Автомобильный радиатор системы жидкостного охлаждения

Система охлаждения

Система охлаждения предназначена для охлаждения деталей двигателя, нагреваемых в результате его работы. На современных автомобилях система охлаждения, помимо основной функции, выполняет ряд других функций, в том числе:

  • нагрев воздуха в системе отопления, вентиляции и кондиционирования;
  • охлаждение масла в системе смазки;
  • охлаждение отработавших газов в системе рециркуляции отработавших газов;
  • охлаждение воздуха в системе турбонаддува;
  • охлаждение рабочей жидкости в автоматической коробке передач.

В зависимости от способа охлаждения различают следующие виды систем охлаждения: жидкостная (закрытого типа), воздушная (открытого типа) и комбинированная. В системе жидкостного охлаждения тепло от нагретых частей двигателя отводится потоком жидкости. Воздушная система для охлаждения использует поток воздуха. Комбинированная система объединяет жидкостную и воздушную системы.

На автомобилях наибольшее распространение получили система жидкостного охлаждения. Данная система обеспечивает равномерное и эффективное охлаждение, а также имеет меньший уровень шума. Поэтому, устройство и принцип действия системы охлаждения рассмотрены на примере системы жидкостного охлаждения.

Конструкция системы охлаждения бензинового и дизельного двигателей подобны. Система охлаждения двигателя включает множество элементов, среди которых радиатор охлаждающей жидкости, масляный радиатор, теплообменник отопителя, вентилятор радиатора, центробежный насос, а также расширительный бачок и термостат. В схему системы охлаждения включена «рубашка охлаждения» двигателя. Для регулирования работы системы используются элементы управления.

Радиатор предназначен для охлаждения нагретой охлаждающей жидкости потоком воздуха. Для увеличения теплоотдачи радиатор имеет специальное трубчатое устройство.

Наряду с основным радиатором в системе охлаждения могут устанавливаться масляный радиатор и радиатор системы рециркуляции отработавших газов. Масляный радиатор служит для охлаждения масла в системе смазки.

Радиатор системы рециркуляции отработавших газов охлаждает отработавшие газы, чем достигается снижение температуры сгорания топливно-воздушной смеси и образования оксидов азота. Работу радиатора отработавших газов обеспечивает дополнительный насос циркуляции охлаждающей жидкости, включенный в систему охлаждения.

Теплообменник отопителя выполняет функцию, противоположную радиатору системы охлаждения. Теплообменник нагревает, проходящий через него, воздух. Для эффективной работы теплообменник отопителя устанавливается непосредственно у выхода нагретой охлаждающей жидкости из двигателя.

Для компенсации изменения объема охлаждающей жидкости вследствие температуры в системе устанавливается расширительный бачок. Заполнение системы охлаждающей жидкостью обычно осуществляется через расширительный бачок.

Циркуляция охлаждающей жидкости в системе обеспечивается центробежным насосом. В обиходе центробежный насос называют помпой. Центробежный насос может иметь различный привод: шестеренный, ременной и др. На некоторых двигателях, оборудованных турбонаддувом, для охлаждения наддувочного воздуха и турбокомпрессора устанавливается дополнительный насос циркуляции охлаждающей жидкости, подключаемый блоком управления двигателем.

Термостат предназначен для регулировки количества охлаждающей жидкости, проходящей через радиатор, чем обеспечивается оптимальный температурный режим в системе. Термостат устанавливается в патрубке между радиатором и «рубашкой охлаждения» двигателя.

На мощных двигателях устанавливается термостат с электрическим подогревом, который обеспечивает двухступенчатое регулирование температуры охлаждающей жидкости. Для этого в конструкции термостата предусмотрено три рабочих положения: закрытое, частично открытое и полностью открытое. При полной нагрузке на двигатель с помощью электрического подогрева термостата производится его полное открытие. При этом температура охлаждающей жидкости снижается до 90°С, уменьшается склонность двигателя к детонации. В остальных случаях температура охлаждающей жидкости поддерживается в пределах 105°С.

Вентилятор радиатора служит для повышения интенсивности охлаждения жидкости в радиаторе. Вентилятор может иметь различный привод:

  • механический (постоянное соединение с коленчатым валом двигателя);
  • электрический (управляемый электродвигатель);
  • гидравлический (гидромуфта).

Наибольшее распространение получил электрический привод вентилятора, обеспечивающий широкие возможности для регулирования.

Типовыми элементами управления системы охлаждения являются датчик температуры охлаждающей жидкости, электронный блок управления и различные исполнительные устройства.

Датчик температуры охлаждающей жидкости фиксирует значение контролируемого параметра и преобразует его в электрический сигнал. Для расширения функций системы охлаждения (охлаждения отработавших газов в системе рециркуляции отработавших газов, регулирования работы вентилятора и др.) на выходе радиатора устанавливается дополнительный датчик температуры охлаждающей жидкости.

Сигналы от датчика принимает электронный блок управления и преобразует их в управляющие воздействия на исполнительные устройства. Используется, как правило, блок управления двигателем с устанавленным соответствующим программным обеспечением.

