Система охлаждения двигателя

При сгорании рабочей смеси в цилиндрах двигателя температура газов достигает 2500°C, а в среднем при работе двигателя составляет 800...900°C. Это вызывает сильный нагрев деталей и может привести к заклиниванию поршней в цилиндре, обгоранию головок клапанов, выгоранию смазки, выплавлению вкладышей подшипников и другим неисправностям. Для предупреждения этого в двигателе необходимо поддерживать определенный тепловой режим, что обеспечивается системой охлаждения, которая служит для отвода излишнего тепла от нагретых деталей. В системе охлаждения температура охлаждающей жидкости на всех режимах работы двигателя должна поддерживаться в пределах 80...100°C. На всех отечественных автомобилях применяются жидкостные системы охлаждения закрытого типа, которые сообщаются с атмосферой через специальные клапаны при определенном избыточном давлении или разрежении. Циркуляция охлаждающей жидкости осуществляется принудительно при помощи жидкостного насоса. Для компенсации изменения объема охлаждающей жидкости при ее нагреве и охлаждении в системе имеется расширительный бачок.

Общее устройство и принцип действия жидкостной системы охлаждения показаны на рис. 16.





Основными элементами этой системы являются: рубашка охлаждения, центробежный насос охлаждающей жидкости, трубопроводы, радиатор, вентилятор, расширительный бачок, термостат и датчик с указателем температуры охлаждающей жидкости.

Термостат служит для ускорения прогрева двигателя после пуска и автоматического поддержания оптимального режима двигателя при движении.

При пуске холодного двигателя термосиловой элемент 6 термостата 8 находится в крайнем левом положении, при котором основной клапан 7 закрыт, а перепускной 5 открыт. При работе двигателя крыльчатка 3 центробежного насоса, приводимая во вращение через ременную передачу от шкива коленчатого вала, захватывает охлаждающую жидкость из патрубка 4 и нагнетает ее в рубашку 2 блока и головки блока цилиндров 15 двигателя 1. При этом жидкость отнимает излишнее тепло от нагретых частей, нагревается сама и через открытый перепускной клапан 5 термостата 8 будет снова поступать к насосу, т.е. циркуляция будет происходить по малому кругу, минуя радиатор (см. пунктирные стрелки I), что ускоряет нагрев двигателя. По мере прогрева двигателя термосиловой элемент 6 термостата нагревается и перемещает клапаны вправо, постепенно закрывая перепускной 5 и открывая основной 7 клапаны. При этом циркуляция жидкости будет происходить как прежде по малому кругу и одновременно частично по большому кругу через радиатор 10 по патрубкам 13 и 9 (см. положение клапанов 5 и 7). Когда двигатель полностью прогреется и температура жидкости достигнет 85...95°C, перепускной клапан 5 полностью закроется, а основной 7 откроется и циркуляция жидкости будет происходить только по большому кругу (см. сплошные стрелки 11) в следующей последовательности: от крыльчатки 3 насоса в рубашку 2 блока и головки блока цилиндров, по патрубку 13 в верхний бачок радиатора 10, через сердцевину (по трубкам) в нижний бачок 16. Охлажденная при помощи вентилятора 14 жидкость циркулирует по патрубку 9, через открытый клапан 7 термостата, по патрубку 4 снова к насосу, поддерживая необходимый тепловой режим двигателя.



Расширительный бачок 12 служит для компенсации изменений объема жидкости, возникающих при ее разогреве и охлаждении во время работы двигателя и после его остановки.

Крыльчатка вентилятора 14 может иметь привод от специального электродвигателя, который включается автоматически по мере необходимости от датчика на радиаторе (на автомобилях ВАЗ-2108, АЗЛК и ЗАЗ), либо может устанавливаться непосредственно на валу водяного насоса и иметь совместный с ним привод от шкива коленчатого вала при помощи клиноременной передачи (автомобили ВАЗ-2105 и ИЖ).

Следует отметить, что электропривод вентилятора, несмотря на некоторое усложнение конструкции системы охлаждения двигателя (наличие дополнительного электродвигателя и датчика), повышает эффективность ее работы, так как позволяет отключить вентилятор при прогреве двигателя, а также при движении автомобиля, обеспечивая более быстрый прогрев двигателя и более стабильную его температуру, что особенно важно в холодное время года. При установке вентилятора на валу жидкостного насоса и совместном их приводе клиновидным ремнем вентилятор работает постоянно.

