Общее устройство и работа жидкостной системы охлаждения

Система охлаждения предназначена для принудительного отвода от деталей двигателя лишнего тепла и передачи его окружающему воздуху. Благодаря этому создается определенный температурный режим, при котором двигатель не перегревается и не переохлаждается. Тепло в двигателях отводится двумя способами: жидкостью (жидкостная система охлаждения) или воздухом (воздушная система охлаждения). Эти системы поглощают 25-35% тепла, выделяющегося во время сгорания топлива. Температура охлаждающей жидкости, находящейся в головке блока цилиндров, должна быть равна 80-95 °С. Такой температурный режим наиболее выгоден, обеспечивает нормальную работу двигателя и не должен изменяться в зависимости от температуры окружающего воздуха и нагрузки двигателя. Температура в течение рабочего цикла двигателя изменяется от 80-120 °С (минимальная) в конце впуска до 2000-2200 °С (максимальная) в конце сгорания смеси.

Если двигатель не охлаждать, то газы, имеющие высокую температуру, сильно нагревают детали двигателя и они расширяются. Масло на цилиндрах и поршнях выгорает, их трение и износ возрастают, а от чрезмерного расширения деталей происходит заклинивание поршней в цилиндрах двигателя, и двигатель может выйти из строя. Чтобы избежать отрицательных явлений, вызываемых перегревом двигателя, его необходимо охлаждать.

Однако чрезмерное охлаждение двигателя вредно отражается на его работе. При переохлаждении двигателя на стенках цилиндров конденсируются пары топлива (бензина), смывая смазку, разжижают масло в картере. В этих условиях происходит интенсивный износ поршневых колец, поршней цилиндров и снижается экономичность и мощность двигателя. Нормальная работа системы охлаждения способствует получению наибольшей мощности, снижению расхода топлива и увеличению срока службы двигателя без ремонта.

Большинство двигателей имеет жидкостные системы охлаждения (открытые или закрытые). У открытой системы охлаждения внутреннее пространство непосредственно сообщается с окружающей атмосферой. Распространение получили закрытые системы охлаждения, у которых внутреннее пространство только периодически сообщается с окружающей средой при помощи специальных клапанов. В этих системах охлаждения повышается температура кипения охлаждающей жидкости и уменьшается ее выкипание.

Рис. 1. Схема жидкостной системы охлаждения: 1 - радиатор; 2 - верхний бачок; 3 - пробка радиатора; 4 - контрольная трубка; 5 - верхний патрубок радиатора; 6 и 19 - резиновые шланги; 7 - перепускной канал; 8 к 18 - соответственно отводящий и подводящий патрубки; 9 - термостат; 10 - отверстие; 11 - головка блока; 12 - водораспределительная трубка; 13 - датчик указателя температуры жидкости; 14 - блок цилиндров; 15 и 21 - сливные краники; 16 - водяная рубашка; 17 - крыльчатка водяного центробежного насоса; 20 - нижний патрубок радиатора: 22 - нижний бачок радиатора; 23 - ремень привода вентилятора; 24 - вентилятор

Двигатели автомобилей ГАЗ -24 «Волга», ГАЗ -бЗА, ЗИЛ -130, MA3-5335 и КамАЗ-5320 имеют закрытую жидкостную систему охлаждения с принудительной циркуляцией жидкости, создаваемой водяным центробежным насосом. Жидкостная система охлаждения автомобильного двигателя (рис. 1) состоит из водяной рубашки, радиатора, вентилятора, термостата, насоса с крыльчаткой, отводящего и подводящего патрубков, ремня привода вентилятора, датчика указателя температуры жидкости, сливных краников и других деталей. Вокруг цилиндров двигателя и головки блока имеется пространство с двойными стенками (водяная рубашка), где циркулирует охлаждающая жидкость.

Во время работы двигателя охлаждающая жидкость нагревается и водяным насосом подается в радиатор, где охлаждается, а затем снова поступает в рубашку блока цилиндров. Для надежной работы двигателя необходимо, чтобы охлаждающая жидкость постоянно циркулировала по замкнутому кругу: двигатель - радиатор-двигатель. Жидкость может циркулировать по малому кругу, минуя радиатор (непрогретый двигатель, термостат закрыт), или по большому кругу, поступая в радиатор (прогретый двигатель, термостат открыт). Направление движения охлаждающей жидкости показано на рис. 42 стрелками.

Водяная рубашка двигателя состоит из рубашки блока цилиндров и рубашки головки блока, соединенных между собой отверстиями в прокладке между головкой и блоком. Крыльчатка водяного центробежного насоса и вентилятор приводятся в действие клиновидным ремнем. При вращении крыльчатки насоса охлаждающая жидкость нагнетается в водораспределительную трубку, расположенную в головке блока. Через отверстия в трубке жидкость направляется к патрубкам выпускных клапанов, благодаря чему охлаждаются наиболее нагретые части головки блока и цилиндров. Нагретая охлаждающая жидкость проходит в верхний отводящий патрубок. Если термостат закрыт, то по перепускному каналу жидкость снова поступает к центробежному насосу. При открытом термостате охлаждающая жидкость проходит в верхний бачок радиатора, охлаждается, протекая по трубкам, и поступает в нижний бачок радиатора. Охлажденная в радиаторе жидкость по нижнему подводящему патрубку подводится к насосу.

Водяная рубашка двигателя автомобиля ЗИЛ -130 соединена с радиатором гибкими шлангами. Верхний бачок радиатора соединен с рубашкой впускного трубопровода, а нижний бачок - с подводящим патрубком водяного насоса. Левый и правый ряды цилиндров соединены с насосом двумя трубопроводами. В патрубке, по которому нагретая охлаждающая жидкость подводится к верхнему бачку радиатора, установлен термостат. Водяная рубашка компрессора гибкими шлангами постоянно соединена с системой охлаждения двигателя. Радиатор 18 ото-пителя соединен с системой охлаждения двигателя шлангами] включается отопитель в работу краном.

При пуске, прогреве и работе двигателя, пока температура воды в системе охлаждения ниже 73° С, жидкость циркулирует по водяным рубашкам блока, головок блока и компрессора, но не поступает в радиатор, так как термостат закрыт. К водяному насосу (независимо от положения клапана термостата) охлаждающая жидкость подается по перепускному шлангу из рубашки впускного трубопровода, от компрессора и из радиатора отопителя (если он включен).

Рис. 2. Система охлаждения двигателя автомобиля ЗИЛ - 303 1 - радиатор; 2 - жалюзи; 3 - вентилятор; 4 - водяной насос; 5 и 27 - соответственно верхний и нижний бачки радиатора; 6 - пробка радиатора; 7 - отводящий шланг; 8 - компрессор; 9 - подводящий шланг; 10 - перепускной шланг; 11 - термостат; 12 - патрубок; 13 - фланец для установки карбюратора; 14 - впускной трубопровод; 15 - кран отопителя; 16 и 17 - соответственно подводящая и отводящая трубки; 18 - радиатор отопителя; 19 - датчик указателя температуры жидкости; 20 - дозирующая вставка; 21 - водяная рубашка головки блока; 22 - водяная рубашка блока цилиндров; 23 - сливной кран рубашки блока цилиндров; 24 - рукоятка привода сливного крана; 25 - сливной кран патрубка радиатора; 26 = подводящий патрубок

Водяной насос нагнетает жидкость в систему, и основной ее поток проходит по водяной рубашке блока цилиндров от его передней части к задней. Омывая гильзы цилиндров со всех сторон и проходя через отверстия в привалочных поверхностях блока цилиндров и головок блока, а также в прокладке, расположенной между ними, охлаждающая жидкость поступает в рубашки головок блока. При этом значительное количество охлаждающей жидкости подается к наиболее нагретым местам - патрубкам выпускных клапанов и гнездам свечей зажигания. В головках блока охлаждающая жидкость движется в продольном направлении от заднего торца к переднему благодаря наличию отверстий соответствующего диаметра, просверленных в привалочных поверхностях блока цилиндров и головок, и дозирующих вставок, установленных в задних каналах впускного трубопровода. Отверстие во вставке ограничивает количество жидкости, поступающей в рубашку впускного трубопровода. Теплая жидкость, проходящая по рубашке впускного трубопровода, нагревает горючую смесь, поступающую из карбюратора (по внутренним каналам трубопровода), и улучшает смесеобразование.

Перед началом работы необходимо проверить уровень жидкости в радиаторе, так как при недостаточном ее количестве нарушается циркуляция жидкости и двигатель перегревается. В систему ох л а ледени я следует наливать чистую мягкую воду, не содержащую известковых солей. При использовании жесткой воды в радиаторе и водяной рубашке откладывается большое количество накипи, приводящей к перегреву двигателя и снижению его мощности. Частая смена воды в системе охлаждения вызывает усиленное образование накипи. Смягчить воду можно следующими способами: кипячением, добавлением к воде химических веществ и ее магнитной обработкой. Установлено, что, проходя через слабое магнитное силовое’поле,‘вода приобретает новые свойства: теряет способность к накипеобразованию и растворяет ранее образовавшуюся накипь, которая была в системе охлаждения двигателя.

В систему охлаждения воду наливают через горловину радиатора, закрываемую пробкой (рис. 43). Для слива воды из системы охлаждения служат краники, расположенные в самых низких точках системы охлаждения.

