Типы систем охлаждения двигателя автомобиля

Размещено на http://allbest.ru

Типы систем охлаждения двигателя автомобиля

Введение

В настоящее время все прогрессивное человечество использует для передвижения тот или иной автомобильный транспорт .

Русский энциклопедический словарь толкует слово автомобиль (от авто - подвижной, легко двигающийся), транспортная безрельсовая машина главным образом на колесном ходу, приводимая в движение собственным двигателем (внутреннего сгорания, электрическим или паровым).

Различают автомобили: пассажирские (легковые и автобусы), грузовые, специальные (пожарные, санитарные и другие) и гоночные.

Рост автомобильного парка страны вызвал значительное расширение сети предприятий технического обслуживания и ремонта автомобилей и потребовал привлечение большого количества квалифицированных кадров.

Чтобы справиться с огромным объёмом работ по поддержанию растущего автомобильного парка в технически исправном состоянии, необходимо механизировать и автоматизировать процессы техобслуживания и ремонта автомобилей, резко повысить производительность труда.

Предприятия по техническому обслуживанию и ремонту автомобилей оснащаются более совершенным оборудованием, внедряются новые технологические процессы, обеспечивающие снижение трудоёмкости и повышение качества

Актуальность рассматриваемого вопроса, касающегося избранной темы, состоит в том, что за счёт системы охлаждения (и не только) двигатель работает, насколько это возможно, дольше. Также система охлаждения способствует наименьшему износу двигателя.

Глава 1. Типы систем охлаждения

Система охлаждения двигателя служит для отвода избыточного тепла от стенок цилиндров и передачи его в окружающую среду, а также для поддержания теплового режима двигателя в заданных пределах.

В автомобильных двигателях система охлаждения может быть жидкостной или воздушной. Наибольшее распространение получила жидкостная закрытая система охлаждения с принудительной подачей охлаждающей жидкости к наиболее нагретым местам в двигателе (гнездам выпускных клапанов, стенкам камер сгорания, бобышкам установки свечи зажигания). Следовательно, сначала охлаждаются наиболее нагретые детали двигателя, а затем, менее нагретые. Это обеспечивает наиболее оптимальный режим работы двигателя, при котором наибольшее количество теплоты, выделившейся при сгорании горючей смеси в цилиндрах двигателя, превращается в полезную работу.

При недостаточном охлаждении цилиндров и других нагреваемых деталей снижается мощность двигателя из-за ухудшения весового наполнения цилиндров горючей смесью, происходит самовоспламенение горючей смеси или ее детонационное сгорание.

Двигатель при этом перегревается, выгорает масло на стенках цилиндров, а это ведет к недостаточной смазке трущихся поверхностей и еще большему их нагреву. В результате увеличивается износ цилиндров, поршней, поршневых колец, коренных и шатунных подшипников.

При чрезмерном охлаждении цилиндров и других деталей часть тепла уносится с охлаждающей жидкостью и не превращается в полезную работу. Кроме того, горючая смесь, попадая на холодные стенки цилиндров, конденсируется и, превращаясь в бензин, смывает масло со стенок цилиндров, а стекая в поддон картера двигателя, разжижает там масло, ухудшая его смазочные свойства, Все это при водит к потере мощности двигателя и к его износу.

Исследованиями установлено, что наиболее оптимальная температура охлаждающей жидкости при работе двигателя 85-95°С. Для поддержания ее в заданных пределах в системе охлаждения устанавливают термостат и жалюзи.

Температуру охлаждающей жидкости в двигателе контролируют при помощи термометра в кабине автомобиля, и датчика, установленного в головке блока цилиндров.

Распределение теплоты, выделившейся при сгорании горючей смеси в цилиндрах двигателя, видно из уравнения теплового баланса, которое может быть ориентировочно составлено на основании теоретических подсчетов или определено путем лабораторного исследования.

