, а значит, скорость потока уменьшится. Для устранения этого на радиатор со стороны двигателя крепится диффузор. Диффузор изготавливается из жести в виде конуса. Вентилятор теперь будет вращаться внутри конуса, не захватывая посторонний воздух, а значит, скорость потока воздуха увеличится, улучшая охлаждение жидкости.
В зимнее время холодный воздух может переохладить жидкость в радиаторе, она может замёрзнуть и повредить трубки. Чтобы этого не произошло, спереди к радиатору крепятся жалюзи. Жалюзи изготавливаются из стальных пластин и соединены между собой шарнирно. Управляются жалюзи при помощи троса из кабины водителем. Теперь водитель может регулировать скорость потока воздуха проходящего через радиатор, прикрывая или открывая жалюзи. Жалюзи применяются так же и при прогреве двигателя.
Водяной насос. Водяной насос центробежного типа предназначен для принудительной циркуляции охлаждающей жидкости в системе охлаждения. Насос устанавливается в передней части двигателя и крепится к блоку цилиндров. Он состоит из: разъёмного корпуса, вала вращающегося на подшипниках. На вал, с левой стороны, монтируется фланец, а к фланцу крепится при помощи болтов вентилятор, а с правой стороны – крыльчатка, зафиксированная болтом. В специальный вырез крыльчатки вставляется уплотнение, препятствующее вытеканию охлаждающей жидкости. Уплотнение состоит из текстолитовой шайбы, двух латуневых шайб, резиновой манжеты с пружиной. Шайба плотно, при помощи пружины, прижимается к стенке корпуса, удерживая охлаждающую жидкость, а манжета не позволяет этой жидкости пройти между валом и шайбой. Для контроля за состоянием шайбы и количеством смазки (УС-1, УС-2 - солидол) подаваемой при
смазывании подшипников, в корпусе просверлено отверстие (через это отверстие потечёт жидкость при износе шайбы, или появится смазка при избыточном её нагнетании).
В корпусе имеется два впускных и два выпускных патрубка. Через большой впускной патрубок подаётся жидкость от радиатора, а через малый патрубок – из системы охлаждения, при закрытом термостате, к крыльчатке.
Во время работы жидкость, подаваемая от радиатора к крыльчатке, отбрасывается при помощи центробежной силы к стенкам корпуса и проталкивается в рубашку
охлаждения через Рис. Водяной насос. выпускные патрубки.
Вокруг вала образуется вакуум, который вновь заполнится жидкостью из радиатора. Вакуум вокруг вала помогает ускорить прохождение потока жидкости через радиатор.
Вентилятор изготавливается из стали, имеет крыльчатку с четырьмя или более лопастями. Вентилятор предназначен для увеличения прохождения воздуха через сердцевину радиатора. Обычно радиатор монтируют на одном валу с водяным насосом. В автомобиле ЗИЛ-130 края лопастей вентилятора загнуты – это делается для образования завихрения воздуха под капотом вокруг двигателя и лучшего его обдува.
Водяной насос с вентилятором приводятся в работу от коленчатого вала при помощи шкива через клиноременную передачу. Ремень натягивается при помощи генератора переменного тока или натяжного ролика (ЗМЗ-53). Он должен провисать на 8-14 мм при усилии 4кг. Прогиб замеряется при помощи специальной линейки – между шкивами. Ослабление ремня приводит к проскальзыванию ремня, а чрезмерное натяжение - к выходу из строя подшипников и ремня.
На автомобиле КАМАЗ установлен пятилопастный вентилятор, приводимый во вращение гидромуфтой с автоматическим управлением. Эта гидромуфта предназначена для передачи крутящего момента от коленчатого вала к вентилятору, гашения колебательных нагрузок при резком изменении вращения коленчатого вала. Гидромуфта состоит из: ведущего вала с кожухом, ведущего колеса с углублениями и шкива, ведомая часть гидромуфты вращается на подшипниках и имеет ведомое колесо, вал, ступицу вентилятора. Уплотняется гидромуфта двумя сальниковыми манжетами.
Вентилятор может работать в трёх режимах в зависимости от положения крана включения: положение «В» рукоятки крана позволяет гидромуфте работать в
автоматическом режиме и поддерживать рабочую температуру охлаждающей
жидкости в пределах- 80°-95°С.; в положении «0» - гидромуфта выключена; В третьем положении разрешается гидромуфте работать кратковременно.
Рис. Гидромуфта привода вентилятора.
Выключатель гидромуфты состоит из: термосилового элемента, золотника, возвратной пружины, рычага крана включения, пробкового крана и корпуса выключателя.
Выключатель гидромуфты монтируется с правой стороны двигателя (за фильтром центробежной очистки масла). Термосиловой элемент установлен в патрубке системы охлаждения.
