Элементы системы охлаждения – :

Система охлаждения двигателя — DRIVE2

Назначение и классификация систем охлаждения
Температура газов в цилиндрах работающего двигателя достигает 1800-2000 градусов. Только часть выделенного при этом тепла преобразуется в полезную работу. Оставшаяся часть отводится в окружающую среду системой охлаждения, системой смазки и наружными поверхностями двигателя.
Чрезмерное повышение температуры двигателя приводит к выгоранию смазки, нарушению нормальных зазоров между его деталями следствием чего является резкое возрастание их износа. Возникает опасность заедания и заклинивания. Перегрев двигателя вызывает уменьшение коэффициента наполнения цилиндров, а в бензиновых двигателях еще и детонационное сгорание рабочей смеси.
Большое снижение температуры работающего двигателя также нежелательно. В переохлажденном двигателе мощность снижается из-за потерь тепла; вязкость смазки увеличивается, что повышает трение; часть горючей смеси конденсируется, смывая смазку со стенок цилиндра, повышая тем самым износ деталей. В результате образования серных и сернистых соединений стенки цилиндров подвергаются коррозии.

Система охлаждения предназначена для поддержания наивыгоднейшего теплового режима. Системы охлаждения подразделяются на воздушные и жидкостные. Воздушные в настоящее время на автомобилях встречаются крайне редко. Системы жидкостного охлаждения могут быть открытыми и закрытыми. Открытые системы – системы, сообщающиеся с окружающей средой через пароотводную трубку. Закрытые системы разобщены от окружающей среды, а поэтому давление охлаждающей жидкости в них выше. Как известно, чем выше давление, тем выше температура закипания жидкости. Поэтому закрытые системы допускают нагрев ОЖ до более высоких температур (до 110-120 градусов).

По способу циркуляции жидкости системы охлаждения могут быть:
— принудительными, в которых циркуляция обеспечивается насосом, расположенным на двигателе;
— термосифонными, в которых циркуляция жидкости происходит за счет разницы плотности жидкости, нагретой деталями двигателя и охлажденной в радиаторе. Во время работы двигателя жидкость в рубашке охлаждения нагревается и поднимается в верхнюю ее часть, откуда через патрубок поступает в верхний бачок радиатора. В радиаторе жидкость отдает теплоту воздуху, плотность ее повышается, она опускается вниз и через нижний бачок вновь возвращается в систему охлаждения.
— комбинированными, в которых наиболее нагретые детали (головки блоков цилиндров) охлаждаются принудительно, а блоки цилиндров – по термосифонному принципу.

Устройство системы охлаждения

Наибольшее распространение в автомобильных ДВС получили закрытые жидкостные системы с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости (ОЖ).

Закрытая система охлаждения с принудительной циркуляцией ОЖ

В состав таких систем входят: рубашка охлаждения блока и головки цилиндров, радиатор, насос ОЖ, вентилятор, термостат, патрубки, шланги, расширительный бачок. В систему охлаждения также включается радиатор отопителя.
ОЖ, находящаяся в рубашке охлаждения, нагреваясь за счет тепла, выделяе

www.drive2.ru

Схема циркуляции охлаждающей жидкости в системе охлаждения

На чтение 6 мин.

Все водители используют в своих автомобилях охлаждающую жидкость, но не все задумываются: а что она там, внутри, собственно, делает? И что вообще собой представляет система охлаждения двигателя?

Что такое система охлаждения и для чего она нужна

Система охлаждения двигателя

В процессе работы ДВС вырабатывает много тепла. Температура в цилиндрах может достигать 900 градусов! Если с этим ничего не делать и агрегат никак не охлаждать, показатель зашкаливает, что может привести мотор к поломкам и выходу из строя.

Чтобы отводить тепло от работающего агрегата и охлаждать его, была придумана система охлаждения. Первоначально она была воздушной – то есть, грубо говоря, мотор охлаждался с помощью обдува. Теперь же в современных транспортных средствах используется жидкостная система охлаждения.

В нее заливается специальная жидкость – антифриз. Температура ее застывания ниже, а закипания – выше, чем у обычной воды, а также отличные теплоотводные, защитные, антикоррозионные и другие полезные свойства. Омывая работающий двигатель, ОЖ забирает у него тепло, не давая перегреваться и выходить из строя.

Основные элементы системы охлаждения

Структурные элементы системы охлаждения двигателя

В систему циркуляции охлаждающей жидкости входят следующие элементы:

1. Радиатор. Этот элемент охлаждает антифриз, нагревшийся от мотора, возвращая ему нормальную температуру. Помимо него могут быть установлены еще масляный радиатор – для охлаждения смазывающего вещества, и радиатор для охлаждения отработанных газов.
2. Теплообменник. Используется для нагрева воздуха, устанавливается там, где выходит горячий антифриз.
3. Расширительный бачок. Через него антифриз поступает в систему. В процессе работы ОЖ может расширяться и сжиматься, бачок компенсирует изменения объема.
4. Центробежный насос, он же помпа. Именно он «гоняет» охлаждающую жидкость по системе.
5. Термостат. Поддерживает нормальную температуру в системе, регулируя поток ОЖ.
6. Датчик температуры ОЖ. Подает сигналы об изменении температуры на панель приборов и на реле включения вентилятора.
7. Вентилятор. Помогает охлаждать чрезмерно нагревшуюся жидкость.

Все эти элементы связаны с общим блоком управления. Также для их работы есть вспомогательные устройства – реле, нагреватели и т.д.

Роль охлаждающей жидкости в системе охлаждения

Как уже было сказано, основная задача системы охлаждения – отводить избыток тепла от нагретого двигателя, не давая ему перегреваться. Плохая циркуляция антифриза в двигателе может привести к его поломкам. Однако у современной системы охлаждения функций может быть больше. Среди них:

1. Нагревание воздуха. Это необходимо для нормальной работы системы отопления, а также кондиционирования и вентиляции.
2. Охлаждение моторного масла. Смазка также нагревается в процессе работы, что ухудшает ее свойства. Охлаждение помогает обеспечить равномерное и стабильное смазывание.
3. Охлаждение газов в механизме рециркуляции. Это нужно, чтобы снизить температуру горения топливной смеси.
4. Охлаждение жидкости в КПП. От температуры этой жидкости зависит функциональность коробки передач.