Система охлаждения дизеля автомобиля КамАЗ-5320 рассчитана на постоянное использование жидкостей TOCOЛ -A-40 или TOCOЛ -A-65 (замерзающих при низкой температуре). Применение воды в системе охлаждения допускается только в особых случаях и кратковременно. В систему охлаждения входят водяные рубашки блока и головок цилиндров, водяной насос, радиатор, вентилятор с гидромуфтой, жалюзи, два термостата, расширительный бачок, соединительные трубопроводы, шланги, клиноременная передача привода насоса, сливные краны или пробки, датчики температуры охлаждающей жидкости и другие детали.

Завод допускает работу двигателя при температуре охлаждающей жидкости не более 105 °С. Температурный режим работы двигателя поддерживается двумя термостатами, гидромуфтой включения вентилятора и жалюзи. Если двигатель не прогрет, то охлаждающая жидкость, подаваемая насосом, поступает в левый ряд цилиндров и по нагнетательному патрубку в правый ряд. Омывает наружные поверхности гильз цилиндров обоих рядов, затем через отверстия в верхней плоскости блока цилиндра, прокладке головки блока поступает в головки цилиндров, охлаждая наиболее нагретые места - выпускные каналы и гнезда форсунок. Нагретая жидкость проходит от головок цилиндров в правую и левую трубы, расположенные в «развале» двигателя, затем по соединительной трубе подается в водораспределительную коробку (или коробку термостатов). Клапаны термостатов закрыты, и по перепускному патрубку 6 охлаждающая жидкость снова подается к водяному насосу.

Рис. 3. Система охлаждения дизеля автомобиля КамАЭ-5320: 1 - шкив коленчатого вала; 2 - нижний бачок; 3 - жалюзи; 4 - радиатор; 5 - гидромуфта привода вентилятора; 6 - перепускной патрубок; 7 - нагнетательный патрубок; в - верхний бачок; 9 - верхний патрубок; 10 - термостат; 11 - водораспределительная коробка; 12 - соединительная труба; 13 - подводящая трубка; 14 - правая водяная труба; 15 - отводящая трубка; 16 - впускной коллектор; 17 - датчик контрольной лампы перегрева жидкости; 18 - расширительный бачок; 19 - горловина с герметизирующей пробкой; 20 - пробка с клапанами; 21 - отводящая трубка от компрессора; 22 - отводящая трубка левой водяной трубы; 23 - компрессор; 24 - левая водяная труба; 25 - крышка головки; 26 - головка цилиндра; 27 - водяной насос; 28 - сливной кран или пробка; 29 - шкив водяного насоса; 30 - вентилятор; 31 - нижний патрубок

Термостаты установлены в отдельной коробке, укрепленной на переднем торце правого ряда цилиндров. Расширительный бачок расположен на двигателе с правой стороны и соединен с верхним бачком радиатора, водораспределительной коробкой, компрессором и водяной рубашкой блока цилиндров. Расширительный бачок компенсирует изменение объема жидкости при ее нагревании, позволяет контролировать ее уровень в системе охлаждения. В бачок отводится и в нем конденсируется пар из верхних участков радиатора и системы. Собирающийся в бачке воздух улучшает работу системы охлаждения. TOCOJ1-A-40 или ТОСОЛ -А-65 в систему охлаждения наливают через горловину, имеющую герметизированную пробку на резьбе. Паровой и воздушный клапаны установлены в пробке.

В системе охлаждения дизеля применена гидромуфта привода вентилятора, которая передает крутящий момент от коленчатого вала двигателя к вентилятору. Используя гидромуфту, поддерживают наивыгоднейший температурный режим в системе охлаждения и гасят возникающие колебания при резком изменении частоты вращения коленчатого вала. Гидромуфта привода вентилятора имеет автоматическое управление.

В движение гидромуфта приводится от коленчатого вала двигателя через шлицевой ведущий вал. Вентилятор, расположенный соосно с коленчатым валом, укреплен на ступице, установленной на ведомом валу. Ведущую часть гидромуфты составляют: ведущий вал в сборе с кожухом; ведущее колесо, соединенное болтами с кожухом и валом шкива; шкив привода насоса и генератора, привернутый к валу болтами. Ведущая часть гидромуфты вращается на шарикоподшипниках. Ведомую часть гидромуфты составляют: ведомое колесо в сборе, соединенное болтами с ведомым валом. Ведомая часть гидромуфты привода вентилятора вращается на шарикоподшипниках. Уплотнение гидромуфты осуществлено двумя уплотнительными кольцами и самоподжимными сальниками.

Рис. 4. Гидромуфта привода вентилятора: 1 - передняя крышка; 2 - корпус; 3 - кожух; 4, 7, 13 и 20 - шарикоподшипники; 5 - трубка подвода масла; 6 - ведущий вал; 8 - уплотнительные кольца; 9 - ведомое колесо; 10 - ведущее колесо; 11 - шкив; 12 - вал шкива; 14 - упорная втулка; 15 - ступица вентилятора; 16 - ведомый вал; 17 и 21 т- самоподжимные сальники; 18 -прокладка; 19 и 22 - болты

Для управления гидромуфтой привода вентилятора имеется выключатель золотникового типа, установленный на нагнетательном патрубке в передней части двигателя. В зависимости от температуры жидкости в системе охлаждения выключатель гидромуфты соединяет или разъединяет ведущий вал с ведомым, изменяя количество масла, поступающего в гидромуфту из системы смазки. Масло для работы гидромуфты подается насосом в ее полость, затем по трубке подводится в каналы ведущего вала и через отверстия в ведомом колесе - в межлопастное пространство. При вращении ведущего колеса масло с его лопаток переходит на лопатки ведомого колеса, и оно начинает вращаться, передавая крутящий момент на вал и вентилятор. Гидромуфта при помощи крана Еключается в работу или отключается, а в связи с этим включается или отключается вентилятор. Кран находится в корпусе выключателя гидромуфты.

Вентилятор может работать в трех режимах:
— автоматический - температура охлаждающей жидкости в двигателе поддерживается равной 80-95 °С; кран выключателя гидромуфты установлен в положение В (метка на корпусе); при снижении температуры охлаждающей жидкости ниже 80° С вентилятор автоматически отключается;
— вентилятор отключен - кран выключателя гидромуфты установлен в положение 0; вентилятор может вращаться с небольшой частотой;
— вентилятор включен постоянно - в таком режиме допускается кратковременная работа в случае возможных неисправностей гидромуфты или ее выключателя.

Температуру жидкости в системе охлаждения контролируют дистанционным термометром, приемник которого расположен в кабине водителя на щитке приборов, а датчик в водораспределительной коробке (дизель автомобиля КамАЗ-5320), в водяном канале впускного трубопровода (двигатели автомобилей ГАЗ -53А и ЗИЛ -130), в головке блока (двигатель автомобиля ГАЗ -24 «Волга»). Если температура воды в системе охлаждения превышает определенную величину, то на щитке приборов загорается сигнальная лампа, например красная (автомобиль ГАЗ -63А) при температуре воды 105-108 °С.

Принципиальная схема принудительных систем охлаждения современных двигателей одинакова.

Двигатель ЗИЛ -130 имеет закрытую систему охлаждения с принудительной циркуляцией жидкости. Система состоит из охлаждающей рубашки блока и головки цилиндров, радиатора, соединительных патрубков, водяного центробежного насоса, вентилятора, термостата, сливных краников рубашки блока цилиндров и сливного крана радиатора. На рисунке показан включенный в систему охлаждения отопитель кабины и обогреватель ветрового стекл(а. .Подвод жидкости к отопителю производится по трубопроводу, а отвод - по трубопроводу при открытом положении крана.

При работе двигателя водяной насос создает циркуляцию жидкости через охлаждающую рубашку, патрубки и радиатор. Проходя по рубашке блока и головки, охлаждающая жидкость омывает стенки цилиндров, камеры сгорания и другие детали. Нагретая жидкость по патрубку поступает в верхнюю часть радиатора и далее по большому количеству трубок из верхней части радиатора в нижнюю, отдавая при этЪм тепло потоку воздуха. Охлажденная жидкость из нижнего бачка (резервуара) радиатора вновь поступает в рубашку двигателя. Систему рассчитывают так, чтобы при прохождении через радиатор температура жидкости снизилась на 6-10 °С. Термостат, установленный в верхнем водяном патрубке, автоматически меняет интенсивность циркуляции жидкости через радиатор, поддерживая наивыгоднейшую ее температуру. Поступление воздуха к радиатору можно регулировать с помощью жалюзи - шторок перед радиатором, открываемых в зависимости от теплового режима двигателя вручную или автоматически.

На двигателях грузовых автомобилей ЗИЛ , МАЗ , КамАЗ установлен компрессор тормозной системы, цилиндры которого имеют жидкостное охлаждение, подключенное параллельно системе охлаждения двигателя.

Контроль за работой системы охлаждения заключается в проверке уровня жидкости и в наблюдениях за показаниями термометра, состоящего из датчика и приемника, установленного на щитке приборов.

