Охлаждение двигателя
Температура газов в камере сгорания в момент воспламенения смеси превышает 2000° C. Такая температура при отсутствии искусственного охлаждения привела бы к сильному нагреву деталей и их разрушению. Поэтому необходимо воздушное или жидкостное охлаждение двигателя.
При воздушном охлаждении не требуются радиатор, водяной насос и трубопроводы, отпадает опасность «размораживания» двигателя зимой. Поэтому, несмотря на повышенную затрату мощности на приведение в действие вентиляторов и затрудненный пуск при низкой температуре, воздушное охлаждение применяют на микролитражном автомобиле 3A3-968 «Запорожец».
При жидкостном охлаждении система заполняется водой или антифризом, т. е. жидкостью, замерзающей при низкой температуре.
При сильном переохлаждении двигателя увеличиваются потери теплоты с охлаждающей жидкостью, неполностью испаряется и сгорает топливо, которое в жидком виде проникает в картер и разжижает масло. Это приводит к снижению мощности и экономичности двигателя и быстрому износу деталей, а в дизельных двигателях, кроме того, к засмолению поршней, поршневых колец и выпускных клапанов.
При перегреве двигателя происходят разложение и коксование масла, ускоряющие отложения нагара, вследствие чего ухудшается отвод теплоты; из-за расширения деталей уменьшаются температурные зазоры; увеличиваются трение и износ деталей; ухудшается наполнение, а следовательно, и мощность двигателя. Желательно, чтобы температура охлаждающей жидкости при полной нагрузке была равна 85—90° C.
Схема и устройство приборов системы охлаждения.
В современных автомобильных двигателях применяют принудительные закрытые системы охлаждения.
В двигателях ЯМЗ центробежный водяной насос подает охлаждающую жидкость в полость, имеющуюся в крышке распределительных шестерен, откуда она по каналам направляется в рубашки охлаждения правого и левого блоков цилиндров. В рубашки охлаждения головок цилиндров жидкость подается по направляющим каналам в первую очередь к наиболее нагретым местам — выпускным клапанам и стаканам форсунок. Из каждого блока цилиндров охлаждающая жидкость поступает в радиатор через отдельный водосборный трубопровод с термостатом.
Радиаторы автомобилей ГАЗ-66 и ЗИЛ-131 трубчато-ленточные со змейковыми охлаждающими пластинами (лентами), расположенными между рядами трубок.
В пробках радиаторов при закрытой системе охлаждения устанавливают по два клапана: выпускной и впускной. Выпускной открывается при избыточном давлении, например, для двигателя ЗМЗ-66, 0,45—0,55 кГ/см2, когда температура кипения воды повышается до 109—110° C, и служит для того, чтобы вода в системе при работе в тяжелых условиях закипала реже и, таким образом, меньше расходовалась. Впускной клапан предохраняет радиатор от сжатия давлением наружного воздуха и открывается при остывании воды, когда в системе охлаждения создается небольшое разрежение (давление снижается на 0,01—0,10 кГ/см2).
На автомобилях ЗИЛ-131 может устанавливаться расширительный бачок. В этом случае клапаны помещают в пробке бачка, а пробку радиатора выполняют без клапанов.
При сливе жидкости из, системы охлаждения надо открывать сливные краны блоков цилиндров, патрубка радиатора и расширительного бачка, а также пробку радиатора (или расширительного бачка). Сливные краны блоков цилиндров и патрубка радиатора имеют дистанционное управление — рукоятки кранов выведены в подкапотное пространство над двигателем.
Для изменения количества воздуха, проходящего через радиатор, служат жалюзи створчатого типа, управляемые рукояткой, выведенной в кабину водителя.
Вентиляторы имеют четыре или шесть лопастей, располагаемых попарно под разными углами для уменьшения шума; приводятся во вращение обычно ремнем от шкива коленчатого вала. Вентилятор двигателей ЯМЗ имеет шестеренчатый привод (см. рис. 11).
На некоторых автомобилях в приводе вентилятора устанавливают электромагнитную муфту (ГАЗ-24 «Волга»), которая включает или выключает вентилятор в зависимости от температуры в системе охлаждения.
Натяжение ремней регулируют винтом, ввернутым в отверстие оси вентилятора, или отклонением генератора, или при помощи натяжного устройства (ГАЗ-53А, ЯМЗ).
Лопасти вентиляторов автомобилей ГАЗ-66 и ЗИЛ-131 имеют отогнутые концы, что улучшает вентиляцию подкапотного пространства.
Производительность таких вентиляторов выше. Они расположены в кожухах, которые способствуют увеличению скорости воздуха, просасываемого через радиатор.
Водяной насос центробежного типа (рис. 15) обладает высокой производительностью при небольших размерах и создает сравнительно небольшой напор (1,4 —2,5 кГ/см2), допускающий установку термостатов.
Для уплотнения насоса и предупреждения вытекания жидкости устанавливают сальник, не требующий подтяжки, и текстолитовую шайбу 11.
Ступица 3 шкива 4 привода водяного насоса двигателя ЗИЛ-131 установлена на валике 13 посредством конусной втулки 12. Ступица 1 шкива вентилятора установлена на переднем конце валика 13 в подшипниках. Такая конструкция позволяет при преодолении автомобилем глубоких бродов отключать вентилятор ослаблением приводного ремня, не нарушая привода к водяному насосу, компрессору и насосу гидроусилителя рулевого управления.
Поддержание устойчивого теплового режима двигателя.
