Схемы жидкостных систем охлаждения

В системе охлаждения дизеля приме­няют гидромуфту (рис. 49) привода вен­тилятора, имеющую автоматическое управление, которая передает крутящий момент от коленчатого вала двигателя к вентилятору. Гидромуфта позволяет поддерживать наивыгоднейший темпе­ратурный режим в системе охлаждения и гасить возникающие колебания колен­чатого вала при резком изменении его частоты вращения.

В движение гидромуфта приводится от коленчатого вала двигателя через шлицевой ведущий вал 6. Вентилятор, расположенный согласно с коленчатым валом, укреплен на ступице 15, установленной на ведомом валу 16. Ведущую часть гидромуфты составляют: ведущий вал 6 в сборе с кожухом 3; ведущее ко­лесо 10, соединенное болтами с кожу­хом и валом шкива; шкив // приво­да насоса и генератора, прикрепленный к валу болтами 19. Ведущая часть ги­дромуфты вращается на шарикопод­шипниках 7 и 20. Ведомую часть гидро­муфты составляют: ведомое колесо 9 в сборе, соединенное болтами 22 с ве­домым валом 16. Ведомая часть гидро­муфты привода вентилятора вращается на шарикоподшипниках 4 и 13. Уплотнение гидромуфты

Рис. 49.

Гидромуфт привода вентилятора дизеля КамАЗ-740:

а — конструкция; б — включатель гидромуфты с термосиловым датчиком: / - передняя крышка: 2 — корпус; 3 — кожух; 4, 7, 12, 13 и 20 — шарикоподшипники; 5 — трубка подвода масла; б — ведущий вал; 8 — уплотнительное кольцо; <> — ведомое колесо; 10 - ведущее колесо; // — шкив; 14 — упорная втулка; 15 — ступица вентилятора; 16 — ведомый вал; 17 и 21 —самоподжимным сальники; 18 — прокладка; 19 и 22 — болты; 23 — корпус включателя; 24 — рычаг пробки крана:25 — термосиловой датчик

осуществлено двумя уплотнительными кольцами 8 и само­поджимными сальниками 17 и 21.

Для управления гидромуфтой приво­да вентилятора имеется включатель (рис. 49, б) золотникового типа, устано­вленный на нагнетательном патрубке 7 (см. рис. 48) в передней части двигате­ля. В зависимости от температуры жид­кости в системе охлаждения включатель гидромуфты соединяет или разъединяет ведущий вал с ведомым, изменяя коли­чество масла, поступающего в гидро­муфту из смазочной системы. Масло для работы гидромуфты подается в ее полость насосом, затем по трубке 5 (рис. 49) подводится в каналы ведуще­го вала и через отверстия в ведомом ко­лесе — в межлопастное пространство. При вращении ведущего колеса 10 мас­ло с его лопаток поступает на лопатки ведомого колеса 9, которое начинает вращаться, передавая крутящий момент на вал 16 и вентилятор. При помощи рычага 24 пробки крана (рис. 49,6) ги­дромуфта включается или отключается, а в связи с этим включается или отклю­чается вентилятор. Кран находится в корпусе 23 включателя гидромуфты.

Вентилятор может работать в трех режимах:

автоматическом — температура охла­ждающей жидкости в двигателе поддер­живается равной 80 — 95 °С; рычаг 24 пробки крана включателя гидромуфты установлен в положение В (метка на корпусе), и масло из смазочной системы поступает в гидромуфту; при уменьше­нии температуры охлаждающей жидко­сти ниже 80 С вентилятор автоматиче­ски отключается;

вентилятор отключен — рычаг крана включателя гидромуфты установлен в положение 0, и масло в гидромуфту не поступает; вентилятор может вра­щаться с небольшой частотой под влия­нием набегающего потока воздуха при движении автомобиля;