В работе системы управления могут использоваться следующие исполнительные устройства: нагреватель термостата, реле дополнительного насоса охлаждающей жидкости, блок управления вентилятором радиатора, реле охлаждения двигателя после остановки.

Принцип работы системы охлаждения

Работу системы охлаждения обеспечивает система управления двигателем. В современных двигателях алгоритм работы реализован на основе математической модели, которая учитывает различные параметры (температуру охлаждающей жидкости, температуру масла, наружную температуру и др.) и задает оптимальные условия включения и время работы конструктивных элементов.

Охлаждающая жидкость в системе имеет принудительную циркуляцию, которую обеспечивает центробежный насос. Движение жидкости осуществляется через «рубашку охлаждения» двигателя. При этом происходит охлаждение двигателя и нагрев охлаждающей жидкости. Направление движения жидкости в "рубашке охлаждения" может быть продольным (от первого цилиндра к последнему) или поперечным (от выпускного коллектора к впускному).

В зависимости от температуры жидкость циркулирует по малому или большому кругу. При запуске двигателя сам двигатель и охлаждающая жидкость в нем холодные. Для ускорения прогрева двигателя охлаждающая жидкость движется по малому кругу, минуя радиатор. Термостат при этом закрыт.

По мере нагрева охлаждающей жидкости термостат открывается, и охлаждающая жидкость движется по большому кругу – через радиатор. Нагретая жидкость проходит через радиатор, где охлаждается встречным потоком воздуха. При необходимости жидкость охлаждается потоком воздуха от вентилятора.

После охлаждения жидкость снова поступает в «рубашку охлаждения» двигателя. В ходе работы двигателя цикл движения охлаждающей жидкости многократно повторяется.

На автомобилях c турбонаддувом может применяться двухконтурная система охлаждения, в которой один контур отвечает за охлаждение двигателя, другой — за охлаждение наддувочного воздуха.

Устройство автомобилей

Приборы и механизмы жидкостной системы охлаждения

Назначение и устройство радиатора

Радиатор предназначен для передачи теплоты от охлаждающей жидкости потоку воздуха, т. е. он является основным теплообменным узлом системы охлаждения двигателя.

Общее устройство радиатора жидкостной системы охлаждения двигателя представлено на рисунке 3.

Более подробно устройство радиатора показано на рисунках 1 и 2.

Верхний 9 ( рис. 1,а ) и нижний 15 бачки радиатора соединены с сердцевиной 12. В верхний бачок впаяны заливная горловина 8 с пробой 7 и патрубок для подсоединения гибкого шланга, который подводит нагретую охлаждающую жидкость к радиатору.

Сбоку заливная горловина имеет отверстие для пароотводной трубки.

В нижний бачок впаян патрубок отводящего гибкого шланга 13.

К верхнему и нижнему бачкам прикреплены боковые стойки 6, соединенные пластиной, припаянной к нижнему бачку. Стойки и пластины образуют каркас радиатора.

Основным теплообменным элементом радиатора является его сердцевина, состоящая из многочисленных трубок, соединенных в соты с помощью металлических пластин или лент. Трубки радиатора могут иметь круглое, овальное или прямоугольное сечение. При этом чем меньше площадь проходного сечения и тоньше стенка трубки, тем выше ее теплообменная способность.

Для прохода охлаждающей жидкости применяют шовные или цельнотянутые трубки из латунной ленты толщиной до 0,15 мм.

Сердцевины радиаторов автомобилей могут быть трубчато-пластинчатыми или трубчато-ленточными.

В трубчато-пластинчатых радиаторах охлаждающие трубки располагаются относительно потока воздуха в шахматном порядке в ряд или под углом ( рис. 2,а-г ). Пластины оребрения выполняются плоскими или волнистыми. Для усиления теплоотдачи на них могут быть выполнены специальные турбулизаторы в виде отогнутых просечек, которые образуют узкие и короткие воздушные каналы, расположенные под углом к потоку воздуха ( рис. 2,д ).

В трубчато-ленточных радиаторах ( рис. 2,е ) охлаждающие трубки располагаются в ряд. Ленту для решетки изготовляют из меди толщиной 0,05…0,1 мм. Для усиления теплоотдачи создают завихрения воздушного потока путем выполнения на ленте фигурных выштамповок или отогнутых просечек ( рис. 2,ж ).

В последнее время получили широкое распространение радиаторы из алюминиевого сплава, которые легче латунных и дешевле, однако их надежность и долговечность уступает радиаторам из латунных сплавов. Кроме того, латунные радиаторы проще ремонтировать при помощи пайки. Детали и элементы конструкции алюминиевых радиаторов соединяются обычно завальцовкой с применением герметизирующих материалов.

Радиатор соединен с рубашкой охлаждения двигателя патрубками и гибкими шлангами, которые прикреплены к патрубкам стяжными хомутами. Такое соединение допускает относительное смещение двигателя и радиатора без нарушения герметичности системы жидкостного охлаждения.

