ЗАГАЛЬНИЙ ПРИСТРІЙ І РОБОТА РІДИННОЇ СИСТЕМИ ОХОЛОДЖЕННЯ
СИСТЕМА ОХОЛОДЖЕННЯ
Система охолодження призначена для примусового відведення від деталей двигуна зайвого тепла та передачі його навколишньому повітрі. Завдяки цьому створюється певний температурний режим, у якому двигун не перегрівається і переохолоджується. Тепло в двигунах відводиться двома способами: рідиною (рідинна система охолодження) або повітрям (повітряна система охолодження). Ці системи поглинають 25-35% тепла, що виділяється під час згоряння палива. Температура охолоджуючої рідини, що знаходиться в головці блоку циліндрів, повинна дорівнювати 80 -95 0 С. Такий температурний режим найбільш вигідний, забезпечує нормальну роботу двигуна і не повинен змінюватися в залежності від температури навколишнього повітря та навантаження двигуна. Температура протягом робочого циклу двигуна змінюється від 80-120 ° С (мінімальна) в кінці впуску до 2000 -2200 ° С (максимальна) в кінці згоряння суміші.
Якщо двигун не охолоджувати, гази, що мають високу температуру, сильно нагрівають деталі двигуна і вони розширюються. Олія на циліндрах і поршнях вигоряє, їх тертя і зношування зростають, а від надмірного розширення деталей відбувається заклинювання поршнів в циліндрах двигуна, і двигун може вийти з ладу. Щоб уникнути негативних явищ, що викликаються перегріванням двигуна, його необхідно охолоджувати.
Однак надмірне охолодження двигуна шкідливо відбивається на його роботі. При переохолодженні двигуна на стінках циліндрів конденсуються пари палива (бензину), змиваючи мастило, розріджують масло в картері. У цих умовах відбувається інтенсивне зношування поршневих кілець, поршнів, циліндрів і знижується економічність і потужність двигуна. Нормальна робота системи охолодження сприяє отриманню найбільшої потужності, зниженню витратипалива та збільшення терміну служби двигуна без ремонту.
Більшість двигунів мають рідинні системи охолодження (відкриті чи закриті). У відкритої системи охолодження внутрішній простір безпосередньо повідомляється з навколишньою атмосферою. Розповсюдження отримали закриті системи охолодження, у яких внутрішній простір лише періодично повідомляється з навколишнім середовищем за допомогою спеціальних клапанів. У цих системах охолодження підвищується температура кипіння рідини, що охолоджує, і зменшується її википання.
Двигун автомобіля КамАЗ-5320 мають закриту рідинну систему охолодження з примусовою циркуляцією рідини, що створюється водяним відцентровим насосом. Рідина система охолодження автомобільного двигуна (рис. 1) складається з водяної сорочки 16,радіатора 1,вентилятора 24,термостата 9, насоса з крильчаткою 17.відводить 8і підводить 8патрубків, ременя 23привода вентилятора, датчика 13вказівника температури рідини, зливних краників 15 і 21 та інших деталей. Навколо циліндрів двигуна і головки блоку є простір з подвійними стінками (водяна сорочка), де циркулює рідина, що охолоджує.
Мал. 1. Схема рідин системи охолодження:
1 - радіатор; 2 верхній бачок; 3-пробка радіатора; 4 - контрольна трубка; 5 - верхній патрубок радіатора; 6і 19-гумові шланги; 7-перепускний канал; 8і 18—відповідно відвідний та підвідний патрубки; 9-термостат; 10-отвір; 11-головка блоку; 12-водорозподільна трубка; 13-датчик покажчика температури рідини; 14-блок циліндрів; 15і 21—зливні краніки; 16-водяна сорочка; 17—крильчатка водяного відцентрового насоса; 20—нижній патрубок радіатора; 22-нижній бачок радіатора; 23-ремінь приводу вентилятора; 24—вентилятор
Під час роботи двигуна охолодна рідина нагрівається і водяним насосом подається в радіатор, де охолоджується, а потім знову надходить у сорочку блоку циліндрів. Для надійної роботи двигуна необхідно, щоб рідина, що охолоджує, постійно циркулювала по замкнутому колу: двигун - радіатор - двигун. Рідина може циркулювати по малому колу, минаючи радіатор (непрогрітий двигун, термостат закритий), або по великому колу, надходячи у радіатор (прогрітий двигун, термостат відкритий). Напрямок руху рідини, що охолоджує, показано на рис. 1 стрілками.
