Система жидкостного и воздушного охлаждения двигателей: устройство и работа основных узлов и деталей
Назначение системы
Наибольшее распространение в автотракторных двигателях получили системы жидкостного охлаждения (рис. 1), их преимущества:
- более эффективное охлаждение наиболее теплонапряженных деталей, что особенно важно для форсированных двигателей;
- возможность объединения цилиндров в блоки;
- большая равномерность температурных полей и их стабильность при изменении режимов работы двигателя;
- меньшие затраты мощности на привод агрегатов системы;
- уменьшенная шумность двигателя из-за звукоизолирующего действия рубашки охлаждения и меньшее звукоизлучение самой системы благодаря более низким скоростям воздуха в воздушном тракте охлаждения;
- возможность отопления кабины водителя или салона с использованием теплоты охлаждающей жидкости.
Технический уровень современных двигателей позволил исключить ряд недостатков систем жидкостного охлаждения, присущих двигателям старых выпусков: опасность замерзания и подтекания жидкости; необходимость периодического удаления накипи.
Рис. 1. Схема системы жидкостного охлаждения: 1 — крышка радиатора; 2 — верхний бачок радиатора; 3 — верхний патрубок радиатора; 4 и 15 — соединительные шланги; 5 — перепускной канал; 6 и 14 — патрубки; 7 — термостат; 8 — отверстие; 9 — рубашка охлаждения; 10 — распределительная трубка; 11 — блок цилиндров; 12 и 17 — сливные краники; 13 — водяной насос; 16 — нижний патрубок радиатора; 18 — нижний бачок радиатора; 19 — вентилятор; 20 — радиатор
Рис. 2. Схемы воздушного охлаждения двигателей: а — V-образного; б — рядного; 1 — вентилятор; 2 — кожух; 3 — дефлектор; 4 — масляный радиатор
К преимуществам систем воздушного охлаждения
Однако, повышенная шумность, неравномерность температурных полей охлаждаемых деталей, меньшая жесткость конструкции, а, следовательно, и ресурс уменьшают сферу их применения.
Система жидкостного охлаждения, Система охлаждения состоит из:
- рубашки охлаждения блока и головки блока цилиндров,
- центробежного насоса,
- термостата,
- радиатора с расширительным бачком,
- вентилятора,
- соединительных патрубков и шлангов.
Рубашка охлаждения двигателя
В настоящее время применяются системы жидкостного охлаждения, как правило, закрытого типа с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости. Принудительная циркуляция жидкости осуществляется водяным насосом.
Разработка автоматизированной системы дистанционного управления ...
... 2 - Система подогрева двигателя 1.4 Техническое задание на разработку Настоящий стандарт распространяется на автоматизированные системы (АС) для автоматизации различных видов деятельности (управление, проектирование, исследование ... выходе из подогревателя больше чем на входе, что подтверждает движение жидкости в системе охлаждения двигателя. Рисунок 4 - Тепловое излучение ДВС В своем составе ТЭН ...
Рис. Система охлаждения: 1. Трубка отвода жидкости от радиатора отопителя в насос охлаждающей жидкости; 2. Шланг отвода охлаждающей жидкости от впускной трубы. 3. Шланг отвода охлаждающей жидкости из радиатора отопителя; 4. Шланг подвода жидкости в радиатор отопителя; 5. Перепускной шланг термостата; 6. Выпускной патрубок рубашки охлаждения; 7. Подводящий шланг радиатора; 8. Расширительный бачок; 9. Пробка бачка; 10. Шланг от радиатора к расширительному бачку; 11. Пробка радиатора; 12. Выпускной клапан пробки; 13. Впускной клапан; 14. Верхний бачок радиатора; 15. Заливная горловина радиатора; 16. Трубка радиатора; 17. Охлаждающие пластины радиатора; 18. Кожух вентилятора; 19. Электровентилятор; 20. Шкив привода насоса охлаждающей жидкости; 21. Резиновая опора; 22. Окно со стороны блока цилиндров для подачи охлаждающей жидкости; 23. Обойма сальника; 24. Подшипник валика насоса охлаждающей жидкости; 25. Крышка насоса; 26. Ступица шкива привода насоса; 27. Валик насоса; 28. Стопорный винт; 29. Манжета сальника; 30. Корпус насоса; 31. Крыльчатка насоса; 32. Приемный патрубок насоса; 33. Нижний бачок радиатора; 34. Отводящий шланг радиатора; 35. Ремень привода насоса охлаждающей жидкости; 36. Насос охлаждающей жидкости; 37. Шланг подачи охлаждающей жидкости в насос; 38. Термостат; 39. Резиновая вставка; 40. Входной патрубок (от радиатора); 41. Основной клапан; 42. Перепускной клапан; 43. Корпус термостата; 44. Патрубок перепускного шланга; 45. Патрубок шланга для подачи охлаждающей жидкости в насос: 46. Крышка термостата; 47. Поршень рабочего элемента; 48. I. Схема работы термостата; 49. II. Температура жидкости менее 80 С; 50. III. Температура жидкости 80. 94 С; 51. IV. Температура жидкости более 94 С
Малый и большой круг циркуляции
Как правило, применяется жидкостная система охлаждения, закрытого типа, с принудительной циркуляцией жидкости и расширительным бачком (рис. 3).
