Призначення і характеристика рідинної системи охолодження

Размещено на http://www.allbest.ru/

Призначення і характеристика рідинної системи охолодження

Системою охолодження називається сукупність пристроїв, що здійснюють примусове регульоване відведення і передачу теплоти від деталей двигуна в довкілля. Система охолодження призначена для підтримки оптимального температурного режиму, що забезпечує отримання максимальної потужності, високої економічності і тривалого терміну служби двигуна.

При згоранні робочої суміші температура в циліндрах двигуна підвищується до 2500°С і в середньому при роботі двигуна складає 800…900°С. Тому деталі двигуна сильно нагріваються, і якщо їх не охолоджувати, то знижуватимуться потужність двигуна, його економічність збільшуватися зношування деталей і може статися поломка двигуна.

При надмірному охолодженні двигун також втрачає потужність, погіршується його економічність і зростає зношування. Для примусового і регульованого відведення теплоти в двигунах автомобілів застосовують два типи системи охолодження (малюнок 1). Тип системи охолодження визначається теплоносієм (робочою речовиною), використовуваним для охолодження двигуна.

Малюнок 1 - Типи систем охолодження

Застосування в двигунах різних систем охолодження залежить від типу і призначення двигуна, його потужності і класу автомобіля.

Рідинна система охолодження

До системи рідинного охолодження відноситься: порожнина охолодження блоку і голівок циліндрів, радіатор, водяний насос, вентилятор, жалюзі, термостат, водорозподільна труба, патрубки, шланги, зливні краники і помпа.

Радіатор віддає повітрю тепло від охолоджувальної рідини. Він складається з серцевини, верхнього і нижнього бачків і деталей кріплення. Серцевина радіатора виконана з окремих вертикальних трубок, між якими знаходяться поперечні горизонтальні пластини що надають радіатору жорсткість і охолодження, що збільшують поверхню. Трубки серцевини радіатора упаяні у верхній і нижній бачки. Верхній бачок радіатора автомобілів ЗИЛ-130 і ГАЗ-53А має горловину з пробкою і паровідвідну трубку у нім встановлений датчик покажчика перегрівання двигуна. На автомобілі КамАЗ цей датчик встановлений у водяній трубі лівого ряду циліндрів.

Водяний насос. Примусова циркуляція рідини в системі охолодження створюється водяним насосом відцентрового типу. Насос встановлений в передній частині блоку циліндрів і складається з корпусу, валу з крильчаткою і сальника. Під: дією відцентрової сили, що виникає при обертанні крильчатки охолоджувальна рідина з нижнього бачка радіатора поступає до центру корпусу насоса і відкидається до його зовнішніх стінок. З отвору в стінці корпусу насоса охолоджувальна рідина. Витіканню охолоджувальної рідини між корпусом насоса і блоком перешкоджає прокладення а в місці виходу валу - сальник, складається з гумової манжети, металевої обойми, пружини і шайби.

Гумова манжета щільно закріплена на валу і своїм торцем пружиною щільно притискається до шайби, а остання - до точно обробленого торця корпусу. Шайба виготовлена з текстоліту або склотекстоліту.

Вентилятор. Для посилення потоку повітря, що проходить через серцевину радіатора, служить вентилятор. Його зазвичай монтують на одному валу з водяним насосом. Він складається з крильчатки з чотирма або шістьма лопатями прикрученими до маточини. Вал вентилятора одночасно є валом водяного насоса і встановлений в його корпусі на кулькових підшипниках. На деяких двигунах для поліпшення обдування повітрям двигуна і радіатора на останньому встановлений направляючий кожух. Вентилятор може працювати в трьох режимах залежно від положення крану включення: в автоматичному, коли температура охолоджувальної рідини підтримується в межах 80…95°С, - положення крану «В»; при відключеному вентиляторі кран включається в положення «0»; при третьому режимі вентилятор включений постійно - робота на такому режимі допустима короткочасно.

Жалюзі служать для регулювання інтенсивності обдування радіатора зустрічним потоком повітря. Вони складаються з окремих пластин, укріплених шарнірно попереду радіатора. Управляють жалюзі руків'ям, виведеним в кабіну. При затягуванні руків'я пластини, обертаючись на шарнірах, зменшують зустрічний потік повітря, що поступає до радіатора.

