Устройство и работа приборов жидкостной системы охлаждения

Жидкостный насос. Для создания принудительной циркуляции охлаждающей жидкости в системе охлаждения служит жидкостный насос це1пробежноготипа (рис. 5.2). Расположен насос в передней части блока цилиндров и приводится в действие клиноременной передачей от шкива коленчатого вала. Он состоит из корпуса 7, крыльчатки 5 и корпуса 10 подшипников, соединенных между собой прокладкой 6. Вал 4 насоса вращается в двух шарикопод-

Рис. 5.2. Центробежный насос и вентилятор:

 

шипниках 3, снабженных сальниками для удержания масла. Перед­ний подшипник фиксируется упорным кольцом 2, а задний удер­живается от перемещения дистанционной втулкой //.

Пластмассовая крыльчатка 5 крепится на заднем конце вала при помощи металлической ступицы. При вращении крыльчатки жидкость из подводящего патрубка 9 поступает к ее центру, затем захватывается лопастями и под действием центробежной силы отбрасывается к стенкам корпуса 7 насоса, а оттуда через полые приливы 8 подается в рубашку охлаждения двигателя.

Герметичность вращающихся деталей, расположенных в кор­пусе 7 насоса, обеспечивается самоподжимным сальником, ус­тановленным в крыльчатке и состоящим из уплотнительной шай­бы /7, резиновой манжеты 18 и пружины, прижимающей уплот- нительную шайбу /7 к торцу корпуса подшипников. Своими вы­ступами уплотнительная шайба /7 входит в пазы крыльчатки 5 и закрепляется обоймой 16. На переднем конце вала 4 с помощью втулки 12 установлена ступица Д к которой крепится шкив 14 привода насоса и вентилятора.

Вентвлятор. Для повышения скорости потока воздуха, прохо­дящего через радиатор, служит вентилятор 1 (см. рис. 5.2). Уста­навливаемые на двигателях вентиляторы могут иметь четыре, пять или шесть лопастей /5, которые изготавливают из листовой стали или пластмассы (у автомобилей ВАЗ-2106 «Жигули», «Москвич- 21412» и др.).

На ряде двигателей лопасти вентилятора располагают в на­правляющем кожухе (диффузоре), который улучшает вентиля­цию подкапотного пространства и увеличивает количество воз­духа, проходящего через радиатор. Для этой же цели лопасти 15 вентиляторов двигателей ЗМЗ-511, ЗИЛ-508 и других изготавли­вают с отогнутыми в сторону радиатора концами.

На двигателях автомобилей ЗИЛ-431410, ГАЗ-3307, автобу­сов ЛиАЗ-5256 и микроавтобусов «ГАЗель», а также на двигате­лях многих легковых автомобилей привод вентилятора осуществ­ляется клиноременной передачей. На дизелях ЯМЗ-2Э6М2, -238М2 вентилятор приводится в действие через систему зубчатых ко­лес, непосредственно от зубчатого колеса распределительного вала.

На переднеприводных автомобилях ВАЗ, «Москвич» устанав­ливают электровентиляторы.

Включение и выключение электродвигателя вентилятора осу­ществляется в зависимости от температуры охлаждающей жидкости датчиком, ввернутым в верхний или боковой (ВАЗ-2108) бачок ра­диатора.

Вязкостная муфта. На дизелях ЗИЛ-645, КамАЗ-7408 (автобуса ЛиАЗ-5256) в приводе вентилятора установлена вязкостная муф­та (рис. 5.3), рабочая полость 3 которой заполняется жидкостью с

б

Рис. 5.3. Жидкостная муфта включения вентилятора:

а — конструкция; б — схема у ста ношен блокировочных пластин; / — крышка муфты; 2 — корпус; 3 — рабочая полость; 4 — подшипник; 5 — вал; 6 — фланец; 7— шпильки; 8—блокировочные пластины; 9— ведущий диск; /0— отверстия; // — тарелка; 12 — пластинчатый клапан; ІЗ — ось; — терморегулятор; А —

жидкостная камера

большим коэффициентом расширения. Муфта состоит из двух ос­новных частей: корпуса 2 в сборе с крышкой 1 и подшипником 4_$ являющимися ведомыми элементами муфты, и диска 9, являю-

шимся ведущим элементом муфты. Вентилятор устанавливается на шпилыси 7и крепится к корпусу муфты гайками. Ведущий диск 9 установлен на шлиисвом конце вала 5. Наружный конец этого вала заканчивается фланцем 6, с помощью которого муфта кре­пится к шкиву жидкостного насоса, приводимого в действие кли­новидным ремнем от коленчатого вала.