Двигатель СМД -14 гусеничного трактора ДТ-75М имеет закрытую систему охлаждения с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости. В систему охлаждения входят: водяной насос центробежного типа с вентилятором, приводимые во вращение клиновым ремнем охлаждающие рубашки блока и головки блока; отводящая труба; радиатор, состоящий из верхнего и нижнего литых бачков, между которыми впаяна сердцевина; датчик указателя температуры жидкости; соединительные трубопроводы и шланги. Для удаления воздуха из системы служит отверстие в корпусе водяного насоса, закрытое пробкой. В систему охлаждения двигателя включена рубашка охлаждения пускового двигателя. Заполняют систему жидкостью через горловину радиатора, а сливают через краны. Интенсивность охлаждения жидкости в радиаторе регулируют вручную подъемом шторок, расположенных перед радиатором на большую или меньшую высоту.

Рис. 5. Система охлаждения двигателя ЗИЛ -130

Циркуляция охлаждающей жидкости в системе осуществляется водяным насосом, который засасывает жидкость из нижнего бачка радиатора через патрубок и подает ее в водораспределительный канал блок-картера. Через боковые отверстия в водораспределительном канале жидкость подается одновременно ко всем цилиндрам. Из рубашки охлаждения блок-картера жидкость поступает в водяную рубашку головки блока и затем по трем отверстиям в верхней стенке головки в водоотводящую трубу и далее в верхний бачок радиатора. Часть жидкости из блок-картера по соединительному патрубку поступает в рубашку цилиндра пускового двигателя, а оттуда через головку его цилиндра в отводящую трубу.

Вместимость системы охлаждения автотракторных двигателей определяется типом двигателя и находится в пределах 7,5-50 л.

К атегория: - Автомобили и трактора

В настоящее время все прогрессивное человечество использует для передвижения тот или иной автомобильный транспорт (легковые автомобили, автобусы, грузовые автомобили).

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 работ.

Назначение и виды системы охлаждения

Температура газов в камере сгорания в момент воспламенения смеси превышает 2000°С. Такая температура при отсутствии искусственного охлаждения привела бы к сильному нагреву деталей двигателя и их разрушению. Поэтому необходимо воздушное или жидкостное охлаждение двигателя. При воздушном охлаждении не требуются радиатор, водяной насос и трубопроводы, отпадает опасность «размораживания» двигателя зимой при заправке системы охлаждения водой. Поэтому, не смотря на повышенную затрату мощности на приведение в действие вентилятора и затруднённый пуск при низкой температуре применяют воздушное охлаждение на лёгковых машинах и ряде зарубежных автомобилей.

Система охлаждения — жидкостная закрытого типа с принудительной циркуляцией жидкости, с расширительным бачком. Такая система заполняется водой или антифризом, не замерзающим при температуре до минус 40°С.

При чрезмерном охлаждении двигателя увеличиваются потери тепла с охлаждающей жидкостью, неполностью испаряется и сгорает топливо, которое в жидком виде проникает в поддон картера и разжижает масло. Это приводит к снижению мощности и экономичности двигателя и быстрому износу деталей. При перегреве двигателя происходят разложение и коксование масла ускоряющие, отложение нагара, вследствие чего ухудшается отвод тепла. Из-за расширения деталей уменьшаются температурные зазоры, увеличиваются трение и износ деталей, ухудшается наполнение цилиндров. Температура охлаждающей жидкости при работе двигателя должна составлять 85-100°С.

В автомобильных двигателях применяют принудительную (насосную) систему жидкостного охлаждения. Такая система включает рубашки охлаждения цилиндров, радиатор, водяной насос, вентилятор, жалюзи, термостат, сливные краники, указатели температуры охлаждающей жидкости.

Жидкость, циркулирующая в системе охлаждения, воспринимает тепло от стенок цилиндров и их головок и передаёт его через радиатор окружающей среде. Иногда предусматривается направление потока циркулирующей жидкости через водораспределительную трубу или продольный канал с отверстиями в первую очередь к наиболее нагретым деталям (выпуклые клапаны, свечи зажигания, стенки камеры сгорания).

В современных двигателях система охлаждения двигателя используется для подогрева впускного трубопровода, охлаждения компрессора и отопления кабины или пассажирского помещения кузова. В современных автомобильных двигателях применяют закрытые системы жидкостного охлаждения, сообщающиеся с атмосферой через клапаны в пробке радиатора. В такой системе повышается температура кипения воды, закипает вода реже и меньше испаряется.

Устройство, состав и работа системы охлаждения

Устройство системы охлаждения включает в себя: трубку отвода жидкости от радиатора отопителя; патрубок отвода горячей жидкости из головки цилиндров в радиатор отопителя; перепускной шланг термостата; выпускной патрубок рубашки охлаждения; подводящий шланг радиатора; расширительный бачок; рубашку охлаждения; пробку и трубку радиатора; вентилятор и его кожух; шкив; отводящий шланг радиатора; ремень вентилятора; насос охлаждающей жидкости; шланг подачи охлаждающей жидкости в насос; и термостат.

Радиатор предназначен для охлаждения горячей воды, выходящей из рубашки охлаждения двигателя. Располагается он впереди двигателя. Трубчатый радиатор состоит из верхнего и нижнего бачков, соединённых между собой тремя-четырьмя рядами латунных трубок. Поперечно расположенные горизонтальные пластины придают радиатору жесткость и увеличивают поверхность охлаждения. Радиаторы двигателей ЗМЗ-53 и ЗИЛ-130 трубчато-ленточные со змейковыми охлаждающими пластинами (лентами), расположенными между трубками. Системы охлаждения этих двигателей закрытые, поэтому пробки радиатора имеют паровой и воздушный клапаны. Паровой клапан открывается при избыточном давлении 0,45-0,55 кГ/см² (ЗМЗ-24, 53). При открытии клапана избыток воды или пара отводится через пароотводную трубку. Воздушный клапан предохраняет радиатор от сжатия давлением воздуха и открывается при охлаждении воды, когда давление в системе снижается на 0,01-0,10 кГ/см².

Если в системе охлаждения устанавливается расширительный бачок, то паровой и воздушной клапаны располагают в пробке этого бачка (ЗИЛ-131).

Для слива жидкости из системы охлаждения открывают сливные краны блоков цилиндров и сливной кран патрубка радиатора или расширительного бачка.

У двигателей ЗИЛ сливные краны блоков цилиндров и патрубка радиатора имеют дистанционное управление. Рукоятки кранов выведены в подкапотное пространство над двигателем.

Жалюзи створчатого типа предназначены для изменения количества воздуха, проходящего через радиатор. Управляет ими водитель при помощи троса и рукоятки, выведённой в кабину.

Водяной насос служит для создания циркуляции воды в системе охлаждения. Он состоит из корпуса, вала, крыльчатки и самоуплотняющегося сальника. Располагается насос обычно в передней части блока цилиндров и имеет привод клиновидным ремнём от коленчатого вала двигателя. Шкив приводит во вращение одновременно крыльчатку водяного насоса и ступицу вентилятора.

система охлаждение автомобиль ремонт

Самоуплотняющийся сальник состоит из резинового уплотнителя, графитизированной текстолитовой шайбы, обоймы и пружины, прижимающей шайбу к торцу подводящего патрубка.

Вентилятор предназначен для усиления потока воздуха, проходящего через радиатор. Вентилятор имеет обычно 4-6 лопастей. Для снижения шума лопасти располагают Х-образно, попарно под углом 70 и 110°. Изготовляют лопасть из листовой стали или пластмассы.

Лопасти имеют отогнутые концы (ЗМЗ-53, ЗИЛ-130), что улучшает вентиляцию подкапотного пространства и повышает производительность вентиляторов. Иногда вентилятор располагают в кожухе, который способствует повышению скорости воздуха, просасываемого через радиатор.

Для уменьшения мощности, необходимой для привода вентилятора, и улучшения работы системы охлаждения применяют вентиляторы с электромагнитной муфтой (ГАЗ-24 «Волга»). Эта муфта автоматически отключает вентилятор, когда температура воды в верхнем бачке радиатора ниже 78-85°С.

Термостат автоматически поддерживает устойчивый тепловой режим двигателя. Как правило, устанавливают на выходе охлаждающей жидкости из рубашек охлаждения головок цилиндров или впускного трубопровода двигателя. Термостаты могут быть жидкостные и с твёрдым наполнителем.

В жидкостном термостате имеется гофрированный баллон, заполненный легко испаряющейся жидкостью. Нижний конец баллона закреплён в корпусе термостата, а к штоку с верхнего конца припаян клапан.

При температуре охлаждающей жидкости ниже 78°С клапан термостата закрыт, и вся жидкость через перепускной шланг направляется обратно в водяной насос, минуя радиатор. Вследствие этого ускоряется перегрев двигателя и впускного трубопровода.

Когда температура превысит 78°С, давление в баллоне увеличивается, он удлиняется и приподнимает клапан. Горячая жидкость через патрубок и шланг направляется в верхний бачок радиатора. Клапан полностью открывается при температуре 91°С (ЗМЗ-53). Термостат с твёрдым наполнителем (ЗИЛ-130) имеет баллон, заполненный церезином и закрытый резиновой диафрагмой. При температуре 70-83°С церезин плавится, расширяясь, перемещает вверх диафрагму, буфер и шток. При этом открывается клапан и охлаждающая жидкость начинает циркулировать через радиатор.