Термостат складається з корпусу, гофрованого латунного циліндра, штока і подвійного клапана. Всередину гофрованого латунного циліндра налита рідина, температура кипіння якої 70…75°С. Коли двигун не прогрітий, клапан термостата закритий і циркуляція відбувається по малому кільцю: водяний насос - порожнина охолодження - термостат - перепускний шланг - насос. Термостат встановлюють в патрубку порожнини впускного трубопроводу або в коробці термостата. У системі охолодження двигуна ЗИЛ-130 в період прогрівання циркуляція здійснюється через порожнину охолодження компресора пневматичного приводу гальм, минувши радіатор. При нагріві охолоджувальної рідини до 70…75°С в гофрованому циліндрі термостата рідина починає випаровуватися, тиск підвищується, циліндр, розтискав, переміщає шток і, піднімаючи клапан відкриває шлях для рідини через радіатор. Коли температура рідини в системі охолодження досягне 90° С, клапан термостата повністю відкривається одночасно скошеною кромкою закриваючи вихід рідини в мале кільце і циркуляція відбувається по великому кільцю: насос - порожнина охолодження - термостат - верхній бачок радіатора - серцевина - нижній бачок радіатора - насос. У системі охолодження двигуна ЗИЛ-130 при повністю відкритому клапані термостата циркуляція одночасно відбувається через радіатор і порожнину охолодження компресора. Балон згори закритий кришкою. Між балоном і кришкою розташована гумова діафрагма, згори якою встановлений шток, що упирається в сережку, закріплену за допомогою осі на клапані.

У верхній частині корпусу термостата є два прорізи, в яких встановлений клапан. У непрогрітому двигуні маса у балоні знаходиться в твердому стані, і клапан термостата закритий під дією спіральної пружини. При прогріванні двигуна маса у балоні починає плавитися, об'єм її збільшується і вона давить на діафрагму і шток, відкриваючи клапан. Повне відкриття клапана станеться при температурі 75…78°С, оскільки при цьому відбувається найбільше розширення маси наповнювача. На автомобілях КамАЗ встановлено два термостати. З опису дії термостатів видно, що при автоматичній зміні положення його клапана змінюється кількість циркулюючої через радіатор рідини внаслідок чого забезпечується підтримка стійкого теплового режиму двигуна. Контроль за температурою охолоджувальної рідини здійснюється по покажчику температури і за допомогою лампи сигналізатора перегрівання двигуна на щитку приладів.

Механічний насос (помпа) забезпечує циркуляцію охолоджувальної рідини по порожнистих зонах нерухомих частин двигуна (сорочці охолодження). Тепло, що утворюється при роботі двигуна, поглинається циркулюючою рідиною а при проходженні останньої через радіатор - повітрям. Радіатор віддає тепло повітрю, яке обтікає трубки. Повітря проходить через радіатор під дією електричного вентилятора або в деяких автомобілях механічного вентилятора який наводиться в рух від колінчастого валу (у останньому випадку вентилятор працює постійно, поки працює двигун). У більшості автомобілів, що випускаються нині, використовуються електричні вентилятори. Вони включаються досягши певної температури охолоджувальної рідини. У решту часу охолодження відбувається повітрям, що проходить через радіатор за рахунок руху транспортного засобу. При нагріванні тіла розширюються те ж саме відбувається і з охолоджувальною рідиною. Ви, напевно, звертали увагу, як пластиковий бутель для води, навіть порожній, розбухає в теплому приміщенні і зморщується на холоді. Для оберігання від руйнування елементів системи охолодження при нагріванні рідини використаний розширювальний бачок. Саме у нього відводиться надмірна рідина і пара, а за допомогою клапана, яким обладнана його кришка, віддаляється надмірний тиск. Але це ще не усе. При охолодженні двигуна розширювальний бачок оберігає систему від трубок радіатора. Ви вже знаєте, що система охолодження повинна відводити надмірне (зайве) тепло від двигуна. А ось при пуску холодного двигуна, щоб вона не заважала йому швидше досягти оптимальної температури, використовують спеціальний клапан, який перекриває доступ охолоджувальної рідини з сорочки охолодження до радіатора. Цей клапан називається термостатом.

При пуску холодного двигуна термостат залишається закритим і охолоджувальна рідина не може проходити через радіатор, вона циркулює тільки в голівці блоку і самому блоці циліндрів (рух рідини по малому кругу). В результаті двигун швидко прогрівається. Досягши охолоджувальною рідиною встановленої температури термостат відкриває їй доступ в радіатор для охолодження (рух рідини по великому кругу). А вже якщо радіатор не справляється з охолодженням рідини до необхідної температури у справу вступає електровентилятор. Якість води, вживаної для системи охолодження двигуна, має не менше значення для довговічності і надійності його роботи, чим якість палива і мастильних матеріалів. Застосування води необхідної якості є однією з основних умов правильного догляду за двигуном, його виконання попереджає утворення накипу і корозію порожнини охолодження, які можуть привести до серйозних несправностей.

