ФИЛИАЛ ФЕДЕРАЛЬНОГО
ГОСУДАРСТВЕННОГО АВТОНОМНОГО
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«КАЗАНСКИЙ (ПРИВОЛЖСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ» В Г.НАБЕРЕЖНЫЕ ЧЕЛНЫ
Специальность: 100100.62 - Сервис
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по дисциплине « Автотранспортные
средства »
на тему: « Система охлаждения двигателя »
Выполнил:
студент 2 курса заочного
отделения группы 4227с
Куттусова А. М.
Проверил: доцент
Шамсутдинов И.Р.
Набережные Челны
2013
СОДЕРЖАНИЕ
- Введение……………………………………………….………...…2
- Общее устройство и работа жидкостной
системы………………......3
- Приборы жидкостной системы
охлаждения:
Радиатор……………………………………………………..……..8
Водяной насос……………………………………………………..11
Термостат………………………………….………………………13
Вентилятор……………..………….………………………………15
- Подогрев системы охлаждения
двигателя перед пуском…………..17
- Воздушная система охлаждения……………..……………………..20
- Список использованной литературы………………………………..21
ВВЕДЕНИЕ
Во время работы автомобильного двигателя
температура в течение рабочего процесса
изменяется от минимальной 80—120° С в конце
впуска до максимальной 2000—2200°С в конце
сгорания смеси.
Если не охлаждать двигатель,
то от действия газов будут сильно нагреваться
стенки цилиндров и камер сгорания, головка
цилиндров, поршни и клапаны. В этих условиях
возможно преждевременное воспламенение
рабочей смеси (в карбюраторном двигателе)
или заклинивание деталей, т. е. выход двигателя
из строя. При высокой температуре уменьшается
вязкость масла и оно удерживается на
рабочей поверхности цилиндров, поршневых
колец и поршней. В результате увеличивается
трение и износ трущихся поверхностей
взаимно сопрягаемых деталей. Из-за сильного
нагрева деталей уменьшается наполнение
цилиндров смесью или воздухом и снижается
мощность двигателя.
Для того чтобы избежать отрицательных
явлений, вызываемых перегревом двигателя,
его необходимо охлаждать, для чего служит
система охлаждения. Нормальная работа
системы охлаждения способствует получению
наибольшей мощности двигателя, уменьшению
расхода топлива и увеличению срока службы
двигателя без ремонта.
Чрезмерное охлаждение двигателя автомобиля
также нежелательно, так как оно вызывает
перерасход топлива. Горючая смесь, поступающая
в цилиндр, частично конденсируется на
холодных стенках цилиндра, стекает по
ним и смывает смазку. Часть топлива в
жидком виде проникает в картер и разжижает
масло. Качество масла при этом ухудшается
и сроки смены его сокращаются. Трение
и износ деталей возрастают, а мощность
двигателя снижается.
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 0С. 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 вскипание.
Двигатели автомобилей ГАЗ-24 «Волга»,
ГАЗ-53А, ЗИЛ-130, МАЗ-5335 и КамАЗ-5320 имеют закрытую
жидкостную систему охлаждения с принудительной
циркуляцией жидкости, создаваемой водяным
центробежным насосом. Жидкостная система
охлаждения автомобильного двигателя
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.
Рис. 1. Схема жидкостей
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 и
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
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. 1 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 и
постоянно соединена с системой охлаждения
двигателя. Радиатор отопителя соединен
с системой охлаждения двигателя шлангами
включается отопитель в работу краном.
Рис. 2. Система охлаждения
двигателя автомобиля ЗИЛ-130:
1 – радиатор; 2 — жалюзи;
3 — вентилятор; 4 — водяной насос;
5 и 27 –
соответственно верхний и нижний
бачки радиатора; б — 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 к 17
— соответственно подводящая и отводящая
трубки; 18 – радиатор отопителя; 19 — датчик
указателя температуры жидкости; 20 - дотирующая
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
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). 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 дотирующих
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 охлаждения 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.
Для слива воды из системы охлаждения
служат краники, расположенные в самых
низких точках системы охлаждения.
Приборы жидкостной
системы охлаждения
Радиатор. Теплообменником, в котором
тепло от жидкости передается через трубки
воздуху, является радиатор, имеющий верхний
и нижний бачки, соединенные сердцевиной
радиатора. В верхний бачок в паяны наливная
горловина , закрываемая пробкой , и патрубок
для подсоединения гибкого шланга, подводящего
охлаждающую жидкость к радиатору. Сбоку
наливная горловина имеет отверстие для
пароотводной трубки. В нижний бачок впаян
патрубок отводящего гибкого шланга .