Уравнение теплового баланса имеет вид:

QT = QЕ + QОХ + QГ + QHC + QOC

где QЕ - теплота, эквивалентная эффективной работе двигателя, Дж/ч; QT - теплота, выделяемая топливом за один час при его сгорании в цилиндрах двигателя, Дж/ч; QОХ - теплота, отводимая системой охлаждения, Дж/ч; QГ - теплота, отводимая с отработавшими газами, Дж/ч; QHC - тепловые потери, обусловленные неполным сгоранием топлива в цилиндрах двигателя, Дж/ч; QОС - остаточный член уравнения теплового баланса, учитывающий все другие тепловые потери, не вошедшие в величины QОХ, QГ, QНС, Дж/ч.

Распределение теплоты в различных двигателях неодинаково. Оно зависит от конструктивных факторов, таких как тип двигателя, степень сжатия, диаметр и ход поршня, а также от эксплуатационных показателей.

Глава 2. Жидкостная система охлаждения

Жидкостные системы охлаждения получили большее распространение, так как с их помощью создается более благоприятный тепловой режим для деталей двигателя возможность изготовления деталей двигателя из сравнительно недорогих материалов. Такие двигатели при при работе создают меньше шума за Счет наличия двойных стенок (рубашки) и слоя охлаждающей жидкости.

Система охлаждения - жидкостная, закрытого типа, с принудительной циркуляцией. Герметичность системы обеспечивается впускным и выпускным клапанами в пробке расширительного бачка. Выпускной клапан поддерживает повышенное (по сравнению с атмосферным) давление в системе на горячем двигателе (за счет этого температура кипения жидкости становится выше, уменьшаются паровые потери). Он открывается при давлении 1,1-1,5 кгс/см2. Впускной клапан открывается при понижении давления в системе относительно атмосферного на 0,03-0,13 кгс/см2 (на остывающем двигателе).

Тепловой режим работы двигателя поддерживается термостатом и электровентилятором радиатора. Последний включается датчиком, ввернутым в левый бачок радиатора (на двигателе ВАЗ-2110) или через реле по сигналу электронного блока управления двигателем (на двигателях ВАЗ-2111, -2112). Контакты датчика замыкаются при температуре 99±2°С, а размыкаются при температуре 94±2°С.

Для контроля температуры охлаждающей жидкости в головку блока цилиндров двигателя ввернут датчик, связанный с указателем температуры на приборной панели. В выпускном патрубке впрыскных двигателей (ВАЗ-2111, -2112) установлен дополнительный датчик температуры, выдающий информацию для электронного блока управления двигателем.

Насос охлаждающей жидкости - лопастной, центробежного типа, приводится от шкива коленчатого вала зубчатым ремнем привода газораспределительного механизма. Корпус насоса - алюминиевый. Валик вращается в двухрядном подшипнике с «пожизненным» запасом пластичной смазки.

Наружное кольцо подшипника стопорится винтом. На передний конец валика напрессован зубчатый шкив, на задний - крыльчатка. К торцу крыльчатки прижато упорное кольцо из графитосодержащей композиции, под которым находится сальник. При выходе насоса из строя рекомендуется заменять его в сборе.

Перераспределением потоков жидкости управляет термостат. На холодном двигателе перепускной клапан термостата перекрывает патрубок, ведущий к радиатору, и жидкость циркулирует только по малому кругу (через байпасный патрубок термостата), минуя радиатор. На двигателе ВАЗ-2110 малый круг включает радиатор отопителя, впускной коллектор, блок подогрева карбюратора и жидкостную камеру полуавтоматического пускового устройства. На двигателях ВАЗ-2111, -2112 жидкость, кроме отопителя, подается к блоку подогрева дроссельного узла (подогрев впускного коллектора не предусмотрен).

При температуре 87±2°С перепускной клапан термостата начинает перемещаться, открывая основной патрубок; при этом часть жидкости циркулирует по большому кругу, через радиатор. При температуре около 102°С патрубок полностью открывается, и вся жидкость циркулирует по большому кругу. Ход основного клапана должен составлять не менее 8 мм.

Термостат двигателя ВАЗ-2112 имеет повышенное сопротивление байпасного клапана (дроссельное отверстие), за счет чего увеличивается поток жидкости через радиатор отопителя.Охлаждающая жидкость заливается в систему через расширительный бачок.Он изготовлен из полупрозрачного полиэтилена, что позволяет визуально контролировать уровень жидкости.