Рідинна система охолодження

В рідинній системі охолодження використовуються спеціальні охолоджувальні рідини - антифризи різних марок, загустівання, що мають температуру, - 40°З і нижче. Антифризи містять антикорозійні присадки, що виключають утворення накипу. Вони дуже отруйні і вимагають обережного поводження. В порівнянні з водою антифризи мають меншу теплоємність і тому відводять теплоту від стінок циліндрів двигуна менш інтенсивно. Так, при охолодженні антифризом температура стінок циліндрів на 15…20°З вище чим при охолодженні водою. Це прискорює прогрівання двигуна і зменшує зношування циліндрів, але в літній час може привести до перегрівання двигуна На малюнку 2 приведена діаграма розподілу теплоти що виділяється при згоранні палива в циліндрах двигунів автомобілів при рідинній системі охолодження.

Малюнок 2 - Діаграма розподілу теплоти

З діаграми виходить, що в механічну роботу перетвориться 20…35% теплоти, відноситься з газами, що відпрацювали, 35…40%, втрачається на тертя 5% і відноситься з охолоджувальною рідиною 25…35% теплоти.

В порівнянні з повітрям рідинна система охолодження ефективніша, менш шумна, забезпечує меншу середню температуру деталей двигуна, поліпшення наповнення циліндрів горючою сумішшю і легший пуск двигуна при низьких температурах а також використання рідини для підігрівання горючої суміші і опалювання салону кузова автомобіля. Проте в системі можливе підтікання охолоджувальної рідини і є вірогідність переохолодження двигуна в зимовий час.

У систему охолодження двигуна необхідно заливати чисту «м'яку» воду, краще всього дощову або снігову. Абсолютно неприпустимо застосування артезіанської, ключової або морської води. Прісну річкову і озерну воду для зниження «жорсткості» необхідно кип'ятити і перед заливкою в систему охолодження фільтрувати через п'ять-шість шарів марлі. Використання артезіанської і ключової води допускається тільки після попередньої її обробки іонітними фільтрами. Воду з системи охолодження після зливу слід збирати і використовувати знову. Часта заміна води в системі охолодження посилює корозію і утворення накипу. При температурі повітря нижче 0° З в систему охолодження замість води рекомендується заливати рідини з низькими температурами замерзання - антифризи, а також рідина Тосол-А40.

У більшості автомобілів в якості охолоджувальної рідини застосовують спеціальні склади з низькою температурою кристалізації - антифризи (від англійського «antifreeze» - незамерзаючий). Усі охолоджувальні рідини отруйні оскільки є водним розчином етилгліколя і можуть проникати в організм через шкіру. Ця суміш агресивна не лише до організму людини, але і до самої системи охолодження. Вона руйнує сталь, алюміній, чавун, мідь. Щоб уберегти деталі системи охолодження від руйнування, в антифризи додають цілий комплекс присадок: протикорозійних (інгібітори). Підприємства-виготівники привласнюють антифризам фірмові назви (наприклад, «Тосол» «Олена» і тому подібне) і (чи) вказують температуру їх замерзання, точніше за кристалізацію (Тосол А-40, ОЖ-40, 0Ж-65, де 0Ж - охолоджувальна рідина). Імпортні антифризи для легкових автомобілів, зроблені на основі етілгліколя повинні відповідати нормам ASTM (Американська асоціація по випробуванню матеріалів) і SAE (Суспільство автомобільних інженерів США): ASTM D 3306 і ASTM D 4656. Окрім основних стандартів, більшість виготівників враховують і додаткові вимоги (наприклад норми General Motors USA - Antifreeze Concentrate GM 1899 - M, GM 6038-М або система нормативів G концерну Volkswagen). За кордоном також виготовляють антифризи на основі пропіленгліколю. Такий антифриз менш токсичний, проте він майже на порядок дорожче. В процесі експлуатації антифриз старіє: в нім знижується концентрація інгібіторів, погіршується теплопередача, зростає піноутворення, він починає вступати в реакції з деталями системи охолодження.