Плохая циркуляция охлаждающей жидкости наносит автомобилю вред в целом, поэтому все ее элементы должны функционировать нормально.

Как циркулирует ОЖ в системе охлаждения

Схема циркуляции жидкости в системе охлаждения двигателя

Схема циркуляции охлаждающей жидкости состоит из большого и маленького круга. К малому относятся только рубашка охлаждения и радиатор, там требуется меньшее количество жидкости.

При холодном моторе циркуляция охлаждающей жидкости в двигателе происходит по малому кругу. Когда мотор нагревается, открывается термостат и пускает антифриз по большому кругу.

Вот как циркулирует охлаждающая жидкость в двигателе:

1. Двигатель заводится, и антифриз начинает ходить по малому кругу. Этим процессом руководит насос.
2. Проходя по цилиндрам, ОЖ нагревается от них, затем возвращается к насосу и повторяет круг.
3. Когда хладагент достигает определенной температуры, термостат перекрывает малый круг и открывает большой, по которому жидкость и направляется далее.
4. Насос закачивает жидкость в двигатель, она забирает тепло и попадает в радиатор, где охлаждается за счет окружающей среды и воздушной системы.
5. Оставленное антифризом тепло используется для обогрева салона, если включена печка.
6. Остывшая охлаждающая жидкость отправляется насосом на следующий круг.
7. Если радиатора недостаточно для охлаждения антифриза до нужной температуры, включаются вентиляторы. Отключаются они по достижении ОЖ нужной температуры.
8. Если же антифриз, наоборот, слишком остывает, то термостат закрывает большой круг и вновь пускает жидкость по малому.

Таким образом, антифриз нужен автомобилю для того, чтобы поддерживать внутри мотора нормальную рабочую температуру. Она должна быть одинаковой, постоянной и составляет в среднем 90 градусов Цельсия. Благодаря этому мотор способен выдавать хорошую скорость и экономно расходовать горючее.

Плохая циркуляция ОЖ: из-за чего бывает, чем опасна и как ее избежать

Если не циркулирует охлаждающая жидкость вообще или же плохо циркулирует, то у этого могут быть разные причины:

1. Проблемы с насосом циркуляции охлаждающей жидкости. Поломки этого агрегата приводят к тому, что он перестает закачивать антифриз в двигатель или начинает делать это хуже.
2. Забитая система. В процессе эксплуатации антифриза в системе охлаждения могут скапливаться различные отложения, осадки. Особенно, если антифриз – низкого качества. Это могут быть и примеси из самого антифриза, и частички коррозии, и частички разрушившегося в результате кавитации металла, изношенных уплотнителей и шлангов и т.д. Эти взвеси оседают везде, забивая протоки и узлы. В результате жидкость с трудом «протискивается».
3. Утечки антифриза. Течь может возникнуть по причине коррозии, трещин, разрывов в расширительном бачке, шлангах и патрубках, в других элементах системы. При постоянной течи оставшегося объема ОЖ недостаточно для того, чтобы нормально циркулировать.

Нарушения движения охлаждающей жидкости в двигателе приводят к тому, что он перегревается, антифриз – тоже. Без должного остывания агрегат уже не может нормально работать, ломается и выходит из строя.

Чтобы такого не случилось, нужно придерживаться простых правил. Во-первых, использовать только качественный антифриз. Не стоит гнаться за дешевизной, лучше купить подороже, но проверенного, надежного производителя. Здесь есть другая опасность – под видом брендовых часто встречаются подделки. Поэтому покупать нужно еще и внимательно, и только при наличии у продавца необходимых сертификатов.

Во-вторых, необходимо внимательно следить за системой. Регулярно осматривать ее на предмет утечек и других неполадок. При первых же подозрения на неисправность провести более тщательный осмотр и исправлять ситуацию – самостоятельно или обратившись в автосервис.

Заключение

От системы охлаждения двигателя зависит многое. Она, как кровеносная система человека, заботится о работоспособности мотора и «здоровья» машины в целом. Поэтому внимательное к ней отношение и тщательный подбор антифриза – это гарант исправности этой системы, а значит – корректной и бесперебойной работы двигателя.

Видео

Система охлаждения двигателя. Устройство и принцип работы

autozhidkosti.ru

Как это работает: система охлаждения ДВС

    Сегодня из нашей постоянной рубрики «Как это работает» Вы узнаете устройство и принцип работы системы охлаждения двигателя, для чего нужен термостат и радиатор, а так же почему не получила широкого распространения воздушная система охлаждения.

 

 

 

 

 

 

    Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания осуществляет отвод теплоты  от деталей двигателя и передачу её в окружающую среду. Кроме основной функции система выполняет ряд второстепенных: охлаждение масла в системе смазки; нагрев воздуха в системе отопления и кондиционирования; охлаждение отработавших газов и др.

    При сгорании рабочей смеси, температура в цилиндре может достигать 2500°С, в то время как рабочая температура ДВС составляет 80-90°С. Именно для поддержания оптимального температурного режима существует система охлаждения, которая может быть следующих типов, в зависимости от теплоносителя: жидкостная, воздушная и комбинированная. Следует отметить, что жидкостная система в чистом виде уже практически не используется, так как не способна длительное время поддерживать работу современных двигателей в оптимальном тепловом режиме.

 

 

    Комбинированная система охлаждения двигателя:

    В комбинированной системе охлаждения в качестве охлаждающей жидкости часто используется вода, так как имеет высокую удельную теплоемкость, доступность и безвредность для организма. Однако вода имеет ряд существенных недостатков: образование накипи и замерзание при отрицательных температурах. В зимнее время года в систему охлаждения необходимо заливать низкозамерзающие жидкости – антифризы (водные растворы этиленгликоля, смеси воды со спиртом или с глицерином, с добавками углеводородов и др.).

