Типы систем охлаждения

Устройство автомобилей

Жидкостная система охлаждения

Виды жидкостных систем охлаждения

Жидкостная система охлаждения может быть термосифонной и принудительной , открытой и закрытой .
Большинство современных автомобильных двигателей оснащены принудительной системой охлаждения закрытого типа из-за ряда существенных преимуществ.

При термосифонной системе охлаждения жидкость циркулирует по рубашке охлаждения и соединенному с ней радиатору благодаря разнице плотности горячей и холодной жидкости в верхней и нижней части системы (горячая жидкость поднимается, а холодная опускается самотеком, без применения перекачивающих устройств). Такая система проста, но малоэффективна и требует радиатор увеличенной емкости.
Поэтому термосифонная система жидкостного охлаждения распространения на автомобильных двигателях не получила; обычно применяется принудительная система охлаждения, в которой циркуляция охлаждающей жидкости обеспечивается жидкостным насосом.

Открытая система сообщается с окружающей средой (атмосферой) непосредственно, т. е. в такую систему постоянно может поступать воздух, а из системы выпускаться пар.
Закрытая система сообщается с окружающей средой посредством специальных клапанов, размещенных в пробке радиатора или крышке расширительного бачка. Такая система сообщается с атмосферой лишь в случае значительного превышения давления в ней, выпуская пар и горячий воздух через клапана. Это позволяют поднять давление и температуру кипения охлаждающей жидкости, благодаря чему можно уменьшить габаритные размеры радиатора.

Закипевшая охлаждающая жидкость резко снижает эффективность системы охлаждения, так как в этом случае в жидкости образуются пузырьки пара, препятствующие циркуляции жидкости и теплообменным процессам. Поэтому современные автомобильные двигатели оснащаются закрытой системой охлаждения, позволяющей использовать более высокий нагрев жидкости без закипания.

Устройство и работа жидкостной системы охлаждения

В классическом исполнении жидкостная система охлаждения двигателя состоит из жидкостного и воздушного трактов. Жидкостный тракт системы включает в себя (см. рис. 1) : рубашку 6 охлаждения, термостат, радиатор 1, жидкостный насос 5, расширительный бачок 4 и трубопроводы.

Воздушный тракт системы состоит из радиатора 1, вентилятора 9 и направляющих элементов тракта (диффузора).

Принцип действия системы охлаждения заключается в следующем: жидкостный насос 5, приводимый от коленчатого вала двигателя, засасывает охлаждающую жидкость из нижней части радиатора и нагнетает ее в рубашку охлаждения 6. Проходя по каналам и полостям рубашки, жидкость забирает избыток теплоты у цилиндров и головки блока цилиндров, охлаждая детали.
Затем охлаждающая жидкость через систему патрубков и термостат поступает в верхний бачок 12 (рис. 1,б) радиатора, откуда по множеству трубок, составляющих сердцевину радиатора, скатывается в нижний бачок, отдавая по пути теплоту и охлаждаясь.
Далее охлаждающая жидкость опять засасывается насосом и циркуляция повторяется.
Описанный путь охлаждающей жидкости называют циркуляцией по большому кругу (рис. 2,б) .

На пути охлаждающей жидкости из рубашки охлаждения в верхнем патрубке устанавливается специальный прибор – термостат, представляющий собой температурный клапан, который автоматически, в зависимости от степени нагрева, изменяет направление движения охлаждающей жидкости.
Если жидкость холодная, т. е. еще не прогрелась до рабочей температуры, клапан термостата перекрывает проход жидкости в радиатор и направляет ее сразу в насос, откуда она вновь поступает к рубашке охлаждения двигателя.
Такой путь жидкости, когда она перемещается, минуя радиатор, называется циркуляцией по малому кругу (рис. 2,а) .

По малому кругу жидкость циркулирует при пуске холодного двигателя, обеспечивая его быстрый прогрев до рабочих температур. Когда двигатель прогревается, термостат обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости по большому кругу, через радиатор.

Клапан термостата начинает открываться, пропуская охлаждающую жидкость в радиатор при температуре 70…87 ˚С.

Интенсивному охлаждению жидкости в радиаторе способствует поток воздуха, создаваемый вентилятором 9. Скорость потока охлаждающего воздуха зависит от скорости движения автомобиля. Изменить скорость воздушного потока можно с помощью жалюзи 2 (рис. 2,а) , установленных перед радиатором.
На современных автомобилях изменение интенсивности обдува радиатора воздухом осуществляется автоматическими устройствами, например, вентиляторами с приводом от управляемого термодатчиком электродвигателя, гидромуфтами различных конструкций и т. п.

