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

Подождите немного. Документ загружается.

К радиатору

11 10 9

Рис. 13.6. Схемы работы термостатов:

—

жидкостного (дизель ЯМЗ-236); б— с твердым наполнителем (двигатель автомобиля ЗИЛ-

431410); /

—

корпус водяного насоса; 2— гофрированный баллон; 3

—

шток; прокладка;

—

клапан термостата; 6— патрубок для отвода горячей жидкости; 7— корпус термостата; 8—

кронштейн; 9— баллон термостата; 10

—

твердый наполнитель; 77 —резиновая мембрана;

12 —

направляющая втулка;

13 —

возвратная пружина; 14— коромысло клапана; 75—буфер;

16— впускной трубопровод; /, /^—термостаты открыты; //, ///

—

термостаты закрыты

по перепускному каналу поступает к насосу, минуя радиатор (ма-

лый круг циркуляции). По мере прогрева двигателя жидкость в

системе охлаждения нагревается. При температуре свыше 73 °С

жидкость, находящаяся в баллоне, начинает испаряться, давление

в баллоне повышается и клапан открывается, направляя охлажда-

ющую жидкость через радиатор (большой круг циркуляции). При

температуре 88...94 °С клапан термостата открыт полностью.

В термостатах с твердым наполнителем в качестве рабочего

тела используют церезин с медной стружкой, обладающий боль-

шим коэффициентом объемного расширения.

Термостат с твердым наполнителем расположен между впуск-

ным трубопроводом 16 (рис. 13.6, б) и отводящим патрубком 6. К

корпусу 7 пружиной 13 постоянно прижимается клапан 5, шар-

нирно соединенный со штоком 3. Последний опирается на рези-

новую мембрану 11, которая зажата между баллоном 9 и направля-

ющей втулкой. Пока двигатель не прогрет, наполнитель (церезин)

находится в твердом состоянии и клапан термостата закрыт. При

повышении температуры жидкости в системе охлаждения до 70 °С

(и более) церезин плавится и объем его увеличивается. Наполни-

тель нажимает на мембрану, она выгибается вверх и давит через

буфер 15 на шток, который поворачивает клапан 5, вследствие

чего охлаждающая жидкость поступает в радиатор. При снижении

температуры окружающей жидкости объем наполнителя уменьша-

ется и клапан термостата под действием возвратной пружины зак-

рывается.

На двигателе ЯМЗ-КАЗ-642 устанавливают два термостата с

твердым наполнителем. Они предназначены для автоматического

регулирования теплового режима работы двигателя и размещены в

корпусе жидкостного насоса.

Термостат с твердым наполнителем двигателя ЗИЛ-508.10 раз-

мещен между верхним и нижним патрубками водяной рубашки.

Терморегуляторы применяют для лучшего поддержания в задан-

ных пределах теплового режима двигателей и уменьшения потерь

мощности на привод вентилятора.

Так, на двигателе ЯМЗ-КАЗ-642, как описывалось выше, вен-

тилятор снабжен гидромуфтой, управляемой краном и термосило-

вым датчиком.

На некоторых моделях двигателей ГАЗ вентиляторы приводят-

ся в действие электромагнитной муфтой. Центробежный насос в

сборе с такой муфтой показан на рисунке 13.7. Он состоит из кор-

пуса 11, вала 7, крыльчатки 9 с лопастями 10, самоподжимным

сальником 8

электромагнитной муфтой 2. В зависимости от тем-

пературы жидкости в системе охлаждения электромагнитная муф-

та включается или выключается. Она состоит из электромагнита 6,

установленного вместе со шкивом

на ступице 5 насоса, и ступи-

цы J вентилятора, соединенной пластинчатой пружиной с якорем,

свободно вращающимся вместе со ступицей на двух шарикопод-

201

Рис. 13.7. Жидкостный насос в сборе с

электромагнитной муфтой вентилятора:

/—шкив; 2—муфта; J, 5—ступицы; 4

—

подшипники; 6

—

электромагнит; 7—вал;

8— сальник; 9— крыльчатка; /0—лопасти;

11 —

корпус

шипниках 4. Катушка электро-

магнита соединена с тепловым

реле, датчик которого располо-

жен в верхнем бачке радиатора.

При температуре охлаждаю-

щей жидкости в верхнем бачке

радиатора 85...90°С тепловое

реле подает ток в катушку элек-

тромагнита от аккумулятора.

Якорь притягивается к электро-

магниту, и ступица вместе с ло-

пастями вентилятора начинает

вращаться. Когда температура

снизится до 80 °С, контакты реле разомкнутся и вентилятор от-

ключится.

