2.2. Система охлаждения

2.2.1. Общие положения

Данная система предназначена для поддержания оптимального теплового режима двигателя регулируемым отводом теплоты от наиболее горячих деталей.

В современных автомобильных двигателях в полезную работу превращается лишь 23…40 % теплоты, выделяющейся в цилиндрах. При перегреве двигателя теряется мощность и возрастает расход топлива. С другой стороны чрезмерное охлаждение приводит к ухудшению топливной экономичности и снижению срока службы. Поэтому следует поддерживать температуру двигателя независимо от нагрузки и температуры окружающей среды в пределах 85…100 ^оС.

В современных двигателях применяют воздушное или жидкостное охлаждение.

При первом охлаждение осуществляется через оребренные поверхности блока и головки цилиндров потоком воздуха, создаваемым многолопастным вентилятором. Преимущества: простота конструкции, уменьшение массы, удобства обслуживания. Недостатки: необходимость дополнительной мощности для привода вентилятора, возможность перегрева, трудность запуска зимой.

Наиболее широкое применение получила жидкостная система охлаждения с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости. Она лучше регулируется и равномернее охлаждает детали, бесшумна, потребляет немного мощности на привод насоса и вентилятора. Но эта система дороже и сложнее.

Охлаждающая жидкость циркулирует в пространстве между двойными стенками в блоке и головке блока цилиндров (рубашке). Циркуляцию обеспечивает насос который приводится в движение от коленчатого вала клиноременной передачи. В зависимости от теплового состояния двигателя циркуляция происходит по большому или малому кругу. При пуске и работе непрогретого двигателя, когда t_о.ж.< 72^оС. Жидкость циркулирует по малому кругу: от насоса к двигателю и обратно через перепускной клапан. Регулирование осуществляется термостатом, изменяющим свои размеры в зависимости от температуры жидкости. При нормальном тепловом режиме циркуляция охлаждающей жидкости осуществляется по большому кругу: от двигателя в радиатор от туда к насосу и вновь к нагретым деталям. При прохождении через радиатор теплота жидкости передается в окружающую среду.

Поток охлаждающей жидкости иногда специальным трубопроводом или продольным каналом направляется в первую очередь к наиболее нагретым деталям и узлам: выпускным каналам, стенкам камеры сгорания, свечам зажигания и т. д.

Система жидкостного охлаждения в современных двигателях выполняется закрытой, то есть сообщается с атмосферой не напрямую, а через клапаны давления в пробке (крошке) радиатора или расширительного бочка. При этом повышается температура кипения охлаждающей жидкости (вода, антифриз) до температуры 110…112 ^оС при давлении < 0,12 МПа.

Система охлаждения так же применяется для охлаждения компрессоров пневматической системы тормозов, а так же для отопления кабины водителя или салона автомобиля или автобуса.

2.2.2. Узлы системы охлаждения

Для создания принудительной циркуляции охлаждающей жидкости в системе охлаждения служит жидкостный насос центробежного типа. Он приводится в движение от коленчатого вала клиноременной или зубчатоременной передачи (ВАЗ 2108, 2109, 2110).

По подающему патрубку жидкость подается к центру крыльчатки и под действием центробежной силы отбрасывается к периферии корпуса, где располагается отводной патрубок. У центра крыльчатки – повышенное давление, на периферии – пониженное. Под действием этого перепада и происходит циркуляция охлаждающей жидкости.

Для охлаждения жидкости отводимой от двигателя предназначается радиатор. Он состоит из верхнего и нижнего бачков, соединенных между собой 3…4 рядами латунных или алюминиевых трубок. Трубки выполняют овальными для увеличения поверхности охлаждения в сердцевину радиаторов вводят латунные или стальные охлаждающие ребра пластинчатой или ленточной конструкции.

В заливной горловине верхнего бачка устанавливается пробка, в которой установлены впускной и выпускной клапаны. В некоторых автомобилях (ВАЗ 2108) заливных горловин нет и охлаждающую жидкость заливают через расширительный бачок, служащий для поддержания объема циркулирующей жидкости. В некоторых есть и горловина и бачок (ЗИЛ, КАМАЗ 5320, ВАЗ 2105, Москвич 2140). При повышении давления в системе охлаждения более чем Р > 0,045…0,12 МПа выпускной клапан открывается и пар или жидкость поступают в расширительный бачок. При уменьшении давления в системе Р < 0,01 МПа при охлаждении открывается впускной клапан для выравнивания давления и избежания деформации верхнего бачка. Для обогрева салона легковых автомобилей применяют специальный малый радиатор, управляемый краном.

Для ускорения прогрева холодного двигателя и автоматического поддержания теплового режима служит термостат. Его устанавливают на выходе охлаждающей жидкости из рубашек охлаждения головок цилиндров или впускного трубопровода в двигателя. Они могут быть твердыми (ВАЗ, ЗИЛ, КАМАЗ, Москвич) или жидкостными (Волга, ГАЗ 5312, сифонного типа). В режиме прогрева двигателя охлаждающая жидкость не поступает от двигателя в радиатор. При достижении t= 70…84^оС наполнитель увеличивается в объеме и начинает открывать клапан и охлаждающая жидкость поступает в радиатор. Полное открытие приt= 81…94 ^оС.

Все двигатели с жидкостным охлаждением имеют один элемент пневмосистем – вентилятор, который служит для увеличения скорости потока воздуха проходящего через радиатор. На многих автомобилях он приводится в движение клиноременной передачей от коленчатого вала. Устанавливается на одном валу с жидкостным насосом. На двигателях ЯМЗ 236, 238 – от системы зубчатых колес. На некоторых двигателях ( ГАЗ, КАМАЗ) применяют отключаемые муфтами вентиляторы (включение t75…90 ^оС, отключениеt70…80 ^оС от теплового реле)на автомобилях ВАЗ 2108 вентилятор приводится во вращение специальным электродвигателем, включается и выключается от термодатчиков.