Система охлаждения двигателя ВАЗ-2108

Система охлаждения двигателя ВАЗ-2108 (рис. 17) имеет разборный радиатор 16 (рис. 17, а), который состоит из двух вертикальных пластмассовых бачков 15 и 20, сердцевины 22, изготовленной из ребристых алюминиевых охлаждающих пластин 18, и горизонтальных трубок 17. На правом бачке установлены датчик 19 для включения и выключения электродвигателя 13 вентилятора 23 и сливная пробка 21 радиатора. В целях улучшения циркуляции жидкости и теплоотдачи в левом бачке имеется перегородка. Радиатор заполняется охлаждающей жидкостью из расширительного бачка 8 по шлангу 7 через термостат 6.







Вентилятор 23 четырехлопастный, получает привод от электродвигателя 13. Включение и выключение электродвигателя во время работы двигателя происходит автоматически при помощи датчика 19, установленного в правом бачке радиатора, в зависимости от температуры охлаждающей жидкости, которая поддерживается в пределах 85... 95°C за счет включения и выключения электровентилятора. Кожух 14 вентилятора обеспечивает создание направленного потока воздуха через сердцевину радиатора с целью более быстрого охлаждения в нем жидкости.

Расширительный бачок 8 изготавливается из полупрозрачной пластмассы. Верхний патрубок бачка шлангом 11 постоянно соединен с патрубком радиатора, что предупреждает образование паровых пробок. Нижний патрубок бачка шлангом 7 соединяется с дополнительным патрубком термостата 6. Заливная горловина бачка герметически закрыта пробкой (рис. 17, б). В пробке расширительного бачка помещаются два клапана: выпускной (паровой) клапан 30, который открывается при избыточном давлении в системе охлаждения до 20 кПа и выпускает часть паров в атмосферу, и впускной (воздушный) клапан 28, который открывается при понижении давления в системе до 95...86 кПа (разрежение) вследствие остывания или слива жидкости и пропускает в систему охлаждения атмосферный воздух.

Жидкостный насос (рис. 18) центробежного типа состоит из корпуса 4, в котором установлен вал 8 на двухрядном шариковом подшипнике 6. Подшипник стопорится винтом 5, заполняется смазкой Литол-24 на заводе и в дальнейшем не смазывается. На передний конец вала напрессован зубчатый шкив 7, а на задний — крыльчатка 2. Уплотнение заднего конца вала на выходе его из корпуса достигается манжетой 1 с упорным уплотнительным кольцом 3. Привод насоса осуществляется зубчатым ремнем 25 (см. рис. 17) привода распределительного вала.





Для предупреждения попадания охлаждающей жидкости в подшипник при повреждении манжеты (сальника) в корпусе насоса имеется отверстие 9, через которое жидкость вытекает наружу.

Термостат двухклапанный, неразборной конструкции, имеет четыре патрубка: два входных 10 и 4 (рис. 19), выходной 5 и дополнительный 14 для присоединения шланга от расширительного бачка. Термочувствительный элемент состоит из стакана 8 с резиновой вставкой 9, между стенками которых помешается твердый наполнитель 15 (церезин — кристаллический воск), обладающий высоким коэффициентом объемного расширения. Внутри резиновой вставки находится стержень 11, закрепленный в стойке основного клапана 1, который прижимается к седлу конической пружиной 13. На стойке основного клапана помещается перепускной клапан 2 с пружиной 12.





При температуре охлаждающей жидкости ниже 80°C основной клапан полностью закрыт (рис. 19, а), поэтому жидкость из радиатора в насос не поступает, а циркулирует по малому кругу от центробежного насоса в рубашку охлаждения и через перепускной клапан обратно к насосу, обеспечивая более быстрый прогрев двигателя. По мере нагрева охлаждающей жидкости церезин в термостате плавится и, расширяясь, преодолевает сопротивление пружины 13 (рис. 19, б), перемещая оба клапана вверх. При температуре 94°C циркуляция по малому кругу прекращается, и вся жидкость проходит через основной клапан 1 в радиатор.

От системы охлаждения жидкость подводится к впускному трубопроводу системы питания и далее через шланг 2 к блоку подогрева карбюратора для подогрева горючей смеси, а через патрубок 4 — к отопителю.

