Богатырев А.В., Есеновский-Лашков Ю.К. и др. Автомобили

Подождите немного. Документ загружается.

отводе теплоты возникает переохлаждение двигателя, которое вы-

зывает изменение вязкостных свойств масла, увеличение зазоров,

снижение мощности и экономичности двигателя.

Количество теплоты (18...35 %), которое должна отводить сис-

тема охлаждения, зависит от мощности и режима работы двигате-

ля.

Следует поддерживать оптимальный тепловой режим двигате-

ля, который контролируется по температуре охлаждающей жидко-

сти в пределе 85...95 °С независимо от его нагрузки и температуры

окружающей среды. Это способствует получению наибольшей

мощности, снижению расхода топлива и увеличению срока служ-

бы двигателя.

На современных поршневых двигателях применяют системы

жидкостного или воздушного охлаждения. Широко распростране-

ны жидкостные системы с принудительной циркуляцией охлаждаю-

щей жидкости как наиболее эффективные, обеспечивающие рав-

номерный прогрев деталей. При этом двигатель компактнее, а

шум при его работе меньше.

В качестве охлаждающих жидкостей применяют воду или ее сме-

си с этиленгликолем

—

антифризы Тосол А-40М и Тосол А-65М. Это

концентрированные этиленгликоли с антикоррозионными и ан-

тивспенивающими присадками, имеющие плотность

1,078...1,085 г/см

и потому замерзающие при низкой температуре.

Цифра в марке означает температуру загустевания смеси. На-

пример, Тосол А-40М представляет собой 50%-ю смесь воды с

этиленгликолем, которая при температуре -40 °С превращается не

в лед, а в густую массу, не вызывающую повреждений блока ци-

линдров или радиатора.

13.2. УСТРОЙСТВО И РАБОТА СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ

Система жидкостного охлаждения. Система охлаждения двига-

теля ЯМЗ-КАЗ-642 закрытая с принудительной циркуляцией ох-

лаждающей низкозамерзающей жидкости. Использование воды

допускается крайне редко. Температура охлаждающей жидкости в

системе должна быть в пределе 75...98 °С и лишь кратковременно

до 105 °С. Контроль за температурой охлаждающей жидкости осу-

ществляется датчиком и стрелочным указателем, расположенным

на щитке приборов в кабине.

Горячая жидкость из головок /Р(рис. 13.1) цилиндров через во-

дяные трубы 11 и 9 поступает в каналы водяного насоса, который

обеспечивает принудительную циркуляцию. В зависимости от по-

ложения клапанов термостатов жидкость проходит через радиатор

(большой круг циркуляции) или непосредственно поступает в на-

сос (малый круг циркуляции), из которого направляется в блок

цилиндров. При прогреве двигателя термостаты направляют жид-

190

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Рис. 13.1. Система охлаждения двигателя ЯМЗ-КАЗ-642:

—

шкив привода водяного насоса; 2—термостаты; 3— патрубок водяного насоса; 4—отво-

дящий патрубок; 5

—

пароотводящая трубка от патрубка водяного насоса к расширительному

бачку; 6

—

водяной насос; 7— соединительная труба; 8

—

кронштейн водяного насоса; Я И

—

соответственно левая и правая водяные трубы; 10— воздухоотводящая трубка от кронштейна

водяного насоса к расширительному бачку; 12— кран контроля уровня; 13— расширительный

бачок; /4—соединительная трубка от водяной трубы к компрессору; /5—компрессор; 16

—

пробка; /7—соединительная трубка от компрессора к расширительному бачку; 18— крышка

головки цилиндра; 19— головка цилиндра; 20— блок цилиндров; 21

—

выключатель гидро-

муфты; 22 —сливной кран; 23— колено отводящего патрубка радиатора; 24— шкив привода

генератора; 25—ремни привода агрегатов; 26—вентилятор; 27—гидромуфта привода венти-

лятора; 28— радиатор; 29— жалюзи радиатора

кость мимо радиатора сразу к насосу, что способствует ее быстро-

му прогреву. После достижения нормальной температуры термо-

статы направляют жидкость через радиатор.