 

 

 

 

    Рассматриваемая система охлаждения состоит из: жидкостного насоса, радиатора, термостата, расширительного бачка, рубашки охлаждения цилиндров и головок, вентилятора, датчика температуры и подводящих шлангов.

    Стоит оговорить, что охлаждение двигателя принудительное, а значит в нём поддерживается избыточное давление (до 100 кПа), вследствие чего температура кипения охлаждающей жидкости повышается до 120°С.

 

 

    При запуске холодного двигателя происходит его постепенный нагрев. Первое время охлаждающая жидкость, под действием жидкостного насоса, циркулирует по малому кругу, то есть в полостях между стенками цилиндров и стенками двигателя (рубашка охлаждения), не попадая в радиатор.  Это ограничение необходимо для быстрого введения двигателя в эффективный тепловой режим. Когда температура двигателя превышает оптимальные значения, охлаждающая жидкость начинает циркулировать через радиатор, где активно охлаждается (называют большим кругом циркуляции).

 

малый круг циркуляции

большой круг циркуляции

 

 

 

    Далее рассмотрим отдельно каждый элемент системы охлаждения двигателя.

 

 

ТЕРМОСТАТ.  По своей сути, это маленькое устройство работает как автоматический клапан. Термостат в закрытом состоянии не позволяет охлаждающей жидкости проникнуть в радиатор. Но при температуре среды 85-95°С он открывается и тогда циркуляция жидкости проходит по большому кругу (через радиатор). Причем чем выше температура среды, тем шире термостат открывается, что увеличивает его пропускную способность.

    Устройство и принцип работы:

 

Термостат сделан из латуни и меди. Состоит из цилиндра наполненного смесью воска и пыли графита (различные производители применяют свои собственные разработки и компоненты). В цилиндр с смесью вдавлен штырь и соединен с клапаном. Нагреваясь, искусственный воск значительно расширяется, выталкивая штырь, который открывает проход охлаждающей жидкости к радиатору. Стальная пружина, по мере остывания рабочего тела, возвращает клапан в закрытое состояние.

   

ЖИДКОСТНОЙ НАСОС. Насос обеспечивает принудительную циркуляцию жидкости в системе охлаждения двигателя. Чаще всего применяют лопастные насосы центробежного типа.        Вал 6 насоса установлен в крышке 4 с использованием подшипника 5. На конце вала напрессована литая чугунная крыльчатка 1. При вращении вала насоса охлаждающая жидкость через патрубок 7 поступает к центру крыльчатки, захватывается ее лопастями, отбрасывается к корпусу 2 насоса под действием центробежной силы и через окно 3 в корпусе направляется в рубашку охлаждения блока цилиндров двигателя.

     

РАДИАТОР обеспечивает отвод теплоты охлаждающей жидкости в окружающую среду. Радиатор состоит из верхнего и нижнего бачков и сердцевины. Его крепят на автомобиле на резиновых подушках с пружинами.     Наиболее распространены трубчатые и пластинчатые радиаторы. У первых сердцевина образована несколькими рядами латунных трубок, пропущенных через горизонтальные пластины, увеличивающие поверхность охлаждения и придающие радиатору жесткость. У вторых сердцевина состоит из одного ряда плоских латунных трубок, каждая из которых изготовлена из спаянных между собой по краям гофрированных пластин. Верхний бачок имеет заливную горловину и пароотводную трубку. Горловина радиатора герметически закрывается пробкой, имеющей два клапана: паровой для снижения давления при закипании жидкости, который открывается при избыточном давлении свыше 40 кПа (0,4 кгс/см2), и воздушный, пропускающий воздух в систему при снижении давления вследствие охлаждения жидкости и этим предохраняющий трубки радиатора от сплющивания атмосферным давлением. Используются и алюминиевые радиаторы: они дешевле и легче, но теплообменные свойства и надёжность ниже.

 

    Охлаждающая жидкость «бегая» по трубкам радиатора, охлаждается при движении встречным потоком воздуха.

 

 

    ВЕНТИЛЯТОР усиливает поток воздуха через сердцевину радиатора. Ступицу вентилятора крепят на валу жидкостного насоса. Они вместе приводятся во вращение от шкива коленчатого вала ремнями. Вентилятор заключен в установленный на рамке радиатора кожух, что способствует увеличению скорости потока воздуха, проходящего через радиатор. Чаще всего применяют четырех- и шестилопастные вентиляторы.

 

   
   

РАСШИРИТЕЛЬНЫЙ БАЧОК служит для компенсации изменений объема охлаждающей жидкости при колебаниях ее температуры и для контроля количества жидкости в системе охлаждения. Он также содержит некоторый запас охлаждающей жидкости на ее естественную убыль и возможные потери.

 

ДАТЧИК температуры охлаждающей жидкости относится к элементам управления и предназначен для установления значения контролируемого параметра и дельнейшего его преобразования в электрический импульс. Электронный блок управления получает данный импульс и посылает определенные сигналы исполнительным устройствам. При помощи датчика охлаждающей жидкости компьютер определяет количество топлива, требуемое для нормальной работы ДВС. Также, основываясь на показаниях датчика температуры охлаждающей жидкости блок управления, формирует команду включения вентилятора.

 

 

 

    Воздушная система охлаждения:

 

    В воздушной системе охлаждения отвод теплоты от стенок камер сгорания и цилиндров двигателя осуществляется принудительно потоком воздуха, создаваемым мощным вентилятором. Эта система охлаждения является самой простой, так как не требует сложных деталей и систем управления. Интенсивность воздушного охлаждения двигателей существенно зависит от организации направления потока воздуха и расположения вентилятора.

    В рядных двигателях вентиляторы располагают спереди, сбоку или объединяют с маховиком, а в V- образных — обычно в развале между цилиндрами. В зависимости от расположения вентилятора цилиндры охлаждаются воздухом, который нагнетается или просасывается через систему охлаждения.