Охлаждающая жидкость может подводиться к рубашке охлаждения двигателя через нижний пояс цилиндров, верхний пояс и головку блока цилиндров. Подвод охлаждающей жидкости через нижний пояс цилиндров характерен для дизелей, которые допускают повышение температуры головки блока цилиндров, способствующее лучшему воспламенению рабочей смеси от сжатия.

В двигателях с принудительным воспламенением, склонных к детонации при наличии в камере сгорания перегретых зон, охлаждающая жидкость подводится через верхние пояса (рис. 1,б) или даже через головку блока цилиндров (рис. 1,в) . В последнем случае нагретые участки головки блока цилиндров охлаждаются наиболее интенсивно.

Для подвода охлаждающей жидкости в рубашку охлаждения иногда применяют водораспределительные трубы 14 (рис. 1,в) , имеющие окна против каждого цилиндра. Благодаря этому достигается параллельный подвод охлаждающей жидкости одинаковой температуры ко всем цилиндрам и улучшается равномерность их охлаждения.

Контроль над работой системы охлаждения осуществляется с помощью датчиков и указателя температуры, а также сигнализатора аварийной температуры охлаждающей жидкости.

Датчики устанавливаются в системе охлаждения двигателя, а указатель и сигнализатор – на приборной доске (щитке приборов) в кабине водителя.

Теплота, отводимая жидкостью от деталей двигателя, используется для подогрева впускного трубопровода, улучшения смесеобразования, а также для отопления кабины или салона автомобиля в холодную погоду.

Виды систем охлаждения и принцип их работы

Система охлаждения служит для поддержания оптимального теплового режима двигателя путем принудительного отвода теп­лоты от нагретых деталей и передачи этой теплоты окружающей среде.

В современных двигателях в полезную работу превращается лишь 23. 42 % теплоты, выделяющейся в цилиндрах двигателя, осталь­ная теплота уносится отработавшими газами, охлаждающей жид­костью или воздухом и затрачивается на трение, рассеивание в окружающую среду внешними поверхностями двигаггеля и др.

Теплота, используемая на выполнение полезной работы, а также ее затраты на указанные виды потерь составляют тепловой баланс двигаггеля.

Так как сгорание в двигателе происходит при высоких темпе­ратурах, достигающих 2200. 2300’С, то без принудительного ох­лаждения такие детали, как цилиндр, поршень и направляющие втулки клапанов, нагревались бы до температуры, значительно« превышающей температуру воспламенения (вспышки) масла. Поэтому для поддержания нормального теплового режима рабо-, ты узлов и механизмов необходимо принудительно отводить теп­лоту от взаимодействующих деталей, не допуская их перегрева. Количество теплоты, которое должна отводить система охлажде-‘ ния, зависит от мощности и режимов работы двигателя.

При перегреве двигателя увеличиваются силы трения и изна­шивание деталей, уменьшаются тепловые зазоры, происходит нагарообразование, ухудшается наполнение цилиндров карбюра­торных двигателей горючей смесью, а дизелей — очищенным воз­духом. Однако при чрезмерном отводе теплоты возникает перео­хлаждение двигателя, которое вызывает изменение вязкостных свойств масла, что приводит также к увеличению изнашивания деталей и механических потерь на трение, снижению мощности и экономичности двигателя. Поэтому независимо от нагрузки дви­гателя, следует поддерживать его тепловой режим в пределах 85. 95 в С.

В современных двигателях применяют воздушное или жидкост­ное охлаждение. При воздушном охлаждении через оребренные поверхности блока и головки цилиндров излишняя теплота отводит­ся потоком воздуха, создаваемым многолопастным вентилятором с устройством, регулирующим интенсивность охлаждения.

В воздушной системе охлаждения отсутствует радиатор, жидкост­ный насос, каналы и трубопроводы для охлаждающей жидкости, поэтому к преимуществам такой системы относятся простота кон­струкции, уменьшение массы, удобство обслуживания и, кроме того, исключается опасность размораживания двигателя зимой. Размораживание, т.е. замерзание воды в системе водяного охлаж­дения, приводит к образованию трещин в блоке цилиндров.

