Автомобили и тракторы
.pdfводы). При повышении температуры ОЖ в сильфоне испаряется жидкость и под давлением паров он удлиняется, открывая клапаны
ирегулируя потоки ОЖ в радиатор и обводную магистраль к жидкостному насосу.
Недостатком жидкостных термостатов является разгерметизация сильфона из-за трещин, что ограничивает его срок службы. Этого недостатка в значительной мере лишен термостат с твердым наполнителем (рис. 2.49). Он состоит из капсулы 9, заполненной термоактивной массой (обычно смесь церезина с медными опилками). Капсула закрыта резиновым буфером-мембраной 5 и штоком 4, упирающимся в регулировочный винт 3, расположенный в верхней рамке 2 термостата, кольцо которой образует седло 6 для основного клапана 7. Через направляющее кольцевое отверстие 10 в нижней рамке 1 проходит конец капсулы, на котором закреплен перепускной клапан 11, зафиксированный упругим кольцом 12 и пружиной 13.
При расширении активной массы шток, упирающийся в регулировочный винт, отжимает капсулу вместе с основным клапаном от седла и открывает проход жидкости к радиатору. Одновременно нижний конец капсулы с клапаном 11 перекрывает циркуляцию жидкости по малому кругу. К числу достоинств термостата с твердым наполнителем относится его способность развивать большие усилия для перемещения рабочих органов, вследствие чего он нашел широкое применение также и в системах воздушного охлаждения, в устройствах отключения вентиляторов и т. д. Термостаты с твердым наполнителем используются в современных автотракторных двигателях (дизели Д-245, Д-260.1 и их модификации; ЯМЗ238БЕ, КамАЗ-740).
Всистеме охлаждения дизелей Д-260.1 и их модификаций применены два термостата типа ТС-107 с твердым наполнителем, установленные в корпусе на выходе ОЖ из рубашки охлаждения.
Термостат, рис. 2.50, а, б, состоит из нижней рамки термостата 3, капсула с твердым наполнителем 2 и двух клапанов: перепускного 1
иосновного 4.
После пуска дизеля при температуре охлаждающей жидкости ниже 87 ± 2°С основной клапан 4 не пропускает жидкость в радиатор. Жидкость, проходя через боковые окна термостата в обводную трубку, циркулирует в рубашке охлаждения по малому кругу,
рис. 2.50, а.
121
Рис. 2.49. Термостат с твердым наполнителем:
1 – нижняя рамка термостата; 2 – верхняя рамка термостата; 3 – регулировочный болт; 4 – шток; 5 – резиновый буфер-мембрана;
6 – седло основного клапана; 7 – основной клапан; 8 – пружина основного клапана; 9 – капсула с активной массой;
10 – направляющее кольцевое отверстие; 11 – перепускной клапан; 12 – фиксирующее кольцо перепускного клапана;
13 – пружина перепускного клапана; 14 – седло перепускного клапана
При температуре выше 87 ± 2 ºC количество жидкости, поступающей в радиатор, регулируется автоматически. Перепускной клапан 1 перекрывает путь жидкости в обводной канал, а основной клапан 4 открыт (большой круг циркуляции), рис. 2.50, б.
122
а |
б |
Рис. 2.50. Работа термостатов:
а– циркуляция ОЖ по малому кругу (ниже 87 ± 2 °С);
б– циркуляция ОЖ по большому кругу (выше 87 ± 2 °С);
1 – вспомогательный (перепускной) клапан; 2 – капсула с твердым наполнителем; 3 – рамка термостата;
4 – основной клапан; 5 – крышка; 6 – корпус
Жидкостный насос и вентилятор большинства двигателей объ-
единены в одну сборочную единицу. Во всех моделях двигателей применены насосы центробежного типа со спиральными лопатками.