    Оптимальным температурным режимом двигателя с воздушным охлаждением считается такой, при котором температура масла в смазочной системе двигателя составляет 70… 110°С на всех режимах работы двигателя. Это возможно при условии, что с охлаждающим воздухом рассеивается в окружающую среду до 35 % теплоты, которая выделяется при сгорании топлива в цилиндрах двигателя.

    Воздушная система охлаждения уменьшает время прогрева двигателя, обеспечивает стабильный отвод теплоты от стенок камер сгорания и цилиндров двигателя, более надежна и удобна в эксплуатации, проста в обслуживании, более технологична при заднем расположении двигателя, переохлаждение двигателя маловероятно. Однако воздушная система охлаждения увеличивает габаритные размеры двигателя, создает повышенный шум при работе двигателя, сложнее в производстве и требует применения более качественных горюче-смазочных материалов. Теплоёмкость воздуха мала, что не позволяет равномерно отводить от двигателя большое количество тепла и, соответственно, создавать компактные мощные силовые установки.

 

 

autogrodno.by

Назначение и устройство системы охлаждения двигателя

Назначение и устройство системы охлаждения двигателя

Система охлаждения предназначенная для охлаждения деталей двигателя, в процессе его работы и поддержания нормального температурного, наиболее выгодного теплового режима работы двигателя. Существуют жидкостное охлаждение, воздушное охлаждение и комбинированное охлаждение.

Перегрев двигателя ухудшает количественное наполнение цилиндра горючей смесью, вызывает разжижение и выгорание масла, в результате чего, могут заклинить поршни в цилиндрах и выплавиться вкладыши подшипников.

Переохлаждение двигателя вызывает уменьшение мощности и экономичности двигателя, на холодных деталях конденсируются пары бензина и в виде капель стекают по зеркалу цилиндра, смывая смазку, увеличиваются потери на трения, возрастает износ деталей и возникает необходимость в частой замене масла. А также происходит неполное сгорание топлива, отчего на стенках камеры сгорания образуется большой слой нагара – возможно зависание клапанов.

Для нормальной работы двигателя температура охлаждающей жидкости должна быть 80-95 градусов.

Тепловой баланс может быть представлен в виде диаграммы.

Рис. Диаграмма теплового баланса двигателя внутреннего сгорания.

На двигателях отечественного производства применяют закрытую принудительную жидкостную систему охлаждения, осуществляемую водяным насосом. Она непосредственно не сообщается с атмосферой, поэтому называется закрытой. В результате давление в системе увеличивается, температура кипения охлаждающей жидкости повышается до 108 – 119 градусов и снижается расход на ее испарение.

Данные системы охлаждения обеспечивают равномерное и эффективное охлаждение, а также производят меньше шума.

Рассмотрим систему охлаждения на примере двигателя марки ЗИЛ Рис. Схема системы охлаждения двигателя типа ЗИЛ. 1 – радиатор, 2 – компрессор, 3 – водяной насос, 4 – термостат, 5 – кран отопителя, 6 – подводящая трубка, 7 – отводящая трубка, 8 – радиатор отопителя, 9 – датчик указателя температуры воды в системе охлаждения двигателя, 10 – сливной кран рубашки блока цилиндров (в положении «открыто»), 11 – сливной краник радиатора.

Жидкость в рубашке охлаждения двигателя нагревается за счет отвода теплоты от цилиндров, поступает через термостат в радиатор, охлаждается в нем и под действием центробежного насоса (обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости в системе) возвращается в рубашку двигателя. В народе центробежный насос называют «помпой». Охлаждению жидкости способствует интенсивный обдув радиатора и двигателя потоком воздуха от вентилятора. Вентилятор усиливает поток воздуха через сердцевину радиатора, служит для улучшения охлаждения жидкости в радиаторе. Вентилятор может иметь различный привод.

– механический – постоянное соединение с коленчатым валом двигателя,

– гидровлический – гидромуфта. Гидромуфта включает в себя герметический кожух В, заполненный жидкостью.

В кожухе помещаются два сферических сосуда Д и Г, жестко соединенные с ведущим А и ведомым Б валами соответственно.

Рис. Гидромуфта, а – принцип действия; б – устройство, 1 – крышка блока цилиндров, 2 – корпус, 3 – кожух, 4 – валик привода, 5 – шкив, 6 – ступица вентилятора, А – ведущий вал, Б – ведомый вал, В – кожух, Г, Д – сосуды, Т – турбинное колесо, Н – насосное колесо.

Принцип работы гидравлического вентилятора основан на действии центробежной силы жидкости. Если сферический сосуд Д, заполненный жидкостью, вращается с большой скоростью, жидкость попадает во второй сосуд Г, заставляя его вращаться. Потеряв энергию при ударе, жидкость возвращается в сосуд Д, разгоняется в нем, попадает в сосуд Г и процесс повторяется.

– электрический – управляемый электродвигатель. Когда температура охлаждающей жидкости достигает 90-95 градусов, клапан датчика открывает масляный канал в корпусе включателя и моторное масло поступает в рабочую полость гидромуфты из главной смазочной системы двигателя.

Вентилятор заключен в установленный на рамке радиатора кожух, что способствует увеличению скорости потока воздуха, проходящего через радиатор.

Радиатор служит для охлаждения воды, поступающей из водяной рубашки двигателя. Рис. Радиатор а – устройство, б – трубчатая середина, в – пластинчатая середина, 1 – верхний бачок с патрубком, 2 – пароотводная трубка, 3 – заливная горловина с пробкой, 4 – сердцевина, 5 – нижний бачок, 6 – патрубок со сливным краником, 7 – трубки, 8 – поперечные пластины.

Состоит из верхнего 1 и нижнего 5 бачков и сердцевины 4 и деталей крепления. Баки и сердцевина изготовлены из латуни (для улучшения теплопроводности).