Несмотря на то, что система воздушного охлаждения обеспе­чивает условия для необходимого отвода теплоты от сильно на­гретых деталей, требуется сравнительно большая мощность дви­гателя для приведения в действие вентилятора и затрудняется пуск двигателя при низкой температуре из-за отсутствия возможности прогрева его горячей водой. Поэтому наибольшее распростране­ние получили жидкостные системы с принудительной циркуля­цией охлаждающей жидкости. Такие системы более эффективны в работе и вместе с пусковыми устройствами обеспечивают легкий пуск двигателя при отрицательных температурах окружающего воздуха и создают меньший шум при его работе.

В качестве охлаждающих жидкостей применяется вода или ее эти- ленгликолевые смеси — антифризы. Широкое распространение полу­чили смеси, замерзающие при низкой температуре: Тосол А-40М, ОЖ-40 «Лена» и Тосол А-65. Антифризы получают разбавлением технического этиленлшколя водой. Например, Тосол А-40М пред­ставляет собой 50 %-ную смесь воды с этиленгликолем, которая при температуре – 40 *С превращается не в лед, а в густую массу, не вызывающую повреждения блока цилиндров или радиатора.

Принципиальные схемы жидкостной системы охлаждения дви­гателей показаны на рис. 5.1. В зависимости от теплового состоя­ния двигателя циркуляция жидкости в системе происходит по большому или малому кругу (рис. 5.1, а) и обеспечивается насосом

Жидкость, проходящая через радиатор, охлаждается воздухом, подаваемым под напором вентилятором /9, и потоком воздуха, возникающим при движении автомобиля и регулируемым при помощи жалюзи (пласгин-сгворок) 17. Охлажденная жидкость через нижний патрубок 22 радиатора подается снова к насосу 8 и далее в рубашку охлаждения 7 блока и головки цилиндров.

5 6 7 S 9 10 11 1213 14 15

При пуске и работе непрогретого двигателя, когда температура охлаждающей жидкости ниже 72 ее циркуляция происходит по малому кругу. В этом случае жидкость не поступает в радиатор, так как клапан термостата 9 закрыт, а проходит по рубашке ох­лаждения 7 блока и головки цилиндров и через перепускной ка­нал 10, омывая термостат, снова поступает к насосу, обеспечивая тем самым быстрый прогрев холодного двигателя. По мере повы­шения температуры охлаждающей жидкости клапан термостата открывается, и она начинает циркулировать по большому кругу.

В V-образных двигателях ЗИЛ-508, -5081, ЗМЗ-511 и других (рис. 5 Л, б) жидкость через приливы 23 корпуса насоса подается в раструбы рубашки охлаждения левого и правого рядов цилиндров и далее через полость 24 впускного газопровода и термостат по­ступает в радиатор 16, а затем к насосу. Одновременно из полости трубопровода по гибкому шлангу 25 жидкость также поступает в рубашку охлаждения компрессора, а по шлангу 26 возвращается в насос.

Для нормальной работы двигателя температура охлаждающей жидкости при входе в водяную рубашку должна составлять 75. 80*С, а при выходе из нее 85. 95*С.

Для повышения температуры кипения воды в современных двигателях применяют закрытую систему охлаждения, которая может сообщаться с атмосферой при помощи пароотводной труб­ки /5только через паровоздушный клапан, расположенный в проб­ке 14 радиатора или в пробке 27 расширительного бачка 28, име­ющего сливной кран 21.

Температуру охлаждающей жидкости в системах охлаждения контролируют с помощью дистанционных магнитоэлектрических термометров, состоящих из указателей 5 и встроенных термодат­чиков 6. О перегреве жидкости в системе охлаждения сигнализи­рует контрольная лампочка, установленная на щитке приборов (у автомобилей ЗИЛ-431410, ГАЗ-3307 и -3110 «Волга») и со­единенная с термодатчиком 12, ввернутым в верхний бачок ради­атора.

Рис. 5Л. Схемы жидкостных систем охлаждения двигателей:

а — ЗМЗ-402; б — ЗИЛ-5081; / — кран; 2 — шланги; 3 — радиатор отопителя салона; 4 — распределительная трубе; 5 — указатель температуры: 6, 12 — термо- ддгчики соответственно головки блока и верхнего бачка радиатора; 7 — рубашка охлаждения; насос; 9 — термостат, /0— перепускной канал; //, 22 — соот­ветственно верхний и нижний патрубки радиатора; /Л 20 — соответственно аерхний и нижний бачки радиатора; 14, 27 — пробки соответственно радиатора и расширительного бачков; 15 — пароотводная трубка; 16 — радиатор; 17 — жалюзи; 18 — шкив; 19 — вентилятор; 21 — сливной кран; 23 — приливы корпу­са насоса; 24 — полость впускного газопровода; 25, 26 — шланга компрессора;

28 — расширительный бачок; 29 — тяга

В связи с тем что насос расположен в передней части двигателя, теплоотдача от задних цилиндров и их камер сгорания и других деталей ухудшается, так как к ним поступает уже подогретая передними цилиндрами охлаждающая жидкость. Поэтому в от­дельных конструкциях двигателей предусматривается циркуляция жидкости через распределительную трубу 4 или продольный ка­нал с отверстиями, направленными к наиболее нагретым дета­лям (выпускные клапаны, стенки камеры сгорания, свечи зажи­гания и т.д.).