вентилятор включен постоянно — ры­чаг крана включателя установлен в по­ложение Я; масло поступает в гидро­муфту независимо от температурного режима, и вентилятор постоянно вра­щается с частотой, равной примерно ча­стоте вращения коленчатого вала. В та­ком режиме допускается кратковремен­ная работа в случае возможных неис­правностей гидромуфты или ее включа­теля. При первой возможности нужно устранить неисправность. Основной ре­жим работы гидромуфты — автоматиче­ский Температуру жидкости в системе ох­лаждения контролируют дистанцион­ным термометром, приемник которого
расположен в кабине водителя на щитке
приборов, а датчик или в водораспреде­лительной коробке (двигатель автомо­биля КамАЗ-5320), или в водяном кана­ле впускного трубопровода (двигатели
автомобилей ГАЗ-53А, ГАЗ-53-12
и ЗИЛ-130), или в головке блока (двига­тель автомобиля ГАЗ-24 «Волга»). Если
температура воды в системе охлажде­ния превышает определенное значение
(например, 104—109 С), то на панели
приборов загорается сигнальная лампа,
например красная (автомобили

ГАЗ-53А и ГАЗ-53-12).

§ 25. Приборы жидкостной системы охлаждения

Радиатор. Теплообменником, в кото­ром теплота от жидкости передается че­рез трубки воздуху, является радиатор, имеющий верхний 9 (рис. 50) и нижний 75 бачки, соединенные сердцевиной 12 радиатора. В верхний бачок впаяны за­ливная горловина 8, закрываемая проб­кой 7, и патрубок для подсоединения гибкого шланга, подводящего нагретую ^ жидкость к радиатору. Сбоку заливная горловина имеет отверстие для пароот­водной трубки. В нижний бачок впаян патрубок отводящего гибкого шланга 13. К верхнему и нижнему бачкам при­креплены боковые стойки 6, соеди­ненные пластиной, припаянной к нижне­му бачку. Стойки и пластина образуют каркас радиатора.

Сердцевины радиаторов автомобилей могут быть трубчато-пластинчатыми и трубчато-ленточными. Сердцевина трубчато-пластинчатого радиатора со­стоит из нескольких рядов трубок, впаянных в верхний и нижний бачки. На трубки надеты тонкие охлаждающие пластины, изготовленные из латуни, алюминия или меди. Иногда охлаждаю­щие пластины делают гофрированными, что значительно увеличивает площадь поверхности охлаждения радиатора. Широкую гофрированную ленту поме­щают между трубками и припаивают к ним. Такую конструкцию трубчато-ленточных радиаторов имеют двигатели автомобилей ГАЗ-24 «Волга». ЗИЛ-130, ГАЗ-53А, КамАЗ-5320, ГАЗ-53-12, ГАЗ-3102 «Волга» и др.

Радиатор соединен с рубашкой охла­ждения двигателя патрубками и гибки­ми шлангами, которые прикреплены к патрубкам стяжными хомутиками. Та­кое соединение допускает относительное смещение двигателя и радиатора. Перед радиатором установлены жалюзи 2 для регулирования количества воздуха, про­ходящего между трубками радиатора. При перемещении рукоятки 4, устано­вленной в кронштейне, вперед до отказа створки жалюзи полностью открывают­ся, и воздух свободно проходит между

трубками радиатора. В случае переме­щения этой рукоятки назад до отказа створки закрываются, и обдув радиато­ра воздухом прекращается. Для поддер­жания определенного температурного режима двигателя рукоятку можно уста­новить на фиксаторе 5 в любом проме­жуточном положении.

Горловину 8 (рис. 50,(5) герметически закрывает пробка, изолирующая систе­му охлаждения двигателя от окружаю­щей среды. Пробка радиатора состоит из корпуса 18, парового 22 и воздушно­го 25 клапанов и запирающей пружины 21. На стойке 20, при помощи которой к корпусу прикреплена запирающая пружина, установлен паровой клапан, прижатый пружиной 19. Воздушный клапан 25 прижимается пружиной 26 к седлу 27, запрессованному в паровом клапане. Плотное соединение клапанов с седлами достигается установкой рези­новых прокладок 23 и 24. При повре­ждении или разрушении резиновых про­кладок система охлаждения становится открытой, и вода закипает при 100 °С.

Рис.50.

