4. Агрегаты системы охлаждения и регулирование температуры охлаждающей жидкости
В автомобильных двигателях применяют жидкостные системы закрытого типа с принудительной циркуляцией охлаждающего теплоносителя. Она состоит из жидкостного и воздушного трактов. Жидкостный тракт системы включает: рубашку 6 (рис. 12.2) охлаждения блока цилиндров, термостат 3, радиатор 1, жидкостный насос 7, расширительный бачок 4 и трубопроводы. Воздушный тракт системы состоит из радиатора 1, вентилятора 8 и направляющих элементов тракта.
12.2. Схема системы охлаждения
1-радиатор; 2-паровоздушная трубка; 3-термостат; 4-расширительный бачок; 5-пробка расширительного бачка; 6-рубашка охлаждения блока цилиндров; 7-насос; 8-вентилятор; 9-обводной трубопровод.
Регулирование температуры охлаждающей жидкости осуществляется изменением массового расхода горячего и холодного теплоносителей, циркулирующих в жидкостном и воздушном трактах системы. В жидкостном тракте роль регуляторов выполняют жидкостный насос и термостат. Последний организует циркуляцию охлаждающей жидкости по «большому» кругу через радиатор (наиболее интенсивное охлаждение), по «малому» кругу через обводной трубопровод 9, минуя радиатор, или частично по одному и другому кругу в зависимости от степени открытия регулирующего элемента.
Скорость воздуха перед фронтом радиатора автомобиля, создаваемая вентилятором, составляет 6... 18 м/с, а при движении автомобиля увеличивается в зависимости от его скорости. Скорость охлаждающей жидкости в радиаторе — 0,4...0,7 м/с.
Однако следует учитывать, что при повышении рассматриваемых скоростей и турбулизации гидравлические потери и затраты на привод вентилятора и жидкостного насоса растут пропорционально квадрату скорости.
Радиатор является теплообменником, объединяющим два контура системы охлаждения. В автотракторных двигателях в основном применяют трубчато-пластинчатые и трубчато-ленточные решетки радиаторов.
При изготовлении радиаторов для прохода охлаждающей жидкости применяют шовные или цельнотянутые трубки из латунной ленты толщиной до 0,15 мм.
В трубчато-пластинчатых радиаторах охлаждающие трубки располагают по отношению к потоку воздуха в ряд, в. шахматном порядке или в шахматном порядке под углом (рис. 12.3 а...г). Пластины оребрения выполняют плоскими или волнистыми. В целях интенсификации теплоотдачи на них могут быть выполнены специальные турбулизаторы в виде отогнутых просечек, которые образуют узкие и короткие воздушные каналы, расположенные под углом к потоку воздуха (рис. 12.3).
В трубчато-ленточных радиаторах (рис. 12.3) охлаждающие трубки располагают в ряд. Ленту для решетки изготовляют из меди толщиной 0,05...0,1 мм. В целях интенсификации теплоотдачи создают турбулизацию воздушного потока путем выполнения на ленте фигурных выштамповок или отогнутых просечек (рис. 12.3).
В современных двигателях достаточно широко используют радиаторы из алюминиевого сплава, которые дешевле и легче. Однако их тепловые свойства и надежность несколько хуже.
Рис. 12.3. Решетки охлаждения трубчато-пластинчатых радиаторов
(а — принципиальная схема; б — рядное расположение трубок; в — шахматное расположение; г — шахматное расположение под углом к воздушному потоку; д — охлаждающая пластина с отогнутыми просечками) и трубчато-ленточных радиаторов (е — принципиальная схема; ж — охлаждающая лента
Жидкостный насос подает жидкость в рубашку охлаждения. Наиболее распространены одноколесные центробежные насосы (рис. 16.3), имеющие 4... 8 спиральных или радиальных лопаток.
Для получения более равномерного распределения потоков охлаждающей жидкости по рядам цилиндров V-образного двигателя иногда предусматривают два отвода из улитки насоса.
Привод насоса осуществляется от коленчатого вала ремнями или зубчатыми шкивами из металлокерамики. Мощность, затрачиваемая на привод насоса, составляет 0,5... 1 % от номинальной мощности двигателя. Герметичность подшипника насоса обеспечивает уплотнитель, состоящий из корпуса, резиновой уплотнительной манжеты, разжимной пружины и неподвижного графитового кольца, которое постоянно прижимается пружиной к вращающемуся торцу крыльчатки.
Рис. 16.3. Жидкостный насос:
1 - ступица вентилятора; 2 - вентилятор; 3 - болт; 4 - кольцо; 5 - пружинная шайба; 6 - дистанционная втулка; 7 - стопорный винт; 8 - прокладка; 9 - приемный патрубок; 10 - корпус; 11 - крыльчатка; 12 - вал; 13 - уплотнитель; 14 — крышка; 15 — шариковый двухрядный подшипник; 16 - шкив; А - полость насоса; Б - приемное отверстие шланга отопителя; В – контрольное отверстие
Расширительный бачок стабилизирует уровень жидкости в рубашке охлаждения, обеспечивает прием расширяющейся жидкости и отделение воздуха, газов и пара из охлаждающей жидкости. Пробка расширительного бачка разъединяет закрытую систему охлаждения с атмосферой. В ней встроены воздушный и паровой клапаны, которые служат для стабилизации
давления в системе охлаждения. Паровой клапан открывается при избыточном давлении паров жидкости 0,045...0,05 МПа и выпускает часть их в атмосферу. Воздушный клапан открывается при падении давления в системе относительно атмосферного примерно на 0,01 МПа и впускает в нее дополнительный воздух.