і утютнотельная; 18 — манжета

Кроме основного назначения, систему охлаждения двигателя используют для отопления пассажирского помещения кузовов легковых автомобилей и автобусов, а также кабин грузовых авто­мобилей. Для этой цели в отопительной системе имеются специ­ально встроенные в салон кузова или кабины радиаторы 3₉ к ко­торым через кран 1 и шланги 2 нагретая жидкость подается из системы охлаждения двигателя.

Последнее изменение этой страницы: 2016-09-19; Нарушение авторского права страницы

Виды систем охлаждения и принцип их работы

– длительная работа двигателя с большими нагрузками;

– частый перегрев двигателя;

– естественный износ сопряжения;

– износ поршневых колец.
Признак неисправности:

– щелкающие звуки, которые прослушиваются при запуске
и прогреве двигателя;

– признаком падения компрессии является легкое проворачивание карбюраторного двигателя пусковой рукояткой, падение мощности, дымный выхлоп, повышенный расход моторного масла, неплотное прилегание клапанов, прогорание про­кладки головки блока цилиндров.

Для устранения неисправностей необходимо:

– заменить изношенные поршни и кольца;

– очистить кольца и канавки поршня от нагара;

– очистить посадочные фаски клапанов и их сёдел, а при необходимости отрегулировать зазоры в клапанах;

заменить прогоревшую прокладку головки блока цилинд­ров, подтянуть гайки крепления головки блока цилиндров

3. Подвожу итоги занятия, даю задание на самоподготовку.

Руководитель занятия _______________________

Система охлаждения.

СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ

Виды систем охлаждения и принцип их работы

На современных двигателях внутреннего сгорания приме­няют жидкостное или воздушное охлаждение. На отечествен­ных автомобильных двигателях, используемых на военной ав­томобильной технике, широкое распространение получили жидкостные системы с принудительной циркуляцией охлаж­дающей жидкости. В качестве охлаждающей жидкости при­меняется вода или её этиленгликолевые смеси – антифризы и тосолы.

Принципиальные схемы жидкостных систем охлаждения двигателей показаны на рис.5.1. В зависимости от теплового состояния двигателя циркуляция жидкости в системе проис­ходит по большому или малому кругу (рис.5.1,а) и обеспечивается насосом 8, который приводится в действие шкивом 18, соединённым клиноремённой передачей со шкивом коленча­того вала. При нормальном тепловом режиме работы двига­теля охлаждающая жидкость циркулирует по большому кру­гу. При этом клапан термостата 10 открыт и жидкость через патрубок 11 подаётся к верхнему бачку 13 радиатора 16, отку­да по трубкам сердцевины радиатора она поступает в нижний его бачок 20 (направление движения жидкости показано стрелками). Жидкость, проходящая через радиатор, охлаждается воздухом, подаваемым под напором вентилятором 19, и пото­ком воздуха, возникающего при движении автомобиля и регу­лируемым при помощи жалюзи 17. Охлажденная жидкость через нижний патрубок 22 радиатора подается снова к насосу 8 и далее в рубашку охлаждения 7 блока и головки цилиндров. При пуске и работе непрогретого двигателя, когда температу­ра охлаждающей жидкости ниже 72°С, её циркуляция проис­ходит по малому кругу. В этом случае жидкость не поступает в радиатор, так как клапан термостата 10 закрыт, а проходит по рубашке 7 блока и головкам цилиндров и через перепуск­ной канал 9, омывая термостат 10, снова поступает к насосу, обеспечивая тем самым быстрый прогрев холодного двигате­ля. По мере повышения температуры охлаждающей жидкости клапан термостата открывается, и она начинает циркулиро­вать по большому кругу.

