Лекции по "Транспорту"

Перегрев двигателя. Такое явление может быть вызвано следующими причинами:

недостаток охлаждающей жидкости в системе охлаждения;

накопление шлама внутри системы охлаждения;

слабое натяжение ремней вентилятора и водяного насоса;

поломка крыльчатки водяного насоса;

работа двигателя на бедной или богатой рабочей смеси, не соответствующей режиму работы двигателя;

неправильно установленное зажигание;

неполностью открытые жалюзи в летнее время;

притормаживание из-за неправильно отрегулированных тормозов;

неумелое вождение автомобиля.

31

При перегреве двигателя моторное масло сильно разжижается, теряет вязкость, плохо удерживается на трущихся поверхностях, увеличивая их износ, ухудшает уплотнение поршня в цилиндре, из-за чего увеличивается износ деталей поршневой группы и возрастает прорыв газов в картер двигателя.

Таким образом, работа двигателя с перегревом вызывает увеличенный износ деталей, падение мощности и перерасход топлива.

Переохлаждение двигателя. У переохлажденного двигателя масло густое, вязкое, плохо продавливается в узкие зазоры, и трущиеся поверхности работают почти без смазки, что увеличивает их износ. Горючая смесь, поступающая в цилиндры, недостаточно прогревается, часть бензина, не успевая испариться, поступает в цилиндр в жидком виде, выпадает на днище поршня, а затем стекает по стенкам цилиндров в картер двигателя, смывая масло, оголяя цилиндры и поршни. Это способствует интенсивному изнашиванию ЦПГ. Уменьшение слоя масла на зеркале цилиндров ухудшает уплотнение и приводит к увеличению прорыва газов в картер двигателя. При такте сжатия увеличивается прорыв в картер горючей смеси, которая конденсируется и разжижает масло. При рабочем ходе увеличивается прорыв в картер отработавших газов, загрязняющих масло копотью.

Итак, при работе двигателя с недостаточным нагревом наблюдается перерасход топлива, резко увеличивается износ цилиндропоршневой группы, подшипников коленчатого и распределительного валов, значительно снижается мощность двигателя.

Оценка воздушной и жидкостной систем охлаждения. В воздушной системе охлаждения ДВС теплота от стенок цилиндров и головок блока передается воздуху, обдувающему двигатель, и выводится в атмосферу. В системе жидкостного охлаждения, теплота от двигателя, передается жидкости, а от жидкости воздуху, после чего теплота рассеивается в окружающей среде.

Основным преимуществом воздушной системы охлаждения является отсутствие водяной рубашки, водяного насоса и радиатора, то есть проще в устройстве, ее эксплуатационная надежность выше. Двигатели с воздушным охлаждением быстрее прогреваются после пуска, что способствует снижению износа цилиндров и поршневых колец. Однако воздушная система охлаждения не обеспечивает равномерного охлаждения всех цилиндров, более сложен прогрев двигателя перед запуском.

Преимуществом жидкостной системы является равномерное охлаждение цилиндров. Эти двигатели изготавливаются с блоком цилиндров, что обеспечивает повышенную жесткость. Двигатели с жидкостным охлаждением работают тише, так как цилиндры изолированы рубашкой охлаждения.

Недостатком жидкостной системы является:

• сложное устройство;

• большое количество приборов;

• расход дорогих цветных металлов;

• множество патрубков и резиновых шлангов, требующих герметичного соединения и регулярного наблюдения.

Закрытые и открытые системы охлаждения. В открытой системе охлаждения вода закипает при 100°С, а в закрытой системе за счет повышения давления температура закипания охлаждающей жидкости повышается до 109...115 °С. Теперь паровое облако вокруг цилиндров образуется значительно позднее. Наличие повышенного внутреннего давления в системе охлаждения будет способствовать продавливанию парового облака, и охлаждающая жидкость будет интенсивнее поступать к цилиндрам и охлаждать их.

 

32

Открытые системы охлаждения в современных двигателях не применяются из-за значительных потерь охлаждающей жидкости вследствие естественного испарения и кипения при нагреве двигателя.

На современных двигателях применяются закрытые системы охлаждения. В такой системе охлаждения радиатор герметично закрывается пробкой и не имеет свободного сообщения с атмосферой. Система сообщается с атмосферой через два клапана, паровой и воздушный, расположенные в пробке радиатора или расширительного бачка.

 

2. Назначение, устройство и работа  радиатора.

Радиатор предназначен для охлаждения воды или низкозамерзающих жидкостей (рис. 2).

На автомобилях ЗИЛ-433100, ГАЗ-3307, ЗИЛ-5301, «Волга» ГАЗ-31029 и некоторых других радиатор имеет верхний 9 и нижний 15 бачки, между которыми находится сердцевина радиатора 12, изготовленная из плоских трубок, припаянных к обоим бачкам. Для увеличения площади охлаждения между рядами трубок вставлена гофрированная латунная лента.