Вентилятор, просасывая воздух через радиатор, способствует

лучшей теплоотдаче от жидкости к воздуху. Вентилятор может

иметь постоянный привод или управляемый. При управляемом

приводе через гидромуфту или специальный электродвигатель

вентилятор включается только тогда, когда температура воды пре-

высит допустимую. Подобный привод позволяет существенно

191

экономить топливо, так как на привод вентилятора расходуется

1,5...3 кВт. С помощью жалюзи регулируют количество воздуха,

проходящего через радиатор, и соответственно температуру жид-

кости.

Система охлаждения двигателя автомобиля BA3-21213 жидко-

стная закрытая с принудительной циркуляцией. Для контроля

температуры охлаждающей жидкости используют датчик, уста-

новленный в головке цилиндров, и указатель на щитке приборов.

Система охлаждения включает: насос охлаждающей жидкости,

рубашки охлаждения блока и головки цилиндров, термостат,

вентилятор, радиатор, расширительный бачок, трубопроводы и

шланги.

Система охлаждения двигателей автомобилей ГАЗ-3307 закры-

тая с принудительной циркуляцией жидкости. В зависимости от

температурного состояния двигателя жидкость может циркулиро-

вать по одному из двух путей:

при прогретом двигателе, когда клапан термостата открыт,

—

через впускной патрубок по шлангу в верхний бачок радиатора, а

из радиатора через подводящий шланг в водяной насос и далее в

водяную рубашку двигателя (большой круг);

непрогретом двигателе, когда клапан термостата закрыт,

—

ми-

нуя радиатор, через перепускной шланг во всасывающую полость

водяного насоса, а затем в водяную рубашку двигателя (малый

круг).

Систему охлаждения рекомендуется заполнять антифризами

Тосол А-40М и Тосол А-65М.

Системы охлаждения двигателей автомобилей ЗИЛ-431410 и

ГАЗ-3307 также закрытые с принудительной циркуляцией жидко-

сти.

Система воздушного охлаждения применяется в основном на

двигателях небольшого литража. При воздушном охлаждении из-

лишняя теплота отводится потоком воздуха через оребренные по-

верхности цилиндров и головок цилиндров. Этот поток создается

лопастным вентилятором с устройством, регулирующим интен-

сивность потока в зависимости от степени охлаждения деталей

двигателя.

К преимуществам воздушной системы относятся простота кон-

струкции, уменьшение массы, удобство обслуживания и, кроме

того, исключается опасность размораживания двигателя зимой.

Однако хотя система воздушного охлаждения и обеспечивает

условия для необходимого отвода теплоты от сильно нагретых де-

талей, но для этого требуется достаточно большая мощность дви-

гателя на приводе вентилятора, затрудняется пуск двигателя при

низкой температуре, а при больших нагрузках и температуре окру-

жающей среды возможен перегрев двигателя.

192

13.3. ПРИБОРЫ И МЕХАНИЗМЫ СИСТЕМЫ

ЖИДКОСТНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

Насос (как правило, центробежный) в системе охлаждения слу-

жит для принудительной циркуляции жидкости, а вентилятор

—

для повышения скорости потока воздуха, проходящего через ра-

диатор. На автомобилях ГАЗ, ЗИЛ и ВАЗ водяные насосы конст-

руктивно объединены с вентиляторами и имеют общий привод, а

у двигателя ЯМЗ-КАЗ-642 насос расположен значительно выше

вентилятора и приводится в действие еще от одного ремня.

Устанавливаемые на двигателях вентиляторы имеют четыре—

шесть лопастей, изготовленных из листовой стали или пластмассы

(в автомобилях ВАЗ). На ряде двигателей лопасти вентилятора

располагают в направляющем кожухе (диффузоре), который улуч-

шает вентиляцию подкапотного пространства и увеличивает коли-

чество проходящего через радиатор воздуха. Для этой цели лопас-

ти вентиляторов некоторых двигателей (ГАЗ, ЗИЛ и др.) изготов-

ляют с отогнутыми в сторону радиатора концами.

Насос охлаждающей жидкости двигателей ВАЗ

—

центробежно-

го типа, приводится в действие от шкива коленчатого вала клино-

вым ремнем привода генератора (рис. 13.2). Корпус и крышка на-

соса отлиты из алюминиевого сплава. В крышке подшипника, ко-

торый стопорится винтом, установлен валик. Подшипник двух-

рядный неразборный без внутренней обоймы, заполнен смазкой

Литол 24 при сборке и в дальнейшем не смазывается.