На двигателе ЗИЛ-131 (рис, 5.1, б) жидкость через приливы 23 корпуса насоса подается в раструбы рубашки охлаждения левого и правого рядов цилиндров и далее через полость 26 впус­кного трубопровода и термостат 10 поступает в радиатор 16, а затем к насосу. Одновременно из полости трубопровода по гиб­кому шлангу 24 жидкость также поступает в рубашку охлажде­ния компрессора, а по шлангу 25 возвращается в насос. Для нормальной работы двигателя температура охлаждающей жид­кости при входе в водяную рубашку должна быть в пределах 75-80°С, а при выходе из нее 85-95°С.

Для повышения температуры кипения воды в современных двигателях применяют закрытую систему охлаждения, которая может сообщаться с атмосферой при помощи пароотводной трубки 15 только через паровоздушный клапан, расположен­ный в пробке 14 радиатора или в пробке 27 расширительного бачка 28, имеющего сливной кран 21

Рис. 5.1.Схемы жидкостных систем охлаждения двигателей: а-ЗМЗ-24-01; б-ЗИЛ-131

Температуру охлаждающей жидкости контролируют с помо­щью дистанционных магнитоэлектрических термометров, состо­ящих из указателей 5 (рис. 5.1,а) и встроенных в систему охлаж­дения датчиков 6. О перегреве жидкости в системе охлаждения сигнализирует контрольная лампочка на щитке приборов (ЗИЛ-131) соединенная с термодатчиком 12, ввернутым в верхний ба­чок радиатора. Более наглядно схема системы охлаждения дви­гателя ЗИЛ-131 показана на рис. 5.2.

На двигателе автомобиля КАМАЗ-4310 система охлаждения жидкостная, закрытого типа с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости. Основными элементами системы яв­ляются те же узлы, что и на ЗИЛ-131 и, кроме того, на двигате­лях КАМАЗ-740 установлена гидромуфта привода вентилято­ра с её выключателем. Но и многие одноименные узлы и меха­низмы систем охлаждения двигателей ЗИЛ-131 и КАМАЗ-740 значительно отличаются по конструкции

Во время работы двигателя КАМ АЗ-740 циркуляция охлаж­дающей жидкости в системе создается центробежным насосом. Жидкость нагнетается в водяную полость левого ряда цилинд­ров, а через трубу 12 (рис. 5.3) – в водяную полость правого ряда цилиндров. Омывая наружные поверхности гильз цилин­дров, охлаждающая жидкость через отверстия в верхних при-валочных плоскостях блока цилиндров поступает в водяные полости головок цилиндров. Из головок цилиндров горячая жидкость по водосборным трубам 4 и 6 поступает в коробку 16 термостатов, из которой в зависимости от температуры направляется в радиатор или на вход водяного насоса. Темпе­ратура охлаждающей жидкости в системе 80-98°С. Тепловой режим двигателя регулируется автоматически термостатами и выключателем гидромуфты привода вентилятора, которые уп­равляют направлением потока жидкости и работой вентилято­ра в зависимости от температуры охлаждающей жидкости в двигателе

Рис. 5.2.Схема системы охлаждения двигателя ЗИЛ-131:

1-радиатор; 2-водяной насос; 3-компрессор; 4-шланг (байпас); 5-термо-стат; 6-кран отопителя; 7-подводящая трубка; 8-отводящая трубка; 9-радиатор отопителя; 10-датчик указателя температуры воды в сис­теме охлаждения; 11-дозирующая вставка в заднем водоотводящем ка­нале впускной трубы; 12-сливной кран рубашки блока цилиндров; 13-слив-ной кран патрубка радиатора; 14-рукоятка привода сливного крана

Рис. 5.3. Схема системы охлаждения двигателя КАМАЗ-740:

1-перепускная трубка от двигателя к расширительному бачку; 2-соедини-тельная трубка от компрессора к бачку; 3-компрессор; 4-водосборная пра­вая трубка; 5-водяная соединительная труба; 6-водосборная левая труба; 7-перепускная труба термостатов; 8-водяной насос; 9-колено отводящего патрубка водяного трубопровода; 10-вентилятор; 11-сливной кран систе­мы охлаждения; 12-подводящая труба правого полублока; 13-патрубок подводящей трубы; 14-головка цилиндров; 15-выключатель гидромуфты привода вентилятора; 16-коробка термостатов; 17-патрубок отвода воды из бачка в водяной насос; 18-патрубок отбора воды в отопитель; 19-кран контроля уровня охлаждающей жидкости; 20-воздухоотводящая труба от радиатора; 21-расширительный бачок; 22-паровоздушная пробка; 23-тер-мостаты

Дата добавления: 2015-03-04 ; просмотров: 1575 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