Заправка системы охлаждающей жидкостью и ее доливка производится через заливную горловину расширительного бачка. Для слива охлаждающей жидкости из системы на двигателе имеются две сливные резьбовые пробки. Одна пробка 21 (см. рис. 17, а) расположена в нижней части правого бачка радиатора, другая — в нижней части рубашки охлаждения блока цилиндров.

Системы охлаждения двигателей ВАЗ-2105 и -2106

Системы охлаждения двигателей ВАЗ-2105 и -2106 (рис. 20) имеют одинаковое устройство. В них могут применяться как алюминиевые радиаторы с пластмассовыми бачками и трубчато-пластинчатой сердцевиной (рис. 21, а), схожие по устройству с радиатором ВАЗ-2108, так и неразборные латунные радиаторы с трубчато-ленточной сердцевиной (рис. 21, б), имеющие наливную горловину. Наливная горловина радиатора закрывается пробкой (рис. 21, в), в которой имеются выпускной (паровой) и впускной (воздушный) клапаны.







Выпускной клапан 4 открывается при повышении давления в системе охлаждения до 1,5 кгс/см². Увеличение давления в системе охлаждения позволяет повысить температуру кипения охлаждающей жидкости. При открытом клапане жидкость или пар отводятся в расширительный бачок. Это снижает давление в системе и предохраняет от разрушения радиатор и патрубки.

Впускной клапан 5 открывается при понижении давления в системе до 0,99 кгс/см² вследствие уменьшения объема охлаждающей жидкости или конденсации паров жидкости при остывании двигателя. При этом в радиатор поступает жидкость из расширительного бачка, что предотвращает сдавливание трубок сердцевины радиатора под действием атмосферного давления воздуха.

В отличие от ВАЗ-2108, термостат двигателей ВАЗ-2105 и -2106 не имеет дополнительного патрубка 14 (см. рис. 19) для присоединения шланга расширительного бачка, а жидкостный насос приводится клиновидным ремнем, надеваемым на шкивы коленчатого вала, генератора и жидкостного насоса. На ВАЗ-2105 вентилятор 6 (см. рис. 20) может устанавливаться на ступицу 12 (рис. 22) вала жидкостного насоса и иметь с ним единый привод от шкива 11 либо иметь электропривод, как у ВАЗ-2108.

Жидкостный насос центробежного типа действует аналогично насосу ВАЗ-2108 и отличается от него только конструкцией привода вала 4, на ступице 12 которого болтами 1 крепится гладкий шкив 11 для привода насоса клиновидным ремнем.

Сливные краники на двигателе ВАЗ-2105 расположены с левой стороны на нижней части блока цилиндров и на радиаторе.

Система охлаждения двигателя МеМЗ-245

Система охлаждения двигателя МеМЗ-245 устроена и действует аналогично системе охлаждения ВАЗ-2108, но в отличие от нее имеет трехпатрубковый термостат (как у ВАЗ-2105 и -2106). Сливные пробки установлены на радиаторе и в нижней части блока цилиндров.

Системы охлаждения двигателей УЗАМ-331 и 412

Системы охлаждения двигателей УЗАМ-331 и 412 устроены и действуют аналогично системе охлаждения ВАЗ-2105.

Двигатель УЗАМ-331, устанавливаемый на автомобиль АЗЛК, обычно комплектуется радиатором без наливной горловины с пластмассовыми бачками, размещенными с левой и правой стороны с трубчато-пластинчатой сердцевиной, но может комплектоваться и латунным радиатором с трубчато-ленточной сердцевиной. Он имеет вентилятор с электроприводом.

Двигатель 412, устанавливаемый на автомобилях ИЖ, комплектуется латунным радиатором с трубчато-ленточной сердцевиной, имеющим наливную горловину, закрываемую пробкой (см. рис. 21, в). Вентилятор двигателя 412 установлен навалу жидкостного насоса и имеет совместный с ним привод при помощи клиновидного ремня. Двухклапанный термостат устанавливается в корпусе отводящего патрубка головки цилиндров.



Жидкостный насос двигателей УЗАМ-331 и 412 (рис. 23) устроен и действует аналогично насосу ВАЗ-2105, отличаясь от него только конструктивным исполнением самоподжимного уплотнения, а также установкой не одного двухрядного, а двух однорядных шарикоподшипников 11. В корпусе 1 насоса имеется отверстие А для контроля подтекания жидкости через сальниковое уплотнение и отвода ее от подшипников наружу.

Сливной краник на двигателе 412 установлен с левой стороны на подводящем патрубке водяного насоса.