АГРЕГАТИ СИСТЕМИ ОХОЛОДЖЕННЯ

СИСТЕМА ОХОЛОДЖЕННЯ

Двигун працює нормально тільки при певному тепловому режимі. Якщо циліндри та поршні від зіткнення з гарячими газами перегріваються, то підвищується їх зношуваність через вигоряння мастильного матеріалу. Відбувається коксування масла з відкладен­ням нагару. Зменшення зазорів внаслідок теплового розширення може призвести до заклинювання поршнів у циліндрах. Одночасно знижується потужність через погіршення наповнення циліндрів.

Таких негативних наслідків можна уникнути, якщо охолоджувати гарячі деталі двигуна. Проте надмірне охолодження теж неприпустиме. Якщо двигун переохолоджений, то збільшуються втрати тепла в процесі перетворення її в механічну енергію. Крім того, паливо погано випаровується, важко займається і не повністю згоряє, що знижує потужність і економічність двигуна, а значне утворення нагару при неповному згорянні палива може призвести до залягання поршневих кілець і зависання клапанів. Зношуваність у переохолодженому двигуні теж збільшується, оскільки відбувається конденсація продуктів згоряння, які, перебуваючи в рідкому стані, викликають сильну корозію гільз циліндрів, поршнів і поршневих кілець. Через збільшення затримки самозаймання палива підвищується жорсткість роботи.

Найвигідніший тепловий стан двигуна в межах 85-95°С підтримує система охолодження, яка відводить зайве тепло від деталей і передає її навколишньому повітрю. Для відведення тепла від нагрітих частин двигуна використовують рідинну примусову систему охолодження. Циркуляція охолодної рідини в такій системі відбувається під дією відцентрового насоса, що подає охолоджену воду з радіатора в сорочку охолодження блока циліндрів.

У сучасних дизельних двигунах застосовується замкнута система охолодження, ізольована від атмосфери і з'єднується з нею тільки при відкритті повітряного або парового клапанів, розташованих у пробці радіатора.

На рис. 1 наведена схема системи охолодження двигуна КамАЗ-740. Рідина, охолоджена в радіаторі 4, надходить з його нижнього бачка по нижньому патрубку у відцентровий насос 26 і подається ним у сорочку охолодження блока циліндрів 25. При цьому вона спрямовується до найбільш нагрітих частин блока і омиває зовнішні стінки циліндрів. Крім того, рідина проходить через отвори у верхній поверхні блока в головку циліндра і охолоджує стінки камери згоряння. Нагріта рідина відводиться з сорочки охолодження блока і головок циліндрів через верхні труби, розміщені з боку розвалу блока циліндрів. Частина рідини спрямовується для охолодження циліндрів компресора.

У двигунів ЯМЗ-236 і ЯМЗ-238 система охолодження (рис. 6.2) за конструкцією дещо подібна до описаної вище, але відрізняється відсутністю гідромуфти і деякими конструктивними особливостями. Відцентровий насос, встановлений на нижній бічній частині кришки розподільних шестерень, подає охолодну рідину в подовжні канали нижньої частини блока циліндрів обома його сторонами. Завдяки наявності в стінках подовжніх каналів отворів, які спрямовують потік охолодної рідини, вона рівномірно розподіляється для відведення тепла від усіх циліндрів. Потік рідини спрямовується з

Рис. 1. Схема системи охолодження двигуна КамАЗ-740:

1 — шків рідинного насоса; 2 — пас приводу насоса і генератора; 3 — вентилятор; 4 — радіатор; 5 — шків вентилятора; 6 — перепускний патрубок; 7 — нагнітальний патрубок; 8 — верхній патрубок; 9 — термостат; 10 — водорозподільна коробка; 11 — сполучна труба; 12 — підвідна труба; 13 — труба права; 14 — відвідна трубка радіатора; 15 — впускний трубопровід; 16 — датчик контрольної лампи перегріву двигуна; 17 — заливна горловина; 18 — пробка з пароповітряним клапаном; 19 — розширювальний бачок; 20 — відвідна труба; 21 — компресор; 22 — трубка лівої відвідної труби; 23 — труба ліва; 24 — головка циліндрів; 25 — блок циліндрів; 26 — відцентровий насос

Рис 2. Схема системи охолодження двигуна ЯМЗ-238:

1 — випуск повітря при заповненні системи охолодження під час прогрівання пусковим підігрівачем; 2 — термостат; 3 — відведення охолодної рідини в радіатор; 4 — трубка перепускна; 5 — підведення рідини до компресора; 6 — підведення охолодної рідини з радіатора; 7 — рідинний відцентровий насос; 8 — отвір для установки датчика термометра; 9 — відведення гарячої води до опалювача кабіни

нижніх розподільних каналів безпосередньо в головку циліндрів до стінок випускних каналів і стаканів форсунок, що сильно нагріва­ються під час роботи двигуна.