Радиатор:

а — детали; о — открыт паровой (выпускной) клапан: в — открыт воздушный (впускной) клапан; / — каркас; 2 — жалюзи; 3 — тяга; 4 — рукоятка привода жалюзи; 5 — фиксатор; 6 — стойка; 7 — пробка радиатора; 8 — горловина радиатора; 9 — верхний бачок; 10 и 13 — гибкие шланги; 11 — отводящий патрубок; 12 — сердцевина радиатора; 14 — сливной кран радиатора; 15 — нижний бачок; 16 — направляющий кожух: 17 — пароотводная трубка; /^ — корпус пробки; 19 — пружина парового клапана; 20 — стойка; 21 — запирающаяся пружина; 22 — паровой (выпускной) клапан У23 - прокладка выпускного клапана; 24 — прокладка воздушного клапана; 25 — воздушный клапан; 26 — пружина воздушного клапана; 27 — седло воздушного клапана; 28 — отверстие для поступления воздуха

В случае закипания жидкости в систе­ме охлаждения давление пара в радиа­торе возрастает. При увеличении давле­ния до 145—160 кПа открывается паро­вой клапан 22, преодолевая сопротивле­ние пружины 19. Система охлаждения двигателя сообщается с окружающей средой, и пар выходит из радиатора че­рез пароотводную трубку 17. После остановки двигателя жидкость охлаж­дается, пар конденсируется, и в си­стеме охлаждения создается разреже­ние. При снижении давления до 1 — 13 кПа открывается воздушный кла­пан 25, и в радиатор через отверстия 28 и клапан начинает поступать воздух, про­ходящий по пароотводной трубке. Паро­вой и воздушный клапаны предотвра­щают возможное повреждение радиато­ра под действием как внешнего, так и внутреннего давления.

Водяной насос. Для создания в системе охлаждения принудительной цирку­ляции жидкости служит центробежный насос. На автомобилях ГАЗ-53А, ГАЗ-53-12, ГАЗ-24 «Волга», ЗИЛ-130 во­дяные насосы конструктивно объеди­нены с вентиляторами и имеют общий привод. Водяной насос (рис. 51) двига­теля автомобиля ГАЗ-53-12 закреплен на переднем торце блока цилиндров. Корпус 3 насоса состоит из двух частей: одна часть отливается из чугуна и при­крепляется к другой, изготовленной вместе с крышкой блока распределитель­ных зубчатых колес из алюминиевого сплава. Вал 2 и ступица 1 вентилятора вращаются на двух шарикоподшипниках 14, запрессованных в корпус 3. От сме­щения шарикоподшипники удерживают­ся распорной втулкой и стопорными кольцами. Для удержания смазочного материала и защиты от загрязнения ша­рикоподшипники имеют уплотнения. На одном конце вала напрессована ступица вентилятора и шкива привода насоса и генератора. От осевого смещения сту­пица удерживается шайбой и коронча­той гайкой, которая тщательно за­шплинтована. На другом конце вала напрессована пластмассовая крыльчатка 6, имеющая стальную ступицу. Крыль­чатка удерживается от смещения шай­бой и болтом, ввернутым в торец вала. Вал 2 в корпусе уплотнен самопод­жимным сальником, состоящим из графитизированной текстолитовой шайбы 12, резиновой манжеты 77 и двух обойм 9 и 10и пружины 8. Сальник вращается вместе с крыльчаткой и валом насоса. Пружина 8 через резиновую манжету прижимает шайбу 12 к шлифованной плоскости корпуса 3, что предотвра­щает вытекание жидкости из насоса. Подсекание воды через контрольное от­верстие 7 свидетельствует о неисправно­сти самоподжимного сальника. В этом случае надо снять насос с двигателя и отремонтировать. Шарикоподшипни­ки насоса смазывают

Рис. 51.