Наиболее распространены трубчатые и пластинчатые радиаторы. У трубчатых радиаторов, изображенных на рисунке «б» – сердцевина образована из ряда тонких горизонтальных пластин 8, сквозь которые проходит множество вертикальных латунных трубок, благодаря чему вода, проходя через сердцевину радиатора разбивается на множество мелких струек. Горизонтальные пластины служат дополнительными ребрами жесткости и увеличивают поверхность охлаждения.

Пластинчатые радиаторы состоят из одного ряда плоских латунных трубок, каждая из которых изготовлена из спаянных межу собой по краям гофрированных пластин.

Термостат служит для ускорения прогрева холодного двигателя и обеспечения оптимального температурного режима. Термостат представляет собой клапан, регулирующий количество жидкости проходящей через радиатор.

При запуске двигателя сам двигатель и охлаждающая его жидкость холодные. Для ускорения прогрева двигателя, охлаждающая жидкость движется по кругу, минуя радиатор. Термостат при этом закрыт, по мере нагрева двигателя (до температуры 70-80 градусов), клапан термостата, под действием паров жидкости, заполняющей его цилиндр, открывается и охлаждающая жидкость начинает свое движение по большому кругу, через радиатор.

На современных автомобилях устанавливают двухконтурные системы охлаждения . Данная система включает два независимых контура охлаждения:

– контур охлаждения блока цилиндров;

– контур охлаждения головки блока цилиндров. Поделитесь на страничке

Следующая глава >

tech.wikireading.ru

Устройство приборов системы охлаждения | Системы охлаждения автомобиля

Радиатор состоит из верхнего 1 и нижнего 4 бачков, трубок 2, пластин 3, сливного крана 5, верхнего 7 и нижнего 6 патрубков, заливной горловины 9, пароотводной трубки и пробки 10.

Верхний и нижний бачки радиатора чаще всего делаются из латуни и соединяются между собой латунными трубками, концы которых впаиваются в бачки. К этим трубкам, чтобы увеличить поверхность охлаждения, припаиваются тонкие горизонтальные охлаждающие пластины. Верхний и нижний бачки радиатора снабжены патрубками для соединения с рубашкой охлаждения двигателя.

В верхнем бачке радиатора имеется горловина, через которую заливают жидкость в систему охлаждения.

Охлаждающая жидкость поступает в радиатор через верхний (входной) патрубок и возвращается к двигателю через нижний (выходной) патрубок.

Рис. Радиатор: 1 — верхний бачок; 2 — трубки; 3 — пластины; 4 — нижний бачок; 5 — кран; 6 — нижний патрубок; 7 — верхний патрубок; 8 — прокладки; 9 — заливная горловина; 10 — пробка

В заливную горловину впаян один конец пароотводной трубки, а другой конец ее выведен вниз под радиатор. Через пароотводную трубку удаляется избыток жидкости при расширении ее от нагревания и паров, образующихся в верхнем бачке радиатора. Горловина закрывается пробкой, имеющей крышку 3, паровой клапан 2 с уплотнительной шайбой 1 и пружиной 5 и воздушный клапан 4 с пружиной 6. Вследствие такого устройства пробки внутренняя полость системы охлаждения отъединяется от пароотводной трубки и, следовательно, от окружающей атмосферы.

Внутреннее давление в системе охлаждения, таким образом, ограничивается паровым и воздушным клапанами и при работе двигателя поддерживается несколько выше атмосферного, в результате чего температура кипения воды в замкнутой системе охлаждения становится выше 100° С.

Рис. Пробка заливной горловины радиатора: 1 — уплотнительная шайба; 2 — паровой клапан; 3 — крышка; 4 — воздушный клапан; 5 — пружина парового клапана; 6 — пружина воздушного клапана

Паровой клапан при избыточном давлении в пределах 0,1-0,3 кг/см2 открывается, что предотвращает вздутие и разрыв бачков и трубок радиатора. При этом паровой клапан 2, преодолевая сопротивление пружины 5, приподнимается, пар проходит внутрь корпуса пробки, а затем через отверстия в корпусе и пароотводную трубку в атмосферу.

Воздушный клапан 4 открывается, отгибая пружину 6 при падении давления в системе охлаждения ниже атмосферного. При этом атмосферный воздух через пароотводную, трубку, отверстие в корпусе пробки и воздушный клапан поступает во внутреннюю полость системы охлаждения, устраняя в ней разрежение.

Таким образом, воздушный клапан предотвращает сплющивание бачков и трубок радиатора атмосферным давлением, когда давление в системе охлаждения падает из-за остывания двигателя и превращения водяных паров в жидкость.

Для большей прочности радиатора к обоим его краям припаяны боковины. Радиатор вставлен в рамку, при помощи которой он крепится впереди двигателя. Чтобы обеспечить небольшое смещение, которое необходимо при возможных перекосах рамы (несущего кузова) автомобиля, под болты, крепящие радиатор, устанавливаются резиновые подушки или пружины.

Патрубки бачков радиатора соединяются с патрубками двигателя гибкими резино-тканевыми шлангами, которые закрепляются на патрубках стяжными хомутами. Вследствие этого радиатор и двигатель могут несколько смещаться один относительно другого без нарушения соединения.

Рис. Водяной насос: а — в сборе; б — детали насоса; 1 — самоуплотняющийся сальник; 2 — крыльчатка; 3 — вал; 4 — корпус

Жалюзи 6 устанавливаются впереди радиатора и служат для изменения интенсивности охлаждения радиатора потоком воздуха.

Жалюзи представляют собой пластины, укрепленные вверху и внизу шарнирно, управляют ими при помощи рукоятки из кабины водителя. Если рукоятка вдвинута, то жалюзи открыты и не препятствуют прохождению воздуха через радиатор. Если вытянуть рукоятку на себя, то жалюзи закрываются и резко ограничивают поток воздуха, просасываемый вентилятором через радиатор.

Водяной насос центробежного типа служит для принудительной циркуляции жидкости в системе охлаждения. Он устанавливается на переднем торце или сбоку блока цилиндров двигателя.