Водяна сорочка 16двигуна складається з сорочки блоку 14циліндрів і сорочки головки 11блока, з'єднаних між собою отворами в прокладці між головкою та блоком. Крильчатка 17водяного відцентрового насоса і вентилятор приводяться в дію клиноподібним ременем 23. При обертанні крильчатки насоса охолодна рідина нагнітається у водорозподільну трубку 12, розташовану в головці блоку. Через отвори 10в трубці рідина прямує до патрубків випускних клапанів, завдяки чому охолоджуються найбільш нагріті частини головки блоку та циліндрів. Нагріта охолоджувальна рідина проходить у верхній патрубок 8.Якщо термостат 9закритий, то по перепускному каналу 7 рідина знову надходить до відцентрового насоса. При відкритому термостаті охолодна рідина проходить у верхній бачок 2радіатора, охолоджується, протікаючи трубками, і надходить у нижній бачок 22радіатора. Охолоджена в радіаторі рідина по нижньому патрубку, що підводить 18підводиться до насоса.
Система охолодження дизеля автомобіля КамАЗ-5320 (рис. 3) розрахована на постійне використаннярідин ТОСОЛ-А-40 або ТОСОЛ-А-65 (що замерзають при низькій температурі). Застосування води у системі охолодження допускається лише у випадках і короткочасно. У систему охолодження входять водяні сорочки блоку і головок 26циліндрів, водяний насос 27, радіатор 4, вентилятор 30с гідромуфтою 5,жалюзі 3,два термостати 10,розширювальний бачок 18,з'єднувальні трубопроводи, шланги, клинопасова передача приводу насоса, зливні крани або пробки, датчики температури охолоджуючої рідини та інші деталі.
Мал. 3. Система охолодження лік-лю автомобіля КамАЗ-5320:
1 – шків колінчастого валу; 2 – нижній бачок; 3 – жалюзі; 4 - радіатор; 5 – гідромуфт приводу вентилятора; 6 – перепускний патрубок; 7 - нагнітальний патрубок; 8 - верхній бачок; 9 – верхній патрубок; 10 – термостат; 11 - водорозподільна коробка; 12 – сполучна труба; 13 - підвідна трубка; 14 - права водяна труба; 15 - відвідна трубка; 16 - впускний колектор; 17 – датчик контрольної лампи перегріву рідини; 18 - розширювальний бачок; 19 - горловина герметизуючою пробкою; 20 – пробка із клапанами; 21 - відвідна трубка від компресора: 22 - відвідна трубка лівої водяної труби; 23 - компресор; 24 - ліва водяна труба; 25 - кришка головки; 26 – головка циліндра; 27 - водяний насос; 28 - зливальний кран або пробка; 29 - шків водяного насоса; 30 – вентилятор; 31 нижній патрубок
Завод допускає роботу двигуна при температурі рідини, що охолоджує, не більше 105 0 С. Температурний режим роботи двигуна підтримується двома термостатами, гідромуфтою включення вентилятора і жалюзі. Якщо двигун не прогрітий, то охолодна рідина, що подається насосом 27, надходить у лівий ряд циліндрів і нагнітальний патрубок 7 в правий ряд.Омиває зовнішні поверхні гільз циліндрів обох рядів, потім через отвори у верхній площині блоку циліндра, прокладці головки блоку надходить у головки циліндрів, охолоджуючи найбільш нагріті місця - випускні канали та гнізда форсунок. Нагріта рідина проходить від головок циліндрів у праву 14і ліву 24труби, розташовані в «розвалі» двигуна, потім по сполучній трубі 12подається у водорозподільну коробку (або коробку термостатів). Клапани термостатів 10закриті, і по перепускному патрубку 6охолодна рідина знову подається до водяного насоса 27. Термостати встановлені в окремій коробці, укріпленій на передньому торці правого ряду циліндрів. Розширювальний бачок 18розташований на двигуні з правого боку і з'єднаний з верхнім бачком 8радіатора, водорозподільною коробкою, компресором 23і водяною сорочкою блоку циліндрів. Розширювальний бачок 18 компенсує зміну об'єму рідини при її нагріванні, дозволяє контролювати її рівень в системі охолодження. У бачок 18відводиться і в ньому конденсується пара з верхніх ділянок радіатора та системи. Повітря, що збирається в бачку, покращує роботу системи охолодження. ТОСОЛ-А-40 або ТОСОЛ-А-65 в систему охолодження наливають через горловину 9, що має герметизовану пробку на різьбленні. Паровий та повітряний клапани встановлені в пробці 20.