При снижении температуры церезин затвердевает и уменьшается в объёме. Под действием возвратной пружины клапан закрывается, а диафрагма опускается вниз.

В двигателях автомобилей ВАЗ-2101 «Жигули» термостат выполнен двухклапанным и устанавливается перед водяным насосом. При холодном двигателе большая часть охлаждающей жидкости будет циркулировать по кругу: водяной насос→блок цилиндров→головка цилиндров→термостат→водяной насос. Параллельно жидкость циркулирует через рубашки впускного трубопровода и смесительной камеры карбюратора, а при открытом кране отопителя пассажирского помещения — через его радиатор.

Когда двигатель прогрет не полностью (температура жидкости ниже 90°С), оба клапана термостата частично открыты. Часть жидкости поступает к радиатору.

При полностью прогретом двигателе основной поток жидкости из головки цилиндров направляется в радиатор системы охлаждения.

Для контроля за температурой охлаждающей жидкости служат сигнальные лампы и указатели на щитке приборов. Датчики контрольно-измерительных приборов размещаются в головках цилиндров, верхнем бачке радиатора и рубашке охлаждения впускного трубопровода.

Особенности устройства

Насос охлаждающей жидкости центрального типа, приводится в действие от шкива коленчатого вала клиновидным ремнём. Вентилятор имеет четырёхлопастную крыльчатку, которая крепится болтами к ступице шкива, приводится в действие от ремня привода насоса. Термостат с твёрдым чувствительным наполнителем имеет основной и перепускной клапаны. Начало открытия основного клапана при температуре охлаждающей жидкости 77-86°С, ход основного клапана не менее 6 мм. Радиатор — вертикальный, трубчатопластинчатый, с двумя рядами трубок и стальными лужеными пластинами. В пробке заливной горловины имеются впускной и выпускной клапаны.

Предупреждение.

Проверка уровня и плотности жидкости в системе охлаждения

Правильность заправки системы охлаждения проверяется по уровню жидкости в расширительном бачке, который на холодном двигателе (при 15-20°С) должен находиться на 3-4 мм выше метки «MIN», нанесённой на расширительном бачке.

Предупреждение. Уровень охлаждающей жидкости рекомендуется проверять на холодном двигателе, т.к. при нагревании её объём увеличивается и у прогретого двигателя уровень жидкости может значительно подняться.

При необходимости проверяйте ареометром плотность охлаждающей жидкости, которая должна быть 1,078-1,085 г/см³. При низкой плотности и при высокой (больше 1,085-1,095 г/см³) повышается температура начала кристаллизации жидкости, что может привести к её замерзанию в холодное время года. Если уровень жидкости в бачке ниже нормы, то доливайте дистиллированную воду. Если плотность нормальная, доливайте жидкость той же плотности и марки, какая находится в системе. Если ниже нормы, доведите её до неё, используя жидкость ТО-СОЛ-А.

Заправка системы охлаждения жидкостью

Заправка производится при смене охлаждающей жидкости или после ремонта двигателя. Операции по заправке выполняйте в следующем порядке:

1. Снимите пробки с радиатора и с расширительного бачка и откройте кран отопителя;

2. Залейте охлаждающую жидкость в радиатор, а затем и в расширительный бачок, предварительно поставив пробку радиатора. Закройте пробкой расширительный бачок;

3. Запустите двигатель и дайте ему поработать на холостом ходу 1-2 мин для удаления воздушных пробок. После остывания двигателя проверьте уровень охл. жид. Если уровень ниже нормального, а в системе охлаждения нет следов подтекания, то долейте жидкость.

Регулировка натяжения ремня привода насоса

Натяжение ремня проверяется прогибом между шкивами генератора насоса или между насоса и коленчатого вала. При нормальном натяжении ремня прогиб «А» под усилием 10 кгс (98Н) должен быть в пределах 10-15 мм, а прогиб «В» в пределах 12-17 мм. Для увеличения натяжения ремня ослабив гайки крепления генератора, сместите его от двигателя и затяните гайки.

Насос охлаждающей жидкости

Для разборки насоса: — отсоедините корпус насоса от крышки; — закрепите крышку в тисках, используя прокладки, и снимите крыльчатку валика съёмником А.40026; — снимите ступицу шкива вентилятора с валика при помощи съёмника А.40005/1/5; — выверните стопорный винт и выньте подшипник с валиком насоса; — удалите сальник из крышки корпуса.

Проверьте осевой зазор в подшипнике (не должен превышать 0,13 мм при нагрузке 49Н (5 кгс)), особенно если отмечался значительный шум насоса. При необходимости подшипник замените. Сальник насоса и прокладку между насосом и блоком цилиндров при ремонте рекомендуется заменять. Осмотрите корпус и крышку насоса деформации или трещины не допускаются

Сборка насоса: — установите оправкой сальник, не допуская перекоса, в крышку корпуса; — запрессуйте подшипник с валиком в крышку так, чтобы гнездо стопорного винта совпало с отверстием в крышке корпус насоса; — заверните стопорный винт подшипника и зачеканьте контуры гнезда, чтобы винт не ослабевал; — напрессуйте с помощью приспособления А.60430 на валик ступицу шкива, выдержав размер 84,4+0,1 мм. Если ступица из металлокерамики, то после снятия напрессовывать только новую; — напрессуйте крыльчатку на валик с помощью приспособления А.60430, обеспечивающего технологически зазор между лопаткам крыльчатки и корпусом насоса 0,9-1,3 мм; — соберите корпус насоса с крышкой, установите между ними прокладку.

Термостат

У термостата следует проверять температуру начала открытия и ход основного клапана. Для этого термостат установите на стенде БС-106-000, опустив в бак с водой или охл. жид. Снизу в основной клапан уприте кронштейн ножки индикатора. Начальная температура жидкости в баке должна быть 73-75°С. Температура жидкости постепенно увеличивается примерно на 1°С/м при постепенном окрашивании, чтобы она во всём объёме жидкости была одинаковой. За температуру начала открытия клапана принимается та, при которой ход основного клапана составит 0,1 мм. Термостат необходимо заменять, если температура начала открытия основного клапана не находится в пределах 81+ 5\4 °С или ход клапана менее 6 мм. Простейшая проверка термостата может быть осуществлена на ощупь непосредственно на автомобиле. После пуска холодного двигателя при исправном термостате нижний бачок радиатора должен нагреваться, когда стрелка указателя температуры жидкости находится примерно на расстоянии 3-4 мм от красной зоны шкалы, что соответствует 80-85°С.

Радиатор

Чтобы снять радиатор с автомобиля: — слейте из него и блока цилиндров жидкость, удалив сливные пробки в нижнем бачке радиатора и на блоке цилиндров; кран отопителя кузова при этом откройте, а пробку радиатора удалите с наливной горловины; — отсоедините от радиатора шланги; — снимите кожух вентилятора; — отверните болты крепления радиатора к кузову, выньте радиатор из отсека двигателя.

Герметичность проверяется в ванне с водой. Заглушив патрубки радиатора, подведите к нему воздух под давлением 0,1 МПа (1 кгс/см²) и опустите в ванну с водой не менее чем на 30 с. При этом не должно наблюдаться травление воздуха. Незначительно повреждение латунного радиатора запаяйте мягким припоем, а при значительных замените на новый.

Ремонт системы охлаждения

Основные возможные дефекты деталей водяного насоса : сколы и трещины корпуса, срыв резьбы в отверстиях, износ посадочных мест под подшипники и упорную втулку; изгиб и износ посадочного места под крыльчатку на валике, под втулками, сальниками и шкивами вентиляторов; износ, трещины и коррозия поверхности лопаток крыльчатки; износы внутренней поверхности втулок и шпоночной канавки. Корпус насоса охлаждения изготавливают у ЗИЛ-130 из алюминиевого сплава АЛ4, корпус подшипников — из серого чугуна; у ЗМЗ-53 — из СЧ 18-36, у ЯМЗ КамАЗ — из СЧ 15-32. Основные дефекты корпуса подшипников водяного насоса двигателя ЗИЛ-130: износ торцевой поверхности под упорную шайбу; обломы торца гнезда и износ отверстия под задний подшипник; и износ отверстия под передний подшипник.

Трещины и обломы корпуса заваривают или заделывают синтетическими материалами. Сколы на фланце и трещины на корпусе устраняют сваркой. Деталь предварительно нагревают. Рекомендуется заварку производить ацетилено-кислородным нейтральным пламенем. Трещины можно заделывать эпоксидной смолой. Изношенные поверхности под подшипники при зазорах не более 0,25 мм следует восстанавливать герметиками «Унигерм-7» и «Унигерм-11». При зазоре более 0,25 мм для устранения дефекта требуется ставить тонкие (толщиной до 0,07 мм) стальные ленты.

Погнутый валик правят под прессом, а изношенный менее допустимого восстанавливают хромированием и последующим шлифованием до номинального размера. Изношенную шпоночную канавку на валу заваривают, а затем фрезеруют новую канавку под углом 90-180° к старой.

Крыльчатки можно изготавливать литьём из алюминиевого сплава или капрона. При этом ступица (втулка) должна быть стальной.