Основные части насоса: корпус 4, вал 3 с крыльчаткой 2 и самоуплотняющийся сальник 1.

При вращении крыльчатки охлаждающая жидкость, отбрасываемая центробежной силой от центра крыльчатки к стенкам корпуса насоса, через выходное отверстие направляется в рубашку охлаждения двигателя. В корпус насоса жидкость засасывается из нижнего бачка радиатора.

Попадание воды через зазор между валом 3 и корпусом 4 предотвращается самоуплотняющимся сальником 1, установленным в выточке переднего торца крыльчатки.

У большинства двигателей водяной насос вместе с вентилятором приводится в действие клиновидным ремнем от шкива коленчатого вала.

Вентилятор служит для усиления потока воздуха, охлаждающего радиатор.

Вентилятор имеет четыре—шесть лопастей. Лопасти крепятся на ступице под некоторым углом к плоскости вращения, что обеспечивает тягу потока воздуха во время работы вентилятора. Ступица вентилятора монтируется на конце валика водяного насоса или на валу, вращающемся в специальном кронштейне на передней стенке блока. Вентилятор приводится во вращение клиновидным ремнем от шкива коленчатого вала.

Термостат помещается в выходном патрубке головки блока цилиндров. Он служит для ускорения прогрева охлаждающей жидкости после запуска двигателя и автоматической регулировки интенсивности циркуляции жидкости в зависимости от ее температуры.

Рис. Устройство и работа термостата: а — циркуляция охлаждающей жидкости при закрытом клапане термостата; б — циркуляция охлаждающей жидкости при открытом клапане; 1 — гофрированный баллон; 2 — запорный клапан

Термостат представляет собой закрытый тонкостенный гофрированный баллон 1, одно дно которого закреплено неподвижно, а другое соединено со штоком запорного клапана 2. Гофрированный баллон наполнен легкоиспаряющейся жидкостью, пары которой при нагревании расширяются и, преодолевая упругость стенок, удлиняют баллон и перемещают клапан.

При температуре охлаждающей жидкости, выходящей из головки блока цилиндров, ниже 65—68° С клапан термостата закрыт и охлаждающая жидкость через радиатор не циркулирует. В этом случае жидкость циркулирует по малому кругу: насос — рубашка охлаждения — термостат — насос (рис. а).

По мере нагревания жидкости клапан термостата начинает открываться и жидкость, продолжая циркулировать по малому кругу, одновременно поступает в радиатор. При полном открытии клапана, что происходит при температуре жидкости около 80—85° С, отверстия в стенках корпуса термостата перекрываются и жидкость циркулирует по большому кругу: насос — рубашка охлаждения — радиатор — насос (рис. б).

 

ustroistvo-avtomobilya.ru

Система охлаждения двигателя автомобиля

Внимание
Система охлаждения двигателя выполняет одну из самых важных функций в ДВС, поэтому выход из строя всей системы или какого-либо элемента может привести к перегреву и выходу из строя двигателя. Движение и эксплуатация транспортного средства с неисправной системой охлаждения нежелательна или запрещена.

Назначение и действие системы охлаждения

Рисунок 4.31 Принципиальная схема системы охлаждения двигателя.

Система охлаждения служит для принудительного отвода тепла от цилиндров двигателя и передачи его окружающему воздуху. Необходимость в системе охлаждения вызвана тем, что детали двигателя, соприкасающиеся с раскаленными газами, при работе сильно нагреваются. Если не охлаждать внутренние детали двигателя, то вследствие перегрева может произойти выгорание слоя смазки между деталями и заедание движущихся деталей вследствие чрезмерного их расширения.

Системы охлаждения практически всех современных автомобилей не отличаются друг от друга. Принципиальная, обобщенная схема работы системы охлаждения приведена на рисунке 4.31, где красным цветом отмечена жидкость нагретая от деталей двигателя и синим – охлажденная в радиаторе системы.

В систему водяного охлаждения с принудительной циркуляцией жидкости входят водяные рубашки соответственно головки и блока цилиндров (о рубашках мы писали выше, изучая одноцилиндровый двигатель), радиатор, нижний и верхний соединительные патрубки со шлангами и водяной насос с водораспределительной трубой, вентилятор и термостат.

При работе двигателя, приводимый от него в действие водяной насос (он же —помпа) создает круговую циркуляцию воды через водяную рубашку, патрубки и радиатор. По водораспределительной трубе вода в первую очередь направляется к наиболее нагреваемым местам блока. Проходя по водяной рубашке блока и головки, вода омывает стенки цилиндров и камер сгорания, охлаждая двигатель. Нагретая вода по верхнему патрубку поступает в радиатор, где, разветвляясь по трубкам на тонкие струйки, охлаждается воздухом, который просачивается мимо трубок под действием тяги, создаваемой вращающимися лопастями вентилятора. Охлажденная вода вновь поступает в водяную рубашку двигателя.

Рисунок 4.32 Схема системы охлаждения.

Основные элементы системы охлаждения

 Радиатор

Рисунок 4.33 Радиатор.

Представляет собой набор тонких трубок, на которые нанизаны тонкие пластины для увеличения площади поверхности, предназначенной для отвода тепла. Вся работа радиатора заключается в том, чтобы охлаждать жидкость, которая циркулирует в его трубках.

На рисунке 4.34 приведен пример участка радиатора с различными вариантами исполнения.

Рисунок 4.34 Варианты исполнения радиатора системы охлаждения.

На верхней и нижней частях радиатора могут быть бачки, к которым подсоединены верхний и нижний патрубки системы охлаждения соответственно. Если есть бачки, то в верхнем, обычно расположена горловина для заливания охлаждающей жидкости. Если бачков нет, то горловина располагается прямо на радиаторе.

Для лучшего охлаждения жидкости трубки делают плоскими и располагают рядами в шахматном порядке. Поперек трубок установлены в большом количестве тонкие латунные пластины, называемые охлаждающими ребрами, которые увеличивают поверхность охлаждения сердцевины и способствуют более интенсивной отдаче тепла от воды воздуху, проходящему через сердцевину.

