Призначення, загальна будова і принцип дії системи охолодження двигуна

При згорянні робочої суміші в циліндрах двигуна температура газів досягає 2500°С, а в середньому при роботі двигуна складає 800 – 900°С. Це викликає сильне нагрівання деталей і може привести до заклинювання поршнів в циліндрах, обгорання головок клапанів, вигоряння змащення, виплавляння вкладишів підшипників та інших несправностей. Для попередження цього в двигуні необхідно підтримувати певний тепловий режим, який забезпечується системою охолодження. Вона служить для відводу зайвого тепла від нагрітих деталей. В системі охолодження температура охолоджувальної рідини на всіх режимах роботи двигуна повинна підтримуватися в межах 80 – 100°С. На всіх автомобілях, які вивчаються, застосовуються рідинні системи охолодження закритого типу, які з’єднуються з атмосферою через спеціальні клапани при певному надлишковому тиску або розрідженні. Циркуляція охолоджувальної рідини здійснюється примусово за допомогою рідинного насоса. Для компенсації зміни об’єму охолоджувальної рідини при її нагріванні і охолодженні в системі є розширювальний бачок.

Загальний будова і принцип дії рідинної системи охолодження показані на рис. 10.

Основними елементами цієї системи є: сорочка охолодження, відцентровий насос охолоджувальної рідини, трубопроводи, радіатор, вентилятор, розширювальний бачок, термостат і датчик з покажчиком температури охолоджувальної рідини.

Термостат служить для прискорення прогріву двигуна після пуску і автоматичної підтримки оптимального теплового режиму двигуна під час руху.

При пуску холодного двигуна термосиловий елемент 6 термостата 8 знаходиться в крайньому лівому положенні, при якому основний клапан 7 закритий, а перепускний 5 відкритий. При роботі двигуна крильчатка 3 відцентрового насоса, який приводиться в обертання через пасову передачу від шківа колінчастого вала, захоплює охолоджувальну рідину з патрубка 4 і нагнітає її в сорочку 2 блоку і головки блоку циліндрів 15 двигуна 1. При цьому рідина віднімає зайве тепло від нагрітих частин, нагрівається сама і через відкритий перепускний клапан 5 термостата 8 буде знову надходити до насоса, тобто циркуляція буде відбуватися по малому колу, обминаючи радіатор (див. пунктирні стрілки I), що прискорює нагрівання двигуна. В міру прогріву двигуна термосиловий елемент 6 термостата нагрівається і переміщає клапани вправо, поступово закриваючи перепускний 5 і відкриваючи основний 7 клапани.

При цьому циркуляція рідини буде відбуватися по малому колу і одночасно, частково, по великому колу через радіатор 10 по патрубках 13 і 9 (див. положення клапанів 5 і 7). Коли двигун цілком прогріється і температура рідини досягне 85 – 95° С, перепускний клапан 5 цілком закриється, а основний 7 відкриється і циркуляція рідини буде відбуватися тільки по великому колу (див. суцільні стрілки II) в наступній послідовності: від крильчатки 3 насосу в сорочку 2 блоку і головки блоку циліндрів, по патрубку 13 в верхній бачок радіатора 10, через серцевину (по трубках) в нижній бачок 16. Охолоджена за допомогою вентилятора 14 рідина циркулює по патрубку 9, через відкритий клапан 7 термостата, по патрубку 4 знову до насоса, підтримуючи необхідний тепловий режим двигуна.

Розширювальний бачок 12 служить для компенсації змін об’єму рідини, який виникає при її розігріві і охолодженні під час роботи двигуна і після його зупинки.

Крильчатка вентилятора 14 може мати привід від спеціального електродвигуна, який включається автоматично в разі необхідності від датчика на радіаторі (на автомобілях ВАЗ–2108 і ЗАЗ), або може встановлюватися безпосередньо на валу водяного насоса і мати спільний з ним привід від шківа колінчастого вала за допомогою клинопасової передачі (автомобіль ВАЗ–2105).