В системі охолодження дизеля застосована гідромуфта (рис. 4) приводу вентилятора, яка передає крутний момент від колінчастого валу двигуна до вентилятора. Використовуючи гідромуфту, підтримують найвигідніший температурний режим в системі охолодження і гасять коливання, що виникають при різкій зміні частоти обертання колінчастого валу. Гідромуфта приводу вентилятора має автоматичне керування.
Мал. 4. Гідромуфта приводу вентилятора:
1 - передня кришка; 2 – корпус; 3 – кожух; 4, 7, 13 і 20 - шарикопідшипники; 5 - трубка підведення олії; 6 - провідний вал; 8 - кільця ущільнювачів; 9 – ведене колесо; 10 – провідне колесо; 11 -шків; 12 - вал шківа; 14 - завзята втулка; 15 - маточина вентилятора; 16 - ведений вал; 17 і 21 - самопідтискні сальники: 18 - прокладка; 19 і 22 - болти
У рух гідромуфта наводиться від колінчастого валу двигуна через шліцевий ведучий вал 6в. 3; провідне колесо 10,з'єднане болтами з кожухом і валом 12шківа; шків 1привода насоса і генератора, пригорнутий до валу 12 болтами 19.Провідна частина гідромуфти обертається на шарикопідшипниках 7 і 20. Веду .частину гідромуфти складають: ведене колесо 2 зведенням 6 збирається. ая частина гідромуфти приводу вентилятора обертається на шарикопідшипниках 4і 13. Ущільнення гідромуфти здійснено двома кільцями ущільнювачів 8і самопідтискними сальниками 17і 21.
Для управління гідромуфтою приводу вентилятора є вимикач золотникового типу, встановлений на патрубку нагнітального 7 (див. рис. 3) в передній частині двигуна. Залежно від температури рідини в системі охолодження вимикач гідромуфти з'єднує або роз'єднує провідний вал з веденим 16(див. рис. 4), змінюючи кількість олії, що надходить до гідромуфт із системи мастила. Масло для роботи гідромуфти подається насосом у її порожнину, потім по трубці 5 підводиться в канали ведучого валу і через отвори у веденому колесі - міжлопастний простір. При обертанні ведучого колеса 10масло з його лопаток переходить на лопаткиведеного колеса 9, і воно починає обертатися, передаючи крутний момент на вал 16 вентилятор. Гідромуфта за допомогою крана вмикається в роботу або вимикається, а у зв'язку з цим вмикається або вимикається вентилятор. Кран знаходиться у корпусі вимикача гідромуфти.
Вентилятор може працювати у трьох режимах:
автоматичний—температура охолоджуючої рідини в двигуні підтримується рівною 80 - 95 ° С; кран вимикача гідромуфти встановлений у положення (мітка на корпусі); при зниженні температури охолоджувальної рідини нижче 80 0 С вентилятор автоматично вимикається;
вентилятор вимкнено—кран вимикача гідромуфти встановлений у положення 0; вентилятор може обертатися із невеликою частотою;
вентилятор увімкнений постійно—у такому режимі допускається короткочасна робота у разі можливих несправностей гідромуфти або її вимикача.
Температуру рідини в системі охолодження контролюють дистанційним термометром, приймач якого розташований у кабінеті водія на щитку приладів, датчик у водорозподільній коробці (дизель автомобіля КамАЗ-5320), у водяному каналі впускного трубопроводу (двигуни автомобілів ГАЗ-53А і ЗІЛ-130), головки блоку (двигун автомобіля ГАЗ-24 "Волга"). Якщо температура води в системі охолодження перевищує певну величину, то на щитку приладів спалахує сигнальна лампа, наприклад, червона (автомобіль ГАЗ-53А) при температурі води 105—108 °С.