Пробка 7, закрывающая горловину 8 радиатора, состоит из корпуса 18 ( рис. 1,б ), парового 22 и воздушного 25 клапанов и запирающей пружины 21.

На стойке 20, с помощью которой к корпусу прикреплена запирающая пружина, установлен паровой клапан, прижатый пружиной 19. Воздушный клапан 25 прижимается пружиной 26 к седлу 27.

Плотное прилегание клапанов к седлам достигается установкой резиновых прокладок 23 и 24. При повреждении резиновых прокладок система охлаждения становится открытой и охлаждающая жидкость закипает при температуре 100 ˚С.

При исправных клапанах давление в системе несколько больше давления окружающей среды и температура кипения охлаждающей жидкости составляет 108…119 ˚С.

В случае закипания охлаждающей жидкости в системе охлаждения давление пара в радиаторе возрастает. При давлении 145…160 кПа открывается паровой клапан 22, преодолевая сопротивление пружины 19. Система охлаждения сообщается с атмосферой, и пар выходит из радиатора через пароотводящую трубку 17.

После охлаждения жидкости пар конденсируется и в системе охлаждения создается разрежение.

При давлении 1…13 кПа открывается воздушный клапан 25 и в радиатор через отверстие 28, и клапан начинает поступать воздух из атмосферы. Паровой и воздушный клапаны предотвращают возможное повреждение радиатора вследствие высокого давления, как с внешней, так и с внутренней стороны.

В случае использования в системе охлаждения расширительного бачка, клапаны могут размещаться в его пробке.

Для регулирования потока воздуха, проходящего через сердцевину радиатора, в системе охлаждения грузовых автомобилей и автобусов, а также легковых автомобилей устаревших конструкций применяют жалюзи с приводом из кабины водителя ( рис. 1,а ).

Жалюзи изготовляются из набора вертикальных или горизонтальных пластин-створок из оцинкованного железа, которые объединены рамкой и шарнирным устройством, обеспечивающим одновременный (или групповой) поворот пластин вокруг оси. При перемещении рукоятки 4 вперед до отказа створки жалюзи полностью открываются, и воздух свободно проходит между трубками радиатора, отбирая у них излишки теплоты. Для регулирования температурного режима рукоятку привода жалюзи можно установить на фиксаторе 5 в любом промежуточном положении.

В некоторых автомобилях применяются жалюзи в виде брезентовых или кожаных штор, подпружиненных в специальном тубусе и оснащенных механизмом подъема и опускания.

Современные легковые автомобили, как правило, не оснащаются жалюзи для регулирования воздушного потока к радиатору – чаще применяются системы автоматического включения и выключения вентилятора системы охлаждения с помощью электрических или гидравлических устройств. Это позволяет повысить комфорт управления автомобилем.

Эффективность обдува сердцевины радиатора воздухом повышается за счет применения направляющего кожуха – диффузора 16, который крепится к рамке радиатора и охватывает по кругу вентилятор системы охлаждения. Диффузор направляет воздушный поток через сердцевину, исключая его движение мимо радиатора.

Особенности эксплуатации радиаторов

Поскольку радиатор изготовляют из тонкостенных трубок и пластин, он является очень нежным и хрупким устройством. Поэтому при обслуживании и ремонте необходимо бережно обращаться с радиатором, чтобы не повредить детали сердцевины, патрубки или бачки.

В летний период времени водители нередко используют в качестве охлаждающей жидкости воду – она дешевле и эффективнее участвует в процессах теплообмена благодаря физическим свойствам. Но такая экономия может привести к повреждению и даже разрушению деталей и узлов двигателя.

Не следует забывать, что антифризы уменьшают образование накипи на стенках рубашки охлаждения блока и головки блока. Кроме того, в современных автомобилях низкозамерзающие жидкости зачастую служат не только для охлаждения двигателя, но и для смазки некоторых узлов, например, подшипников жидкостного насоса системы охлаждения. Вода такие функции выполнять не может.

При использовании воды в жидкостной системе охлаждения вместо низкозамерзающих жидкостей в холодный период времени года, ее следует тщательно удалять из радиатора и рубашки охлаждения двигателя при постановке автомобиля на хранение в не отапливаемых помещениях и на открытой стоянке. В противном случае замерзшая вода (как известно, вода расширяется при замерзании) может нарушить герметичность системы, повредив стыковые соединения деталей и даже разорвать трубки сердцевины и бачки радиатора, головку блока и блок-картер двигателя.

По этой причине необходимо убедиться, что вода полностью вытекла через открытые краники на блоке и радиаторе (крышка радиатора при этом должна быть снята), а затем продуть систему несколькими оборотами коленчатого вала при помощи стартера или даже на несколько секунд запустив двигатель без охлаждающей жидкости.

Краны после слива воды из системы охлаждения лучше оставить открытыми.

Иногда вода в системе охлаждения может привести к перегреву двигателя при запуске в очень холодное время года, если в системе охлаждения предусмотрены терморегулирующие клапаны – термостаты. В период прогрева двигателя термостат закрывает допуск охлаждающей жидкости в радиатор, и направляет ее по малому кругу. В это время часть воды, находящаяся в радиаторе двигателя, патрубках и гибких шлангах, а также в радиаторе отопителя кабины, остается неподвижной и может замерзнуть, образовав ледяные пробки в различных участках большого круга, чаще всего – в трубках радиатора и патрубках.