В верхнем бачке имеется патрубок для соединения при помощи промежуточного патрубка и гибкого шланга 10 с отводящим патрубком 11 рубашки охлаждения. Для заполнения системы охлаждающей жидкостью имеется горловина 8, герметично закрываемая пробкой.   Это необходимо для создания повышенного давления внутри рубашки охлаждения, но чрезмерно повышать давление нельзя для предотвращения разрыва трубок. Для ограничения высокого давления в пробке имеется паровой (выпускной) клапан 22 с пружиной 19. Клапан имеет прокладку 23 для обеспечения плотности посадки на гнездо. Максимальное давление ограничивается в системах охлаждения ЗИЛ-433100 и -5301 величиной 0,065 МПа (0,65 кгс/см2), «Волга» ГАЗ-31029 - 0,045...0,060 МПа (0,45...0,6 кгс/см2). Если давление внутри системы охлаждения превысит ты величины, клапан открывается, и часть пара через пароотводящую трубку 17 выходит в атмосферу. Когда двигатель охлаждается, то в результате уменьшения объема охлаждающей жидкости внутри радиатора появляется разрежение, что может привести к сжатию трубок атмосферным воздухом.

Для ликвидации разрежения в системе в пробке радиатора имеется воздушный клапан 25 с пружиной 26. На клапане имеется прокладка 24, которая прижимается к седлу 27.

Клапан открывается при появлении разрежения в верхнем бачке радиатора у вышеперечисленных двигателей в пределах 0,001 МПа.

В нижнем бачке радиатора имеются патрубок для соединения при помощи гибкого шланга 13 с патрубком водяного насоса и кран 14 для слива охлаждающей жидкости. К верхнему и нижнему бачкам прикреплены боковые стоики 6, соединенные пластиной, припаянной к нижнему бачку. Стоики и пластина образуют каркас радиатора.

Для регулирования потока воздуха через сердцевину радиатора служат жалюзи 2, своим каркасом 1 крепящиеся к радиатору. Управляют ими при помощи тяги 3 и рукоятки 4, находящейся в кабине водителя. Если рукоятку переместить вперед до отказа, створки жалюзи откроются полностью, и через сердцевину радиатора будет проходить максимальное количество воздуха, а если рукоятку переместить назад до отказа, то створки закроются, и обдув сердцевины радиатора прекратится.

 

 

33

3. Назначение, устройство и работа жидкостного насоса

 

Жидкостный, или водяной, насос предназначен для принудительной циркуляции охлаждающей жидкости по системе охлаждения двигателя (рис. 3).

Устройство насоса. Корпус насоса 11 крепится к блоку цилиндров, а к нему прикреплен корпус подшипников 9, в котором установлены два шариковых подшипника 5. В этих подшипниках установлен вал привода водяного насоса 3. Чтобы подшипники передвигались по валу, между ними находится распорная втулка на переднем конце вала привода водяного насоса на шпонке установлена ступица шкива вентилятора 4. На заднем конце вала установлена крыльчатка 12. Для предотвращения течи охлаждающей жидкостью валу установлен сальник водяного насоса. Он стоит из графитизированной текстолитовой шайбы 14, резинового уплотнения сальника 15 с пружиной и двумя шайбами. Все детали помещены в обойму самоподжимного сальника 13. Крыльчатка на валу закреплена болтом 16.

Из радиатора охлаждаемая жидкость подводится к центру крыльчатки через патрубок подачи жидкости в насос 19, а отводится в рубашку охлаждения правой группы цилиндров через раструб подачи 17 и в левый ряд через раструб подачи охлаждающей жидкости 18.

Вал крыльчатки приводится во вращение от коленчатого вала при помощи шкива, который болтами прикреплен к ступице шкива вентилятора.

Возврат охлаждающей жидкости из компрессора в водяной насос происходит через бобышку 22, а из отопителя — через бобышку 21.

 

Работа насоса. При работающем двигателе вращение со шкива коленчатого вала при помощи клиновидного ремня передается на шкив вала водяного насоса и крыльчатку насоса. Лопасти крыльчатки разбрасывают воду в разные стороны действием центробежных сил, и вода через раструбы 17 и 18 нагнетается в рубашку охлаждения двигателя.

 

4. Назначение, устройство и работа термостата

 

Термостат служит для ускорения прогрева двигателя после запуска и для поддержания нормального температурного режима при движении автомобиля. На автомобильных двигателях некоторых моделей ставились термостаты с жидким наполнителем. В них заливалась легкоиспаряющаяся жидкость (смесь из 70 % этилового спирта и 30 % воды). В современных двигателях такие термостаты не применяются. В настоящее время на всех двигателях устанавливаются термостаты с твердым наполнителем, в качестве которого применяется церезин с медной стружкой. Эта масса обладает большим коэффициентом объемного расширения.

Разберем устройство и работу термостата на примере термостата двигателя ЗИЛ-5301 (рис. 5), а также двигателей модели ЗИЛ- 645.