Рис. 3 Схема системы охлаждения двигателя: а) малый круг циркуляции; б) большой круг циркуляции: 1 — радиатор; 2 — патрубок для циркуляции охлаждающей жидкости; 3 — расширительный бачок; 4 — термостат; 5 — водяной насос; 6 — рубашка охлаждения блока цилиндров; 7 — рубашка охлаждения головки блока; 8 — радиатор отопителя с электровентилятором; 9 — кран радиатора отопителя; 10 — пробка для слива охлаждающей жидкости из блока; 11 — пробка для слива охлаждающей жидкости из радиатора; 12 — вентилятор
Охлаждающиеся жидкости
Еще недавно в качестве охлаждающей жидкости широко использовалась вода благодаря ее большой теплоемкости (4,186 кДж/(кгС)) и достаточно высокой температуре кипения, при нормальных условиях равной 100С, а в закрытых системах охлаждения — в зависимости от давления жидкости:
t кип =100, С,
Ремонт радиатора
... в радиатор охлаждения дистиллированную простую воду. Долговременное использование простой качестве в воды охлаждающей жидкости способствует появлению отложений и ржавчины на отдельных деталях системы охлаждения, ... к его ремонту капитальному. Принцип действия системы охлаждения следующем в заключается. При помощи жидкостного насоса жидкость охлаждающая циркулирует по кругу и омывает горячие ...
где Р ж — давление жидкости в атм.
Однако, на современных двигателях вместо воды применяют низкозамерзающие жидкости на основе этиленгликоля — тосолы. Тосолы обладают большей температурой кипения, чем вода, поэтому их применение сокращает отвод теплоты в систему охлаждения вследствие меньшего температурного перепада между стенками цилиндра и охлаждающей жидкостью. Это обстоятельство обуславливает всесезонное применение тосолов. К недостаткам тосолов можно отнести их высокую токсичность и низкую температуру вспышки (122С), обуславливающую их пожароопасность при подтекании. Тосолы окрашивают добавлением голубых или зеленых красителей, чтобы предупредить пользователя о токсичности.
Жидкостный насос
Рис. 4. Водяной насос: 1 — ступица шкива привода водяного насоса; 2 — вал; 3 — корпус; 4 — контрольное отверстие смазки; 5 — масленка (на современных двигателях не применяется); 6 — крыльчатка; 7 — контрольное отверстие; 8 — пружина; 9 и 10 — обоймы; 11 — манжета; 12 — текстолитовая шайба; 13 — стопорное кольцо
Водяной насос центробежного типа
Рис. 5. Двигатель ЗМЗ-409 (вид справа): 1 — масляный картер; 2 — масляный фильтр; 3 — кран масляного радиатора; 4 — стартер; 5 — шланги подогрева дроссельной заслонки; 6 — датчик детонации; 7 — шланг от регулятора давления топлива к каналу холостого хода; 8 — впускная труба; 9 — регулятор давления топлива; 10 — шланг подачи воздуха; 11 — ресивер; 12 — регулятор холостого хода; 13 — генератор; 14 — гидронатяжитель верхней цепи; 15 — проушина (рым) для подъема двигателя; 16 — регулировочный болт натяжения ремня привода насоса гидроусилителя и шкива вентилятора; 17 — кронштейн насоса гидроусилителя; 18 — регулировочный болт ремня привода генератора и водяного насоса; 19 — датчик положения коленчатого вала (датчик синхронизации); 20 — установочные метки ВМТ такта сжатия; 21 — гидронатяжитель нижней цепи
Типы профиля лопастей
Лопасти крыльчаток бывают радиальными или специального профиля — как правило, загнутые назад. Профилированные лопасти рассчитывают на получение оптимального угла входа жидкости на лопасть и угла выхода, что повышает К.П.Д. насоса.
Между крыльчаткой и ближайшим подшипником на всех насосах монтируется уплотнительное устройство, состоящее из набора деталей. Между этим устройством и подшипником на всех насосах предусматривают контрольное отверстие, подтекание жидкости из которого свидетельствует о повреждении деталей уплотнения и требует его немедленного ремонта. Иначе, горячая жидкость, проникая в подшипники, быстро выведет их из строя, что потребует полной замены насоса.
Радиатор
Радиатор состоит из верхнего 2 (см. рис. 1) и нижнего 18 бачков, штампованных из латуни или из алюминия толщиной 0,8…1,0 мм, соединенных латунными трубками с толщиной стенки 0,15…0,2 мм; к трубкам припаяны латунные или медные охлаждающие пластины толщиной 0,08…0,2 мм. Вследствие дороговизны меди и ее сплавов, современные радиаторы оснащены пластмассовыми бачками, трубками и пластинами из рафинированного алюминия. Для увеличения прочности и жесткости радиатора к его верхнему и нижнему бачкам прикрепляют стальные пластины толщиной 1,2…2,5 мм и соединяют их горизонтальной пластиной под нижним бачком.