После прогрева двигателя и открывания клапана термостата в большой круг системы охлаждения эти пробки зачастую не удается растопить из-за отсутствия циркуляции воды, и она продолжает перемещаться лишь по малому кругу, нагреваясь все сильнее. Это может привести к перегреву двигателя. В таких случаях необходимо принять меры к ликвидации ледяных пробок в системе – автомобиль срочно поставить в теплый гараж, а патрубки и трубки радиатора проливать горячей водой, пока пробки не растают. Если при этом двигатель не заглушается, следует внимательно следить за его температурой.

Избежать подобных неприятностей можно используя в системе охлаждения специальные низкозамерзающие жидкости — антифризы.

Основные элементы жидкостном системы охлаждения

Рубашка охлаждения — пространство между двойными стенками блока и головки блока цилиндров или между стенками блока и мокрыми гильзами.

Для обеспечения равномерного охлаждения всех цилиндров жидкость в рубашку охлаждения поступает по распределительной трубе, идущей вдоль верхней части блока цилиндров. В трубе имеются отверстия для подачи жидкости в первую очередь к наиболее нагретым частям двигателя. Не имеют распределительных труб V-образные шести- и восьмицилиндровые двигатели, так как в каждом ряду у этих двигателей расположено всего три-четыре цилиндра.

Радиатор служит для охлаждения жидкости, поступающей из рубашки охлаждения. Радиатор (рис. 37, а) состоит из верхнего и нижнего резервуаров (бачков) и сердцевины, в которой и происходит охлаждение жидкости. В бачках имеются патрубки, соединяемые с патрубками двигателя. В верхнем бачке имеется горловина (через которую заливается жидкость), закрываемая пробкой. Внутри бачка или в горловину впаяна пароотводная трубка. которая отводит пар из системы в случае ‘ закипания жидкости, предотвращая увеличение давления в системе. В нижнем бачке или в патрубке монтируется краник для слива жидкости из радиатора.

Рис. 36. Система охлаждения двигателя СМД-14

Сердцевины радиаторов бывают труб-чато-пластинчатые, трубчато-ленточные и пластинчатые (рис. 37, б, в, г). Для придания радиатору большей прочности с обеих сторон сердцевины припаяны жесткие боковины. Радиатор вмонтирован в рамку (см. рис. 37, а), которая крепится к поперечным рамам на резиновых подушках или на пружинах, которые обеспечивают мягкость и эластичность крепления.

Патрубки бачков радиатора соединены с патрубками двигателя гибкими шлангами, которые закреплены на патрубках стяжными хомутами.

Заливная горловина радиатора закрывается специальной пробкой (рис. 38, а), имеющей паровой и воздушный клапаны. Пароотводная трубка впаяна сбоку в горловину над клапанами пробки. В случае возникновения разрежения, равного 0,002—0,01 МПа, воздушный клапан открывается и впускает в верхний бачок воздух из атмосферы. Паровой клапан открывается и выпускает пар из верхнего бачка в атмосферу через пароотводную трубку при повышении избыточного давления в нем до 0,03 МПа (рис. 38, б). Пробка с паровоздушным клапаном унифицирована для большинства отечественных автомобилей и тракторов.

У некоторых тракторных двигателей паровоздушный клапан помещается в отдельном корпусе, который крепится к верхнему бачку радиатора.

Для регулирования интенсивности обдува радиатора встречным потоком воздуха служат жалюзи или шторки радиатора. Они состоят из отдельных пластин-створок (рис. 39), укрепленных шар-нирно впереди радиатора. С помощью тяги/и системы рычагов пластины поворачиваются вокруг своей оси на угол до 90°.

Водяной насос служит для осуществления принудительной циркуляции охлаждающей жидкости. На двигателях с принудительным охлаждением устанавливаются центробежные насосы большой производительности, создающие давление на линии нагнетания от 0,05 до 0,2 МПа. У большинства моделей двигателей водяной насос установлен на одном валике с вентилятором и приводится в действие от коленчатого вала клино-ременной передачей.

Рис. 37. Радиатор системы охлаждения

Рис. 38. Пробка радиатора:

а — открыт паровой клапан; б — открыт воздушный клапан

Рис. 39. Жалюзи радиатора

Принципиальная схема насоса показана на рис. 40, а. Поступающая к патрубку вода подхватывается лопастями крыльчатки и центробежной силой отбрасывается в выходной патрубок, который расположен по касательной к корпусу насоса.