После восстановления корпус насоса охлаждения должен отвечать следующим техническим требованиям: торцевое биение поверхности корпуса подшипников под упорную шайбу крыльчатки относительно оси отверстий под подшипники не более 0,050 мм; биение торцевой поверхности бурта корпуса подшипников под корпус насоса относительно отверстий под подшипники не более 0,15 мм; шероховатость поверхности корпуса подшипников под упорную шайбу крыльчатки не более Rа=0,80 мкм, поверхностей отверстий под подшипники не более Rа=1,25 мкм.

Валики насосов охлаждения изготавливают у ЗИЛ и ЗМЗ из стали 45, HRC 50-60; у ЯМЗ — из стали 35, HB 241-286; у КамАЗ — из стали 45Х, HRC 24-30. Основные дефекты валика: износы поверхности под подшипники; износ шейки под крыльчатку; износ паза; повреждение резьбы.

Изношенные поверхности восстанавливают наплавкой в среде углекислого газа с последующим хромированием или железнением с последующим шлифованием на бесцентрово-шлифовальном станке. На уплотнительной шайбе допускаются риски и износ на глубину не более 0,5 мм. При большем износе шайбу заменяют. При установке валика следует заложить 100 г смазки «Литол-24» в межподшипниковую полость. Уплотняющую шайбу и торец опорной втулки перед установкой следует покрыть тонким слоем герметика или смазкой, состоящей по массе из 60% дизельного масла и 40% графита.

Изношенную или повреждённую резьбу в отверстиях восстанавливают нарезанием резьбы ремонтного размера или заваркой с последующим нарезанием резьбы номинального размера.

После сборки зазор между корпусом водяного насоса и лопастями крыльчатки должен быть 0,1…1,5 мм и валик легко вращаться.

Водяные насосы обкатывают и испытывают на специальных стендах, например насосы двигателей ЯМЗ-240Б — на стенде ОР-8899, двигателей Д-50 и Д-240 — на КИ-1803, двигателя ЗМЗ-53 — на ОР-9822. Обкатку выполняют за 3 мин при температуре воды 85…90°С и испытывают по режиму.

Каждый отремонтированный насос проверяют на герметичность при давлении 0,12…0,15 МПа. Утечка воды через уплотнения и резьбу шпилек не допускается.

Возможные дефекты деталей вентиляторов следующие: износ посадочных мест в шкивах под наружные кольца подшипников качения, износ ручьев в шкивах под ремень, ослабление заклёпок на крестовине, изгиб крестовине и лопастей.

Изношенные посадочные места под подшипники восстанавливают железнением, хромированием. Изношенные ручьи шкивов (до 1мм) протачивают. Ослабленные заклёпки на крестовине лопастей подтягивают. Если отверстия под заклёпки изношены, их рассверливают и ставят заклёпки увеличенного диаметра. Передние кромки лопастей после переклёпки должны лежать в одной плоскости с отклонением не более 2 мм. Шаблоном проверяют форму лопастей вентиляторов и угол их наклона относительно плоскости вращения, который должен быть в пределах 30…35° (при необходимости правят).

Собранный со шкивом вентилятор статически балансируют. Для устранения дисбаланса сверлят углубления дисбаланса сверлят углубления в торце шкивов или утяжеляют лопасть с её выпуклой стороны приваркой или приклёпыванием пластинки.

Если в гидромуфте привода вентилятора подтекает масло через уплотнения, есть осевой зазор и заедание ведомого и ведущего валов при вращении лопастей крыльчатки и шкива от руки, необходим ремонт.

В деталях гидромуфты дефекты аналогичны дефектам деталей вентиляторов. Это обусловливает и подобные способы их устранения. Шариковые подшипники гидромуфты необходимо заменять при осевом и радиальном зазоре более 0,1 мм.

При сборке зазор между ведомым и ведущим колёсами гидромуфты должен быть 1,5…2 мм. Шкив привода гидромуфты при неподвижной ступице вентилятора и, наоборот, ступица при неподвижном шкиве должны вращаться свободно. Термосиловой датчик включателя гидромуфты регулируют постановкой регулировочных шайб на включение при температуре охлаждающей жидкости 90…95°С и на выключение при её температуре 75…80°С.

Радиаторы системы охлаждения изготавливают из: верхние и нижние бачки и трубки — латунь, охлаждающие пластины — медь, каркас и латунь; бачки масляных радиаторов — сталь.

Радиаторы могут иметь следующие основные дефекты: отложения накипи на внутренних стенках трубок и резервуаров, их повреждения и загрязнения наружных поверхностей трубок, сердцевины, охлаждающих пластин и пластин каркаса, течь трубок, пробоины, вмятины или трещины на бачках, нарушение герметичности в местах пайки. После снятия с автомобиля радиатор поступает на участок ремонта, где его моют снаружи и дефектуют внешним осмотром и проверкой на герметичность сжатым воздухом под давлением 0,15 МПа для масляных радиаторов в ванне с водой при температуре 30…50°С. При испытании, герметизируя резиновыми пробками, водяной радиатор заполняют водой и создают насосом избыточное давление: в течение 3…5 мин радиатор не должен давать утечек. При обнаружении подтеканий радиатор разбирают, помещают сердцевину в ванну с водой и, подавая воздух по шлангу от ручного насоса в каждую трубку, по пузырькам определяют место повреждения. Загрязнение и накипь удаляют в установках, обеспечивающих подогрев раствора до 60-80°С, его циркуляцию и последующую промывку радиатора водой. Отверстия закрывают резиновыми пробками, через одну из которых поступает по шлангу на наличие дефектов. Когда радиаторы ремонтируют без разборки (не снимая бочков), то испытание на герметичность осуществляют после удаления накипи.

Течь трубок устраняют пайкой. Повреждённые трубки, расположенные во внутренних рядах, запаивают (заглушают) с обоих концов. Допускается запаивать до 5% трубок, при большем их числе повреждённые трубки заменяют. Заменяют на новые заглушенные трубки и трубки, имеющие большие вмятины. Для этого через трубки продувают горячий воздух, нагретый до 500-600°С в змеевике, укреплённом на паяльной лампе. Когда припой расплавится, трубку извлекают специальными пассатижами с язычком с размерами и формой, соответствующей сечению отверстия трубки. Отпаивать трубки можно шомполом, нагретым до 700-800°С в горне, или пропускать по нему электрический ток от сварочного трансформатора. Старые трубки извлекают и вставляют новые или отремонтированные по направлению усиков охлаждающих пластин. Трубки припаивают к опорным пластинам припоем.

По другой технологии дефектную трубку развальцовывают на большой диаметр (используют шомпол квадратного сечения для круглых трубок или ножевидный с уширением на конце для плоских) и вставляют новую, припаивая её по концам к опорным пластинам.

Общее число вновь установленных или гильзованных трубок для дизелей не должно быть более 20% от общего их числа, а для карбюраторных двигателей — 25%.

При больших повреждениях после отпайки опорных пластин вырезают дефектную часть радиатора (используют ленточные пилы и вместо неё устанавливают такую же часть радиатора из другого выбракованного, припаивая все трубки к опорным пластинам.

Трещины в чугунных резервуарах устраняют сварочным способом. В резервуарах из латуни, трещины и разрывы устраняют пайкой.

Вмятины бачков устраняют рихтовкой, для чего бачок надевают на деревянную болванку и деревянным молотком выравнивают повреждения. Пробоины устраняют постановкой заплат из листовой латуни с последующей припайкой их. Трещины запаивают.

Повреждения пластин каркаса устраняют газовой сваркой. Помятые пластины радиатора выпрямляют при помощи гребёнки.

Отремонтированный радиатор проверяют в ванне, предварительно накачав в него воздух.

Операции по ремонту масляных радиаторов аналогичны операциям по ремонту водяных. Смолистые отражения в них удаляют в препарате АМ-15. Пайку трубок к бачкам выполняют медно-цинковым припоем ПМЦ газовой сваркой. Испытывают масляные радиаторы под давлением 0,3 МПа.

При ремонте термостатов — удаляют накипь. Повреждение места пружинной коробки запаивают припоем ПОС-40. Пружинные коробки заполняют 15% -ным раствором этилового спирта.

При испытании термостата в ванне с водой начала открытия клапана должно быть 70°С, а полное открытие — при 85°С. Высота полного подъёма клапана 9-9,5 мм. Её регулируют, вращая клапан на резьбовом конце хвостовика пружинной коробки.

Заключение

В техобслуживание автомобилей всё шире внедряются методы диагностики с использованием электронной аппаратуры. Диагностика позволяет своевременно выявить неисправности агрегатов и систем автомобиля и устранить их до того, как они вызовут серьёзные нарушения. Объективные методы оценки технического состояния агрегатов и узлов автомобиля помогают вовремя устранить дефекты, которые способны вызвать аварийную ситуацию, что повышает безопасность дорожного движения.

Применение современного оборудования для выполнения работ по техническому обслуживанию и ремонту автомобилей облегчает и ускоряет многие производственные процессы, но требует от обслуживающего персонала усвоения определённого круга знаний и навыков: устройство автомобиля, основные технологические процессы техобслуживания и ремонта, умение пользоваться современными контрольно-измерительными приборами, инструментами и приспособлениями.

Для изучения устройства и процессов работы механизмов автомобиля необходимы знания физики, химии, основ электротехники в объёме программ средних школ.