Корпус 1 (рис. 2.51) крепится к крышке механизма газораспределения и представляет собой фасонную чугунную отливку, в которой на двух шарикоподшипниках 5 полузакрытого типа вращается вал 2 крыльчатки 3. От осевого перемещения вал зафиксирован стопорным кольцом 12. Приводной шкив 7 посажен на шпонке на переднем конце вала и затянут гайкой 9. На заднем конце валика по прессовой посадке зафиксирована крыльчатка 7 с шестью спиральными лопатками и установлена заглушка 10. Полость крыльчатки отделена от полости шарикоподшипников уплотнителем 4.
В корпусе 1 предусмотрено сливное отверстие для контроля утечки ОЖ при износе уплотнителя. Шарикоподшипники имеют одноразовую смазку и не требуют обслуживания.
123
Рис. 2.51. Жидкостный насос дизеля Д-245 и его модификаций: 1 – корпус; 2 – вал; 3 – крыльчатка; 4 – уплотнентель;
5 – подшипник; 6 – втулка; 7 – шкив; 8 – шпонка; 9 – гайка; 10 – заглушка; 11 – шайба; 12,13 – кольцо стопорное
Неподвижное графитовое кольцо уплотнителя усилием пружины, находящейся внутри манжеты, постоянно поджимается к вращающемуся торцу крыльчатки или к вращающемуся уплотнительному кольцу 5 (рис. 2.51).
В системах жидкостного охлаждения преимущественно распространены одноступенчатые осевые вентиляторы с числом лопастей от четырех до девяти и диаметром от 300–670 мм. Осевые вентиляторы могут выполняться клепаными или литыми. Лопасти клепаных вентиляторов штампуют из листовой стали толщиной 1,25–1,80 мм
иукрепляют заклепками. Литые вентиляторы выполняют из полимерных материалов или алюминиевых сплавов с профилированными лопастями. Ширина лопастей в среднем равна 30–70 мм и может достигать 100 мм для мощных дизелей.
На дизелях Д-245, Д-260.1 устанавливаются вентиляторы с числом лопастей от шести до девяти, отличающиеся также диаметрами
иматериалами изготовления. Девятилопастные вентиляторы выполняют преимущественно литыми и устанавливают на мощные дизели, а также на дизели, предназначенные для поставки в страны с тропическим климатом.
124
Фрикционный привод вентилятора предназначен для включения и выключения вентилятора в зависимости от условий эксплуатации, комплектуются двигатели ЯМЗ-238БЕ2, ЯМЗ-238ДЕ2 (рис. 2.52).
Рис. 2.52. Привод вентилятора с электромагнитным клапаном:
1 – манжета; 2 – крышка; 3 – подшипник; 4 – диск ведомый; 5 – диск ведущий; 6 – прокладка; 7 – пружина отжимная; 8 – кольцо упорное;
9 – трубка черпательная; 10 – втулка распорная; 11 – кольцо уплотнительное; 12 – манжета; 13 – клапан электромагнитный; 14 – корпус; 15 – подшипник; 16 – фланец упорный; 17 – шестерня; 18 – вал ведущий; 19 – шайба;
20 – прокладка; 21 – втулка распорная; 22 – втулка; 23 – подшипник; 24 – шкив; 25 – вал ведомый; 26 – подшипник; 27 – обойма нажимная; 28 – кольцо уплотнительное; 29 – кольцо уплотнительное; 30 – поршень; 31 – упор поршня; 32 – пружина нажимная
Применение фрикционного привода позволяет: обеспечить оптимальный тепловой режим двигателя; снизить расход топлива за счет снижения потерь мощности на работу вентилятора; повысить надежность шестеренчатого привода двигателя за счет снижения динамических нагрузок на шестерни; обеспечить бродоходимость автомобиля без снятия вентилятора, сократить время прогрева двигателя; улучшить комфортабельность за счет поддержания надле-
125
жащего микроклимата в кабине и снижения шумности. Электрогидравлическое управление приводом вентилятора обеспечивает три режима работы привода: автоматический; привод включен постоянно; привод выключен.