Вал (рис. 40, б) насоса вращается в двух шарикоподшипниках, имеющих уплотнения для удержания смазки в подшипниках и защиты их от загрязнения. Место выхода заднего конца вала из корпуса подшипников уплотнено манжетой, которая состоит из графитизированной текстолитовой шайбы, резинового уплотнителя пружины с двумя обоймами. Полость между подшипниками заполняют смазкой через масленку. На заднем конце вала установлена крыльчатка, которая вращается в корпусе насоса. На переднем конце вала с помощью разрезной конусной втулки и шпонки крепится ступица вентилятора. Такое крепление дает возможность подтягивать ступицу при ослаблении посадки шкива. Привод насоса и вентилятора осуществляется клиновыми ремнями.

При работе насоса охлаждающая жидкость по подводящему патрубку из нижнего бачка радиатора поступает внутрь корпуса. При вращении крыльчатки жидкость отбрасывается центробежной силой к стенкам корпуса и через выходной канал под давлением поступает в рубашку охлаждения двигателя и далее в верхний бачок радиатора.

Вентилятор служит для создания воздушного потока, который охлаждает жидкость в радиаторе и поверхность двигателя.

Вентилятор состоит из вала со шкивом и лопастями, который установлен на подшипниках в общем корпусе с водяным насосом. На наружном конце вала закрепляется ступица, к которой прикрепляются шкив и вентилятор. По числу лопастей вентиляторы бывают двух-, четырех-, пяти,- шести- и восьмилопастные. Наибольшее распространение получили вентиляторы с четырьмя и шестью лопастями. Вентилятор устанавливается за радиатором перед двигателем. Для создания направленного потока воздуха часто устанавливается направляющий кожух, значительно повышающий интенсивность охлаждения. Для уменьшения вибрации и шума лопасти вентилятора располагают крестообразно, попарно под углами 70° или 110°. Лопасти изготовляются штамповкой из листовой стали толщиной 1,25— 1,8 мм и крепятся к ступице шкива. Ширина лопастей обычно не превышает 70 мм.

Рис. 40. Водяной насос и вентилятор двигателя ЗИЛ-130:

а — принципиальная схема; б — конструкция насоса и вентилятора

На новых моделях автомобилей КамАЗ ГАЗ и других в целях ускорения прогрева двигателя зимой устанавливают вентиляторы с механизмами для их отключения.

Вентиляторы выполняются совместно с водяным насосом (ЗИЛ-130, ГАЗ-53А, МТЗ-80, ДТ-75М и др.) или отдельно от него (ЯМЗ-236, ЯМЗ-238 и др.).

Насос и вентилятор приводятся в действие клиноременной передачей от шкива коленчатого вала. Шестеренный привод вентилятора применяется в дизельных двигателях ЯМЭ-236 и ЯМЗ-238. Натяжение ремня регулируется посредством изменения положения шкива генератора (ЗИЛ-130, ДТ-75М, МТЗ-80 и др.), винтовым натяжным устройством (Д-130, Д-108 и др.) или натяжным роликом (ГАЗ-53А и др.).

Рис. 41. Гидромуфта привода вентилятора двигателя ЯМЗ-740

Для поддержания наивыгоднейшего теплового режима двигателя ЯМЗ-740 привод вентилятора осуществляется посредством гидромуфты, которая включается и выключается автоматически в зависимости от температуры жидкости в системе охлаждения. При такой конструкции вентилятор установлен на ведомом валу гидромуфты, которая крепится в передней части блока двигателя и приводится во вращение коленчатым валом двигателя с помощью валика привода гидромуфты.

Гидромуфта состоит из ведущих и ведомых частей, расположенных в полости, образуемой передней крышкой и корпусом (рис. 41).

Ведущая часть гидромуфты, вращающаяся на шариковых подшипниках, состоит из ведущего колеса в сборе с кожухом, ведущего вала и ступицы со шкивом.

Ведомая часть гидромуфты, вращающаяся на шариковых подшипниках, состоит из ведомого колеса, соединенного с ведомым валом, на котором закреплена ступица вентилятора.

Внутренние поверхности ведущего и ведомого колес имеют лопатки. Полость гидромуфты уплотнена резиновыми манжетами.

При работающем двигателе масло, поступающее из системы смазки, попадает на лопатки вращающегося ведущего колеса. Частицы масла, увлекаемые лопатками ведущего колеса, ударяясь вi лопатки ведомого колеса, обеспечивают вращение ведомых деталей и вентилятора. Частота вращения ведомого колеса с вентилятором зависит от количества масла, поступающего в полость гидромуфты.

Корректирование режима работы вентилятора в зависимости от температуры жидкости в системе охлаждения осуществляет выключатель гидромуфты. Он обеспечивает соединение или разъединение ведущего вала с ведомым путем регулирования расхода масла через гидромуфту, а вместе с тем и включение или выключение вентилятора, установленного на ведомом валу гидромуфты.