Бортовая система контроля также сообщает о падении уровня жидкости, для этого в крышке бачка предусмотрен датчик. С бачком также соединены две пароотводные трубки: одна - от радиатора отопителя, другая - от радиатора охлаждения двигателя.

Радиатор состоит из двух вертикальных пластмассовых бачков (левый - с перегородкой) и двух горизонтальных рядов круглых алюминиевых трубок с напрессованными охлаждающими пластинами. Для повышения эффективности охлаждения пластины штампуются с насечкой. Трубки соединены с бачками через резиновую прокладку. Жидкость подается через верхний патрубок, а отводится через нижний. Рядом с впускным патрубком расположен тонкий патрубок пароотводной трубки.

Емкость системы жидкостного охлаждения зависит от размеров и степени форсирования (например, степени сжатия) двигателя и в среднем составляет 0,2.,.0,3 л на лошадиную силу. Поэтому у легковых автомобилей она содержит до 8...12 л жидкости, у грузовых машин с бензиновым карбюраторным двигателем -- до 30 л, а у грузовиков с дизельным двигателем -- до 50 л. Антифриз, содержащий антикоррозийные и антивспенивающие добавки, а также добавки, исключающие образование накипи, марки тосол А-40 или А-65 имеет температуру загустения соответственно -- 40 и -- 65°С. При работе двигателя жидкость, омывающая его цилиндры и головку, нагревается и открывает автоматический клапан (термостат), расположенный в трубопроводе, соединяющем двигатель с радиатором. Насос, приводимый в действие от коленчатого вала, создает циркуляцию жидкости в системе. Горячая жидкость, проходя по трубкам радиатора, отдает тепло воздуху, подаваемому в него вентилятором.

Интенсивность охлаждения двигателя можно менять, изменяя интенсивность циркуляции жидкости или интенсивность воздушного потока, проходящего через радиатор, в зависимости от температуры воздуха окружающей среды или условий движения (скорость, нагрузка и т.д.).

Не рекомендуется использование воды в системе охлаждения: горячая вода вызывает интенсивную коррозию алюминиевых деталей.

Глава 3. Воздушная система охлаждения

двигатель охлаждение жидкостный воздушный

В двигателях с воздушным охлаждением для обеспечения нормального теплового состояния двигателя площади наружных поверхностей головок и цилиндров увеличивают путем их оребрения. От поверхности оребрения тепло, поступающее к ней от стенок камеры сгорания и стенок цилиндра, отводится охлаждающим потоком воздуха.

Положительными особенностями системы воздушного охлаждения являются несложное обслуживание, надежность в эксплуатации, меньший по сравнению с системой жидкостного охлаждения вес и простота конструкции, упрощение эксплуатации двигателя в безводных районах, а также устранение опасности замерзания воды в радиаторе и рубашке двигателя (в случае заполнения их водой) при низких температурах.

Для получения эффективного и равномерного охлаждения при минимальной затрате мощности в двигателях с воздушным охлаждением применяют дефлекторы. Дефлекторы представляют собой направляющие устройства для подачи охлаждающего потока воздуха к оребренным поверхностям с определенными скоростью и направлением.

При проектировании системы воздушного охлаждения стремятся обеспечить подачу охлаждающего воздуха в первую очередь к наиболее горячим местам головки цилиндров (перемычки между гнездами клапанов и др.), а также к свечам зажигания (в бензиновых двигателях) и форсункам (в дизелях). Для улучшения теплопередачи поток охлаждающего воздуха должен омывать поверхности охлаждения равномерно и с достаточно высокой скоростью.

Расчет системы воздушного охлаждения автомобильных и тракторных двигателей сводится к определению параметров оребрения двигателя, производительности и размеров вентилятора, а также затрачиваемой на привод вентилятора мощности. Проведение этого расчета вследствие влияния ряда трудно учитываемых факторов, а также из-за отсутствия данных о взаимозависимости расчетных параметров системы охлаждения весьма сложно и связано с большими трудностями. В особенности сложен теоретический расчет теплопередачи и аэродинамического сопротивления оребрения двигателя. Поэтому на практике при проектировании системы воздушного охлаждения обычно задаются удельной поверхностью оребрения и широко пользуются экспериментальными данными прототипов двигателей.