Транспортирование жидкостей и газов
... жидкости насосом К насосам объемного типа относятся: 1. роторные насосы - общее название насосов, которые перемещают жидкости при движении роторов, кулачков/клиньев, винтов, лопастей/лопаток или похожих деталей в фиксированном корпусе; 2. шестеренные насосы ... и нагнетания) жидких сред (не только воды) или газов. Без насосного оборудования современная жизнь практически невозможна. Достаточно сказать, ...
Радиаторы применяют трубчатоленточные и трубчатопластинчатые. Исследования показали, что наилучшей теплоотдачей обладают трубчатопластинчатые радиаторы с плоскоовальным сечением трубок и их шахматным расположением. Вследствие дороговизны меди и ее сплавов, современные радиаторы оснащены пластмассовыми бачками, трубками и пластинами из рафинированного алюминия. Для увеличения прочности и жесткости радиатора к его верхнему и нижнему бачкам прикрепляют стальные пластины толщиной 1,2…2,5 мм и соединяют их горизонтальной пластиной под нижним бачком. Этот каркас радиатора и служит для его крепления на автомобиле.
Пароотводящая трубка, Основное назначение расширительного бака -, Вентилятор
Служит для охлаждения жидкости в системе охлаждения (радиаторе).
Вентилятор, как правило, осевого типа, то есть поток воздуха направлен вдоль оси вентилятора. Число лопастей определяется необходимой его производительностью в зависимости от уровня форсирования двигателя. Применяют вентиляторы с числом лопастей от двух до восьми, лопатки могут быть стальными штампованными, приклепанными к крестовине, или литыми из пластмасс и легких сплавов. Вентиляторы с литыми лопастями имеют почти в два раза больший К.П.Д. по сравнению со штампованными.
Наиболее распространены следующие виды приводов вентиляторов: автономный, через вязкостную муфту, с помощью гидравлической муфты.
автономный электрический привод не требует использования электродвигателя большой мощности и соответствующих массы и габаритов, он удачно вписывается в подкапотное пространство легкового автомобиля малого класса. Однако, для вентилятора трактора или грузового автомобиля потребовался бы электродвигатель большой мощности, в этом случае наиболее оправдано применение гидромуфты.
Рис. 6. Гидромуфта привода вентилятора: 1 — трубка подвода масла; 2, 5 — уплотнительные кольца; 3 — ступица; 4 — ведущий вал; 6 — корпус подшипника; 7 — ведомое колесо; 8 — кожух; 9 — ведущее колесо; 10 — корпус кронштейна; 11, 14 — манжеты; 12 — вал; 13 — шкив привода генератора и водяного насоса; 15 — ступица вентилятора; 16 — ведомый вал
Крышка радиатора
Крышка радиатора играет важную роль в поддержании теплового состояния двигателя, благодаря наличию парового и воздушного клапанов.
Паровой клапан, Воздушный клапан
Рис. 7. Крышка радиатора: а — паровой клапан открыт; б — воздушный клапан открыт; 1 — отверстие; 2 — пружина парового клапана; 3 — корпус крышки; 4 — стойка; 5 — запорная пружина; 6 — горловина радиатора; 7 — паровой клапан; 8 — прокладка парового клапана; 9 — прокладка воздушного клапана; 10 — воздушный клапан; 11 — пружина воздушного клапана; 12 — седло воздушного клапана; 13 — пароотводная трубка
Термостат
Термостаты (рис. 8) служат для ускорения прогрева двигателя после пуска и поддержания оптимальной температуры охлаждающей жидкости путем автоматического регулирования интенсивности циркуляции жидкости через радиатор. система охлаждение двигатель
Детали термостата системы охлаждения двигателя Д-240/243 трактора МТЗ-80, МТЗ
... охлаждения. Трубопроводы, которые передают жидкость от двигателя к радиатору и наоборот. Термостат. Он способен регулировать частоту охлаждения. Система ... температуры. Для того чтобы трактор работал без перебоев, перед тем как купить его, ... и выбоин чугунного корпуса. Зачастую замена уплотнений в повреждённом корпусе не даё ... отверстие под вал в улитке на больший диаметр. В расточенное отверстие ...
Различают термостаты с жидким и твердым наполнителями.
Чувствительным элементом термостата с жидким наполнителем (рис. 8) является тонкостенный латунный гофрированный баллон 2 (сильфон), частично заполненный легкоиспаряющейся жидкостью.
Рис. 8. Схема термостата с жидким наполнителем: а — клапан термостата открыт; б — клапан термостата закрыт; 1 — корпус термостата; 2 — сифон; 3 — шток; 4 — прокладка; 5 — клапан; 6 — отводящий патрубок; 7 — корпус клапана; 8 — скоба
На современных двигателях применяются в основном термостаты с твердым наполнителем (рис. 9), как наиболее надежные. Такие термостаты содержат тонкостенный медный баллон, заполненный церезином с медным порошком и закрытый резиновой диафрагмой 13 применяют также спаренные термостаты, устанавливаемые в соединении водосборных труб.
Рис. 9. Термостаты с твердым наполнителем
