Система охлаждения двигателя

      Водяной насос. Для создания в системе охлаждения принудительной

циркуляции жидкости служит центробежный насос. На автомобилях ГАЗ-53А, ГАЗ-24 «Волга», ЗИЛ-130 и других водяные насосы конструктивно объединены с вентиляторами и имеют общий привод. Водяной насос, укрепленный на переднем торце блока цилиндров, состоит из чугунного корпуса  и корпуса  крыльчатки. Вал  и вентилятор вращаются на шарикоподшипниках и, запрессованных в корпус. От смещения шарикоподшипники удерживаются втулкой и стопорными кольцами. Для удержания в них смазки и для защиты от загрязнения шарикоподшипники имеют уплотнения. На одном конце вала болтом укреплена пластмассовая крыльчатка. На другом конце вала  установлены разрезная конусная втулка и на шпонке  ступица  шкива и вентилятора.

    

 

     Рис. 6. Водяной насос и вентилятор двигателя автомобиля ЗИЛ-130:

1 — корончатая   гайка;   2 —  шпонка;   3 — ступица   шкива вентилятора;   4

— вентилятор;   5 — шкив;   6 —  ремень привода генератора; 7 — ремень

привода насоса гидроусилителя; 8 — ремень привода компрессора; 9 — чугунный корпус; 10 — пробка; 11 — масленка; 12 — корпус крыльчатки; 13 — крыльчатка насоса; 14 — самоподжймной сальник; 15 — вал; 16 — графитизированная текстолитовая уплотнительная шайба; 17 — обойма крыльчатки; 18 — отражатель; 19 и 21 — подшипники; 20 — распорная втулка; 22 — разрезная конусная втулка.

          Уплотнение вала в корпусе осуществлено самоподжимным сальником,

состоящим из графитизированной текстолитовой шайбы, резиновой манжеты, пружины и двух обойм. Сальник вращается вместе с крыльчаткой, так как выступы текстолитовой шайбы входят в прорези хвостовика крыльчатки. Пружина через резиновую манжету прижимает шайбу к шлифованной, плоскости корпуса, что предотвращает вытекание жидкости из насоса. Шарикоподшипники насоса смазывают консистентной смазкой, которая не вымывается водой. Перед заправкой полости подшипников смазкой отвертывают пробку , закрывающую контрольное отверстие. Через масленку смазка подается шприцем в корпус насоса до тех пор, пока она не начнет выходить из контрольного отверстия. После этого пробку  ввертывают в контрольное отверстие.

        Привод водяного насоса и вентилятора осуществлен от шкива коленчатого вала при помощи клиноременной передачи, состоящей из двух ремней. Передний ремень охватывает также и шкив генератора, а второй ремень — шкив насоса гидроусилителя рулевого управления. Третий ремень  шкива приводит в действие компрессор. Для нормальной работы ременных передач натяжение ремней должно быть не очень слабым и не очень тугим. Первые два ремня натягивают перемещением генератора и насоса гидроусилителя рулевого управления, а третий — перемещением компрессора. При правильном натяжении прогиб первого и второго ремней между шкивом водяного насоса и соответствующими шкивами генератора и гидроусилителя рулевого управления под действием силы 40 Н (4 кгс) должен составлять 8—14 мм, а ремня между шкивом  водяного насоса и шкивом компрессора 5 — 8 мм.

        Перед работой необходимо периодически проверять затяжку гайки  крепления ступицы шкива, так как ослабление крепления шкива водяного насоса может привести к повреждению вентилятора, радиатора и насоса. При ослаблении этого соединения следует немедленно подтянуть гайку предварительно вынув шплинт. Усилие затяжки гайки должно быть равным 8,5—10 кгс-м. После подтягивания гайку тщательно шплинтуют.

         Водяные насосы дизелей ЯМЗ-236 и автомобиля КамАЗ-5320 работают так же, как и насосы двигателей автомобилей ЗИЛ-130, ГАЗ-53А и др., но имеют некоторые особенности. Насос дизеля ЯМЗ-236 укреплен с правой стороны крышки распределительных шестерен, приводится в действие клиноременной передачей и не связан с приводом вентилятора.

          Водяной насос дизеля автомобиля КамАЗ-5320 установлен на передней части блока цилиндров с левой стороны и приводится в действие клиноременной передачей от шкива коленчатого вала. Вентилятор установлен отдельно на гидромуфте.

       Термостат. Необходимую температуру жидкости в системе охлаждения

автоматически поддерживает термостат. Он позволяет быстро погреть холодный двигатель при пуске. На автомобильных двигателях применены термостаты с жидкостным и твердым наполнителями. В жидкостные термостаты наливают легко испаряющуюся жидкость (смесь 70% этилового спирта и 30% воды). В качестве твердого наполнителя используют церезин с медной стружкой, обладающий большим коэффициентом объемного расширения. Жидкостный термостат состоит из корпуса с окнами гофрированного баллона  и клапана. Нижняя часть гофрированного баллона

жестко соединена с кронштейном и корпусом. К верхней части баллона припаян шток с клапаном. Шток может перемещаться в направляющей корпуса. Иногда на клапане термостата делают небольшое отверстие или выдувку на кромке для выхода воздуха при заливке жидкости в систему охлаждения. В запаянном гофрированном баллоне находится жидкость, занимающая примерно половину внутреннего объема баллона. Из баллона откачан воздух, и при нормальных условиях он сжат, а клапан закрыт.