Рабочая полость 3 муфты образуется лабиринтами, располо­женными на периферии крышки ведущего диска. Наружные по­верхности крышки и корпуса имеют оребренные поверхности для отвода теплоты.

В крышке I муфты расположена жидкостная камера А, отде­ленная от рабочей полости запрессованной в нее тарелкой И с четырьмя отверстиями, которые могут перекрываться пластинча­тым клапаном /2, связанным с терморегулятором.

Терморегулятор 14 представляет собой биметаллическую спи­раль, которая одним концом закреплена на крышке 1 муфты, а вторым — на поворачивающемся пластинчатом клапане /2, уста­новленном на оси 13. Включение и выключение муфты произво­дится терморегулятором в зависимости от температуры подкапот­ного воздуха, обдувающего корпус муфты.

При повышении температуры охлаждающей жидкости в систе­ме охлаждения температура воздуха, обдувающего корпус муф­ты, возрастает, вследствие чего терморегулятор поворачивает пла­стинчатый клапан /2, открывая отверстия в тарелке //. Одновре­менно с этим под действием центробежных сил жидкость из по­лости А по радиальному и осевому отверстиям 10 поступает в ра­бочую полость 3 и заполняет кольцевые каналы в лабиринтном соединении ведущей и ведомой частей муфты. При этом вслед­ствие высокой вязкости жидкости происходит включение муфты на режим оптимальной частоты вращения вентилятора.

При снижении температуры охлаждающей жидкости в системе охлаждения температура обдувающего муфту воздуха также пони­жается. При этом биметаллический регулятор устанавливает плас­тинчатый клапан 12 в такое положение, при котором частично или полностью закрывается проход жидкости из полости А в ра­бочую полость 3.

В этом случае из-за недостаточной подачи жидкости или ее от­сутствия в лабиринтном соединении рабочей полости 3 образует­ся зазор между ведущей и ведомой частями и они могут вращать­ся относительно друг друга, т.е. происходит их проскальзывание, «<то снижает частоту вращения вентилятора или приводит к его полному отключению.

В условиях эксплуатации разбирать вязкостную муфту запрещает­ся, а в случае отказа необходимо перевернуть (выпуклой стороной к оси вентилятора) две полукруглые блокировочные пластины Я; установленные на шпильках 7, что обеспечит жесткое соединение корпуса 2 муфты и тем самым вентилятора со шкивом жидко-. стного насоса.

На дизелях многих автомобилей КамАЗ в приводе вентилятора' установлена гидромуфта, передающая крутящий момент от ко-¹ ленчатого вала к вентилятору. Гидромуфта имеет регулятор-вы-■ ключатель с термосиловым датчиком, реагирующим на тепловой режим работы двигателя. С повышением температуры охлаждаю- ^! шей жидкости до 80 ⁹С активная масса, находящаяся в баллоне включателя, начинает плавиться с увеличением объема, вслед­ствие чего шток датчика, воздействуя на золотник, открывает канал главной масляной магистрали, из которого масло поступает в гид­ромуфту, обеспечивающую плавное включение вентилятора.

В зависимости от теплового состояния двигателя изменяется перемещение золотника, а следовательно, количество подавае­мого масла в гидромуфту, что, в свою очередь, влияет на частоту вращения вентилятора. При понижении температуры охлаждающей жидкости ниже 70 °С подача масла в гидромуфту прекращается, и вентилятор отключается.

Термостат. Для ускорения прогрева холодного двигателя и ав­томатического поддержания его теплового режима в заданных пределах служит термостат. Конструктивно он представляет собой клапан, регулирующий количество циркулирующей через радиа­тор жидкости.