При пуске необходимо ускорять прогрев двигателя и регулировать дальнейший его тепловой режим в зависимости от нагрузки и температурных условий работы. Эту задачу автоматически выполняет термостат, установленный при выходе охлаждающей жидкости из рубашки охлаждения двигателя.
Гофрированный цилиндр 3 термостата (рис. 16, а) заполнен жидкостью, кипящей при 75—85° С. Когда основной клапан 6 термостата закрыт, вода циркулирует в рубашке охлаждения двигателя, минуя радиатор, и поступает обратно в водяной насос 1 через два окна 8 и перепускной канал 2, чем достигается быстрый и равномерный прогрев цилиндров. При температуре выше 78° С основной клапан 6 термостата начинает подниматься, перепускной клапан 5 постепенно перекрывает окна 8; при температуре около 90° С основной клапан 6 полностью открывается, окна 8 закрываются, и вода по патрубку 7 направляется в радиатор.
1 — водяной насос; 2 —перепускной канал; 3 — гофрированный цилиндр; 4 — корпус термостата; 5 — перепускной клапан; 6 — основной клапан; 7—патрубок; 8 — окно перепускного клапана; 9 — медный баллон; 10 — активная масса; 11 — резиновая мембрана; 12 — корпус штока; 18 — шток; 14 — рычаг; 15 — пружина; 16 — седло клапана; 17 — резиновый буфер
На двигателях ЗИЛ-131 устанавливают термостаты с твердым наполнителем (рис. 16, б). Толстостенный медный баллон 9 заполнен активной массой 10, содержащей церезин и медный порошок, и. закрыт резиновой мембраной 11.
При температуре 70—83° С активная масса плавится и, расширяясь, перемещает вверх мембрану 11, буфер 17 и шток 13. При этом преодолевается сопротивление пружины 15 и открывается клапан 6, охлаждающая жидкость начинает циркулировать через радиатор. При снижении температуры активная масса затвердевает и уменьшается в объеме. Под действием возвратной пружины 15 клапан 6 закрывается, а шток 13, буфер 17 и мембрана 11 опускаются вниз.
Термостат с твердым наполнителем более надежен в работе и позволяет повысить избыточное давление в системе охлаждения.
У автомобилей ГАЗ-66 и ЗИЛ-131 для контроля за температурой жидкости в системе охлаждения служат сигнальные лампы, а у автомобилей КрАЗ — указатель температуры, расположенный на щитке приборов. Датчики контрольных приборов располагаются в головках цилиндров или в верхнем бачке радиатора (ГАЗ-66).
Антифризы.
В качестве жидкости, замерзающей при низкой температуре, для заправки системы охлаждения двигателей зимой применяют водный раствор этиленгликоля. Эту жидкость выпускают под марками 40 и 65, указывающими соответственно температуру ее замерзания.
При заполнении системы охлаждения антифризом в радиаторе должно оставаться свободное пространство (5—8% объема). В случае понижения уровня доливать в радиатор следует только воду, так как этиленгликоль почти не испаряется.
Возможно применение водо-спиртовых или водо-глицериновых жидкостей, замерзающих при низкой температуре, например смеси, состоящей из 43% воды, 42% этилового спирта (денатурата) и 15% глицерина, которая не замерзает до температуры — 32° С.
Пусковые подогреватели.
Подогреватель двигателя ЗИЛ-131 устанавливают с правой стороны двигателя. Он представляет собой неразборный котел, имеющий камеру сгорания, жаровую трубу и две жидкостные рубашки, соединенные с системой охлаждения двигателя. Топливо подается в камеру сгорания самотеком из топливного бачка, воздух — вентилятором. Смесь воспламеняется свечой зажигания, а когда наступит устойчивое горение в камере сгорания — пламенем горящих газов. Проходя по жаровой трубе, горячие газы нагревают воду, залитую в котел. Из выпускного патрубка отработавшие газы специальным кожухом направляются на обогрев масла в картере двигателя.
1 — наливная воронка; 2 — контрольный кран; 3 — топливный бак; 4 — переключатель магнитного клапана и электродвигателя вентилятора; 5 — пульт управления; 6 — вентилятор; 7 — магнитный запорный клапан; 8 — свеча зажигания; 9 — котел; 10 — сливной кран; 11 — направляющий кожух
Пульт управления пусковым подогревателем установлен на щите двигателя.
Пусковой подогреватель автомобиля ГАЗ-66 (рис. 17) имеет котел 9, включенный в систему охлаждения двигателя. В камеру сгорания котла топливо подается самотеком из бака 3. Поступление топлива дозируется регулировочной иглой магнитного запорного клапана 7. Воздух подается вентилятором 6. Смесь воспламеняется свечой 8. В цепь свечи включено дополнительное сопротивление, установленное на пульте управления подогревателя. По накалу спирали сопротивления судят о работе свечи. Когда в камере сгорания котла будет достигнуто устойчивое горение, свечу выключают (топливо будет воспламеняться от ранее зажженного пламени).
Исследования Научно-исследовательского института автомобильного транспорта (НИИАТ) и Научно-исследовательского автомоторного и автомобильного института (НАМИ) показали, что при использовании пусковой жидкости и маловязких масел возможен пуск холодного двигателя без его разогрева при температуре до -30° С. Например, жидкость «Арктика» имеет состав: 45—60% серного эфира, 35— 55% газового бензина, противоизносные и противозадирные присадки.
Пусковое приспособление, состоящее из ручного воздушного насоса, эмульсатора-смесителя и распылителей, впрыскивает жидкость во впускной трубопровод двигателя в виде тумана.
Статья из книги «Устройство грузового автомобиля». Читайте также другие статьи из