Гидравлическая часть управления муфтой работает следующим образом. При достижении температурного состояния двигателя близкого к высшему оптимальному (+85–93 °С) в режиме «Автомат» по сигналу от термореле срабатывает электромагнитный клапан 13 (рис. 2.52) и масло по сверлениям в корпусе 14, радиальным отверстиям во втулках 10 и 22 попадает в осевое отверстие ведущего вала 18, а оттуда к поршню 30. Поршень начинает перемещаться, передавая усилия через пружины 32 на обойму, которая давит на диски 4 и 5, выбирая зазоры между ними. После сжатия ведущих
иведомых дисков ведомый вал 25 с крыльчаткой начинает вращаться с рабочей частотой. После того, как температурное состояние двигателя достигнет значения, близкого к низшему оптимальному, электронный клапан по сигналу термореле прекращает подачу масла. Масло, находящееся под поршнем 30, под действием центробежных сил, а также пружин 7, 32 через дренажные отверстия по специальным каналам перемещается во внутреннюю полость передней крышки 2 и шкива 24. С помощью черпательной трубки 9 и далее по каналам в корпусе масло попадает в картер двигателя. По мере освобождения полости под поршнем 30 от масла он перемещается под действием пружин 7 и 32. Диски фрикционного привода расходятся
ивентилятор отключается. В положениях «Включено» и «Выключено» переключателя SA вентилятор будет включен и выключен соответственно независимо от температуры дизеля.
Система воздушного охлаждения.
Всистеме теплота от деталей двигателя отводится в результате обдува цилиндров и их головок воздухом. В двигателях небольшой мощности, устанавливаемых на мотоциклах, детали охлаждаются встречным потоком воздуха при движении. Двигатели тракторов
иавтомобилей с воздушным охлаждением оборудованы вентиляторами для принудительного обдува.
Система воздушного охлаждения по сравнению с системой принудительной циркуляции охлаждающей жидкости конструктивно проще, дешевле и удобнее в эксплуатации. Масса и размеры двигателя с воздушным охлаждением значительно меньше, чем у двигателя
126
такой же мощности с жидкостным охлаждением. Однако двигатель с воздушным охлаждением отличается повышенной шумностью работы, переохлаждением двигателя при низких температурах, значительными потерями мощности на привод вентилятора (до 8 %) и меньшей литровой мощностью вследствие снижения коэффициента наполнения.
2.8. Система выпуска отработавших газов
Токсичные вещества при использовании подвижных транспортных средств попадают в атмосферу с выхлопными газами, испарениями из топливных систем и при заправке, а так же с картерными газами.
Система выпуска отработавших газов, (выхлопная система) предназначена для отвода отработавших газов из цилиндров двигателя, их охлаждения, а также снижения шума и токсичности.
Система выпуска отработавших газов играет главенствующую роль в следующих трех областях: защита окружающей среды путем снижения токсичности отработавших газов, которые обезвреживаются в каталитических нейтрализаторах; создание акустического комфорта, как в салоне, так и вне автомобиля; улучшение основных характеристик двигателя: мощности, крутящего момента и расхода топлива.
Система выпуска отработавших газов должна соответствовать нормам, регламентирующим допустимый уровень шума, строгим законам по охране окружающей среды, а также конструктивным характеристикам двигателей.
Система выпуска отработавших газов включает: выпускной коллектор, каталитический нейтрализатор, сажевый фильтр (на дизельных двигателях), глушитель и соединительные трубы рис. 2.53.
Выпускной коллектор обеспечивает непосредственный отвод отработавших газов, а также продув цилиндров двигателя. Форма и размеры выпускного коллектора определяют характер колебательного процесса отработавших газов в выпускной системе, и в итоге влияют на мощность и крутящий момент двигателя. Колебательный процесс отработавших газов в выпускной системе должен быть согласован с колебательным процессом топливно-воздушной смеси в впускной системе.
