|
|
Автомобілі Електронний підручник |
|||
|
|
||||
|
Лекція №5
Система охолодження двигуна
1.
Вплив температурного режиму на роботу двигунів
Система охолодження призначається для підтримання
оптимального режиму двигуна.
Двигун працює нормально тільки при постійному тепловому
режимі. Якщо головка циліндрів, циліндри, поршні та інші деталі стикаються з
гарячими газами перегріваються то підвищується їх знос і вигорання мастильного
матеріалу. Зменшення зазорів внаслідок теплового розширення може привести до
заклинюванню поршнів в циліндрах. Водночас знижується потужність із-за
погіршення наповнення циліндрів. В карбюраторних двигунах перегрів може бути
причиною детонації. Таких наслідків не буде якщо охолоджувати гарячі деталі.
Однак зайве охолодження теж недопустиме. Якщо двигун
переохолоджений то збільшуються затрати теплоти в процесі перетворення її в
механічну енергію. Крім того паливо погано випаровується, важко займається і не
повністю згорає, що понижує потужність і економічність двигуна, а також
приводить до утворення нагару при неповнім згоранні палива може привести до
залягання поршневих кілець і зависанню клапанів. Знос в переохолодженому
двигуні теж збільшується так як проходить конденсація продуктів згорання в
циліндрах, а вони будучи в рідинному стані викликають велику корозію циліндрів,
поршнів і поршневих кілець. В дизелях із-за збільшеної затримки самозгорання палива
підвищується жорсткість роботи, а в карбюраторних двигунах пари бензину,
конденсуючись на стінках циліндрів змивають масло і розріджують його. Для
сучасних двигунів нормальним тепловим режимом вважається такий, при якому
температура рідини дорівнюватиме 85...95 °С.
В автомобільних двигунах застосовують такі системи
охолодження: рідинна, повітряна.
Температура охолодної рідини, що міститься в головці
блока циліндрів, має становити 80. . .95C. Такий температурний режим
найвигідніший, забезпечує нормальну роботу двигуна й не повинен змінюватися
залежно від температури навколишнього середовища та навантаження двигуна.
Рідинні системи охолодження бувають: відкриті, закриті.
Відкрита система охолодження безпосередньо сполучається з навколишнім
середовищем, а закрита, що застосовується в сучасних двигунах періодично, через
спеціальні клапани в кришці радіатора або розподільного бачка. В закритих
системах охолодження підвищується температура кипіння охолодної рідини, й вона
менше випаровується. Крім того, циркуляція рідини примусова. Як охолодну рідину
використовують воду або антифризи ( водяні розчини етиленгліколю, в тому числі
« Тосол-А40 » і « Тосол-А65 » з температурою замерзання не вище ніж –40 та -
65C відповідно ).
В двигунах з рідинною системою охолодження циліндри і їх
головки створюють водяну сорочку, яка сполучається з радіатором. При
роботі двигуна рідина циркулює: нагріта гарячими деталями вона поступає в
радіатор і розтікається по трубкам: повітря обдуває трубки в результаті чого
рідина охолоджується і повертається в водяну сорочку циліндрів
2. Охолоджувальні рідини
Надійність роботи рідинної системи охолодження залежить
від властивостей охолоджувальної рідини, яка повинна бути достатньо теплоємкою,
з високою температурою кипіння і низькою температурою замерзання, не мати
схильності до утворення накипу, не викликати корозії металевих деталей та не
пошкоджувати гумових й пластикових матеріалів, бути безпечною для людини в
процесі експлуатації, а також пожежобезпечною, дешевою і поширеною.
Найпоширеніша охолоджувальна рідина тракторних двигунів в
умовах сільського господарства - це вода. Основні її недоліки: температура
замерзання 0°С і наявність солей, які у вигляді накипу відкладаються на
поверхнях сорочки охолодження та деталяхсистеми. Тому в системі охолодження
повинна бути лише «м'яка» вода - дощова або із талого снігу.
Пом'якшують воду кількома способами.
1. Кип'ятіння води протягом 15...20 хв. Після
відстоювання і фільтрування воду застосовують в системі охолодження.
2. Приготування розчину з 10 л води і 3 кг технічного
тринатрійфосфату (Nа 3РО 412Н 20), який кілька разів перемішують. Після
відстоювання 1 л розчину додають до 200 л жорсткої води і знову перемішують,
після відстоювання воду заливають в систему.
3. Додавання, безпосередньо в систему охолодження, від 3
до 10 г хромпіку (К 2Gr 2О 7) на 1 л води. Хромпік перетворює солі кальцію і
магнію в пухкий осад, який циркулює з водою і легко виводиться із системи при
промиванні.
4. Пропускання води через переносний глауконітовий
фільтр.
5. Пропускання води через магнітний фільтр.
В холодний період року в системах охолодження
застосовують спеціальні рідини – антифризи.
Антифриз – це суміш етиленгліколю і дистильованої води.
Промисловість виготовляє дві марки антифризів – 40 і 65 з температурою
замерзання відповідно - 40°С і - 65°С. При замерзанні антифризів утворюється
сипка маса, об'єм якої збільшується лише на 0,2...0,3%, тому система не
розморожується.
Антифриз-40 – світло-жовта, трохи каламутна масляниста
рідина, являє собою суміш із 53% етиленгліколю і 47% дистильованої води.