Водяной насос двигателя автомобиля ГАЗ-53-12: / — ступица вентилятора и шкива; 2 — вал; 3 — корпус; 4 — контрольное отверстие для выхода смазочного материала из корпуса; 5 —масленка; 6 — крыльчатка; 7 — контрольное отверстие для выхода воды при течи сальника; 8 —пружина; 9 и 10 — обоймы сальника; 11 — манжета сальника; 12 — шайба сальника; 13 — запирающее кольцо сальника; 14 — шарикоподшипники

пластичным сма­зочным материалом, который не вымы­вается водой. Через масленку 5 сма­зочный материал подается шприцем в корпус насоса до тех пор, пока свежий материал не появится из контрольного отверстия 4. Излишний смазочный ма­териал надо удалить, так как он разру­шает ремень вентилятора.

Привод водяного насоса и вентилято­ра осуществлен от шкива коленчатого вала при помощи клиноременной пере­дачи, состоящей из одного ремня. Ре­мень охватывает шкив водяного насоса и вентилятора, шкив натяжного ролика и шкив коленчатого вала. Шкив венти­лятора двухручейный. Второй ремень от шкива вентилятора перекинут на шкив генератора. Для нормальной работы ре­менных передач натяжение ремней дол­жно быть не очень слабым и не очень тугим. Натяжение ремня водяного насо­са регулируют перемещением натяжно­го ролика, а ремня привода генерато­ра — перемещением генератора. При правильном натяжении первого ремня прогиб под действием силы 40 Н (4 кгс), приложенной в середине ветви натяж­ной ролик — шкив водяного насоса, должен составлять 10—15 мм, а в сере­дине второй ветви шкив водяного насо­са—шкив генератора 10—12 мм.

Водяные насосы дизелей ЯМ 3-236 и КамАЗ-740 работаю! так же, как и на­сосы двигателей автомобилей ЗИЛ-130, ГАЗ-53А и др., но имеют некоторые особенности. Насос дизеля ЯМЗ-236 установлен с правой стороны крышки блока распределительных зубчатых ко­лес, приводится в действие клиноремен­ной передачей и не связан с приводом вентилятора.

Водяной насос дизеля КамАЗ-740 за­креплен на передней части блока цилин­дров с левой стороны и приводится в действие клиноременной передачей от шкива коленчатого вала. Вентилятор установлен отдельно на гидромуфте.

Термостат. Необходимую температу­ру жидкости в системе охлаждения ав­томатически поддерживает термостат. Он позволяет быстро прогреть хо­лодный двигатель при пуске. На авто­мобильных двигателях применяют тер­мостаты с жидкостным и твердым наполнителями. В жидкостные термо­статы наливают легко испаряющуюся жидкость (смесь 70% лилового спирта и 30% воды). В качестве твердого наполнителя используют церезин с мед­ной стружкой, обладающий большим коэффициентом объемного расширения.

Жидкостный термостат (рис. 52, а) со­стоит из корпуса 7 с окнами, гофриро­ванного баллона 2 и клапана 5. Нижняя часть гофрированного баллона жестко соединена с кронштейном 8 корпуса. К верхней части баллона припаян шток 3 с клапаном. Шток может перемещать­ся в направляющей корпуса. Иногда на клапане термостата делают небольшое отверстие или выдувку на кромке для выхода воздуха при заливке жидкости в систему охлаждения. В запаянном го­фрированном баллоне находится жид­кость, занимающая примерно половину внутреннего объема баллона. Воздух из баллона откачан, и при нормальных ус­ловиях баллон сжат, а клапан закрыт.

Жидкостный термостат работает сле­дующим образом. Если температура жидкости в системе охлаждения не пре­вышает 73 С, то баллон сжат и клапан закрыт. Жидкость по перепускному ка­налу поступает к насосу, минуя радиа­тор. По мере прогрева двигателя жид­кость в системе охлаждения нагревает­ся. При увеличении температуры свыше 73 — 83 С жидкость, находящаяся в бал­лоне, начинает испаряться, давление в баллоне повышается и клапан откры­вается. Охлаждающая жидкость посту­пает в радиатор. При температуре 88 —94 С клапан термостата открыт полностью.