Рис. 13.2. Насос охлаждающей жидкости:

/—крышка насоса; 2

—

уплотнительное кольцо сальника; 3

—

сальник; 4—подшипник; 5—ступица шкива вентилятора; 6—

стопорный винт; 7— валик насоса; 8— корпус насоса; 9

—

крыль-

чатка насоса; 10— приемный патрубок

193

На валик с одной стороны напрессована чугунная крыльчатка,

а с другой

—

ступица шкива привода насоса. Торец крыльчатки,

соприкасающийся с уплотнительным кольцом, закален токами

высокой частоты на глубину 3 мм. Уплотнительное кольцо прижи-

мается к крыльчатке пружиной сальника через резиновую манже-

ту. Сальник неразборный, состоит из наружной латунной обоймы,

резиновой манжеты и пружины. Сальник запрессован в крышку

насоса. Насос приводится в действие клиновым ремнем.

Вентилятор (см. рис. 13.2) представляет собой шестилопастную

крыльчатку, изготовленную из пластмассы, которая крепится бол-

тами к ступице шкива привода насоса. Лопасти вентилятора име-

ют переменный по радиусу угол установки и для уменьшения

шума переменный шаг по ступице. Для лучшей эффективности

работы вентилятор находится в кожухе, который крепится болта-

ми к кронштейнам радиатора.

Насос и вентилятор двигателя автомобиля ЗИЛ-431410 приво-

дятся в действие от шкива коленчатого вала двумя ремнями. При

этом один ремень охватывает шкив генератора, а другой

—

шкив

насоса гидроусилителя рулевого управления. Натяжение ремней

регулируют перемещением генератора и насоса гидроусилителя

рулевого управления. При нормальном натяжении прогиб каждо-

го ремня между шкивом вентилятора и натяжным шкивом под

действием усилия 40 Н (4кгс) должен быть в пределе 8...14 мм

(рис. 13.3). От шкива вентилятора приводится в действие компрес-

сор.

В двигателе ЯМЗ-КАЗ-642 вентилятор осевого типа установлен

на ведомом валу гидромуфты соосно с коленчатым валом двигате-

ля. Шестилопастная крыльчатка вентилятора вращается внутри

кожуха, установленного на каркасе радиатора, что уменьшает под-

сос лопастями воздуха с боков и тем самым способствует увеличе-

нию скорости потока воздуха, просасываемого через радиатор.

Гидромуфта вентилятора (рис. 13.4) предназначена для переда-

чи и автоматического регулирования вращающего момента от ко-

ленчатого вала к вентилятору, а также для гашения колебаний на-

грузки, которые возникают при резком изменении частоты враще-

ния коленчатого вала. Гидромуфта позволяет поддерживать наи-

выгоднейший температурный режим в системе охлаждения

двигателя.

Передняя крышка 7 и корпус 2 подшипника соединены болта-

ми и образуют полость, в которой установлены рабочие колеса

гидромуфты. Ведущий вал 6 в сборе с кожухом 3, ведущее колесо

10, вал 12 шкива и шкив 77 соединены между собой болтами и со-

ставляют ведущую часть гидромуфты. Она передает вращающий

момент от коленчатого вала через шлицевый валик на шкив при-

вода насоса и генератора.

Ведущая часть гидромуфты вращается в шариковых подшипни-

ках 7 и 19. Ведомое колесо 9 в сборе с валом, на котором крепится

194

Рис. 13.3. Схема проверки натяжения приводных ремней:

—

шкив коленчатого вала; 2

—

шкив генератора; 3— шкив компрессора; 4— шкив водяного

насоса; 5— шкив насоса гидроусилителя рулевого привода

ступица 15 вентилятора, составляют ведомую часть гидромуфты,

передающую вращающий момент валу вентилятора. Ведомая

часть гидромуфты вращается в двух шариковых подшипниках 4 и

13. Для уплотнения гидромуфты применены резиновые манжеты

17 и 20.

Режимы работы вентилятора:

1) автоматический

—

температура охлаждающей жидкости в

двигателе поддерживается в пределе 80...95 °С, кран выключения

гидромуфты установлен в положении В;

2) вентилятор отключен

—

кран установлен в положении 0.

При этом вентилятор может вращаться с небольшой частотой;

3) вентилятор включен постоянно. Работа на этом режиме до-

пустима лишь кратковременно в случае возможных неисправнос-

тей гидромуфты и ее выключателя (положение П).

