Назначение, устройство и работа

 

Система охлаждения служит для поддержания оптимального теплового режима двигателя с помощью регулируемого отвода тепла от наиболее нагретых деталей двигателя. Высокая температура газов вызывает интенсивный нагрев деталей. До 35% тепла от сгорания топлива в цилиндрах идет на нагрев деталей. Температурный режим двигателя не должен меняться в зависимости от нагрузки, и температуры окружающего воздуха. Принудительный отвод тепла предотвращает заедание (заклинивание) подвижных деталей при их расширении, выгорания масла, уменьшает трение и интенсивность износа.

Излишний отвод тепла не приводит к аварийной ситуации, но существенно ухудшает топливную экономичность, снижает мощность и срок эксплуатации двигателя. В этом случае конденсируются пары топлива, смывается смазка, разжижается масло. Поэтому двигатель следует охлаждать до оптимальной температуры – обеспечивающей получение максимальной мощности, экономичности и срока эксплуатации.

На современных поршневых двигателях применяют жидкостное или воздушное охлаждение.

При воздушной системе охлаждения

цилиндры и их головки для увеличения поверхностного охлаждения снабжены большим количеством ребер. Охлаждающий воздух от вентилятора поступает к цилиндрам по направляющим кожухам, обеспечивая их равномерное охлаждение. Нагретый воздух выходит через специальный раструб в котором установлена воздушная заслонка, поворотом которой (вручную или автоматически) меняется интенсивность охлаждения. В воздушной системе охлаждения отсутствует радиатор, жидкостный насос, каналы и трубопроводы для охлаждающей жидкости, поэтому к преимуществам такой системы относятся простота конструкции, уменьшение массы, удобство обслуживания и, кроме того, исключается опасность размораживания двигателя зимой. Размораживание, т.е. замерзание воды в системе водяного охлаждения, приводит к образованию трещин в блоке цилиндров. К недостаткам воздушной системы охлаждения относятся необходимость сравнительно большой мощности двигателя для приведения в действие вентилятора и затрудненный пуск двигателя при низкой температуре.

Наибольшее распространение получили

жидкостные системы охлаждения

с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости, как более эффективные, менее шумные и обеспечивающие лучшие условия пуска и прогрева при низких температурах.

Принципиальная схема системы с принудительным охлаждением приведена на рис. 4.1. Основные элементы системы: рубашка охлаждения блока 1 и головки 2 цилиндров; центробежный насос 12, термостат 5, радиатор 7 объединяются с помощью соединительных патрубков 11.

Рис. 4.1. Принципиальная схема системы охлаждения

Радиатор и рубашки охлаждения заливаются жидкостью. Внутренние полости системы охлаждения сообщаются с атмосферой через систему клапанов, расположенных в пробке радиатора 9. такая система охлаждения – закрытая. В закрытых системах охлаждения поддерживается избыточное давление 0,025…0,035 МПа, при этом увеличивается температура кипения до 120 °С. При этом уменьшаются потери жидкости при паровыделении, и увеличивается теплоемкость. Поэтому закрытые системы применяются на подавляющем числе автомобилей.

Принудительная циркуляция жидкости обеспечивается насосом 12, приводимом от коленчатого вала двигателя. Жидкость соприкасается с нагретыми поверхностями рубашек охлаждения, нагревается и поступает в верхний бачок 6, радиатор по трубкам радиатора, обдувается воздухом, поступает в нижний бачок 7 радиатора, при этом охлаждается. Охлажденная жидкость по патрубку 11 поступает в насос 4 и вновь подводится к наиболее нагретым частям двигателя. Для быстрого прогрева в системе охлаждения установлен термостат 5. Когда двигатель не прогрет, запорный клапан закрыт и жидкость не может попасть в радиатор. Она циркулирует по «малому» кругу, включающему насос, рубашки, термостат. Поэтому она быстро прогревается, при этом запорный клапан открывается и в круг циркуляции включается радиатор. Проходное сечение клапана регулируется автоматически, в зависимости от температуры охлаждающей жидкости. Дополнительно, температурный режим двигателя внутреннего сгорания может поддерживаться за счет изменения интенсивности воздушного потока – жалюзями или дополнительным электрическим вентилятором.

Основная особенность системы охлаждения современного двигателя – принудительный способ охлаждения каждой из рабочей поверхностей без смены направления движения жидкости. В этом случае эффективно используется тепловое движение жидкости (за счет разности температур слоев), совпадающее по направлению с циркуляцией за счет насоса. Другая особенность – возможность циркуляции жидкости одновременно по «большому» и «малому» кругу циркуляции, и по каждому контуру в отдельности.

Большой коэффициент объемного расширения охлаждающей жидкости делает обязательным применение расширительного бачка 10 в системе охлаждения.

Контроль температуры охлаждающей жидкости осуществляется с помощью дистанционных магнитоэлектрических термометров, состоящих из указателей и встроенных в систему охлаждения датчиков. О перегреве жидкости в системе охлаждения сигнализирует контрольная лампочка, установленная на щитке приборов (автомобили (ЗИЛ-130, ГАЗ-53-12, ГАЗ-24-10) и соединенная с термодатчиком, ввернутым в верхний бачок радиатора.

Кроме основного назначения, система охлаждения двигателя используется для отопления пассажирского помещения кузовов легковых автомобилей и автобусов, а также кабин грузовых автомобилей. Для этой цели в отопительной системе имеются специально встроенные в салон кузова или кабины радиаторы, к которым через кран и шланги нагретая жидкость подается из системы охлаждения двигателя.

В качестве