На многих автомобилях (в том числе и на некоторых моделях

ВАЗ) устанавливают вентиляторы с электроприводом. Включение

и выключение электродвигателя вентилятора происходит в зави-

симости от температуры охлаждающей жидкости при помощи

термодатчика, ввернутого в верхний бачок радиатора.

Температуру жидкости в системе охлаждения контролируют по

показаниям дистанционного магнитоэлектрического термометра,

состоящего из указателей на щитке приборов и встроенных в сис-

тему охлаждения датчиков.

О перегреве жидкости в системе охлаждения может сигнали-

зировать контрольная лампа, установленная на щитке приборов

и соединенная с термодатчиком (в автомобилях ЗИЛ-431410,

ГАЭ-3307 и др.).

13.4. ПРЕДПУСКОВЫЕ ПОДОГРЕВАТЕЛИ

Предпусковые подогреватели служат для предварительного

прогрева двигателя перед пуском в холодное время года. При пус-

ке холодного двигателя требуется большой вращающий момент,

который зависит в основном от вязкости масла в поддоне. Холод-

ные стенки камеры сгорания способствуют конденсации паров и

капелек топлива, что ухудшает процесс воспламенения топлива. У

дизелей при холодной камере сгорания температура воздуха в

202

конце сжатия не достигает величин, требуемых для воспламене-

ния топлива. Чтобы облегчить пуск двигателя, необходимо подо-

греть блок, головку цилиндров и поддон. Это уменьшит вязкость

масла, снизит конденсацию топлива.

Применяют как непосредственно предпусковые подогреватели

(в автомобилях ЗИЛ, ГАЗ, КАЗ), обогревающие масло в поддоне

картера и двигатель снаружи, так и электрофакельные устройства

(ЭФУ), подогревающие холодный воздух (в автомобилях КАЗ).

Предпусковой подогреватель состоит из котла 17 (рис. 13.8),

постоянно соединенного трубками

с системой охлаждения

двигателя, топливного бачка 1, электродвигателя 5 вентилятора,

регулятора подачи топлива с электромагнитным клапаном 8 и

пульта управления 21, расположенного на щитке двигателя. Ручка

2 К

Рис. 13.8. Предпусковой обогреватель двигателя автомобиля ЗИЛ-431410:

—

топливный бачок; 2—пробка бачка; 3— воронка; 4— кран; 5—электродвигатель венти-

лятора; б—сливной кран трубопровода подогревателя; 7—ручка управления краном; 8—

электромагнитный клапан; 9

—

регулировочная игла; /0—спираль подогрева электромагнит-

ного клапана; 11

—

трубка от электромагнитного клапана к камере сгорания котла; 12— шланг

подвода воздуха; 13— свеча накаливания; /4—отводящая трубка от двигателя к котлу; 15

—

лоток; 16— сливной кран котла; 17— котел подогревателя; 18— подводящая трубка от котла к

двигателю; 19— штуцер; 20— провод; 2/

—

пульт управления; 22— контрольная спираль; 23 —

ручка переключателя; 24— выключатель свечи накаливания; 25— топливопровод

203

23 переключателя пульта управления может занимать три положе-

ния: О— все выключено (ручка нажата до отказа); /—включен

электродвигатель вентилятора (ручка вытянута наполовину); //—

включены электродвигатель вентилятора и электромагнитный

клапан (ручка вытянута до отказа).

Для подогрева электромагнитного клапана 8 во время пуска

подогревателя в корпусе клапана установлена спираль 10, соеди-

ненная последовательно со свечой накаливания 13 и спиралью 22

(резистор). Спираль 10 включается в электрическую цепь одно-

временно со свечой одним и тем же выключателем 24.

Порядок пуска двигателя при помощи подогревателя следую-

щий. Подготовляют 32...35 л воды для заполнения системы охлаж-

дения. Закрывают жалюзи и открывают капот двигателя. В котел

подогревателя через воронку 3 наливают 1,5 л воды и открывают

кран 4. Затем перемещают ручку 23 в положение / на 45 с. При

этом включается электродвигатель 5, открывается электромагнит-

ный клапан, и топливо поступает в камеру сгорания котла. Далее

ручку переводят в положение 0 и включают свечу накаливания.

При нагреве контрольной спирали до светло-красного цвета заго-

рается смесь в котле, т. е. происходит вспышка и раздается хло-

пок. Первоначально топливовоздушная смесь воспламеняется от

свечи накаливания 13. После начала горения смеси включают по-

догреватель, перемещая ручку переключателя в положение II. Как

только горение смеси станет устойчивым, свечу выключают. Даль-

нейшее воспламенение топлива происходит от горящей смеси.