Термостат с твердым наполнителем (рис. 52,6) расположен между впускным трубопроводом 16 и отводящим патруб­ком 6. К корпусу 7 постоянно прижи­мается пружиной 13 клапан 5. шарнирно соединенный со штоком 3. Послед­ний опирается на резиновую мембрану 11, которая зажата между баллоном 9 и направляющей втулкой. Внутреннее пространство баллона заполнено твердым наполнителем 10. Пока двига­тель не прогрет, наполнитель (церезин) находится в твердом состоянии и кла­пан термостата закрыт. При повышении температуры жидкости в системе охла­ждения до 70 °С и более объем наполни­теля увеличивается, так как церезин

Рис. 52.

Схемы работы термостатов:

а жидкостного (дизель ЯМЗ-236); о - с твердым наполнителем (двигатель автомобиля ЗИЛ-130);

/ — корпус водяного насоса; 2 — гофрированный баллон; 3 — шток; 4 — прокладка; 5 — клапан термостата; 6 — патрубок для отвода горячей жидкости; 7 — корпус термостата; 8— кронштейн; 9 — баллон термостата; 10 — твердый наполнитель; // резиновая мембрана: 12 направляющая втулка; 13 - возвращая пружина: 14 - коромысло клапана; 15 — буфер; 16 — впускной трубопровод; / и IV -термостаты открыты; // и термостаты закрыв.

Вентилятор. Для создания воздушного
потока, охлаждающего жидкость, протекающую по трубкам радиатора, слу­жит вентилятор, состоящий из крыль­чатки и ступицы со шкивом. Иногда
к каркасу радиатора для более интен­сивного охлаждения в нем жидкости
присоединяют направляющий кожух
(диффузор), внутри которого вращают­ся лопасти вентилятора (двигатели ав­томобилей ГАЗ-53А, ГАЗ-53-12, ЗИЛ-130, КамАЗ-5320 и др.). Лопасти
вентиляторов штампуют из листовой
стали или изготовляют из пластмассы
(двигатель автомобиля ГАЗ-24 «Вол­
га»). Вентилятор двигателя автомобиля
ЗИЛ-130 имеет лопасти с отогнутыми
вперед концами. При вращении такого
вентилятора увеличивается подача воз­
духа и радиатор лучше охлаждается.

В дизеле ЯМЗ-236 вентилятор приво­дится в действие через систему зуб­чатых колес и получает вращение непо­средственно от зубчатого колеса / (рис. 53) распределительного вала. Де­тали привода вентилятора смонтиро­ваны в корпусе 14, который болтами прикреплен к крышке блока распре­делительных зубчатых колес. Колесо 2 приводит во вращение вал 5, устано­вленный в корпусе вентилятора на ша­рикоподшипниках 3. Самоподжимной сальник 4, запрессованный в корпус, препятствует выходу смазочного мате­риала из подшипников. На переднем конце вала 5 установлены шкив 13 при­вода генератора и компрессора, ступица 9 крыльчатки 12 вентилятора и резино­вая упругая муфта //. От муфты враще­ние передается вентилятору. Упругая муфта поглощает силы инерции, возни­кающие при значительном изменении частоты вращения коленчатого вала, и разгружает вал вентилятора от допол­нительных скручивающих сил.

Для поддержания оптимального тем­пературного режима двигателя в систе­ме охлаждения использованы жалюзи, вентилятор и термостат. В холодную погоду ни в коем случае нельзя снимать термостат, так как это может привести к интенсивному изнашиванию двигате­ля, увеличению расхода топлива, старению масла, снижению мощности и к другим нежелательным явлениям. Та­ким образом, постоянство теплового режима является важнейшим фактором экономичной и надежной работы двига­теля.

Рис. 53. Привод вентилятора дизеля ЯМЗ-236:

/ зубчатое колесо распределительного мала:
2 — зубчатое колесо вентиля юра; 3—шарико­подшипники; 4 — самоподжимной сальник: 5- вал вентилятора; 6 - болт; 7- распорная втулка; 8 — ступица муфты; 9 ступица крыльчатки вентилятора; 10 — гайка;
// — резиновая упругая муфта; 12 крыльчатка
вентилятора; 13 — шкив привода генератора и
компрессора; 14 — корпус вентилятора;
15 — зубчатое колесо привода топливного насоса высокого давления