Выключатель гидромуфты золотникового типа расположен на патрубке, подводящем охлаждающую жидкость к правому боку цилиндров. Он имеет термосиловой элемент, заполненный активной массой, плавящейся с увеличением температуры охлаждающей жидкости. Когда температура жидкости повысится до 80—95 °С, объем активной массы настолько увеличится, что находящийся под ее действием шток переместит золотник выключателя и откроет проход для масла от насоса двигателя в полость гидромуфты. Заполнение полости гидромуфты маслом обеспечивает передачу вращения от ведущего колеса к ведомому Ведомое колесо муфты увеличивает частоту своего вращения, а вместе с этим возрастает и частота вращения вентилятора. Это возрастание происходит очень плавно, и вентилятор равномерно увеличивает скорость воздуха, проходящего через радиатор. С уменьшением подачи масла в полость гидромуфты его объем становится недостаточным для передачи вращения ведущим и ведомым колесам гидромуфты, поскольку из ее полости маслу открыт проход для стекания в поддон картера двигателя. При полном прекращении подачи масла в полость гидромуфты она перестает передавать вращение вентилятору.

Термостат служит для автоматического регулирования температуры жидкости в системе охлаждения путем изменения интенсивности ее циркуляции через радиатор и ускорения прогрева двигателя после пуска.

Термостаты бывают одно- и двухкла—панные жидкостные и с твердым наполнителем. На автотракторных двигателях ранее применялись жидкостные термостаты, а в настоящее время устанавливают термостаты с твердым наполнителем.

Жидкостный термостат (рис. 42, а) состоит из гофрированого цилиндра, заполненного легкокипящей (при 75— 85 °С) жидкостью, корпуса с окнами, основного и перепускного клапанов.

При температуре охлаждающей жидкости ниже 70 °С цилиндр сжат и основной клапан закрыт. Охлаждающая жидкость по перепускному каналу поступает обратно к водяному насосу через два окна, минуя радиатор, благодаря чему достигается быстрый прогрев двигателя.

При повышении температуры жидкости свыше 70 °С в гофрированном цилиндре начинается ее испарение и давление в нем повышается. Под действием возросшего давления основной клапан поднимается, открывая доступ охлаждающей жидкости из рубашки охлаждения в радиатор по патрубку. Одновременно с подъемом основного клапана поднимается и перепускной клапан, постепенно перекрывающий окно и прекращающий доступ охлаждающей жидкости в перепускной канал. При температуре охлаждающей жидкости 81—85 °С прекращается циркуляция через перепускной канал и жидкость в радиатор поступает только через патрубок.

Термостат с твердым наполнителем состоит из медного баллона (рис. 42, б), наполненного активной массой, состоящей из церезина (нефтяной воск), перемешанного с медным порошком. Баллон закрыт крышкой с резиновой мембраной. На мембрану опирается шток, который соединен шарнирно с заслонкой, установленной на шарнирной опоре в горловине водяного патрубка. При непрогретом двигателе заслонка постоянно прижата к краям горловины пружиной и охлаждающая жидкость циркулирует, минуя радиатор, ускоряя прогрев двигателя. При достижении охлаждающей жидкостью температуры 70—85 °С церезин в баллоне термостата плавится и, увеличивая свой объем, перемещает шток с резиновым буфером вверх, открывая заслонку 15. Охлаждающая жидкость циркулирует через радиатор.

При снижении температуры активная масса уменьшает свой объем и заслонка под действием пружины прикрывается. Схема циркуляции охлаждающей жидкости при разных положениях клапана термостата показана на рис. 43.

Слив жидкости из системы охлаждения производится при снятой пробке радиатора через сливные краники на радиаторе и на блоке. У V-образных двигателей имеются два краника (см. рис. 35) на блоке и третий на патрубке радиатора. Пусковой подогреватель также оборудуется сливным краником.

Рис. 42. Термостаты:

а — жидкостного типа: б — с твердым наполнителем

Рис. 43. Схема циркуляции охлаждающей жидкости в системе охлаждения:

а — при закрытом клапане термостата (малый круг циркуляции); б – при открытом клапане (большой круг циркуляции)

Элементы жидкостной системы охлаждения соединяются при помощи стальных труб, чугунных патрубков и прорезиненных гибких шлангов с хомутиками. Такое соединение допускает относительное смещение двигателя и радиатора.

Конденсационный (расширительный) бачок компенсирует изменение объема жидкости при ее нагревании, способствует удалению из охлаждающей жидкости воздуха и конденсации пара, поступающего в него из системы охлаждения.

Расширительный бачок (рис. 44) соединяется перепускной трубкой с верхним бачком радиатора. На верхнем бачке радиатора устанавливается бесклапанная пробка, а на конденсационном бачке — пробка с клапанами, конструкция которых приведена на рис. 38. Бачок имеет сливной кран и пароотводную трубку. При кипении охлаждающей жидкости пар по трубке поступает в расширительный бачок и конденсируется при перемешивании с жидкостью, находящейся в бачке. С понижением температуры в бачке создается разрежение. При этом открывается впускной клапан пробки и воздух поступает внутрь бачка, а охлаждающая жидкость из расширительного бачка пополняет систему. Благодаря наличию бачка в радиаторе поддерживается необходимый уровень жидкости.

Контроль за температурой в системе охлаждения осуществляют по показаниям электрических указателей температуры воды, а также аварийными сигнализаторами.