Применение современного оборудования и приспособлений для выполнения монтажно-демонтажных работ ремонта автомобиля не исключает необходимости освоения навыков общеслесарных работ, которыми должен владеть рабочий, занимающийся ремонтом.

Хорошо организованное техобслуживание, своевременное устранение неисправностей в агрегатах и системах автомобиля, при высококвалифицированном выполнении работ, позволяют повысить долговечность автомобилей, снизить их простои, увеличить сроки межремонтных пробегов, что в конечном счёте значительно сокращает непроизводительные издержки и повышает рентабельность эксплуатации автотранспортных средств.

Вспомним ещё раз немного про данную систему охлаждения.

В жидкостной системе охлаждения используются специальные охлаждающие жидкости — антифризы различных марок, имеющие температуру загустевания — 40 °С и ниже. Антифризы содержат антикоррозионные и антивспенивающие присадки, исключающие образование накипи. Они очень ядовиты и требуют осторожного обращения. По сравнению с водой антифризы имеют меньшую теплоемкость и поэтому отводят теплоту от стенок цилиндров двигателя менее интенсивно.

Так, при охлаждении антифризом температура стенок цилиндров на 15…20°С выше, чем при охлаждении водой. Это ускоряет прогрев двигателя и уменьшает изнашивание цилиндров, но в летнее время может привести к перегреву двигателя.

Оптимальным температурным режимом двигателя при жидкостной системе охлаждения считается такой, при котором температура охлаждающей жидкости в двигателе составляет 80 …100 °С на всех режимах работы двигателя.

В двигателях автомобилей применяется закрытая (герметичная) жидкостная система охлаждения с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости.

Внутренняя полость закрытой системы охлаждения не имеет постоянной связи с окружающей средой, а связь осуществляется через специальные клапаны (при определенном давлении или вакууме), находящиеся в пробках радиатора или расширительного бачка системы. Охлаждающая жидкость в такой системе закипает при 110… 120 °С. Принудительная циркуляция охлаждающей жидкости в системе обеспечивается жидкостным насосом.

Система охлаждения двигателя состоит из:

• рубашка охлаждения головки и блока цилиндров;
• радиатор;
• насос;
• термостат;
• вентилятор;
• расширительный бачок;
• соединительные трубопроводы и сливные краники.

Кроме того, в систему охлаждения входит отопитель салона кузова автомобиля.

Принцип работы системы охлаждения

Предлагаю сначала рассмотреть принципиальную схему системы охлаждения.

1 — отопитель; 2 — двигатель; 3 — термостат; 4 — насос; 5 — радиатор; 6 — пробка; 7 — вентилятор; 8 — расширительный бачок;
А — малый круг циркуляции (термостат закрыт);
А+Б — большой круг циркуляции (термостат открыт)

Циркуляция жидкости в системе охлаждения осуществляют по двум кругам:

1. Малый круг — жидкость циркулирует при пуске холодного двигателя, обеспечивая его быстрый прогрев.

2.Большой круг — движение циркулирует при прогретом двигателе.

Если говорить проще, то малый круг это циркуляция охлаждающей жидкости БЕЗ радиатора, а большой круг — циркуляция охлаждающей жидкости ЧЕРЕЗ радиатор.

Устройство системы охлаждения различаются по своему устройству в зависимости от модели автомобиля, однако, принцип действия един.

Принцип работы данной системы можно увидеть на следующих видео:

Предлагаю разобрать устройство системы по последовательности работы. Итак, начало работы системы охлаждения происходит при запуске сердца данной системы — жидкостного насоса.

1. Жидкостной насос(water pump)

Жидкостный насос обеспечивает принудительную циркуляцию жидкости в системе охлаждения двигателя. На двигателях автомобилей применяют лопастные насосы центробежного типа.

Искать наш жидкостной насос или же водяную помпу следует на передней части двигателя(передняя часть эта та, которая ближе к радиатору и там где расположен ремень/цепь).

Жидкостной насос соединён ремнём с коленчатым валом и генератором. Поэтому, чтобы найти наш насос достаточно найти коленчатый вал и найти генератор. Про генератор мы поговорим позже, но пока лишь покажу, что нужно искать. Генератор выглядит как цилиндр, прикрепленный к корпусу двигателя:

1 — генератор; 2 — жидкостной насос; 3 — коленчатый вал

Итак, с расположением разобрались. Теперь давайте рассмотрим его устройство. Напомним, что устройство всей системы и её деталей различно, но принцип работы этой системы одинаков.

1 — Крышка насоса; 2 — Упорное уплотнительное кольцо сальника.
3 — Сальник; 4 — Подшипник валика насоса.
5 — Ступица шкива вентилятора; 6 — Стопорный винт.
7 — Валик насоса; 8 — Корпус насоса; 9 — Крыльчатка насоса.
10 — Приемный патрубок.

Работа насоса заключается в следующем: привод насоса осуществляется от коленчатого вала через ремень. Ремень крутит шкив насоса, вращая ступицу шкива насоса(5). Тот в свою очередь приводит во вращение вал насоса(7), на конце которого находится крыльчатка(9). Охлаждающая жидкость поступает в корпус насоса(8) через приёмный патрубок(10), а крыльчатка перемещает её в рубашку охлаждения(через окошко в корпусе, видно на рисунке, направление движение из насоса показано стрелкой).

Таким образом, насос имеет привод от коленвала, жидкость поступает в него через приёмный патрубок и уходит в рубашку охлаждения.

Работу жидкостного насоса можно посмотреть в этом видео(1:48):

Давайте теперь посмотрим, а откуда поступает жидкость в насос? А жидкость поступает через очень важную деталь — термостат. Именно термостат ответствен за температурный режим.

2. Термостат(thermostat)

Термостат автоматически регулирует температуру воды для ускорения прогрева двигателя после пуска. Именно работа термостата определяет, по каком кругу(большому или малому) пойдёт охлаждающая жидкость.

Выглядит сей агрегат примерно вот так в реальности:

Принцип работы термостата очень прост: термостат имеет чувствительный элемент, внутри которого находится твёрдый наполнитель. При определённой температуре он начинает плавиться и открывает основной клапан, а дополнительный наоборот, закрывается.

Устройство термостата:

1, 6, 11 – патрубки; 2, 8 – клапаны; 3, 7 – пружины; 4 – баллон; 5 – диафрагма; 9 – шток; 10 – наполнитель

Работа термостата проста, её можно посмотреть здесь:

Термостат имеет два входных патрубка 1 и 11, выходной патрубок 6, два клапана (основной 8, дополнительный 2) и чувствительный элемент. Термостат установлен перед входом в насос охлаждающей жидкости и соединяется с ним через патрубок 6.

Соединение:

Через патрубок 1 соединяется с рубашкой охлаждения двигателя ,

Через патрубок 11 — с нижним отводящим бачком радиатора.

Чувствительный элемент термостата состоит из баллона 4, резиновой диафрагмы 5 и штока 9. Внутри баллона между его стенкой и резиновой диафрагмой находится твердый наполнитель 10 (мелкокристаллический воск), обладающий высоким коэффициентом объемного расширения.

Основной клапан 8 термостата с пружиной 7 начинает открываться при температуре охлаждающей жидкости более 80 °С. При температуре менее 80 °С основной клапан закрывает выход жидкости из радиатора, и она поступает из двигателя в насос, проходя через открытый дополнительный клапан 2 термостата с пружиной 3.

При возрастании температуры охлаждающей жидкости более 80 °С в чувствительном элементе плавится твердый наполнитель, и объем его увеличивается. Вследствие этого шток 9 выходит из баллона 4, и баллон перемещается вверх. Дополнительный клапан 2 при этом начинает закрываться и при температуре более 94 °С перекрывает проход охлаждающей жидкости от двигателя к насосу. Основной клапан 8 в этом случае открывается полностью, и охлаждающая жидкость циркулирует через радиатор.

Работа клапана понятно и наглядно показана на рисунке ниже:

А — малый круг, основной клапан закрыт, перепускной — закрыт. Б — большому круг, основной клапан открыт, перепускной — закрыт.

1 — Входной патрубок (от радиатора); 2 — Основной клапан;
3 — Корпус термостата; 4 — Перепускной клапан.
5 — Патрубок перепускного шланга.
6 — Патрубок подачи охлаждающей жидкости в насос.
7 — Крышка термостата; 8 — Поршень.

Итак, мы разобрались с малым кругом. Разобрали устройство насоса и термостата, соединённых между собой. А теперь давайте перейдём к большому кругу и ключевому элементу большого круга — радиатору.

3. Радиатор(radiator/cooler)

Радиатор обеспечивает отвод теплоты охлаждающей жидкости в окружающую среду. На легковых автомобилях применяются трубчато-пластинчатые радиаторы.

Итак, различают 2 вида радиаторов: разборный и не разборный.

Снизу представлено их описание:

Хочу ещё раз сказать про расширительный бачок (expansion Tank)

Рядом с радиатором или же на нём устанавливается вентилятор. Давайте теперь перейдём к устройству этого самого вентилятора.

4. Вентилятор(fan)

Вентилятор увеличивает скорость и количество воздуха, проходящего через радиатор. На двигателях автомобилей устанавливают четырех- и шестилопастные вентиляторы.