Слід зазначити, що електропривід вентилятора, незважаючи на деяке ускладнення конструкції системи охолодження двигуна (наявність додаткового електродвигуна і датчика), підвищує ефективність її роботи, дозволяє відключати вентилятор при прогріві двигуна, а також під час руху автомобіля, забезпечуючи більш швидкий прогрів двигуна і більш стабільну його температуру, що особливо важливо в холодну пору року. При встановленні вентилятора на валу рідинного насоса і спільному їх приводі клиноподібним пасом, вентилятор працює постійно.

Система охолодження двигуна ВАЗ-2108 (рис. 11) має розбірний радіатор 16 (рис. 11, а), що складається з двох вертикальних пластмасових бачків 15 і 20, серцевини 22, виготовленої з ребристих алюмінієвих охолоджуючих пластин 18, і горизонтальних трубок 17. На правому бачку встановлений датчик 19 для вмикання і вимикання електродвигуна 13 вентилятора 23 і зливна пробка 21 радіатора. З метою поліпшення циркуляції рідини і тепловіддачі в лівому бачку є перегородка. Радіатор заповнюється охолоджувальною рідиною з розширювального бачка 8 по шлангу 7 через термостат 6.

Вентилятор 23 чотирилопатний, приводиться в дію від електродвигуна 13. Вмикання і вимикання електродвигуна під час роботи двигуна відбувається автоматично за допомогою датчика 19, встановленого в правому бачку радіатора, в залежності від температури охолоджувальної рідини, яка підтримується в межах 85 – 95°С за рахунок вмикання і вимикання электровентилятора. Кожух 14 вентилятора забезпечує створення спрямованого потоку повітря через серцевину радіатора з метою більш швидкого охолодження в ньому рідини.

Розширювальний бачок 8 виготовляється з напівпрозорої пластмаси. Верхній патрубок бачка шлангом 11 постійно з'єднаний з патрубком радіатора, що попереджає утворення парових пробок. Нижній патрубок бачка шлангом 7 з'єднується з додатковим патрубком термостата 6. Заливна горловина бачка герметично закрита пробкою (рис. 11, б). В пробці розширювального бачка містяться два клапани: випускний (паровий) клапан 30, який відкривається при надлишковому тиску в системі охолодження до 20 кПа і випускає частину пару в атмосферу, і впускний (повітряний) клапан 28, який відкривається при зниженні тиску в системі до 95 – 86 кПа (розрідження) внаслідок остигання або зливу рідини і пропускає в систему охолодження атмосферне повітря.

Рідинний насос (рис. 12) відцентрового типу створює примусову циркуляцію рідини і призначений для забезпечення рівномірного охолодження двигуна. Він складається з корпуса 4, в якому встановлений вал 8 на дворядному кульковому підшипнику 6. Підшипник стопориться гвинтом 5, заповнюється мастилом Літол-24 на заводі і надалі не змащується. На передньому кінці вала напресований зубчастий шків 7, а на задній – крильчатка 2. Ущільнення заднього кінця вала на виході його з корпуса досягається манжетою 1 з упорним ущільнювальним кільцем 3. Привід насоса здійснюється зубчастим пасом 25 (див. рис. 11) приводу розподільного вала.

 

Для попередження попадання охолоджувальної рідини в підшипник при пошкодженні манжети (сальника) в корпусі насоса є отвір 9, через яке рідина витікає назовні.

Термостат двоклапанний, нерозбірної конструкції, має чотири патрубки: два вхідних 10 і 4 (рис. 13), вихідний 5 і додатковий 14 для приєднання шланга від розширювального бачка. Термочутливий елемент складається зі стакана 8 з гумовою вставкою 9, між стінками яких міститься твердий наповнювач 15 (церезин – кристалічний віск), що має високий коефіцієнт об'ємного розширення. Всередині гумової вставки знаходиться стержень 11, закріплений в стійці основного клапана 1, що притискається до сідла конічною пружиною 13. На стійці основного клапана розміщається перепускний клапан 2 із пружиною 12.