127
Рис. 2.53. Система выпуска отработавших газов автомобиля: 1 – выпускной клапан; 2 – выпускной трубопровод;
3 – приемная труба глушителя;
4 – дополнительный глушитель (резонатор);
5 – основной глушитель; 6 – соединительные хомуты
На выпускной коллектор приходится самая большая температурная нагрузка, поэтому он изготавливается, как правило, из жаропрочного чугуна. К выпускному коллектору крепится приемная труба глушителя.
Для изоляции конструктивных элементов выпускной системы от вибрации двигателя используется виброизолирующая муфта представляющая собой гибкий металлический шланг, закрытый стальной оболочкой.
Каталитический нейтрализатор предназначен для уменьшения концентрации вредных веществ в отработавших газах. В обиходе каталитический нейтрализатор называют катализатором. Разные модели автомобилей различаются конструкцией и расположением каталитических нейтрализаторов. На современных автомобилях применяются трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы, защищающие от трех вредных веществ: несгоревших углеводородов, оксида углерода и оксида азота.
На дизельных двигателях применяется сажевый фильтр, который обеспечивает снижение выброса сажи в атмосферу с отработавшими газами. В выпускной системе сажевый фильтр может быть объединен с каталитическим нейтрализатором.
128
Всовременном автомобиле помимо выпускной системы применяются и другие экологические системы: вентиляции картера, рециркуляции отработавших газов, улавливания паров бензина.
Кислородный датчик служит для управления составом топлив- но-воздушной смеси двигателя за счет измерения кислорода в отработавших газах. Кислородный датчик хоть и устанавливается в выпускной системе, является конструктивным элементом системы управления двигателем.
Всовременных системах управления устанавливается два кислородных датчика: один перед каталитическим нейтрализатором, другой – за ним. Помимо кислородного датчика в выпускном тракте могут устанавливаться другие входные устройства: датчик температуры отработавших газов, датчик оксидов азота.
Глушитель предназначен для снижения уровня шума и преобразования энергии отработавших газов. Глушитель состоит из нескольких частей. В большинстве своем глушитель включает два элемента: предварительный глушитель (резонатор) и основной глушитель. Снижение шума в глушителе происходит за счет наложения звуковых волн, многократного изменения направления и величины потока отработавших газов, а также их поглощения.
Классификация глушителей: по конструкции – лабиринтные
ипрямоточные. По используемому принципу шумоподавления – реактивные (основную роль в снижении шума играет интерференция) и диссипативные (шум поглощает стекловолокно или иные специальные материалы, заполняющие полости «банки»). Глушители, где задействованы оба принципа, называют комбинированными. На большинстве машин стоят реактивные лабиринтные, так проще
идешевле. Прямоточные используют в гоночном мире, где даже частичная потеря мощности крайне нежелательна.
Разобравшись в причине образования отработавших газов, человечество может положительно повлиять на решение экологических проблем автотракторного транспорта.
Контрольные вопросы
1.По каким признакам классифицируют двигатели?
2.Назовите основные механизмы и системы двигателя.
3.Для чего предназначен кривошипно-шатунный механизм?
129
4.Назовите особенности устройства корпусных деталей двигателей воздушного охлаждения.
5.Для чего устанавливают компрессионные и маслосъемные кольца?
6.Чем ограничивается осевое смещение коленчатого вала?
7.С какой целью применяют маховик и гаситель крутильных колебаний?
8.Для чего предназначен механизм газораспределения?
9.Из каких основных частей состоят системы питания дизелей и двигателей с внешним смесеобразованием?
10.Как устроены и работают воздухоочистители?
11.Для чего предназначены топливные фильтры?
12.Устройство и принцип работы карбюратора?
13.Для чего предназначен ТНВД и регулятор?
14.Как работает система впрыска сжатого газа?
15.Как работает электромагнитная форсунка дизеля и ДВС с искровым зажиганием?
16.Назовите типы смазочных систем.
17.Как устроена система вентиляции картера двигателя?
18.Какие бывают системы охлаждения двигателей?
130