Антифриз випускають двох марок - 40 та 65. Він є сумішшю етилгліколя і води. Антифриз марки 40 (ясно-жовтого кольору) призначений для автомобілів, експлуатованих в районах з помірно низькою температурою, в зимовий час, він замерзає при температурі - 40°С. Антифриз марки 65 (помаранчевого кольору) застосовують для автомобілів, працюючих в умовах низької температури, він замерзає при температурі - 65°С. Водний розчин рідини Тосол-А залежно від концентрації замерзає при температурі - 40°С. Антифриз отруйний при попаданні в організм людини він може викликати важкі отруєння. Ці рідини мають більший коефіцієнт об'ємного розширення, ніж вода тому систему охолодження слід заповнювати не більше ніж на 93-95% об'єму або до рівня між верхньою кромкою заливної горловини і краном в розширювальному бачку (КамАЗ).

При пониженні рівня антифризу в системі охолодження двигуна внаслідок його випару слід доливати тільки воду. Під час експлуатації автомобіля канали в приладах і частинах: системи охолодження засмічуються накипом і продуктами корозії це призводить до перегрівання двигуна і до інших серйозних несправностей. Для підтримки системи охолодження в справному стані треба періодично промивати її водою або видаляти накип.

У роботі системи охолодження можуть використовуватися наступні виконавчі пристрої:

- нагрівач термостата;

- реле додаткового насоса охолоджувальної рідини;

- блок управління вентилятором радіатора;

- реви.

Принцип роботи системи охолодження

Роботу системи охолодження забезпечує система управління двигуном. У сучасних двигунах алгоритм роботи реалізований на основі математичної моделі, яка враховує різні параметри (температуру охолоджувальної рідини температуру олії, зовнішню температуру та ін.) і задає оптимальні умови включення і час роботи конструктивних елементів. Охолоджувальна рідина в системі має примусову циркуляцію, яку забезпечує відцентровий насос. Рух рідини здійснюється через «сорочку охолодження» двигуна. При цьому відбувається охолодження двигуна і нагрів охолоджувальної рідини. Напрям руху рідини в «сорочці охолодження» може бути подовжнім (від першого циліндра до останнього) чи поперечним (від випускного колектора до впускного). Залежно від температури рідина циркулює по малому або великому кругу. При запуску двигуна сам двигун і охолоджувальна рідина в нім холодні. Для прискорення прогрівання двигуна охолоджувальна рідина рухається по малому кругу, минувши радіатор. Термостат при цьому закритий. У міру нагріву охолоджувальної рідини термостат відкривається, і охолоджувальна рідина рухається по великому кругу - через радіатор. Нагріта рідина проходить через радіатор, де охолоджується зустрічним потоком повітря. При необхідності рідина охолоджується потоком повітря від вентилятора. Після охолодження рідина знову поступає в «сорочку охолодження» двигуна. В ході роботи двигуна цикл руху охолоджувальної рідини багаторазово повторюється. Для кращого охолодження на автомобілях c безпосереднім уприскуванням палива і турбонаддувом застосовується двоконтурна система охолодження.

Заповнити бачок паливом і залити 1,5 л води в котел підігрівача через наливну воронку. Відкрити кран, розташований під бачком, на 45 з і встановити ручку перемикача в положення II (пуск); при цьому включається електродвигун вентилятора відкривається електромагнітний клапан і азбестове футерування камери згорання змочується бензином. Після цього необхідно поставити перемикач в положення «О» і включити свічку розжарювання. При цьому одночасно зі свічкою включається спіраль нагріву електромагнітного клапана і контрольна спіраль. Як тільки контрольна спіраль розжариться до світло-червоного кольору, станеться займання бензину в камері згорання, що супроводжується бавовною після чого пустити підігрівач, перемістивши ручку перемикача в положення II. Досягши стійкої роботи підігрівача вимкнути свічку, відпустивши вимикач. Через 1 - 2 мін залити через воронку котла 6…8 л води. Закрити пробку воронки і продовжувати підігрівання двигуна. Після нагріву води і появи пари з горловини радіатора руків'ям провернути вал двигуна. Вимкнути підігрівач, перевівши ручку перемикача в положення I (на продування котла), і закрити кран подачі палива. Через 1 мін після припинення гудіння полум'я в котлі вимкнути вентилятор, для чого перемістити ручку перемикача в положення «О». Запустити двигун, закрити зливний кран патрубка радіатора. Прогріваючи двигун при середній частоті обертання колінчастого валу доповнити систему через наливну воронку і закрити пробку воронки. Після чого через пробку радіатора заповнити систему. Рух автомобіля можна починати після прогрівання двигуна до 60…70°С.

теплота двигун охолодження рідина

Размещено на Allbest.ru