Автомобильный радиатор системы жидкостного охлаждения

Радиатор служит для охлаждения воды, поступающей в него из водяной рубашки двигателя. Радиатор системы охлаждения двигателя состоит из верхнего и нижнего баков, сердцевины и деталей крепления. Баки и припаянная к ним сердцевина для лучшей проводимости тепла изготовлены из латуни.

Сердцевина радиатора имеет ряд тонких поперечных пластин, сквозь которые проходит множество плоских вертикальных трубок, припаянных к этим пластинам. Вода, проходящая через сердцевину радиатора, разветвляется на большое число струек. При таком строении сердцевины вода охлаждается интенсивнее благодаря увеличению площади соприкосновения воды со стенками трубок.

Верхний и нижний баки соединены с рубашкой охлаждения двигателя патрубками. В нижнем баке предусмотрен сливной краник для спуска воды из радиатора. Для спуска воды из водяной рубашки двигателя в нижнюю часть блока ввернут краник.

В систему охлаждения воду заливают через горловину верхнего бака, закрываемую крышкой 6.

В системе жидкостного охлаждения предусмотрено двойное регулирование теплового режима двигателя: шторкой (или жалюзи) и термостатом.

Шторка 14 радиатора представляет собой полотно, один конец которого закреплен на сматывающем механизме, смонтированном в барабане, на который навернута шторка, а второй соединен неподвижно в нижней части радиатора. Шторку поднимают и опускают из кабины с помощью троса. Система охлаждения некоторых двигателей вместо шторки имеет жалюзи створчатого типа. Жалюзи состоят из набора створок 15 (пластин), шарнирно закрепленных в нижней планке, которая тягой и системой рычагов связана с рукояткой управления жалюзи, размещенной в кабине. Створки могут располагаться вертикально или горизонтально.

Схемы систем охлаждения.

Система охлаждения двигателя:

а — устройство, б — схема движения воды и воздуха, в — жалюзи радиатора, г — сливной краник;

1 — радиатор смазочной системы, 2 — вентилятор, 3 — кожух вентилятора, 4 — трос, 5 — радиатор,

6 — крышка заливной горловины, 7 — термостат, 8 — водоотводящая труба пускового двигателя,

9 — канал, направляющий поток воды, 10 — водораспределительный канал, 11 — водяной насос,

12 — патрубок водяного насоса, 13 — ремень привода вентилятора, 14 — шторка, 15 — пластина жалюзи.

Вентилятор и водяной насос.

Вентилятор включает шесть или четыре лопасти 10, приклепанные к крестовине 9. Последняя привернута к шкиву 8, который приводится в движение коленчатым валом с помощью ременной передачи. Шкив шпонкой и гайкой жестко закреплен на валике, который свободно вращается в корпусе 1 водяного насоса на двух шариковых подшипниках. С другой стороны на валик 3 жестко посажена крыльчатка 2 водяного насоса, представляющая собой диск с равномерно расположенными на нем криволинейными лопатками, которые направляют воду в водяную рубашку двигателя.

Водяной насос и вентилятор. а — устройство, б — привод;

1 — корпус, 2 — крыльчатка, 3 — валик, 4 — пружина, 5 — уплотнительное уcтройство,

6 — верхний патрубок, 7 — масленка, 8 — шкив, 9 — крестовина, 10 — лопасть вентилятора,

11 — генератор, 12 — ремень

В месте выхода валика из корпуса насоса предусмотрено сальниковое уплотнение, которое не пропускает воду. Уплотнение смонтировано в цилиндрической ступице крыльчатки и застопорено в ней пружинным кольцом. В уплотнение входят текстолитовая уплотняющая шайба 4 и резиновая манжета, которая прижимается пружиной к упорной втулке. Просочившаяся при работе насоса через уплотнение вода сливается через отверстие в корпусе насоса наружу.

Водяной насос закреплен на передней стенке блока цилиндров болтами. Между корпусом насоса и блоком установлена паронитовая прокладка. Корпус насоса имеет два патрубка: боковой соединяет полость крыльчатки водяного насоса с нижним патрубком радиатора, а верхний 6 — с корпусом термостата. Термостат автоматически регулирует температуру воды для ускорения прогрева двигателя после пуска. Он изготовлен из латуни. К днищу корпуса 1 термостата припаян сильфон 4 (гофрированный стакан), несущий на себе вспомогательный клапан 3 и полый шток 5 с основным клапаном 2. Сильфон термостата, изготовленный в виде цилиндрической гармошки из тонкой латуни, заполнен легкокипящей жидкостью — смесью воды и этилового спирта.

Термостат (а, б) и паровой клапан (в, г).

а — основной клапан закрыт, б — основной клапан открыт, в — открыт паровой клапан, г — открыт воздушный клапан;

А — направление потока воды в водяной насос, Ь — направление потока воды в радиатор:

1 — корпус, 2 — основной клапан, 3 — боковой (вспомогательный) клапан, 4 – гофрированный стакан,

5 – шток, 6 — коробка термостата, 7 — паровой клапан, 8 — пружина парового клапана,

9 — пароотводная трубка, 10 — воздушный клапан, 11 — пружина воздушного клапана,

12 — крышка заливной горловины радиатора.