При температурі охолоджувальної рідини нижче 80°С основний клапан цілком закритий (рис. 13, а), тому рідина з радіатора в насос не надходить, а циркулює по малому колу від відцентрового насоса в сорочку охолодження і через перепускний клапан назад до насоса, забезпечуючи більш швидкий прогрів двигуна. В міру нагрівання охолоджувальної рідини церезин в термостаті плавиться і, розширюючись, переборює опір пружини 13 (рис. 13, б), переміщаючи обидва клапани вгору. При температурі 94°С циркуляція по малому колу припиняється і вся рідина проходить через основний клапан 1 в радіатор.

Від системи охолодження рідина підводиться до впускного трубопроводу системи живлення і далі через шланг 2 до блоку підігріву карбюратора для підігріву пальної суміші, а через патрубок 4 – до нагрівника.

Заправка системи охолоджувальною рідиною і її доливання виконується через заливну горловину розширювального бачка. Для зливання охолоджувальної рідини із системи на двигуні є дві зливні різьбові пробки. Одна пробка 21 (див. рис. 11, а) розташована в нижній частині правого бачка радіатора, інша – в нижній частині сорочки охолодження блоку циліндрів.

Системи охолодження двигунів ВАЗ-2105 і -2106 (рис. 14) мають однакову будову. В них можуть застосовуватися як алюмінієві радіатори з пластмасовими бачками і трубчастою пластинчатою серцевиною (рис. 15, а), схожі за будовою з радіатором ВАЗ-2108, так і нерозбірні латунні радіатори з трубчастою стрічковою серцевиною (рис. 15, б), що мають заливну горловину. Заливна горловина радіатора закривається пробкою (рис. 15, в), в якій є випускний (паровий) і впускний (повітряний) клапани.

Випускний клапан 4 відкривається при підвищенні тиску в системі охолодження до 1,5 кгс/см². Збільшення тиску в системі охолодження дозволяє підвищити температуру кипіння охолоджувальної рідини. При відкритому клапані рідина або пара відводяться в розширювальний бачок. Це знижує тиск в системі і охороняє від руйнування радіатор і патрубки.

Впускний клапан 5 відкривається при зниженні тиску в системі до 0,99 кгс/см² внаслідок зменшення об’єму охолоджувальної рідини або конденсації пари рідини при остиганні двигуна. При цьому в радіатор надходить рідина з розширювального бачка, що запобігає здавлюванню трубок серцевини радіатора під дією атмосферного тиску повітря.

На відміну від ВАЗ-2108, термостат двигунів ВАЗ–2105 і –2106 не має додаткового патрубка 14 (див. рис. 13) для приєднання шланга розширювального бачка, а рідинний насос приводиться в дію клиноподібним пасом, який надягається на шківи колінчастого вала, генератора і рідинного насоса. На ВАЗ-2105 вентилятор 6 (див. рис. 14) може встановлюватися на маточину 12 (рис. 16) вала рідинного насоса і мати з ним єдиний привід від шківа 11 або мати електропривод, як в ВАЗ–2108.

Рідинний насос відцентрового типу діє аналогічно насосу ВАЗ–2108 і відрізняється від нього тільки конструкцією приводу, вала 4, на маточині 12 якого болтами 1 кріпиться гладкий шків 11 для приводу насоса клиноподібним пасом.

Зливні краники на двигуні ВАЗ–2105 розташовані з лівої сторони на нижній частині блоку циліндрів і на радіаторі.

Система охолодження двигуна МеМЗ–245 має будову і дієаналогічно системі охолодження ВАЗ–2108, але на відміну від неї має трипатрубковий термостат (як в ВАЗ-2105 і –2106). Зливні пробки встановлені на радіаторі і в нижній частині блоку циліндрів.