Рідина, яка охолодила стінки циліндрів, проходить у порожнину головки і надходить у два збірні верхні патрубки. У цих патрубках роз­ташовані термостати, що змінюють напрям руху рідини залежно від її температури. Далі рідина надходить у радіатор для охолодження.

Система охолодження спроектована і розрахована на найважчі умови, коли двигун працює з повним навантаженням при високій температурі навколишнього повітря. Щоб двигун не переохолодився в інших, більш легких умовах роботи, а при запуску забезпечувало­ся якнайшвидше його прогрівання, в системі охолодження є регулюючі пристрої. Охолодження регулюють зміною кількості повітря і рідини, що проходять через радіатор. У двигунів КамАЗ-740 потік повітря регулюється автоматично періодичним вимкненням венти­лятора, що приводиться в дію гідромуфтою. Передбачена також

можливість регулювання потоку повітря зміною положення пластин жалюзі, які розташовані перед радіатором. Відкривають і закривають жалюзі з кабіни робочого місця водія.

Кількість рідини, що проходить через радіатор, автоматично регулюється термостатами. Залежно від температурного режиму двигуна рідина може циркулювати двома шляхами: великим замкнутим колом при відкритих клапанах термостатів (сорочка охолодження — термостат — радіатор — рідинний насос — сорочка охолодження) або малим колом, минувши радіатор (сорочка охолодження — термостат — рідинний насос — сорочка охолодження). Напрям руху охолодної рідини показаний на рис. 1 і 2 стрілками.

Таким чином, при роботі двигуна оптимальна температура (75-98°С) охолодної рідини в системі підтримується автоматично за допомогою термостатів і ввімкненням при необхідності вентилятора таким чином: при 78°С починають відкриватися термостати і охолодна рідина частково надходить у радіатор; при 85-90°С у двигунах КамАЗ-740 включається в роботу вентилятор; при 95°С відбувається повне відкриття радіаторних клапанів термостатів і перекривається мале коло.

При зниженні температури охолодної рідини до 95°С починають закриватися радіаторні клапани термостатів, відкриваються перепускні патрубки і охолодна рідина частково надходить до насоса по малому колу; при 85°С у двигунах КамАЗ-740 припиняється подача масла в гідромуфту і вимикається вентилятор; при 78°С повністю закриваються радіаторні клапани термостатів і охолодна рідина не надходить у радіатор.

АГРЕГАТИ СИСТЕМИ ОХОЛОДЖЕННЯ

Рідинний насос відцентрового типу забезпечує циркуляцію рідини в системі охолодження двигуна. Він встановлений на передньому торці блока циліндрів двигуна.

У корпусі насоса двигуна КамАЗ-740 на кулькових підшипниках

4 і 6 (рис. 3) встановлений вал. На передньому кінці вала закріплено шпонкою і болтом 2 привідний шків 1. На протилежному кінці вала напресована і закріплена гайкою крильчатка насоса. Вал приводиться в обертання за допомогою клинопасової передачі від шківа гідромуфти. Порожнина в корпусі під крильчатку герметизується сальником 8, що складається з корпусу, гумової манжети ущільнюва­ча, розтискної пружини і графітного кільця. Сальник запресований у корпусі рідинного насоса, а його графітне кільце постійно притиснуте до упорного сталевого кільця. Між упорним кільцем і крильчаткою встановлене гумове кільце ущільнювача. Висока якість виготовлення торців графітного і сталевого упорних кілець забезпечує надійне контактне ущільнення рідинної порожнини насоса.

Підшипники 4 і 6 з одностороннім ущільненням. Порожнина підшипників при збиранні заповнюється мастильним матеріалом, який необхідно поповнювати в процесі експлуатації через прес-маслянку 5. Особливості конструкції рідинного насоса двигуна ЯМЗ-238 показані на рис. 4.

Рис. 3. Рідинний насос двигуна КамАЗ-740:

1— шків; 2 — болт; З — шайба; 4,6 — підшипники; 5 — прес-маслянка; 7 — манжета; 8 — сальник

Рис. 4. Рідинний насос двигуна ЯМЗ-238:

7 — сальник; 2 — корпус насоса; З — втулка; 4 — шпилька кріплення підвідного патрубка; 5 — стопорне кільце сальника; 6 — упорне кільце сальника; 7 — пружина сальника; 8 — манжета сальника; 9 — крильчатка; 10 — кришка; 11 — вал; 12 — гайка; 13 — стопорна шайба; 14 — перепускний ніпель трубки водяних термостатів; 15, 16 — кулькові підшипники; 17— прокладки; 18 — корпус сальника; 19 — втулка сальника; 20 — гайка кріплення боковини шківа; 21 — замкова шайба; 22 — гайка; 23—маточина шківа; 24— боковина шківа; 25 — регулювальні прокладки; 26 — прес-маслянка

Вентилятор осьового типу, створює додатковий потік повітря через серцевину радіатора системи охолодження. Вентилятор двигуна КамАЗ-740 закріплений на маточині 15 (рис. 5) веденого вала гідромуфти і розміщений у кожусі. При обертанні вентилятора кожух формує потік повітря, спрямований через серцевину радіатора, і тим самим підвищує ефективність охолодження.