Термостаты могут быть с твердым или жидкостным наполнив тел см. На двигателях автомобилей ЗИЛ-431410, -5301 «Бычок», КамАЗ-5320, «Москвич-21412», ГАЗ-31029 и других применяют термостаты с твердым наполнителем (рис. 5.4). Такой термостат располагается между патрубком 7 и корпусом 12 впускного газо­провода. Баллончик / термостата заполнен активной массой 2» состоящей из смеси церезина (нефтяного воска) и медного по-;

Рис. 5.4. Термостат с твердым наполнителем: а — общий вид; б — клапан термостата закрыт; * — клапан термостата открыт; / — баллончик термостата; 2 — активная масса; 3 — мембрана; 4 — направляю­щая втулка; 5 — шток; б — клапан; 7— патрубок: 8— рычал 9 — пружина: 10^ седло; И — буфер; 12 — корпус газопровода

 

ротка. Находящаяся в баллончике активная масса закрыта рези­новой мембраной І, на которой установлена направляющая втул­ка 4 с отверстием для резинового буфера //, предохраняющего мембрану от разрушения. На буфере установлен шток 5, связан­ный рычагом 8 с клапаном б, который в закрытом положении плотно прижимается к седлу 10 пружиной 9.

При температуре охлаждающей жидкости (70±2)'С активная масса начинает плавиться и₉ расширяясь, перемещает вверх рези­новую мембрану 3, буфер 11 и шток 5, который, воздействуя на рычаг 8_% начинает открывать клапан 6, полное открытие клапана происходит при температуре (83±2)°С. Следовательно, при тем­пературе 68...85°С клапан термостата, изменяя свое положение, регулирует в заданных пределах количество охлаждающей жидко­сти, проходящей через радиатор, поддерживая тем самым нор­мальный температурный режим работы двигателя.

Жидкостные термостаты установлены в системах охлаждения на ряде моделей двигателей автомобилей семейства ГАЗ. В корпу­се 7 (рис. 5.5, а) такого термостата находится гофрированный ци­линдр 6 из тонкой латуни, заполненный легкоиспаряющейся жид­костью — смесью этилового спирта (70 %) и воды (30 %). К верх­ней части гофрированного цилиндра штоком 5 присоединен кла­пан 3 термостата.

Рис. 5.5. Термостат с жидким наполнителем:

б

ё - клапан термостата закрыт; б — клапан термостата открыт; / — корпус тер­мостата; 2 — перепускной шланг, 3 — клапан; 4 — патрубок; 5 — шток; б — гофрированный цилиндр

При температуре охлаждающей жидкости ниже 75 °С гофриро­ванный цилиндр находится в сжатом состоянии, клапан термо­стата при этом закрыт, а охлаждающая жидкость циркулирует через перепускной шланг (канал) 2 по малому кругу, минуя ра­диатор.

С повышением температуры охлаждающей жидкости давление^ в гофрированном цилиндре 6 увеличивается, клапан термостата; приоткрывается и жидкость через патрубок 4 (см. рис. 5.5, а) нами-1 наст циркулировать по большому кругу. При температуре выше 90 °С клапан термостата открывается полностью и вся жидкость циркулирует через радиатор. \

Радиатор. Радиатор, являющийся теплообменным узлом»- предназначен для передачи теплоты от охлаждающей жидкости^ потоку воздуха. Каркас радиатора образован боковыми стойками /| (рис. 5.6, а), соединенными пластиной, припаянной к нижнему^ бачку. Радиатор крепится к раме автомобиля на резиновых подуш-] ках 5, что необходимо для уменьшения вибраций и ударных на-' грузок, возникающих при его движении.

Радиатор состоит из верхнего 4 и нижнего 6 бачков и тепло- рассеивающей сердцевины 7_Э наружная поверхность которой об~)

2 3 4 Рис. 5.6. Радиатор и типы его сердцевин: а — устройство; бу в — соответственно трубчагго-пластинчатая и трубчато-лей точная сердцевины; / — боковые стойки; 2 — пароотводная трубка; 3 — проба 4, б — соответственно верхний и нижний бачки радиатора; 5 — резиновая їм душка; 7 — сердцевина; В — створки-жалюзи; 9 — пластины; 10 — знгзагообро) ные ленты

 

дувается воздухом, рассеивающим теплоту, полученную жидким теплоносителем (охлаждающей жадкостью) от нагретых деталей двигателя.

Количество воздуха, проходящего через сердцевину, регули­руется створками-жалюзи 8, установленными в специальной рамке на каркасе радиатора. Они выполнены в виде набора узких плас­тин из специального железа и снабжены шарнирным устройством, обеспечивающим их поворот из кабины водителя. В радиаторах применяют в основном трубчато-пластинчатые или трубчато-лсн- точные сердцевины.

Трубчато-пластинчатая сердцевина (рис. 5.6, б) состоит из трсх-чстырсх рядов латунных трубок овального сечения, к кото­рым припаяны поперечно расположенные пластины 9, увеличи­вающие поверхность охлаждения.