Термостат состоит из термосилового датчика — буфера 10 с твердым наполнителем, штока 13, входящего во втулку термосилового датчика 11, регулировочного винта 14, стоек корпуса 1 и 12, радиаторного клапана 15, перепускного клапана 2, пружин возвратной 7 и компенсационной 6.

 

 

34

Детали термостата изготовлены из латуни. Термостат автоматически поддерживает необходимую температуру охлаждающей жидкости, отключая и включая циркуляцию жидкости через радиатор. В холодную погоду, особенно при малых нагрузках двигателя, почти вся теплота отводится за счет обдува двигатель воздухом, и охлаждающая жидкость через радиатор не циркулирует. Чтобы не разморозить радиатор (в случае применения в качестве охлаждающей жидкости воды) необходимо при отрицательных температурах окружающего воздуха держать жалюзи (если они предусмотрены на автомобиля закрытыми и только при повышении температуры жидкости до 90°С слегка их приоткрывать. Если жалюзи нет, необходимо пользоваться чехлом или шторками. Оптимальный температурный режим оказывает решающее влияние на износ двигателя и экономичность его работы. Для контроля температуры охлаждающей жидкости имеется указатель.

В термосиловом датчике термостата заключено термоактивное вещество 4 — церезин специальной разгонки. Церезин, обладает высоким коэффициентом объемного расширения в определенном диапазоне температур. При прогреве двигателя церезин, расширяется и шток 13 выходит из втулки термосилового датчика. Шток упирается в регулировочный винт 14 и перемещает вниз термосиловой датчик — втулку 11 и клапаны, преодолевая сопротивления пружин 7 и 6. При этом радиаторный клапан 15 открывается, и охлаждающая жидкость начинает циркулировать через радиатор. При температуре 85°С радиаторный клапан открывается полностью и вся жидкость направляется в радиатор. При охлаждении двигателя ниже 70°С радиаторный клапан закрывается и вся жидкость прокачивается жидкостным насосом, минуя радиатор.

 

Контрольные вопросы

1. Каково назначение системы охлаждения?

2. Перечислите основные приборы системы охлаждения и объясните их назначение.

3. В каких условиях применяются системы охлаждения закрытого типа?

4. Назовите составы низкозамерзающих жидкостей.

5. Покажите путь циркуляции охлаждающей жидкости по малому кругу.

6. Покажите путь циркуляции охлаждающей жидкости по большому кругу.

7. Объясните назначение, устройство и работу термостата.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

35

Рис. 1. Жидкостная система охлаждения двигателя: 1, 2, 3, 5, 15, 18 — шланги; 4—патрубок; 6—распределительный бачок; 7, 9–пробки; 8—рубашка охлаждения; 10—радиатор; 11—кожух; 12—вентилятор; 13, 14—шкивы; 16—приводной ремень; 17—насос; 19—термостат.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. Радиатор: а—детали; б—открыт паровой (выпускной) клапан; в—открыт воздушный (впускной) клапан; 1—каркас; 2 — жалюзи; 3—тяга; 4—рукоятка привод жалюзи; 5—фиксатор; 6, 20—стойки; 7—пробка радиатора; 8—горловина радиатора; 9—верхний бачок; 10, 13—гибкие шланги; 11—отводящий патрубок; 12—сердцевина радиатора; 14—сливной кран радиатора; 15—нижний бачок; 16—направляющий кожух; 17—пароотводящая трубка; 18—корпус пробки; 19—пружина парового клапана; 21—запирающая пружина; 22—паровой (выпускной) клапан; 23—прокладка выпускного клапана; 24—прокладка воздушного клапана; 25—воздушный клапан; 26—пружина воздушного клапана; 27—седло воздушного клапана; 28—отверстие для поступления воздуха.

36

 

 

 

Рис. 3. Жидкостный насос: 1—наружный двухручьевой шкив привода генератора, насоса гидроусилитя рулевого управления и вентилятора с водяным насосом; 2—разрезная конуса втулка крепления шкива; 3—вал привода водяного насоса; 4—ступица вентилятора; 5—шариковый подшипник; 6—крестовина вентилятора; 7—парная втулка; 8—внутренний одноручьевой шкив для привода компрессов, 9— корпус подшипников;  10 —водосбрасыватель; 11—корпус; 12—крыльчатка, 13—обойма самоподвижного сальника; 14—графитизированная текстолитовая упорная шайба; 15—резиновый уплотнитель сальника; 16—болт крепления крыльчатки; 17 и 18—раструбы подачи охлаждающей жидкости в правую и левой группу цилиндров соответственно; 19—патрубок подачи жидкости в насос; 20—контрольный канал выхода охлаждающей жидкости наружу; 21—бобышка крепления трубки слива охлаждающей жидкости из отопителя; 22—бобышка крепления трубки слива охлаждающей жидкости из компрессора; 23—пробка, закрывающая контрольное отверстие; 24—масленка смазки подшипников