В системе охлаждения закрытого типа горловину радиатора плотно закрывают специальной пробкой с двойным паровоздушным клапаном (смотрите рисунок 4.35). Воздушный клапан пробки нагружен слабой пружиной и пропускает внутрь радиатора атмосферный воздух, устраняя возможность возникновения в бачке радиатора разрежения, появляющегося при конденсации паров воды. Паровой клапан нагружен более сильной пружиной и открывается для выпуска пара только тогда, когда давление в радиаторе превышает атмосферное и доходит до 1,28—1,38 кг/см2.

Рисунок 4.35 Крышка радиатора.

 Водяной насос

Водяной насос (он же помпа) заставляет охлаждающую жидкость циркулировать по системе. Тип насоса – центробежный. Вращается насос при помощи приводного ремня, установленного на шкив коленчатого вала.

Насос представляет собой довольно простую конструкцию: вал, на одном конце которого установлена крыльчатка (показана на рисунке 4.36), а на втором – шкив для приводного ремня. Вал опирается на подшипник, установленный в крышке помпы. Зачастую корпусом для насоса служит полость или прилив в блоке цилиндров. Вода по подводящему патрубку поступает внутрь корпуса и подводится к центру вращающейся крыльчатки. При этом вода увлекается крыльчаткой, приобретает вращательное движение, под действием центробежной силы отбрасывается к стенкам корпуса и через выходной канал под напором поступает в водяную рубашку двигателя.

Рисунок 4.36 Водяной насос. Крыльчатка.

 Вентилятор

В былые времена вентилятор устанавливался на одной оси с валом водяного насоса, жестко крепился к приводному шкиву и гнал воздух для дополнительного охлаждения радиатора постоянно, пока работал двигатель, так как привод был от коленчатого вала. Летом это, может, и хорошо, а вот зимой, когда температуры окружающего воздуха и так достаточно для охлаждения, дополнительное охлаждение не на пользу. Так же при движении на автомобиле летом, когда часто приходится стоять в пробках, а двигателю работать на низких оборотах, охлаждение будет недостаточное ввиду отсутствия нормального потока воздуха от вентилятора.

Примечание
Здесь стоит отметить важность определенного (довольно узкого) диапазона рабочей температуры двигателя вне зависимости от времени года или нагрузки при работе. Как вывод: перегрев плохо, но и переохлаждение далеко не на пользу.

Но прогресс не стоял и не стоит на месте, потому, поняв, что в постоянно «включенном» вентиляторе пользы ни зимой, ни летом нет, решили установить вентилятор с электромотором, который включается по команде датчика температуры. Удобно – автомобиль быстро прогревается, а при достижении определенной температуры, начинает работать электровентилятор. В современных автомобилях у электровентилятора еще и два режима работы: быстрый и медленный. Управляет этим электроника.

Но есть и еще один способ заставить без электроники работать вентилятор в заданных режимах работы – установить вяскостную муфту. Эта муфта приводится во вращения ремнем от шкива коленчатого вала. Вентилятор «сидит» на оси и при отсутствии надобности в нем не вращается. Как только возникает необходимость в охлаждении, муфта срабатывает и вентилятор начинает вращаться, как бы соединяясь через приводной ремень с коленчатым валом.

 Термостат

Термостат — это клапан, установленный в корпус, который открывается при прогреве охлаждающей жидкости до нормальной рабочей температуры. Пример устройства и работы термостата приведен на рисунке 4.37. Система охлаждения двигателя устроена так, что имеет два круга обращения – малый и большой. Когда клапан термостата закрыт, охлаждающая жидкость при помощи водяного насоса циркулирует только в пределах головки и блока цилиндров, таким образом она быстро прогревается (малый круг). По мере прогрева охлаждающей жидкости, в частности, и двигателя в целом, начинает открываться клапан термостата, пуская охлаждающую жидкость циркулировать через радиатор – большой круг.

Примечание
При чрезмерном перегреве охлаждающей жидкости мощность двигателя и его экономичность снижаются. Если же охлаждающая жидкость, а следовательно, и двигатель, не прогреваются, то увеличивается конденсация топлива, вызывающая смывание смазки со стенок цилиндров и разжижение ее в картере, а также возрастают тепловые потери, что ведет к снижению мощности двигателя и увеличению расхода топлива.

Рисунок 4.37 Работа термостата.

monolith.in.ua

Система жидкостного охлаждения

Строго говоря, термин «жидкостное охлаждение» не вполне корректен, так как жидкость в системе охлаждения — всего лишь промежуточный теплоноситель, проникающий в толщу стенок блока цилиндров. Роль отводящего агента в системе играет воздух, обдувающий радиатор, поэтому охлаждение современного автомобиля правильней назвать гибридным.

Устройство жидкостной системы охлаждения

Жидкостная система охлаждения двигателя состоит из нескольких элементов. Самый сложный называется «рубашкой охлаждения». Это разветвленная сеть каналов в толще блока цилиндров и головки блока цилиндров. Кроме рубашки в систему входит радиатор системы охлаждения, расширительный бачок, водяной насос, термостат, вентилятор радиатора, металлические и резиновые соединительные патрубки, датчики и контрольные приборы.

Пропилен гликоль — основа охлаждающей жидкости (антифриза) и одобренная ветеринарными врачами пищевая добавка для рациона собак

Система построена на принципе принудительной циркуляции, которую обеспечивает водяной насос. Благодаря постоянному оттоку разогретой жидкости двигатель охлаждается равномерно. Этим и объясняется применение системы в подавляющем большинстве современных автомобилей.

Пройдя по каналам в стенках блока, жидкость нагревается и попадает в радиатор, где охлаждается потоком воздуха. Когда автомобиль движется, для охлаждения достаточно естественного обдува, а когда автомобиль стоит – обдув происходит за счет электрического вентилятора, включающегося по сигналу от датчика температуры.