    

 

     Рис. 7. Схемы термостатов:

а — жидкость (двигатель автомобиля ГАЗ-24); б — с твердым наполнителем

(двигатель автомобиля  ЗИЛ-130); I и IV — термостаты открыты; II и

III—термостаты закрыты; 1 — корпус водяного насоса; 2 —  гофрированный баллон; 3 и 13 — штоки; 4 — прокладка; 5 и 15 — клапаны термостатов; 6 и 16 – патрубки; отводящие горячую жидкость; 7 и 18 — корпусы термостатов; 8 — кронштейн; 9 — баллон термостата; 10 — твердый наполнитель; 11— резиновая мембрана; 12 — направляющая втулка; 14 — возвратная пружина; 17 — коромысло клапана; 19 — буфер; 20 — впускной трубопровод

          Жидкостный термостат работает следующим образом. Если температура жидкости в системе охлаждения не превышает 73 °С, то баллон сжат и клапан закрыт. Жидкость по перепускному каналу поступает к насосу, минуя радиатор. По мере прогрева двигателя жидкость в системе охлаждения нагревается. При повышении ее температуры свыше 73 — 83 °С жидкость, находящаяся в баллоне, начинает испаряться, давление в баллоне повышается и клапан открывается. Охлаждающая жидкость поступает в радиатор. При температуре 88 —94 0С клапан термостата открыт полностью.

Термостат с твердым наполнителем расположен между впускным трубопроводом и отводящим патрубком. К корпусу постоянно прижимается пружиной клапан , шарнирно соединенный со штоком. Последний опирается на резиновую мембрану, которая зажата между баллоном и направляющей втулкой. Внутреннее пространство баллона заполнено твердым наполнителем. Пока двигатель не прогрет, наполнитель в баллоне находится в твердом состоянии и клапан термостата закрыт. При повышении температуры воды в системе охлаждения до 70°С и более объем наполнителя увеличивается, так как церезин плавится и нажимает на мембрану. Она выгибается вверх, давит через буфер на шток, который поворачивает клапан , вследствие чего охлаждающая жидкость поступает в радиатор. При снижении температуры охлаждающей жидкости объем твердого наполнителя уменьшается и клапан термостата под действием возвратной пружины закрывается.

       Вентилятор. Для создания воздушного потока, охлаждающего жидкость,

протекающую по трубкам радиатора, служит вентилятор, состоящий из крыльчатки и ступицы со шкивом. Иногда к каркасу радиатора для более интенсивного охлаждения в нем жидкости присоединяют направляющий кожух (диффузор), внутри которого вращаются лопасти вентилятора (двигатели автомобилей ГАЗ-53А, ЗИЛ-130, КамАЗ-5320 и др.). Лопасти вентиляторов штампуют из листовой стали или изготовляют из пластмассы (двигатель автомобиля ГАЗ-24 «Волга»). Вентиляторы двигателей автомобилей ГАЗ-53А, ЗИЛ-130 и др. имеют лопасти с отогнутыми вперед концами. При вращении такого вентилятора увеличивается подача воздуха и лучше охлаждается радиатор.

         На дизеле ЯМЗ-236 вентилятор приводится в действие через систему шестерен и получает вращение непосредственно от шестерни 1 (рис. 8) распределительного вала. Детали привода вентилятора смонтированы в отдельном корпусе, который болтами прикреплен к крышке распределительных шестерен. Шестерня приводит во вращение вал , установленный в корпусе вентилятора на шарикоподшипниках.

           Самоподжимный сальник, запрессованный в корпус, препятствует выходу смазки из подшипников. На переднем конце вала  установлены шкив привода генератора и компрессора, ступица  крыльчатки вентилятора и резиновая упругая муфта. От муфты вращение передается вентилятору. Упругая муфта поглощает силы инерции, возникающие при значительном изменении частоты вращения коленчатого вала, и разгружает вал вентилятора от дополнительных скручивающих сил.

    

     Рис. 8. Привод вентилятора дизеля ЯМЗ-236:

1 — шестерня распределительного  вала; 2 — шестерня вентилятора; 3 —

шарикоподшипники ; 4 — самоподжимной сальник; 5 — вал вентилятора; 6 — болт; 7 — распорная втулка; 8 — ступица муфты; 9 — ступица

крыльчатки   вентилятора; 10 — гайка; 11 — резиновая упругая муфта; 12 — крыльчатка вентилятора; 13 — шкив привода генератора и компрессора; 14 — корпус вентилятора; 15 — шестерня привода   топливного  насоса   высокого давления.