В результате сгорания смеси образуются горячие газы, которые

проходят по жаровой трубе. Их теплота передается жидкости, за-

литой в котел. Выходящие из котла горячие газы по лотку 15 на-

правляются под картер двигателя и нагревают масло; поднимаясь

выше, они обогревают двигатель снаружи. В связи с этим необхо-

димо помнить, что подогреватель и двигатель следует содержать в

чистоте, так как замасленный двигатель и подтеки топлива могут

быть причиной возникновения пожара.

Через 1...2 мин после начала работы подогревателя в котел до-

полнительно наливают 6...8 л воды. Закрывают пробку воронки,

прикрывают капот и продолжают прогрев двигателя. Вода в котле

закипает, образующийся пар проходит в полости блока цилиндров

и головок блока, а затем в виде конденсата стекает в котел. Когда

двигатель прогреется, из открытой заливной горловины радиатора

пойдет пар. После этого пусковой рукояткой несколько раз про-

ворачивают коленчатый вал для распределения смазочного мате-

риала по подшипникам. Свободное вращение коленчатого вала

будет свидетельствовать о готовности двигателя к пуску.

Выключив подогреватель, пускают двигатель, закрывают слив-

ной кран патрубка радиатора, а систему охлаждения заполняют

водой через заливную воронку подогревателя и горловину радиа-

тора.

204

Для прогрева двигателя ГАЗ-53-11 применяют пусковой подо-

греватель ПЖБ-12. Им можно прогреть двигатель, система охлаж-

дения которого заполнена водой или низкозамерзающей жидко-

стью. Подогреватель состоит из теплообменника и горелки. Теп-

лообменник представлен двумя газоходами (внутренним и наруж-

ным) и двумя жидкостными рубашками, соединенными между

собой. Подогреватель работает на бензине, применяемом для дви-

гателя, и постоянно включен в систему его охлаждения. В камеру

сгорания подогревателя бензин поступает самотеком из бачка че-

рез электромагнитный запорный клапан.

Образующиеся в результате горения газы закрученным пото-

ком проходят по газоходам и отдают тепло жидкости, находящей-

ся в теплообменнике. Газы, проходящие через выпускной и на-

правляющий патрубки, нагревают масло в картере. Жидкостная

полость теплообменника подогревателя посредством штуцеров и

трубок соединена с системой охлаждения двигателя.

Принцип действия электрофакельного устройства двигателя

ЯМЗ-КАЗ-642 основан на подогреве воздуха, поступающего в ци-

линдры двигателя, факелом горящего топлива, воспламеняемого

свечой накаливания. Топливо, поступающее к свече, сгорает не

полностью. Несгоревшая часть его в виде паров и газа поступает в

цилиндры, способствуя возникновению в камере сгорания допол-

нительных очагов воспламенения. Факельные свечи подсоедине-

ны к магистрали низкого давления системы питания двигателя на

участке фильтр тонкой очистки топлива— топливный насос высо-

кого давления.

При пуске двигателя топливоподкачивающий насос низкого

давления нагнетает топливо через фильтр тонкой очистки к све-

чам. Перепускной клапан топливного насоса высокого давления и

клапан-жиклер фильтра тонкой очистки топлива перекрывают

дренажные топливопроводы, обеспечивая подачу топлива под

давлением к свече с минимальной задержкой от момента откры-

тия электромагнитного клапана.

Предпусковой подогреватель ПДЖ-30 этого же двигателя пред-

назначен для нагрева жидкости в системе охлаждения и масла в

картере двигателя перед пуском при температуре воздуха ниже

-25 °С.

13.5. ВОЗМОЖНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ И ТЕХНИЧЕСКОЕ

ОБСЛУЖИВАНИЕ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ

К основным неисправностям системы охлаждения следует от-

нести перегрев и переохлаждение двигателя, т. е. случаи, когда не

поддерживается оптимальный тепловой режим (85...95°С). Это

может быть вызвано следующими причинами: недостаточное ко-

личество охлаждающей жидкости в системе; приводной ремень

205

вентилятора слабо натянут или вышел из строя; радиатор не обес-

печивает достаточного охлаждения жидкости из-за накипи на

внутренних стенках трубок; положение жалюзи радиатора не со-

ответствует условиям окружающей среды; вышел из строя или во-

дяной насос (подшипники, привод), или термостат (начало от-

крытия клапана не соответствует температуре), или датчик термо-

регулятора.

Для нормальной работы всей системы охлаждения и ее отдель-

ных элементов необходимо своевременно проводить техническое

обслуживание.