При нагревании охлаждающей жидкости, термосиловой элемент нагревается, технический воск в нём плавится расширяя корпус, толкает штангу и приподнимает золотник, открывая канал для прохода масла к гидромуфте. В зависимости от положения крана, масло будет поступать к гидромуфте только через полость золотника (третье положение рукоятки) или ещё по обводному каналу в корпусе (положение «В»). При закрывании или открывании канала золотником количество масла подаваемого к гидромуфте будет меняться, и вентилятор в зависимости от этого станет вращаться быстрее или медленнее. Вентилятор при этом останавливаться полностью не будет. Положение крана «0»- закрывает кран все каналы к гидромуфте, вентилятор останавливается.
Рис. Включатель гидромуфты привода вентилятора.
Работа гидромуфты. При поступлении масла под крышку гидромуфты под давлением, оно проходит по каналам и выбрасывается через форсунки в ведомом колесе на ведущее колесо. За счёт реактивной скорости выбрасываемого масла из форсунок, ведомое колесо начинает вращаться. Чем больше скорость выбрасываемого масла, тем быстрее вращается колесо, а через него вал с вентилятором. Ведущее колесо при этом вращается с постоянной скоростью, т.к. приводится в действие от коленчатого вала через ведущий вал. Выброшенное масло из форсунок стекает в поддон.
Термостат. Для быстрого прогрева двигателя с целью уменьшения износа деталей и для поддержания рабочей температуры во время эксплуатации автомобиля
применяется термостат.
Термостат устанавливают в патрубке полости впускного трубопровода (ЗИЛ-130, ЗМЗ-53) и термостатной коробке (КАМАЗ).
Термостат состоит из корпуса, внутри которого помещён медный баллон с твёрдым наполнителем (технический воск с медной стружкой). Баллон сверху закрывается резиновой мембраной, крышкой со штоком. Шток упирается в серьгу, закреплённую при помощи оси на клапане.
При прогревании двигателя, твёрдый наполнитель начинает плавиться, расширяется, прогибает мембрану и приподнимает шток, открывая клапан. Клапан начинает открываться при температуре 70°С и полностью открыт при 90°С. При закрытом клапане жидкость циркулирует по малому кругу: рубашка охлаждения, возле термостата поворачивает на малый патрубок, водяной насос и через выпускные патрубки насоса в рубашку охлаждения. В автомобиле ЗИЛ-130 жидкость дополнительно проходит через рубашку охлаждения компрессора.
При открытом клапане термостата основная масса охлаждающей жидкости проходит через открытый клапан в радиатор, а остальная - по малому кругу.
Рис. Термостат.
При открытом клапане термостата в радиаторе видно, как вода циркулирует, а при закрытом - нет. По этим признакам можно определить – исправен термостат или нет. Для проверки исправности термостата необходимо нагреть воду до начальной температуры плавления технического воска и наблюдать за началом момента открытия клапана. По мере нагревания воды, клапан должен сильнее открываться и полностью открыться при 90°С. Если клапан полностью не открывается, то рекомендуется удалить с него накипь или подрегулировать регулировочным винтом. Неисправный термостат меняется. На термостате обязательно указывается температура начала открытия и когда он полностью открыт. На автомобиле КАМАЗ устанавливается два термостата. Термостат регулирует количество подаваемой жидкости на радиатор и способствует поддержанию рабочей температуры двигателя.
Контроль температуры охлаждающей жидкости осуществляется: датчиками, которые вмонтированы в верхнюю часть блока и в радиатор; аварийной лампой и указателем температуры воды.
Охлаждающие жидкости. Большое значение в долговечности работы двигателя играют охлаждающие жидкости. Применение проточной воды для охлаждения двигателя приводит к образованию накипи в системе охлаждения. Слой накипи, осевший на стенки цилиндров, на блок цилиндров и на трубки радиатора, ухудшает температурный режим двигателя. Двигатель быстро выходит из строя. Поэтому лучше всего применять для охлаждения дистилированную воду. Но дистиллированная вода в зимнее время приводит к некоторым неудобствам - замерзает при охлаждении двигателя.
Чтобы устранить этот недостаток, в систему охлаждения на зиму заливают
антифриз или Тосол А-40.
Антифризы бывают двух марок- 40 и 65. Он (антифриз) представляет собой смесь этиленгликоля и воды. Поэтому при выкипании антифриза добавляется вода. Антифриз -40 светло-жёлтого цвета применяется в зонах, где температура воздуха не понижается ниже -40°С. Антифриз марки 65 оранжевого цвета замерзает при температуре -65°С.
Антифриз ядовит, поэтому при попадании в организм, может привести к отравлению.
Эти жидкости имеют большой коэффициент расширения, поэтому система охлаждения заполняется на 93-95%.
При удалении накипи система охлаждения промывается раздельно: вначале промывается рубашка охлаждения двигателя, а потом радиатор- обратным потоком воды.
Для промывки чугунных блоков- применяется 10% раствор каустической соды, а алюминиевых блоков- Хромпик (4-6гр/л. Воды). После промывки системы охлаждения раствором, её промывают водой несколько раз.
Рис. Пусковой подогреватель.