           Для поддержания оптимального температурного режима двигателя в системе охлаждения применены жалюзи, вентилятор и термостаты. В холодную погоду ни в коем случае нельзя снимать термостат, так как это приведет к интенсивному износу двигателя, увеличенному расходу топлива, старению масла, снижению мощности и к другим нежелательным явлениям. Таким образом, постоянство теплового режима является важнейшим фактором экономичной и надежной работы двигателя.

 

Подогрев системы охлаждения двигателя перед пуском

 

         Пусковые подогреватели служат для предварительного прогрева двигателя перед пуском в холодную погоду. На автомобиле ЗИЛ-130 по особому заказу можно устанавливать подогреватель, работающий на том же топливе, что и двигатель. Пусковой подогреватель состоит из котла, постоянно соединенного трубками  и с системой охлаждения двигателя, топливного бачка, электродвигателя с вентилятором, регулятора подачи топлива с электромагнитным клапаном и пульта управления, расположенного на щитке двигателя.

    

  Рис. 9. Пусковой подогреватель двигателя автомобиля ЗИЛ-130:

1 – топливный бачок; 2 — пробка бачка; 3 – воронка; 4 — кран; 5 — электродвигатель с вентилятором; 6 — сливной кран трубопровода подогревателя; 7 — ручка управления краном; 8 — электромагнитный клапан;9 — регулировочная игла;10 — спираль подогрева электромагнитного клапана; 11 — трубка от электромагнитного клапана к камере сгорания котла; 12 — шланг подвода воздуха; 13 — свеча накаливания; 14 — 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 — топливопровод; 21 — пульс управления; 22 — контрольная спираль; 23 — ручка переключателя ; 24 — выключатель свечи накаливания; 25 — провод.

      Ручка переключателя пульта управления может занимать три положения: О — все выключено (ручка нажата до отказа); I — включен электродвигатель вентилятора (ручка вытянута наполовину); II — включены электродвигатель вентилятора и электромагнитный клапан (ручка вытянут до отказа). Для подогрева электромагнитного клапана во время пуска подогревателя в корпусе клапана установлена спираль, соединенная последовательно со свечой накаливания и спиралью (сопротивление). Включается спираль одновременно со свечой одним и тем же выключателем. Порядок пуска двигателя при помощи пускового подогревателя следующий. Подготовляют 32—35 л воды для заполнения системы охлаждения. Закрывают жалюзи и

открывают капот двигателя. В котел подогревателя через воронку наливают 1,5 л воды и открывают кран. Затем перемещают ручку переключателя в

положение II на 45 с; включается электродвигатель, открывается электромагнитный клапан, и топливо поступает в камеру сгорания котла. Далее ручку переводят в положение 0 и включают выключатель свечи накаливания. При нагреве контрольной спирали до светло-красного цвета загорается смесь, т.е происходит вспышка, и раздается хлопок. Первоначально воспламенение топливовоздушной смеси происходит от свечи накаливания. После начала горения смеси включают подогреватель, перемещая ручку переключателя в положение II. Как только в камере сгорания горение смеси станет устойчивым, свечу выключают, и дальнейшее воспламенение топлива происходит от горящей смеси. В результате сгорания смеси образуются горячие газы, которые проходят по жаровой трубе и отдают тепло жидкости, залитой в котел. Выходящие из котла горячие газы по лотку направляются под картер двигателя и нагревают масло; поднимаясь выше, они обогревают двигатель снаружи. В связи с этим необходимо 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 дополнительно наливают 6 — 8 л воды. Закрывают пробку воронки, прикрывают капот и продолжают прогрев двигателя. Вода в котле закипает, и образующийся пар проходит в полости блока цилиндров и головок блока и в виде конденсата стекает в котел. Когда двигатель прогреется, из открытой наливной горловины радиатора пойдет пар. После этого пусковой рукояткой проворачивают коленчатый вал несколько раз для распределения смазки по подшипникам. Свободное вращение коленчатого вала будет свидетельствовать о готовности двигателя к пуску. Выключают подогреватель, переводя ручку переключателя в положение I (продувка

котла), и закрывают кран . После прекращения горения в котле ручку

переключателя переводят в положение 0. (При несоблюдении последовательности выключения подогревателя может возникнуть пожар). Выключив подогреватель, пускают двигатель, закрывают сливной кран патрубка радиатора, а систему охлаждения заполняют водой через наливную воронку подогревателя и горловину радиатора. Если в систему охлаждения залита жидкость, замерзающая при низкой температуре (антифриз), то прежде чем пользоваться пусковым подогревателем, необходимо убедиться, что антифриз не застыл, и строго соблюдать заводскую инструкцию по подготовке пуска двигателя с антифризом.

 

Воздушная система охлаждения

                

          Жидкостная система охлаждения автомобильных двигателей получила широкое распространение, несмотря на следующие недостатки: замерзание воды при низкой температуре, что может вывести двигатель из строя; образование на внутренних стенках системы накипи, уменьшающей теплообмен и вызывающей перегрев двигателя; увеличение массы и размеров двигателя из-за наличия двойных стенок.