При ЕТО проверяют плотность соединений, чтобы не допус-

тить утечек из системы охлаждения, а также уровень жидкости в

радиаторе. Если постоянно наблюдается большой расход жидко-

сти при отсутствии утечек, то надо проверить паровоздушный

клапан. Систему охлаждения периодически промывают водой для

удаления ржавчины и других осадков. Сердцевину радиатора сна-

ружи продувают сжатым воздухом, промывают сильной струей

воды и снова продувают.

При ТО-1 проверяют натяжение ремня вентилятора и при не-

обходимости его регулируют. Одновременно смазывают подшип-

ники водяного насоса, делая три-четыре нагнетания шприцем че-

рез масленку, если конструкцией не предусмотрено смазывание.

При ТО-2 систему охлаждения промывают и при необходимос-

ти удаляют из нее накипь. Для промывки систему заполняют ра-

створом, состоящим из 150 г тринатрийфосфата, 20 г едкого кали,

25г каустической соды на Юл воды. Двигатель прогревают до

80 °С, после чего раствор сливают и еще раз промывают систему

водой.

Накипь удаляют сразу же после промывки системы, руковод-

ствуясь инструкцией завода-изготовителя. Один из способов уда-

ления накипи из двигателей с чугунными блоками и головками

цилиндров заключается в следующем. Готовят раствор из

759...800г каустической соды и 0,25л керосина на Юл воды, за-

полняют им систему и работают в течение 8...10ч. Затем раствор

сливают, заполняют систему чистой водой и после работы двига-

теля в течение 3...5 мин ее выливают. Промывку повторяют не-

сколько раз.

При сезонном техническом обслуживании (СТО) проверяют

работу термостата и правильность показаний указателя температу-

ры.

Контрольные

вопросы и задания

1. Что такое тепловой баланс двигателя? 2. Назовите основные недостатки воз-

душной системы охлаждения и сравните жидкостную и воздушную системы.

3. Назовите и расшифруйте марки основных незамерзающих жидкостей. 4. Како-

вы назначение и устройство жидкостных насосов? 5. Какие типы и конструкции

вентиляторов и радиаторов применяют на автомобильных двигателях? 6. Как кон-

тролируют и регулируют температурное состояние двигателей? 7. В чем принцип

206

работы термостатов с жидкостным и твердым наполнителем? 8. Для чего предназ-

начены паровой и воздушный клапаны в системе охлаждения? 9. Какие терморе-

гуляторы применяют в системах охлаждения современных автомобильных двига-

телей? 10. Для чего необходим предпусковой подогреватель? Как он работает?

11. Какие последствия в работе двигателя вызовут его перегрев и переохлаждение?

Глава 14

ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЕЙ

Эксплуатационные свойства автомобиля: скорость движения,

показатели разгона, расход топлива на 100 км; экологические ка-

чества во многом определяются показателями двигателя, его ха-

рактеристиками. Для эксплуатации важно знать выходные харак-

теристики (скоростную, нагрузочную, холостого хода), экологи-

ческие и многопараметровую. Все характеристики снимают на

специальных тормозных стендах, позволяющих менять нагрузку и

частоту вращения двигателя, с применением специальной измери-

тельной аппаратуры.

14.1. СКОРОСТНЫЕ И НАГРУЗОЧНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Скоростная характеристика

—

это зависимость мощности N

вращающего момента А/

вр

, часового G

и удельного g

расходов

топлива от частоты вращения двигателя п

. По этой характеристи-

ке можно определить наиболее эффективные режимы движения

автомобиля, максимальную скорость, экономичность, параметры

регулировки топливной аппаратуры. Данная характеристика слу-

жит паспортом двигателя. Ее указывают во всех проспектах и ру-

ководствах по эксплуатации.

Скоростная характеристика карбюраторного двигателя. Показа-

тели у всех ДВС с искровым зажиганием (карбюраторных, работа-

ющих на газе, двигателей с впрыскиванием бензина) одинаково

изменяются в зависимости от частоты вращения. Конечно, каждая

модель двигателя имеет свои особенности.

Скоростную характеристику снимают при постоянном откры-

тии дроссельной заслонки. Характеристику, снятую при полнос-

тью открытом дросселе, называют внешней (рис. 14.1, а), а при лю-

бом другом положении

—

частичной. Таким образом, внешняя ха-

рактеристика только одна, она показывает максимальные возмож-

ности двигателя. Частичных характеристик может быть много.