Если применяется механический вентилятор ,

Вентилятор включает шесть или четыре лопасти(3), приклепанные к крестовине(2). Последняя привернута к шкиву жидкостного насоса(1), который приводится в движение коленчатым валом с помощью ременной передачи(5).

Как мы уже ранее говорили, в зацепление входит так же генератор(4).

Если применяется электровентилятор ,

то вентилятор состоит из электродвигателя 6 и вентилятора 5. Вентилятор — четырехлопастный, крепится на валу электродвигателя. Лопасти на ступице вентилятора расположены неравномерно и под углом к плоскости его вращения. Это увеличивает подачу вентилятора и уменьшает шумность его работы. Для более эффективной работы электровентилятор размещен в кожухе 7, который прикреплен к радиатору. Электровентилятор крепится к кожуху на трех резиновых втулках. Включается и выключается электровентилятор автоматически датчиком 3 в зависимости от температуры охлаждающей жидкости.

Итак, давайте подведём итог. Не будем голословными и подведём итог по какой-нибудь картинке. Не стоит делать акцент на конкретное устройство, но вот принцип работы надо понять, ибо он одинаков во всех системах, как бы не различалось их устройство.

При пуске двигателя начинает вращаться коленчатый вал. Через ременную передачу(напомню, что на ней же находится и генератор) передаётся вращение на шкив жидкостного насоса(13). Тот приводит во вращение вал с крыльчаткой внутри корпуса жидкостного насоса(16). Охлаждающая жидкость поступает в рубашку охлаждения двигателя(7). Далее через выпускной патрубок(4) охлаждающая жидкость возвращается в жидкостной насос через термостат(18). В это время в термостате открыт перепускной клапан, но закрыт основной. Поэтому, жидкость циркулирует через рубашку двигателя без участия радиатора(9). Это обеспечивает быстрый прогрев двигателя. После того как охлаждающая жидкость нагревается, открывается основной клапан термостата и закрывается перепускной клапан. Теперь жидкость не может течь через перепускной патрубок термостата(3) и вынуждена течь через подводящий патрубок(5) в радиатор(9). Там жидкость охлаждается и поступает обратно в жидкостной насос(16) через термостат(18).

Стоит заметить, что некоторая часть охлаждающей жидкости поступает из рубашки охлаждения двигателя в отопитель через патрубок 2 и возвращается из отопителя через патрубок 1. Но об этом мы поговорим в следующей главе.

Надеюсь, теперь система станет понятна для Вас. Прочитав данную статью, я надеюсь, можно будет сориентироваться в другой системе охлаждения, поняв принцип работы этой.

Предлагаю ознакомиться так же со следующей статьёй:

Так как мы затронули систему отопления, следующая моя статья будет об этой системе.

Двигателя практически идентичны на всех машинах. На современных автомобилях применена гибридная система. Да, именно такая, потому что в охлаждении участвует не только жидкость, но и воздух. Им производится обдув ячеек радиатора. За счет этого охлаждение получается намного эффективнее. Не секрет, что при малой скорости движения циркуляция жидкости не спасает - приходится дополнительно устанавливать вентилятор на радиаторе.

Вентилятор радиатора

Поговорим об отечественных автомобилях, к примеру о «Ладе». Для обеспечения лучшего теплообмена система охлаждения двигателя («Калина»), схема которой имеет стандартную конфигурацию, содержит в себе вентилятор. Его основная функция - это обдув ячеек радиатора потоком воздуха при достижении жидкостью критического значения температуры. Управление работой производится при помощи датчика. На отечественных автомобилях он устанавливается в нижней части радиатора. Другими словами, там находится жидкость, которая отдала тепло в атмосферу. И она должна иметь в этой точке контура температуру 85-90 градусов. При превышении этого значения необходимо провести дополнительное охлаждение, иначе в рубашку двигателя поступит кипяток. Следовательно, работа мотора будет происходить при критических температурах.

Радиатор охлаждения

Он служит для отдачи тепла в атмосферу. Жидкость проходит по сотам, которые имеют узкие каналы. Все эти ячейки соединены тонкими пластинами, которые улучшают отдачу тепла. При движении с большой скоростью воздух проходит между сотами и способствует быстрому достижению результата. Этот элемент содержит любая схема системы охлаждения двигателя. «Фольксваген», к примеру, также не является исключением.

Выше был рассмотрен вентилятор, который монтируется на радиаторе. Он производит обдув воздухом при достижении критического значения температуры. Для улучшения эффективности работы элемента необходимо следить за чистотой радиатора. Его соты забиваются мусором, ухудшается теплообмен. Воздух плохо проходит через ячейки, отдача тепла не производится. Результат - повышается температура двигателя, его работа нарушается.

Термостат системы

Это не что иное, как клапан. Он реагирует на изменение температуры в контуре системы охлаждения. Подробнее о них будет рассказано ниже. Схема системы охлаждения двигателя УАЗ основана на использовании качественного термостата, который изготовлен из биметаллической пластины. Под действием температуры эта пластина деформируется. Сравнить ее можно с автоматическим выключателем, используемым в электроснабжении домов и предприятий. Единственное отличие - производится управление не контактами выключателя, а клапаном, который осуществляет подачу горячей жидкости в контуры. В конструкции имеется еще и возвратная пружина. При остывании биметаллической пластины она возвращается в исходное положение. А вернуться ей помогает пружина.

Датчики, используемые в охлаждении

В работе участвуют всего два датчика. Один устанавливается на радиаторе, а второй - в рубашке блока двигателя. Вернемся опять к отечественным автомобилям и вспомним «Волгу». Схема системы охлаждения (405) двигателя тоже имеет два датчика. Причем тот, который находится на радиаторе, имеет более простую конструкцию. В его основе тоже лежит биметаллический элемент, который деформируется при повышении температуры. Этот датчик производит включение электрического вентилятора.

На автомобилях классической серии ВАЗ ранее применялся прямой привод вентилятора. Крыльчатка устанавливалась непосредственно на оси помпы. Вращение вентилятора производилось постоянно, независимо от того, какая температура в системе. Второй же датчик, устанавливаемый в рубашке двигателя, служит для одной цели - передачи сигнала на индикатор температуры в салоне.

Жидкостный насос

Вернемся снова к «Волге». Система охлаждения схема которой содержит в себе циркуляционный жидкостный насос, не может попросту без него функционировать. Если не придавать жидкости движение, то она не сможет перемещаться по контурам. Следовательно, появится застой, тосол начнет закипать, а мотор может заклинить.

Конструкция жидкостного насоса очень проста - алюминиевый корпус, ротор, шкив привода с одной стороны и пластиковая крыльчатка - с другой. Установка производится либо внутри блока двигателя, либо снаружи. В первом случае привод осуществляется, как правило, от ремня ГРМ. Например, на автомобилях ВАЗ, начиная с модели 2108. Во втором случае привод осуществляется от шкива

Контур печки

На некоторых автомобилях, произведенных несколько десятилетий назад, устанавливались двигатели с воздушным охлаждением. Неудобство в этом случае одно: приходилось использовать бензиновую печку, которая «съедала» немало топлива. Но если применяются жидкостные схемы систем охлаждения двигателя, можно взять горячий тосол, который подается в радиатор. Благодаря вентилятору печки производится подача горячего воздуха в салон.

Во всех автомобилях радиатор печки монтируется под панелью приборов. Сначала устанавливается электровентилятор, затем на него - радиатор, а сверху подходят воздуховоды. Они необходимы для распределения горячего воздуха по салону. В новых автомобилях управление распределением его производится при помощи микропроцессорных систем и шаговых двигателей. Они открывают или закрывают заслонки в зависимости от температуры в салоне.

Расширительный бачок

Всем известно, что любая жидкость при нагревании расширяется - увеличивается в объеме. Поэтому необходимо, чтобы она куда-то уходила. Но с другой стороны, при остывании жидкости объем ее уменьшается, следовательно, необходимо ее вновь добавлять в систему. Вручную сделать это невозможно, но вот при помощи расширительного бака данную процедуру можно автоматизировать.

В большинстве современных автомобилей применяются схемы систем охлаждения двигателя герметичного типа. Для этих целей предусмотрено наличие на расширительном бачке пробки с двумя клапанами: один на впуск, второй - на выпуск. Это позволяет обеспечить в системе давление, близкое к одной атмосфере. При снижении его показателя происходит всасывание воздуха, при повышении - сброс.

Патрубки систем охлаждения

На данной схеме отображена наиболее распространенная схема водяного охлаждения типового ДВС. С такими системами работает подавляющее большинство современных автомобилей.

Типы систем охлаждения

В современных двигателях насчитывают два механизма и три (либо четыре) системы:

• механизм распределения потоков топливовоздушной смеси и отработавших газов - называется ГРМ ;
• кривошипно-шатунный (КШМ) - это механизм «координации» движения поршней в цилиндрах с работой систем питания и, если это предусмотрено конструкцией - системы зажигания;
• система питания;
• система смазки;
• система зажигания - только для бензиновых (инжектор и/или карбюратор) и газовых ДВС, в дизельных эта система не нужна;
• система теплоотвода, то есть - охлаждения.

В современном автомобилестроении нашли применение две системы - жидкостная и воздушная. Еще называют третью - комбинированную, но это, как говорится, «по науке» - в теоретической механике и теории автомобиля.