195

10 9

Рис. 13.4. Гидромуфта вентилятора двигателя ЯМЗ-КАЗ-642:

—

передняя крышка; 2—корпус подшипника; 3

—

кожух; 4, 7, 13, 19— шариковые подшип-

ники; 5—трубка корпуса подшипника; б—ведущий вал; 8— уплотнительное кольцо; 9— ве-

домое колесо; 10— ведущее колесо; //—шкив; /2—вал шкива; 14— упорная втулка; 15

—

ступица вентилятора; 16— ведомый вал; /7, 20— манжеты с пружинами; 18— прокладка

Выключатель гидромуфты с термосиловым датчиком золотни-

кового типа. Его устанавливают на патрубке, подводящем охлаж-

дающую жидкость к водяному насосу от радиатора. При темпера-

туре охлаждающей жидкости 81...95°С шток термосилового эле-

мента перемещает золотник, благодаря чему масло из смазочной

системы через сообщающиеся полости выключателя подводится в

полость гидромуфты. Далее через трубку, каналы в ведущем валу и

196

отверстие в ведомом колесе масло поступает в межлопастные по-

лости рабочих колес, откуда затем сливается через отверстия в ко-

жухе. От степени заполнения маслом полостей рабочих колес за-

висит передаваемый вращающий момент.

При температуре охлаждающей жидкости ниже 80 °С золотник

под действием возвратной пружины закрывает полость в корпусе

и отключает вентилятор.

Вентилятор двигателя автомобилей ГАЗ шестилопастный. Для

натяжения ремня вентилятора изменяют положение натяжного

ролика. Контроль натяжения осуществляется пружинным дина-

мометром по значению прогиба ремня. Если при нагрузке 40 Н на

участке между шкивами натяжного ролика и вентилятора прогиб

составит 10...15 мм, то ремень натянут правильно.

Радиатор, являющийся теплообменным узлом, предназначен

для передачи теплоты от охлаждающей жидкости потоку воздуха.

В систему охлаждения некоторых двигателей автомобилей ЗИЛ,

ВАЗ, КАЗ и др. устанавливают расширительный (конденсатор-

ный) бачок 13 (см. рис. 13.1), служащий для поддержания посто-

янного объема циркулирующей жидкости. Для контроля уровня

жидкости на бачке имеется контрольная метка или кран.

Верхний 9 (рис. 13.5) и нижний 15 бачки радиатора соединены

с сердцевиной 12. В верхний бачок впаяны заливная горловина 8 с

пробкой 7 и патрубок для подсоединения гибкого шланга, подво-

дящего нагретую жидкость к радиатору. Сбоку заливная горлови-

на имеет отверстие для пароотводной трубки. В нижний бачок

впаян патрубок отводящего гибкого шланга 13. К верхнему и ниж-

нему бачкам прикреплены боковые стойки 6, соединенные плас-

тиной, припаянной к нижнему бачку. Стойки и пластина образу-

ют каркас радиатора.

Сердцевины

радиаторов автомобилей могут быть трубчато-плас-

тинчатыми и трубчато-ленточными (ВАЗ, ГАЗ, ЗИЛ, КАЗ). Серд-

цевина трубчато-пластинчатого радиатора состоит из нескольких

рядов трубок, впаянных в верхний и нижний бачки. На трубки

надеты тонкие охлаждающие пластины, изготовленные из латуни,

алюминия или меди. Иногда охлаждающие пластины делают гоф-

рированными, что значительно увеличивает площадь поверхности

охлаждения радиатора. Широкую гофрированную ленту помеща-

ют между трубками и припаивают к ним. Трубчато-ленточные ра-

диаторы такой конструкции применены в двигателях автомобилей

КАЗ-4540, ЗИЛ-431410, ГАЗ-3307 и др.

Радиатор соединен с рубашкой охлаждения двигателя патруб-

ками и гибкими шлангами, которые прикреплены к патрубкам

стяжными хомутиками. Такое соединение допускает относитель-

ное смещение двигателя и радиатора. Перед радиатором установ-

лены жалюзи 2 для регулирования количества воздуха, проходя-

щего между трубками радиатора. При перемещении рукоятки 4,

установленной в кронштейне, вперед до отказа створки жалюзи

197

18 19 20 4 15 14 13

28 27 26 25 24

б в

Рис. 13.5. Радиатор и схема работы парового и воздушного клапанов:

а —детали; б— открыт паровой (выпускной) клапан; в — открыт воздушный (впускной) кла-