С увеличением частоты вращения цикловая подача топлива

карбюратором сначала растет, а потом несколько падает. Также

сначала увеличивается, а затем уменьшается наполнение цилинд-

ров (коэффициент наполнения) свежим зарядом (горючей сме-

сью). В результате этого вращающий момент двигателя сначала

207

Рис. 14.1. Скоростные характеристики:

—

бензинового двигателя с искровым зажиганием; б

—

дизеля

возрастает, а потом падает. Его максимум приходится на частоту

вращения около 40...50 % максимальной.

Поскольку число циклов в единицу времени увеличивается, то

увеличивается и часовой расход топлива, а вместе с ним до опре-

деленного предела растет и мощность двигателя. Затем в результа-

те ухудшения процессов сгорания и роста механических потерь

эффективная мощность снижается. Характеристика мощности

имеет четко выраженный максимум. Характеристика двигателей

грузовых автомобилей обычно не имеет перегиба мощности

—

она

заканчивается на максимуме. После этого вступает в работу огра-

ничитель частоты вращения и прикрывает дроссель.

Удельный расход топлива с ростом частоты вращения сначала

снижается, а затем повышается, т. е. на определенном режиме

имеется минимум. Он примерно соответствует режиму макси-

мального момента. Для автомобиля это определяет скорость дви-

жения с наименьшим расходом топлива

—

экономичную ско-

рость, которая составляет примерно 50 % возможной максималь-

ной скорости.

Особенность частичных характеристик: наличие области, где

почти совпадают минимумы удельного расхода, но затем с увели-

чением частоты вращения удельный расход резко возрастает. Сле-

довательно, с целью экономии топлива при любом открытии

дросселя нужно двигаться на скорости, составляющей 40...50 %

максимальной.

Скоростная характеристика дизеля (рис. 14.1,6) похожа на ха-

рактеристику бензинового двигателя, только все зависимости

имеют меньшую кривизну. Эту характеристику часто называют

регуляторной, поскольку она имеет регуляторную ветвь, на кото-

208

рой происходит основная работа двигателя. На некоторых дизелях

легковых автомобилей устанавливают не всережимный регулятор,

а только ограничитель максимальной частоты вращения, при дос-

тижении которой регулятор выключает подачу топлива.

С ростом частоты вращения коленчатого вала вращающий мо-

мент несколько увеличивается (меньше, чем у карбюраторного

двигателя), а затем уменьшается, мощность и часовой расход топ-

лива возрастают до максимума, а удельный расход снижается. При

частоте вращения больше номинальной (л

> л

д н

) начинает рабо-

тать регулятор, резко уменьшая цикловую подачу. Это формирует

регуляторную ветвь характеристики

—

снижение вращающего мо-

мента, мощности и часового расхода по прямой линии и рост

удельного расхода по гиперболе. При максимальной частоте вра-

щения холостого хода мощность и момент равны нулю, часовой

расход топлива

— G

T X X

а удельный расход топлива

—

бесконечно-

сти.

При перегрузке, когда момент сопротивления больше номи-

нального момента, частота вращения становится меньше номи-

нальной. На этом режиме начинает работать корректор (см. главу

9), увеличивая подачу топлива для повышения момента,

—

двига-

тель работает на корректорной ветви. Однако превышение макси-

мального момента по отношению к номинальному (запас враща-

ющего момента) у дизелей меньше, чем у бензиновых двигателей.

Это свойство оценивают по коэффициенту приспособляемости

двигателя к = Л/

тах

/М

ърм

. У дизелей к= 1,15...1,2, у бензиновых

двигателей к= 1,25... 1,4, т. е. последние обладают лучшей перегру-

зочной способностью.

При установке рычага (педали) акселератора в любое другое

положение, кроме максимального, регулятор формирует частич-

ную регуляторную ветвь (см. главу 9). Водитель может установить

рычаг (педаль) акселератора в любое положение, каждому из кото-

рых будет соответствовать своя частичная регуляторная ветвь.

Следовательно, их может быть значительное множество.

Так как основной рабочей ветвью двигателя является регуля-

торная, а максимальная мощность и минимальный удельный рас-

ход топлива соответствуют номинальной частоте вращения, то во

время работы нужно стремиться загрузить двигатель настолько

(выбрать скорость движения и передачу), чтобы он работал на

этой (или чуть большей) частоте.

Нагрузочная характеристика бензинового двигателя (рис. 14.2)

представляет собой зависимость показателей двигателя a,

от

нагрузки УУ

. Эту характеристику получают при постоянной часто-

те вращения и различных положениях дроссельной заслонки, что

соответствует реальному режиму управления двигателем, когда во-

дитель, чтобы получить нужную мощность двигателя, изменяет

положение дроссельной заслонки.

Крайние правые значения показателей на кривых соответству-

209