Трубчато-ленточная сердцевина (рис. 5.6, в) состоит из плоских латунных трубок, между рядами которых размещаются широкие зигзагообразные ленты 10, имеющие специальные выштамповки, искривляющие воздушный канал и повышающие эффективность отдачи теплоты потоку воздуха. Радиаторы с трубчато-ленточной сердцевиной получили широкое распространение и устанавлива­ются на большинстве двигателей.

В современных системах охлаждения закрытого типа горловина радиатора с установленной в ней пароотводной трубкой 2 герме­тически закрывается пробкой 3. Так как давление в такой системе охлаждения несколько больше атмосферного, то температура ки­пения жидкости (воды) составляет 108... 119*С. Она меньше ис­паряется и реже закипает, что обеспечивает более длительную работу двигателя без дозаправки и перегрева.

а

Герметичность закрытия гор­ловины радиатора пробкой дос­тигается упорной гофрированной шайбой / (рис. 5.7) и пружиной 2, а сообщение системы охлаж­дения с атмосферой происходит через паровой 3 и воздушный 4 клапаны.

Рис. 5.7. Пробка радиатора с открытым клапаном:

1 2

ш — паровым; б — воздушным; / — шай- (к\, 2— пружина; 3, 4 — соответственно паровой и воздушный клапаны; 5 — пароотводная трубка

При избыточном давлении (около 0,1 МПа — для двигателям ЗИЛ-508 и 0,045...0,055 МПа — для двигателя ЗМЗ-511) парово» клапан 3 открывается и пар или жидкость поступает к пароот­водной трубке 5. Из-за разрежения, возникающего после выхода! пара, давление в системе снижается, и при его уменьшении на^ 0,01 МПа открывается воздушный клапан 4_% что предохраняет^ верхний бачок радиатора от деформации под действием давления воздуха.

На двигателях автомобилей ЗИЛ-131Н, -433420, КамАЭ-5320. ВАЗ-2105 «Жигули», «Москвич-2141» и других в систему охлаж­дения устанавливают расширительный (компенсационный) ба­чок 28 (см. рис. 5.1, б), служащий для поддержания постоянного объема циркулирующей жидкости. Для контроля уровня жидко­сти на бачке имеется контрольная метка или кран (у автомоби­ля КамАЗ-5320).

В пробке 27расширительного бачка (у автомобилей ЗИЛ-131Н -433420, КамАЗ-5320) или в пробке радиатора (у автомобиле] ВАЗ-2105 «Жигули» и др.) размещаются выпускной и впускно! клапаны, устройство и принцип действия которых аналогичж описанным ранее паровому и воздушному клапанам.

При избыточном давлении в системе охлаждения открываете, выпускной клапан и пар или жидкость по трубопроводу отводите^ в расширительный бачок. По мере понижения температуры двига теля объем охлаждающей жидкости уменьшается, вследствие чет создается разрежение, под действием которого открывается впуск ной клапан, и жидкость из расширительного бачка поступав обратно в радиатор, в результате объем жидкости в системах охлаж дения поддерживается постоянным.

Охлаждающую жидкость сливают через сливные краны 27, рас положенные соответственно на нижнем патрубке, радиатора и ] нижней части блока-картера, при этом пробки радиатора и рас ширительного бачка должны быть открытыми. У двигателей ЗШ управление кранами дистанционное с выводом тяг 29 в подк^ потное пространство.

Вместимость систем охлаждения двигателей, л, ряда моделе автомобилей:

ЗИЛ-431410....................................................................................... 26,0

ЗИЛ-4331........................................................................................... 27.0

КамАЗ-5320...................................................................................... 35,0

ГАЗ-ЗЮ2........................................................................................... 12,0

ВАЗ-210Е «Спутник»......................................................................... 7,8

Контрольные вопросы

I. Перечислите виды систем охлаждения. В чем состоит принцип раб^ ты системы охлаждения?

2. Каковы основные недостатки воздушной системы охлаждения?

3. Какие требования предъявляются к жидкостям, используемым для охлаждения двигателей?

4. В каких случаях циркуляция охлаждающей жидкости происходит по большому, а в каких — по малому кругу?

5. В чем заключается принцип работы термостатов с жидкостным и твердым наполнителями?

6. Для чего служат основные элементы системы охлаждения и как они устроены?

ГЛАВА 6