В начале расчета задаются его исходными параметрами, к которым относятся: а) температура, давление и влажность окружающего двигатель воздуха, б) рабочие температуры деталей двигателя и в) расчетный режим работы двигателя.

В качестве расчетной температуры окружающего воздуха принимают температуру, равную 40 °С. Превышение рабочих допустимых температур может вызвать нарушение работы (увеличение нагарообразования, коробление головки цилиндра, закоксовывание и зависание иглы форсунки в дизелях, детонацию и калильное зажигание в бензиновых двигателях, повышенный износ цилиндра, поршня и поршневых колец). Средняя температура у оснований чугунных ребер цилиндров 130-170 °С; у оснований чугунных ребер головки цилиндров 170-220 °С. При алюминиевых сплавах средние температуры соответственно 130-150 и 160-200 °С. Минимальные температуры внутренних поверхностей цилиндра и его головки стремятся обеспечить не ниже 130-140 °С, т. е. значительно выше точки росы выпускных газов.

Заключение

В заключении хотелось бы сказать, что система охлаждения играет важную роль для двигателя, так как она отводит избыточное тепло от стенок цилиндра и поддерживает тепловой режим двигателя в заданных пределах. Различают 2 типа систем охлаждения -- это жидкостная и воздушная,но большего распространения получила жидкостная система, так как она обеспечивает наиболее оптимальный режим работы двигателя, при котором наибольшее количество теплоты, выделившейся при сгорании горючей смеси в цилиндрах двигателя, превращается в полезную работу.

Список используемой литературы

1. Автомобиль. Под редакцией А.Н. Островцева.-М., Машиностроение, 1976 г.

2. Н.Н. Вишняков , В.К. Вахламов. Автомобиль Основы конструкции , М.: Машиностроение, 1986 г.

3. Михайловский Е.В., Серереков К.Б. Устройство автомобиля. М.:Машиностроение, 1981 г.

4. Иларионов В.А., Морин М.М. Теория и конструкция автомобилей. М.: Машиностроение, 1979 г.

5. «Устройство и эксплуатация автомобилей» В.П. Полосков, П.М. Лещёв.

6. «Устройство автомобилей» Ю.И. Боровских, Ю.В. Буралёв, К.А. Морозов.

7. Автомобильные двигатели: теория и техническое обслуживание 4-е издание Джеймс Д. Холдерман, Чейз Д. Митчелл, мл.

Приложение

Рис .1 Жидкостная система охлаждения

1 - радиатор отопителя

2 - пароотводящий шланг радиатора отопителя

3 - шланг отводящий

4 - шланг подводящий

5 - датчик температуры охлаждающей жидкости (в головке блока)

6 - шланг подводящей трубы насоса

7 - термостат

8 - заправочный шланг

9 - пробка расширительного бачка

10 - датчик указателя уровня охлаждающей жидкости

11 - расширительный бачок

12 - выпускной патрубок

13 - жидкостная камера пускового устройства карбюратора

14 - отводящий шланг радиатора

15 - подводящий шланг радиатора

16 - пароотводящий шланг радиатора

17 - левый бачок радиатора

18 - датчик включения электровентилятора

19 - электродвигатель вентилятора

20 - крыльчатка электровентилятора

21 - правый бачок радиатора

22 - сливная пробка

23 - кожух электровентилятора

24 - зубчатый ремень привода механизма газораспределения

25 - крыльчатка насоса охлаждающей жидкости

26 - подводящая труба насоса охлаждающей жидкости

27 - подводящий шланг к жидкостной камере пускового устройства карбюратора

28 - отводящий шланг

27 - шланг подвода охлаждающей жидкости к дроссельному патрубку

29 - датчик температуры охлаждающей жидкости в выпускном патрубке

30 - трубки радиатора

31 - сердцевина радиатора

Размещено на Allbest.ru