Подробно о ключевых элементах водяного охлаждения

Радиатор охлаждения

Радиатор — панель из металлических трубок небольшого диаметра, покрытых для увеличения площади теплоотдачи алюминиевым или медным «оперением». В сущности, оперение, это многократно сложенная лента из металла. Общая суммарная площадь ленты достаточно велика, а значит, радиатор может отдать в атмосферу в единицу времени достаточно много тепла.

Самый уязвимый элемент конструкции двигателя — турбокомпрессор (турбина), работающая на крайне высоких оборотах. При перегреве разрушение крыльчатки и подшипников вала практически неизбежно 

Таким образом, разогретая жидкость внутри радиатора циркулирует сразу по всем многочисленным тонким трубкам и охлаждается достаточно интенсивно. В крышке заливной горловины радиатора предусмотрен предохранительный клапан, отводящий пары и избыток жидкости, расширяющейся при нагреве.

В радиаторе автомобиля с автоматической коробкой передач предусмотрен второй, независимый контур, в котором охлаждается трансмиссионная жидкость.

Расширительный бачок

Расширительный бачок служит для компенсации расширения жидкости при повышении температуры. В зависимости от конструкции системы бачок может быть «простым» или «сложным». «Простой» бачок представляет из себя емкость для сбора излишков расширившейся от нагрева жидкости. К нему через крышку подведена резиновая трубка, другим концом присоединенная к патрубку в верхнем бачке радиатора. 

В более сложном варианте бачок — полноправная часть системы охлаждения. Он находится под давлением, и отводящий клапан вмонтирован в крышку бачка. В этом случае в бачке всегда должна быть жидкость, чтобы при падении температуры двигателя в радиатор не попадал воздух. Для контроля на стенку бачка, находящегося под давлением, наносят метки Min и Max. 

Водяной насос, или помпа

Водяной насос обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости в системе. Как правило, это центробежный насос, в котором давление создает расположенная внутри корпуса на центральной оси крыльчатка с лопастями сложной формы.

Термостат 

Термостат — устройство, поддерживающее постоянную температуру в блоке цилиндров. Он не позволяет жидкости не только перегревать двигатель, но и переохлаждать его в зимний период. С его помощью регулируется объем охлаждающей жидкости, которая проходит через радиатор.

Вентилятор системы охлаждения

В ряде случаев набегающего потока воздуха может быть недостаточно для эффективного обдува радиатора. Для обеспечения отвода тепла в автомобильной системе охлаждения предусмотрен вентилятор. В автомобилях с задним приводом и продольным расположением двигателя нередко применяется механический вентилятор, который приводится в движение ремнем от переднего шкива коленвала. Скорость вращения лопастей регулирует термомуфта (разновидность вискомуфты), к которой привинчена крыльчатка.

Если прикрепить крыльчатку вентилятора к шкиву без термомуфты, при раскручивании двигателя свыше 3000 оборотов лопасти крыльчатки отломятся

В переднеприводных (и большинстве современных заднеприводных) автомобилях используется электрический вентилятор. Он соединен с диффузором, который привинчен к крепежным элементам, расположенным по контуру радиатора. Преимущество электрического вентилятора в возможности гибко управлять его работой при помощи контроллера, руководствующегося показаниями датчика температуры ОЖ.

Вспомогательные элементы

Жидкостная система охлаждения включает в себя и типовые элементы управления: электронный блок, датчик температуры и т.д., а также приспособления для слива жидкости. Жидкость приходится сливать, к примеру, для ремонта двигателя.               

Схема работы системы жидкостного охлаждения

Циркуляция охлаждающей жидкости в системе происходит по малому и большому кругам.

Малый круг задействован при запуске холодного двигателя и обеспечивает ему быстрый прогрев. Двигаясь по малому кругу, жидкость не проходит сквозь радиатор.

Когда температура охлаждающей жидкости повышается до 80 градусов, приоткрывается основной клапан термостата, и циркуляция продолжается по большому кругу, включающему в себя радиатор. (Термостат может быть градуирован и под другую температуру открытия).

При достижении отметки в 94 градуса, начинает закрываться дополнительный клапан термостата, ограничивающий доступ охлаждающей жидкости к малому кругу — от двигателя к насосу. Таким образом термостат не дает чрезмерно разогретой жидкости попадать в стенки блока цилиндров, препятствуя перегреву.

В зависимости от режима работы ДВС цикл движения охлаждающей жидкости в системе может меняться. Объем жидкости, циркулирующей в каждом круге напрямую зависит от того, в какой степени открыты основной и дополнительный клапаны термостата. Эта схема обеспечивает автоматическую поддержку оптимального температурного режима работы двигателя.

Преимущества и недостатки жидкостной системы охлаждения

Главное достоинство жидкостного охлаждения заключается в том, что охлаждение двигателя происходит равномернее, чем в случае обдува блока потоком воздуха. Это объясняется большей теплоемкостью охлаждающей жидкости по сравнению с воздухом.

Жидкостная система охлаждения позволяет значительно снизить шум от работающего двигателя за счет большей толщины стенок блока.

Инерционность системы не дает быстро остывать двигателю после выключения. Разогретая жидкость используется для обогрева салона автомобиля и для предварительного подогрева горючей смеси.

Наряду с этим, жидкостная система охлаждения имеет ряд недостатков.

Основной недостаток заключается в сложности системы и в том, что она работает под давлением после прогрева жидкости. Жидкость, находящаяся под давлением, предъявляет повышенные требования к герметичности всех соединений. Ситуация осложняется тем, что работа системы подразумевает постоянное повторение цикла «нагрев — остывание». Это вредно для соединений и резиновых патрубков. При нагреве резина расширяется, а затем сжимается при остывании, что становится причиной течей.

Кроме того, сложность и большое количество элементов сама по себе служит потенциальной причиной «техногенных катастроф», сопровождаемых «закипанием» двигателя в случае выхода из строя одной из ключевых деталей, например, термостата.

blamper.ru