В зимнее время пуск двигателя затруднён. Для прогрева двигателя применяют пусковой подогреватель. На двигателе ЗИЛ-130 подогреватель состоит из котла с форсункой, электровентилятора с воздухопроводом, пульта управления, топливного бака, электромагнитного запорного клапана, топливопроводов, свечи накаливания наливной воронки.
Котел подогревателя постоянно соединен с системой охлаждения двигателя. Топливный бачок заполняют топливом, применяемым для двигателя. Топливо самотеком поступает в камеру сгорания котла через электромагнитный запорный клапан. Воздух в камеру сгорания подается электровентилятором. Первоначальное зажигание горючей смеси осуществляется свечой накаливания, а дальнейшее горение — от ранее зажженного пламени. Отработавшие газы направляются патрубком на поддон для подогрева масла. Включатели свечи зажигания, вентилятора и электромагнитного клапана и контрольная спираль находятся на пульте управления.
Для подогрева двигателя необходимо подготовить 32 ... 35 л воды для заполнения системы охлаждения, закрыть жалюзи радиатора, открыть капот двигателя, отключить масляный радиатор и надеть утеплительный чехол на облицовку радиатора.
Заполнить бачок топливом и залить 1,5 л воды в котел подогревателя через наливную воронку. Открыть кран, расположенный под бачком, и установить ручку переключателя в положение II (пуск); при этом включается электродвигатель вентилятора, открывается электромагнитный клапан, и асбестовая футеровка камеры сгорания смачивается бензином. После этого необходимо поставить переключатель в положение и включить свечу накаливания. При этом одновременно со свечой включается спираль нагрева электромагнитного клапана и контрольная спираль. Как только контрольная спираль накалится до светло-красного цвета, произойдет воспламенение бензина в камере сгорания, сопровождающееся хлопком, после чего пустить подогреватель, переместив ручку переключателя в положение II. При достижении устойчивой работы подогревателя выключить свечу, отпустив выключатель. Через 1—2 мин залить через воронку котла 6 ... 8 л воды, Закрыть пробку воронки и продолжать подогрев двигателя. После нагрева воды и появления пара из горловины радиатора, рукояткой провернуть вал двигателя. Выключить подогреватель, переведя ручку переключателя в положение 1 (на продувку кола), и закрыть кран подачи топлива. Через 1 мин после прекращения гудения пламени в котле, выключить вентилятор, для чего нужно переместить ручку переключателя в положение «0». Запустить двигатель, закрыть сливной кран патрубка радиатора. Прогревая двигатель при средней частоте вращения коленчатого вала, дополнить систему через наливную воронку и закрыть пробку воронки. После чего через пробку радиатора заполнить систему. Движение автомобиля можно начинать после прогрева двигателя до 60 ...70°С.
При неправильном пользовании подогревателем или его неисправности возможно возникновение пожара в автомобиле. Водитель при прогреве двигателя должен находиться у автомобиля и иметь огнетушитель. Запрещается пользоваться подогревателем в закрытых помещениях во избежание отравления угарным газом. Совершенно недопустимо подтекание топлива, загрязнение и замасливание двигателя. Кран бензинового бачка подогревателя разрешается открывать только во время работы подогревателя. В теплое время года бачок подогревателя должен быть без горючего.
Практическая работа. Ознакомление с приборами системы охлаждения: Оборудование рабочего места: двигатель в сборе; радиатор, пробка радиатора;
Водяной насос; вентилятор, термостат; вентиляторный ремень; жалюзи; соединительные шланги; радиатор отопления с электродвигателем; кран отопления; сливной кран; демонстрационньй щит «Система охлаждения»; плакаты «Система охлаждения»; компьютер и приборы системы охлаждения; набор гаечных ключей; отвертка; пассатижи; термометр; сосуд.
Последовательность работы. 1. Прочтите §4 пособия и электронный справочник, уясните назначение основных приборов системы охлаждения.
2. Пользуясь плакатами, рисунками раздела учебника, электронным справочником и натуральными приборами, ознакомьтесь с устройством, материалами и взаимодействием приборов системы охлаждения.
3. Заполните следующую таблицу.
Название основных деталей кривошипно-шатунного механизма.
|
Материал
|
|
|
4. Нарисуйте схему циркуляции охлаждающей жидкости по малому и большому кругу.
5. Проверьте работу термостата в сосуде с водой, клапан должен открываться при температуре воды 70С и открыться полностью при 85С.
6. Найдите на пробке радиатора паровой и воздушный клапаны.
7. Разберите водяной насос.
8. Соберите водяной насос.
9. Сделайте вывод о возможности дальнейшей эксплуатации изученных приборов системы охлаждения.
Контрольные вопросы и задания. Каковы назначение и устройство системы охлаждения? Расскажите о преимуществах закрытой системы охлаждения. Объясните назначение и устройство водяного насоса в самоподвижного сальника. Каковы назначение, устройство, устройство термостата и как он действует? Для чего служит и как устроен радиатор? Как устроены и действуют паровой и воздушный клапаны пробки радиатора? Каковы назначение и устройство вентилятора?
|