Антифриз-65 має оранжевий колір і складається з 66% етиленгліколю і 34%
дистильованої води. В антифризи додають антикорозійну присадку, у складі якої
фосфорнокислий натрій Nа 2НРО 4 і 1 г/л декстрину. Фосфорнокислий натрій
захищає від корозії чавунні, сталеві й мідні деталі, а декстрин – припої і
деталі із алюмінію і міді.
Використання антифризів в системі охолодження дає такі
переваги: низька температура застигання і висока температура кипіння, високий
ступінь в'язкості, рідина не горюча, з достатньо високою теплоємністю і
теплопровідністю.
Основним недоліком антифризів є токсичність. Попадання
антифризу в організм людини викликає тяжкі отруєння. Тому, при роботі з ними
необхідно дотримуватись таких основних заходів безпеки.
Заливати антифриз в систему охолодження потрібно на 5–8 %
менше повного об’єму, оскільки він має високий коефіцієнт об’ємного розширення
під час нагрівання.
Для цілорічної експлуатації тракторів і автомобілів
призначені рідини Тосол-А40 і Тосол-А65 зелено-голубого кольору, які при
температурах відповідно -40°С і -65°С перетворюються у желеподібну масу. Тосол
виготовляють на основі етиленгліколю з добавкою 2,5...3,0% складної композиції
протикорозійних і антипінних присадок.
3. Загальна будова призначення системи
охолодження двигунів
На сучасних тракторних двигунах застосовується закрита
система рідинного охолодження з примусовою циркуляцією рідини рис.39, яка
складається з таких елементів: сорочки охолодження, яка утворюється порожнинами
блока і головки блока циліндрів, з'єднаних між собою; радіатора 3, який верхнім
10 і нижнім 11 патрубками з’єднується з сорочкою охолодження; рідинного
відцентрового насоса 9 і вентилятора 2, встановлених на одному валу в
загальному корпусі, прикріпленому до блока. Привод насоса і вентилятора
здійснюється від колінчастого вала через пасову передачу. У верхній частині
головки блока циліндрів розташований термостат 6, який відвідною трубкою 12
з'єднаний з відцентровим насосом 9. Рідина в сорочку охолодження заливається
через горловину верхнього бачка радіатора, яка закривається кришкою з
пароповітряним клапаном 13. Зливається рідина із сорочки охолодження за
допомогою краників 14, встановлених на нижньому бачку радіатора і блока
циліндрів.
Мале коло
Велике коло
Рис. 2.8– Схема системи охолодження
4 Принцип роботи системи охолодження
двигунів
При роботі холодного двигуна рідина в системі циркулює по
малому колу: насос 5 – сорочка охолодження 7 – термостат 4 – відвідна трубка 2,
знову – до насоса 5. Циркуляція здійснюється до досягнення рідиною температури
60...75 °С.
При такій температурі спрацьовує термостат 4, рідина
починає циркулювати по великому колу за допомогою насоса 5: насос 5 – сорочка
охолодження 7– термостат 4 – верхній патрубок 2 – верхній бачок радіатора
3 – серцевина радіатора – нижній бачок радіатора – нижній патрубок 11 – насос
5. У трубках серцевини радіатора рідина охолоджується, оскільки в серцевині
радіатора один потік рідини із патрубка 10 розподіляється і теплота від рідини
передається трубкам серцевини. Зовнішня поверхня трубок обдувається потоком
повітря, що всмоктується вентилятором 2. Інтенсивність повітряного потоку
регулюється за допомогою встановленням перед серцевиною радіатора шторки 1.
При нормальній роботі двигуна з номінальним навантаженням
температура охолоджувальної рідини, яка потрапляє у верхній бачок радіатора,
становить 85...90°С, а температура охолодженої рідини на вході в сорочку
охолодження відповідно 70...75 °С. В радіаторі температура охолоджувальної
рідини зменшується на 10...15°С.
Для контролю температури охолоджувальної рідини
використовують датчики та покажчики температури. Датчик температури
охолоджувальної рідини може встановлюватись у верхньому патрубку радіатора
після корпуса термостата (Д-65Н), в кінці відвідного трубопроводу головки
циліндрів (СМД-18Н, А-41) або в патрубку відведення рідини із сорочок
охолодження кожного ряду циліндрів дизелів СМД-60.
Система повітряного охолодження. В цій системі тепло від
деталей двигуна відводиться в результаті обдування циліндрів і їх головок
повітрям.
Система повітряного охолодження двигуна складається з
вентилятора 9 (рис.40) та напрямних: кожуха 2, щитків (дефлекторів) 4, 7, 8,
апарату 10.
Ротор вентилятора і напрямний апарат відлиті з
алюмінієвого сплаву. Ротор закріплений на одному валу з шківом, який
приводиться клинопасовою передачею від шківа колінчастого вала. Напрямний
апарат разом з каркасом прикріплений до остова двигуна. Він служить для зміни
напрямку повітряного потоку на протилежний обертанню ротора, що створює
неможливість завихрення.
Для оберігання вентилятора від потрапляння сторонніх
предметів і зменшення забрудненості поверхонь, що охолоджуються напрямний
апарат обладнаний захисною сіткою 11.
|
||||