К верхнему и нижнему бачкам припаяны
боковые стойки , соединенные пластиной,
припаянной к нижнему бачку. Стойки и пластина
образуют каркас радиатора. Сердцевины
радиаторов отечественных автомобилей
могут быть трубчато-пластинчатыми и трубчато-ленточными.
Рис. 5. Элементы системы
охлаждения:
а — общий вид радиатора; б —
открыт паровой (выпускной) клапан; в —
открыт воздушный (впускной) клапан; 1—
стойка; 2 — тяга; 3 — каркас; 4 — жалюзи;
5 — пробка радиатора; б и 22 — горловина
радиатора; 7 — верхний бачок; 8 и 12 — гибкие
шланги; 9 — направляющий кожух; 10 — отводящий
патрубок; 11 — сердцевина радиатора; 13
— сливной краник радиатора; 14 — нижний
бачок; 15 — рукоятка привода жалюзи; 16
— фиксатор; 17 — пароотводная трубка;
18 — пружина парового клапана; 19 — корпус
пробки; 20 — стойка; 21 — запорная пружина;
23 — паровой (выпускной) клапан; 24 — прокладка
выпускного клапана; 25 — прокладка воздушного
клапана; 26 — воздушный клапан; 27 — пружина
воздушного клапана; 28 — седло воздушного
клапана; 29 — отверстие для поступления
воздуха.
Сердцевина трубчато-пластинчатого радиатора
состоит из нескольких рядов трубок, впаянных
в верхний и нижний бачки. На трубки надеты
гонкие
охлаждающие пластины, изготовленные
из латуни, алюминия или красной меди.
Иногда
охлаждающие пластины делают гофрированными,
что значительно увеличивает поверхность
охлаждения радиатора. Широкую гофрированную
ленту помещают между трубками и припаивают
к ним. Такую конструкцию трубчато - ленточных
радиаторов имеют двигатели автомобилей
ГАЗ-24 «Волга», ЗИЛ-130, ГАЗ-53А, КамАЗ-5320 и
др. Радиатор соединен с рубашкой охлаждения
двигателя патрубками и гибкими шлангами,
которые прикреплены к патрубкам стяжными
хомутиками. Такое соединение допускает
относительное смещение двигателя и радиатора.
Перед радиатором установлены жалюзи
для регулирования количества воздуха,
проходящего между трубкой радиатора.
При перемещении рукоятки , укрепленной
в кронштейне, вперед до отказа створки
полностью открываются и воздух свободно
проходит между трубками радиатора. В
случае перемещения этой рукоятки назад
до отказа створки закрываются и обдув
радиатора воздухом прекращается. Для
поддержания определенного температурного
режима двигателя рукоятку можно установить
на фиксаторе в любом промежуточном положении.
Горловину герметически закрывает пробка,
изолирующая систему охлаждения двигателя
от окружающей среды. Пробка радиатора
состоит из корпуса , парового
и воздушного клапанов и запорной пружины
. На стойке , при помощи
которой к корпусу крепится запорная пружина,
установлен паровой клапан, прижатый пружиной
. Воздушный клапан прижимается пружиной
к седлу, запрессованному
в паровом клапане. Плотное соединение
клапанов с седлами достигается установкой
резиновых прокладок и . При повреждении
или разрушении резиновых прокладок система
охлаждения становится открытой, и вода
закипает при 100 °С. В случае закипания
жидкости в системе охлаждения давление
пара в радиаторе возрастает. При увеличении
давления до 145—155 кН/м2 (1,45—1,55 кгс/см2) открывается
паровой клапан , преодолевая
сопротивление пружины . Система охлаждения
двигателя сообщается с окружающей средой,
и пар выходит из радиатора через пароотводную
трубку. После остановки двигателя жидкость
охлаждается, пар конденсируется и в системе
охлаждения создается разрежение. При
снижении давления на 1 — 13 кН/м2 (0,01—0,13 кгс/см2) открывается
воздушный клапан и в радиатор через
отверстия и клапан начинает поступать
воздух, проходящий по пароотводной трубке.
Работа парового и воздушного клапанов
предотвращает возможное повреждение
радиатора под действием как внешнего,
так и внутреннего давления.