пан; /

—

каркас; 2

—

жалюзи; J

—

тяга; 4

—

рукоятка привода жалюзи; 5— фиксатор; 6— стой-

ка; 7— пробка радиатора; 8— горловина радиатора; 9— верхний бачок; 10, 13— гибкие шлан-

ги; //

—

отводной патрубок; /2—сердцевина радиатора; /4—сливной кран радиатора; 15—

нижний бачок; 16— направляющий кожух; /7—пароотводная трубка; 18— корпус пробки;

19— пружина парового клапана; 20— стойка; 2/— запирающая пружина; 22—паровой (вы-

пускной) клапан; 23— прокладка выпускного клапана; 24— прокладка воздушного клапана;

25— воздушный клапан; 26— пружина воздушного клапана; 27— седло воздушного клапана;

28— отверстие для поступления воздуха

полностью открываются и воздух свободно проходит между труб-

ками радиатора. Для поддержания определенного температурного

режима двигателя рукоятку можно установить на фиксаторе 5 в

любом промежуточном положении.

Горловину 8 радиатора герметически закрывает пробка, изоли-

рующая систему охлаждения двигателя от окружающей среды.

Пробка радиатора состоит из корпуса 18, парового 22 и воздушно-

го 25 клапанов и запирающей пружины 21. На стойке 20, при по-

мощи которой к корпусу прикреплена запирающая пружина, ус-

198

тановлен паровой клапан, прижатый пружиной 19. Воздушный

клапан 25 прижимается пружиной 26 к седлу 27, запрессованному

в паровом клапане. Плотное соединение клапанов с седлами дос-

тигается установкой резиновых прокладок 23 и 24. При поврежде-

нии или разрушении резиновых прокладок система охлаждения

становится открытой и вода закипает при 100 °С. В случае закипа-

ния жидкости в системе охлаждения давление пара в радиаторе

возрастает. При давлении 145...160кПа открывается паровой кла-

пан 22, преодолевая сопротивление пружины 19. Система охлаж-

дения двигателя сообщается с окружающей средой, и пар выходит

из радиатора через пароотводную трубку 17. После остановки дви-

гателя жидкость охлаждается, пар конденсируется и в системе ох-

лаждения создается разрежение. При давлении 1...13кПа откры-

вается воздушный клапан 25 и в радиатор через отверстия 28 и

клапан начинает поступать воздух, проходящий по пароотводной

трубке. Паровой и воздушный клапаны предотвращают возмож-

ное повреждение радиатора под действием как внешнего, так и

внутреннего давления.

При наличии расширительного бачка клапаны размещены в

его пробке (автомобили ЗИЛ, КАЗ).

У двигателя автомобиля BA3-21213 радиатор разборный с

пластмассовыми бачками и алюминиевыми горизонтальными

трубками с охлаждающими пластинами. Соединение сердцевины

радиатора с бачками уплотнено резиновыми прокладками. Для

лучшей эффективности охлаждения жидкости в трубках находятся

турбулизаторы. Радиатор устанавливают на резиновые опоры и

крепят болтами к передку кузова.

Термостаты устанавливают в системе охлаждения для ускорен-

ного прогрева двигателя при пуске и поддержания наивыгодней-

шего теплового режима (80...90°С). Все рассматриваемые в учеб-

нике двигатели оснащены термостатами, работающими в автома-

тическом режиме.

Различают термостаты с жидкостным и твердым наполнителя-

ми. В жидкостных термостатах рабочим телом является легко ис-

паряющаяся жидкость (смесь 70

этилового спирта и 30 % воды).

Жидкостный термостат состоит из корпуса 7 (рис. 13.6, а) с

окнами, гофрированного баллона 2 и клапана 5. Нижняя часть

гофрированного баллона жестко соединена с кронштейном 8 кор-

пуса. К верхней части баллона припаян шток 3 с клапаном. Шток

может перемещаться в направляющей корпуса. Иногда в клапане

термостата делают небольшое отверстие или канавку на его кром-

ке для выхода воздуха при заливке жидкости в систему охлажде-

ния.

В запаянном гофрированном баллоне находится жидкость, за-

нимающая примерно половину внутреннего его объема. Воздух из

баллона откачан, и при нормальных условиях, т. е. при температу-

ре жидкости менее 70 °С, баллон сжат, а клапан закрыт. Жидкость

199