При температуре воды ниже 70°С давление насыщенных паров жидкости в сильфоне низкое. Он под действием упругости гофрированных стенок сжат, основной клапан 2 полностью закрыт, а вспомогательный 3 открыт. Вода циркулирует по малому кругу (минуя радиатор). При температуре воды выше 70°С под давлением испаряющейся жидкости стакан растягивается, а шток и клапаны выдвигаются. Через открывшийся основной клапан вода проходит в радиатор. При температуре воды выше 85°С вспомогательный клапан полностью закрывает боковые отверстия корпуса. Доступ воды из термостата в водяной насос прекратится.

На некоторых двигателях применяют двух- и одноклапанные термостаты с твердым наполнителем — церезином (нефтяным воском). При температуре 70-83°С церезин плавится и, расширяясь, перемещает шток с клапаном, который открывается и охлаждающая жидкость начинает циркулировать через радиатор. При снижении температуры церезин затвердевает и уменьшается в объеме. Под действием возвратной пружины клапан термостата закрывается, и вода циркулирует по малому кругу.

На некоторых двигателях не предусмотрена установка термостата в системе охлаждения.

Паровоздушный клапан (рис. в, г), с помощью которого внутренняя полость радиатора сообщается с атмосферой, смонтирован в крышке 12 заливной горловины радиатора Паровоздушный клапан состоит из парового клапана 7 и размещенного внутри него воздушного клапана 10. Паровой клапан под действием пружины 8 плотно закрывает горловину радиатора. Если температура воды в радиаторе повышается до 105°С, то под давлением пара паровой клапан открывается, и избыток пара выходит наружу.

Когда при охлаждении воды и конденсации пара в радиаторе создается разрежение, открывается воздушный клапан и в радиатор входит атмосферный воздух. Воздушный клапан закрывается под действием пружины 11, когда давление воздуха внутри радиатора уравновешивается атмосферным. Воздушный клапан позволяет полностью сливать воду из системы охлаждения при закрытой крышке горловины и предохраняет трубки радиатора от разрушения под влиянием атмосферного давления при остывании двигателя.

Для контроля за температурой охлаждающей жидкости служат сигнальные лампы и дистанционные термометры. Лампы и указатели термометров помещены на щитке приборов, а их датчики размещены в головках цилиндров или верхнем бачке радиатора.

Предпусковой подогреватель.

При температуре окружающей среды ниже 5°С многие двигатели жидкостного охлаждения оборудуют предпусковыми подогревателями, поскольку пуск двигателя в таких условиях затруднен. Различают подогреватели электрофакельные и жидкостные (типа ПЖБ).

Предпусковой подогреватель ПЖБ.

1 — двигатель, 2 — заливная горловина подогревателя, 3 — топливный бак, 4 — электромагнитный клапан,

5 — регулировочная игла, 6 — контрольная спираль, 7 — переключатель, 8 — электровентилятор,

9 — штуцер для присоединения топливоподводящей трубки, 10 — свеча накаливания,

11 — котел подогревателя, 12 — кожух поддона

Предпусковой подогреватель ПЖБ состоит из котла 11, кожуха 12 поддона, топливного бака 3, электровентилятора 8, электромагнитного клапана 4, соединительной арматуры и пульта управления.

Пульт управления подогревателем представляет собой металлическую коробку, в которой находятся контрольная спираль 6, включатель и переключатель 7. Последним включают электровентилятор и электромагнитный клапан. В камеру сгорания котла топливо (бензин низких сортов) попадает самотеком из бака 3. Поступление топлива дозируется регулировочной иглой 5 электромагнитного клапана 4. Воздух подается электровентилятором 8. Смесь воспламеняется свечой 10. О работе свечи судят по накалу спирали 6. Воду или антифриз заливают в котел подогревателя через горловину 2. Пускают в работу подогреватель в определенной последовательности, описанной в инструкциях по эксплуатации трактора или автомобиля. Факел, образовавшийся в котле, подогревает полость котла, связанную с водяной рубашкой двигателя. Одновременно горячие газы направляются в кожух 12 и подогревают масло в поддоне двигателя. Предпусковой подогреватель обеспечивает надежный пуск двигателя в течение 20 мин. Вода в системе охлаждения двигателя прогревается до температуры 60-70°С, а масло в поддоне двигателя — до 40-50°С.

Если температура окружающего воздуха ниже -15 °С, вместо холодной воды в систему рекомендуется заливать горячую воду или антифриз.

При пользовании системой предпускового обогрева необходимо помнить, что работа подогревателя без воды в котле более 1,5 мин запрещается. Неполное заполнение котла водой приводит его к перегреву и выходу из строя. Нельзя пускать горячий подогреватель без продувки котла электровентилятором. Запрещается прогревать двигатель в закрытых помещениях с плохой вентиляцией во избежание отравления угарным газом.

Когда жидкость удаляют из системы охлаждения двигателя, необходимо открыть и спускной краник подогревателя. При переходе на летний период эксплуатации пусковой подогреватель следует снять с трактора.