В момент возгорания рабочей смеси температура в цилиндрах может достигать выше 2000° (двух тысяч градусов) Цельсия, а система охлаждения призвана поддерживать расчетный температурный баланс, который колеблется от 90 до 120 градусов. С точки зрения теоретической механики, применяемые в современных ДВС жидкостные системы, на самом деле, являются гибридными или комбинированными. Однако на практике, да и сами сервисмены, называют ее жидкостной, а чаще - водяной, хотя вместо воды уже давно используют антифризы .

Жидкостные системы охлаждения - специфика

Почему вода? Почему водяная система охлаждения двигателя? Ответ очевиден, в автомобильных моторах как раз она и была. Еще и сегодня ездят по нашим дорогам автомобили старых конструкций, в которых даже не был предусмотрен расширительный бачок. За ненадобностью. А рабочая температура колебалась в районе 70-90 градусов. В современных же ДВС применяется так называемая герметичная система, и повышенное давление (до 1,4 атмосферы) позволяет современным антифризам не кипеть при температурах до 120 градусов и - конечно же - не замерзать до минус 70-80 градусов по Цельсию.

Подавляющее большинство жидкостных систем охлаждения работают от центробежного водяного насоса (помпы), а также под действием естественных законов физики - конвекции, нагревания и охлаждения.

Основные составляющие жидкостной системы охлаждения

Системы эти бывают одноконтурными, двух- и многоконтурными. Устройство системы охлаждения двигателя - не сложно, в ее «стандартный перечень» входят:

• рубашка охлаждения самого блока цилиндров;
• рубашка охлаждения головки (или головок) блока цилиндров, обе имеют так называемые рёбра охлаждения, они – наружные, именно поэтому теория автомобиля и называет данную систему комбинированной;
• один или несколько радиаторов охлаждения ;
• один или несколько вентиляторов принудительного охлаждения радиаторов (или радиатора, если он один);
• жидкостный насос, который механики между собой называют водяным насосом или помпой; конструктивно является насосом центробежного типа, приводы - шестеренчатый, ременной или электрический;
• термостат (в двухконтурных системах старого типа моторов без применения электроники);
• расширительный бачок с крышкой не герметичной, а тарированной под определенное давление;
• соединительные патрубки системы охлаждения двигателя;
• теплообменник отопителя салона (или теплообменники отопителей частей салона в многозонных системах климат-контроля);
• датчик (или датчики) температуры ОЖ;
• электронный блок управления охлаждением, а также вентиляцией и отоплением салона.

В руке у механика тот самый пресловутый термостат, разделяющий систему на два контура. При разогреве двигателя охлаждающая жидкость циркулирует по замкнутому, так называемому «малому кругу», не попадая в радиатор. Прогрев рубашек охлаждения блока и головки блока цилиндров до рабочих температур происходит быстрее.

Система охлаждения дизельного двигателя принципиально не отличается от системы бензинового. Различия - в конструкциях, объемах, мощностях и некоторых других параметрах, но не в типе применяемого топлива.

Охлаждение масла

Система смазки в современных автомобильных моторах, помимо своей главной задачи - смазки трущихся деталей, - выполняет еще одну – теплоотводную: моторное масло отбирает часть тепла от работающих сопряженных частей мотора. Во многих современных двигателях даже предусмотрен собственный маслоохладитель, который в иных технологических картах и наставлениях так и называется - масляный радиатор.

Применяется ли сегодня воздушное охлаждение?

Да, применяется, и вполне успешно. В современном моторостроении различают два их типа: естественное (обдувом набегающего воздуха) и принудительное (при помощи вентиляторов).

Естественное охлаждение чаще применяется в моторной авиации. Принудительное - например, в таких конструкциях, как водные и колесные скутеры (мотороллеры), в мотоблоках и других сельхоз- и коммунальных агрегатах и механизмах.

В автомобилестроении можно вспомнить некоторые модели Volkswagen Group - Porsche, Beetle, он же – Kafer, а также итальянский Fiat-500, французский Citroën 2CV, чешскую легковушку Tatra-613 или родной и до боли знакомый всенародный автомобиль СССР - Запорожец.

История моторостроения может вспомнить и тракторные двигатели с воздушным охлаждением, а также грузовые автомобили с многоцилиндровыми дизельными моторами. Та же, например, чешская 12-тонная Tatra выпускалась вплоть до 2010 годов и до сих пор «в строю». К слову, кабина водителя этого самосвала нагревается специальным электрическим отопителем, а салон Запорожца - автономным… бензиновым.

На фото - «тот самый» 8-цилиндровый V-образный дизельный силовой агрегат Tatra с непосредственным воздушным охлаждением. Рабочий объем 12,7 литра с турбонаддувом и интеркулером, мощностью - от 312 до 442 л.с., с крутящим моментом - от 1400 до 2100 Нм, в рамках соответствия требованиям стандартов от Евро 2 до Евро 5.

Испарительные системы охлаждения

В современном автомобилестроении широкого применения не нашла. Механика ее работы сводится к тому, что вода доводится до температуры значительно выше точки кипения, и температура падает в результате ее испарения. Применялась в экспериментальных моделях авиастроения в самом начале XX века, а сегодня подобную конструкцию можно встретить на дизелях мощностью до 20 л.с. - на минитракторах, в мобильных мотоблоках и тп.

Неисправности системы охлаждения двигателя

Наиболее слабым звеном большинства систем являются радиаторы. Как правило, они устанавливаются в передних частях авто, даже если двигатель установлен в базе или за задней осью. Делается это для того, чтобы охлаждающая жидкость отдавала тепло набегающему потоку воздуха.

Соты радиаторов забиваются мелкой пылью, насекомыми и другими дорожными загрязнениями, в результате теплопроводность радиатора падает, и температурный режим двигателя нарушается. Кроме того, радиаторы подвержены механическим повреждениям на высоких скоростях, именно поэтому, например, отличительным признаком мощной и высокоскоростной машины является мелкоячеистая сетка в широких и огромных воздухозаборниках.

Кавитационное разрушение жидкостного насоса классической конструкции.

Наиболее затратной неисправностью автомеханики называют поломку водяного (жидкостного) насоса. Стоит водителю прозевать стрелочный указатель в красной зоне температурного указателя или загоревшийся красным светом индикатор на панели приборов, и последствия могут оказаться весьма печальными. Вплоть до капитального ремонта двигателя.

В моторах старых конструкций особенной головной болью автовладельцев была потеря работоспособности термостата.

Также периодически выходят из строя:

• датчики и указатели;
• может прохудиться патрубок или ослабнуть хомут на соединениях патрубков;
• не включаются вовремя вентиляторы охлаждения;
• иногда выходит из строя клапан давления в пробке расширительного бачка.

Эти и многие другие неисправности приводят к утере антифриза , перегреву блока и его головки (головок) и, в конце концов, к выходу мотора из строя. Любое подозрение на неисправность в системе охлаждения должно быть водителем немедленно установлено и устранено.

Симптомы перегрева или недостаточного нагрева двигателя

При критическом перегреве происходит:

• периодический уход стрелки указателя температуры на приборной панели к красному сектору (либо появление красного индикатора в тех автомобилях, где указатель не предусмотрен);
• потеря мощности двигателя казалось бы «в безобидных ситуациях»;
• неадекватно высокий жар в районе моторного отсека.

При недостаточном нагреве:

• стрелка «не отрывается» от нижнего сектора указателя температуры на приборной панели;
• не тухнет желтый (или, в некоторых конструкциях, – белый) индикатор указателя температуры;
• в результате двигатель «тупит», не развивает должной мощности – и особенно тогда, «когда это нужно» - на подъеме, при обгоне, при экстренном маневрировании и/или разгоне.

Эти, а также многие иные, весьма специфические и малопонятные водителю, «неадекватности» в поведении двигателя, его агрегатов и автомобиля в целом.

Диагностика негерметичности охлаждающей системы

Одной из главных причин неисправности системы является падение уровня антифриза в расширительном бачке. Помимо банальных потёков в негерметичных соединениях, может выйти из строя и пробка на бачке с тарированным клапаном контроля давления. Охлаждающая жидкость, а точнее вода из раствора этиленгликоля (пропиленгликоля) банально испаряется, и уровень ОЖ – падает, мотор перегревается.

За уровнем охлаждающей жидкости в расширительном бачке следить не трудно. Об этом постоянно напоминают и упоминают: и преподаватели в автошколах, и различные наставления для водителей… а моторы как кипели, так и продолжают кипеть. На радость механикам и мотористам…

Контроль уровня охлаждающей жидкости

Контролировать этот уровень следует постоянно. К слову, в процессе эксплуатации (в течение рабочего дня) он в бачке может (и должен) меняться. Это - нормально. Ненормально - когда этот уровень опускается ниже нижней отметки, что означает потерю жидкости, либо – выше, что может означать, например, прорыв картерных газов в систему охлаждения. И это - уже крайне тревожный звонок.

В условиях профильной СТО контроль уровня и давления в системе осуществляется при помощи специального оборудования и инструмента. Рядовой автовладелец имеет в своем арсенале только один прием - систематический визуальный контроль уровня в верхнем бачке радиатора (на автомобилях старых конструкций, без расширительного бачка) либо - в расширительном бачке по специальным рискам – max и min.

Прозеваешь - беда!

Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них