8.2. Призначення, класифікація та конструкція системи охолодження.
Температура газів у циліндрах двигуна під час роботи сягає 2200 – 2500° С. Частина цього тепла перетворюється у корисну роботу (для карбюраторних двигунів до 25%, для дизельних – до 35%). Проте значна його частина повинна бути відведена від деталей двигуна (20 – 34% для карбюраторних, 20 – 32% для дизельних двигунів).
Необхідність охолодження двигуна пояснюється тим, що його деталі, які під час роботи контактують з розжареними газами, нагріваються до надзвичайно високої температури, в результаті чого відбувається значне погіршення його роботи та виникнення поломок.
Внаслідок перегрівання деталей двигуна відбувається:
розкладання, розрідження і коксування оливи, що прискорює відкладання нагару на деталях;
погіршення роботи системи мащення;
перевитрата оливи;
зниження механічної міцності матеріалів;
руйнування поршнів;
пригоряння поршневих кілець;
прогоряння клапанів;
підвищення токсичності відпрацьованих газів;
зменшення теплових зазорів внаслідок розширення деталей КШМ та ГРМ, що призводить до підвищеного тертя, їх зношування та заклинювання;
різке погіршення наповнення циліндрів пальною сумішшю внаслідок збільшення її об’єму;
в карбюраторному двигуні виникнення детонації і самозапалення пальної суміші;
руйнування циліндрів;
зменшення потужності двигуна та збільшення витрати палива;
Переохолодження двигуна приводить до:
збільшення витрати теплоти (зменшується потужність двигуна);
збільшення втрат на тертя через густу оливу;
збільшення витрати оливи;
збільшення витрати пального;
підвищення токсичності відпрацьованих газів;
підвищення корозійного руйнування стінок циліндрів внаслідок утворення сірчаних і сірчистих сполук;
не повністю випаровується і згоряє пальне, яке в рідкому стані попадає в піддон картера і розріджує оливу;
в дизелях відбувається засмолення поршнів, поршневих кілець і клапанів.
Система охолодження призначена для підтримки оптимального теплового режиму двигуна. Вимоги до системи охолодження:
автоматичне дотримання оптимального теплового режиму в двигуні, незалежного від режиму роботи і зовнішніх умов;
швидке прогрівання двигуна до робочої температури;
тривале збереження теплоти після зупинки двигуна;
малі енергетичні витрати, пов'язані з приводом агрегатів системи охолоджування.
Примусове відведення теплоти від деталей двигуна здійснюється за допомогою рідини або повітря, у зв'язку з чим розрізняють двигуни рідинного і повітряного охолоджування.
|
Рис. 8.1. Системи охолодження двигунів а) рідинна; б) повітряна 1 – радіатор; 2 – пароповітряний клапан; 3 – трубка; 4 і 11 – патрубок; 5 – відвідна трубка; 6 – термостат; 7 – головка блока циліндрів; 8 – розподільна трубка; 9 – блок циліндрів; 10 – насос; 12 – краник; 13 – вентилятор; 14 – захисна сітка; 15 – кожух; 16 – масляний радіатор; 17 – циліндр; 18 – ребра циліндрів; 19 – щитки-дефлектори; 20 – вікна |
На більшості сучасних двигунів автомобілів застосовується система рідинного охолодження з примусовою циркуляцією рідини. Однак, є і автомобілі, двигуни яких охолоджуються повітрям.
Більшість автомобільних двигунів мають рідинні системи охолодження закритого типу. Рідинна система охолодження більш інерційна. Двигун повільно прогрівається, але й повільно остигає. Крім того, велика теплоємність охолоджувальної рідини забезпечує інтенсивне і рівномірне відведення тепла та меншу температуру деталей. Тепло, що відводиться від двигунів, використовується для підігріву впускного трубопроводу і покращення сумішеутворення, а також для опалювання кабіни або салону автомобіля в холодну погоду.
|
Рис. 8.2. Рідинна система охолодження 1 – радіатор; 2 – кришка радіатора; 3 – вентилятор; 4 – термостат; 5 – рідинний насос; 6 – розширювальний бачок; 7 – головка блока циліндрів; 8 – трубопровід до обігрівача; 9 – вентилятор обігрівача; 10 – радіатор обігрівача; 11 – сорочка охолодження головки блока циліндрів; 12 – сорочка охолодження блока циліндрів; 13 – поршень; 14 – зливний краник; 15 – нижній бачок радіатора |
Система охолодження двигуна складається з:
радіатора;
вентилятора;
рідинного насоса;
сорочки охолодження блока циліндрів;
сорочки охолодження головки блока циліндрів;
термостата;
патрубків;
шлангів;
розширювального бачка;
приладів контролю температури рідини;
зливних краників.
Циркуляція рідини в системі охолодження здійснюється по двох колах: малому і великому.
По малому колу рідина циркулює при пуску холодного двигуна, забезпечуючи його швидке прогрівання в такій послідовності:
рідинний насос → розподільчі труби → сорочка охолодження блока циліндрів → сорочка охолодження головки блока циліндрів → верхній патрубок термостата (клапан закритий) → перепускний шланг → приймальна порожнина рідинного насоса.
|
Рис. 8.3. Схема циркуляції рідини в системі охолодження а) по малому колу; б) по великому колу 1 – радіатор; 2 – патрубок для циркуляції охолоджуючої рідини; 3 – розширювальний бачок; 4 – термостат; 5 – рідинний насос; 6 – сорочка охолодження блока циліндрів; 7 – сорочка охолодження головки блока циліндрів; 8 – радіатор опалювача з вентилятором; 9 – кран радіатора опалювача; 10, 11 – зливний кран; 12 – вентилятор системи охолодження |
По великому колу рідина циркулює при прогрітому двигуні:
рідинний насос → розподільчі труби → сорочка охолодження блока циліндрів → сорочка охолодження головки блока циліндрів → верхній патрубок термостата (клапан відкритий) → гумовий шланг → патрубок радіатора → верхній бачок радіатора → серцевина радіатора → нижній бачок радіатора → патрубок → шланги → приймальна порожнина рідинного насоса.
Система повітряного охолодження двигунів складається з ряду елементів, які регулюють її роботу та підтримують заданий тепловий режим двигуна.
Принципова система повітряного охолодження включає:
підкапотний простір, закритий кузовними панелями;
аксіальний або відцентровий вентилятор з направляючим апаратом, що приводиться в дію колінчастим валом двигуна;
направляючі панелі «сорочки» охолодження;
органи керування витратою повітря у вигляді заслінок, керованих термостатами, або автоматичної муфти регулювання частоти обертання лопатей вентилятора;
датчик температури;
ребра циліндрів та їх головок.
В порівнянні з рідинною системою охолодження повітряна має ряд переваг:
простота і зручність в експлуатації;
відсутність дорогих вузлів та агрегатів;
менша маса двигуна;
швидше прогрівання двигуна;
знижена чутливість до коливань температури, що особливо важливе при експлуатації автомобіля в районах з жарким або холодним кліматом.
До недоліків повітряної системи охолодження слід віднести:
підвищений рівень шуму, що створюється вентилятором;
велику напруженість окремих деталей двигуна унаслідок їх нерівномірного охолодження;
велику витрату потужності на приведення в дію вентилятора (10-15 % потужності двигуна).
|
Рис. 8.4. Схема роботи повітряної системи охолодження з автоматичним регулюванням 1 – вентилятор; 2 – пасова передача; 3 – гідромуфта; 4 – капот; 5 – масляний радіатор; 6 і 9 – оливопроводи; 7 – термоклапан; 8 – датчик |