Привід вентилятора гідравлічний; він складається з гідромуфти і вимикача режиму її роботи. Гідромуфта приводу вентилятора за­безпечує передачу крутного моменту від колінчастого вала двигуна до вентилятора і зниження динамічних навантажень, що виникають при різкій зміні частоти обертання колінчастого вала. Вимикач забезпечує автоматичне вмикання або вимикання вентилятора.

Гідромуфта встановлюється в передній частині двигуна КамАЗ-740 співвісно з колінчастим валом у порожнині, обмеженій передньою кришкою 1 блока (див. рис. 5) і корпусом 2 підшипника. Ведучий вал у зборі з кожухом З, ведуче колесо 10, вал 12 шківа і шків 11 з'єднані болтами і обертаються в кулькових підшипниках 8,19. Вони складають ведучу частину гідромуфти, яка приводиться в обертання від колінчастого вала двигуна за допомогою шліцьового вала 6. Ведене колесо 9 у зборі з валом 16 і закріпленою на ньому маточиною 15 вентилятора, обертаються в кулькових підшипниках 4, 13 і складають ведену частину гідромуфти. Гідромуфта ущільнена гумовими манжетами 17,20.

Рис. 5. Гідромуфта приводу вентилятора:

1 — передня кришка; 2 — корпус підшипника; 3 — кожух; 4, 8, 13, 19 — кулькові підшипники; 5 — трубка; 6 — ведучий вал; 7 — вал приводу гідромуфти; 9 — ведене колесо; 10 — ведуче колесо; 11 — шків; 12 — вал шківа; 14 — втулка манжети; 15 — маточина вентилятора; 16 — ведений вал; 17,20 — манжети; 18 — прокладка

На внутрішніх тороїдальних поверхнях ведучого і веденого коліс є радіальні лопаті, відлиті разом з колесами. Міжлопатевий простір коліс утворює робочу порожнину гідромуфти.

Передача крутного моменту з ведучого колеса 10 гідромуфти на ведене колесо 9 відбувається при заповненні робочої порожнини маслом. При працюючому двигуні масло, що надходить з нагнітальної секції масляного насоса через канал вимикача, потрапляє на лопаті ведучого колеса, що обертається і захоплюється ними, отримуючи при цьому кінетичну енергію. В порожнині коліс встановлюється внутрішня циркуляція масла. Частинки масла, ударяючись об лопаті веденого колеса, віддають йому енергію, забезпечуючи обертання ведених деталей і вентилятора. Частота обертання веденого колеса залежить від кількості масла, що надходить у порожнину гідромуфти. Різка зміна частоти обертання колінчастого вала двигуна супроводжується проковзуванням ведучого колеса гідромуфти відносно веденого, що знижує динамічні навантаження в приводі.

Вимикач гідромуфти (рис.6) коректує режим роботи вентилятора залежно від температури рідини в системі охолодження, змінюючи кількість масла, що надходить у гідромуфту. При необхідності забезпечує постійне вимикання або вмикання вентилятора.

Вимикач має три фіксовані положення і забезпечує роботу вентилятора в одному з трьох режимів.

Автоматичний — важіль встановлений в положення А (рис. 6.7). При підвищенні температури охолодної рідини, що омиває термо­силовий датчик 7 (див. рис. 6), активна маса, що знаходиться в балоні датчика, починає плавитися і, збільшуючись в об'ємі, переміщує шток датчика і кульку. При температурі рідини 85-90°С кулька відкриває масляний канал у корпусі вимикача. Масло з головної масляної магістралі двигуна каналами у корпусі вимикача, блока і його передній кришці, трубці і каналах у ведучому валу надходить у робочу порожнину гідромуфти; при цьому крутний момент від колінчастого вала передається крильчатці вентилятора. При температурі охолодної рідини нижче 85°С кулька під дією пружини перекриває масляний канал у корпусі і подача масла в гідромуфту припиняється; при цьому масло, що знаходиться в гідромуфті, через отвір у кожусі зливається в картер двигуна і вентилятор вимикається.

Рис. 7. Схема роботи вимикача гідромуфти залежно від положення важеля:

1 — автоматичний режим; 2 — вентилятор увімкнений постійно; 3 — вентилятор вимкнений; І — подача масла із системи мащення двигуна; // — подача масла в гідромуфту.

Вентилятор вимкнений — важіль встановлений у положення В (див. рис. 7), масло в гідромуфту не подається; при цьому крильчатка може обертатися з невеликою частотою під дією сил тертя, що виникає при обертанні підшипників і манжети гідромуфти.

Вентилятор увімкнений постійно — важіль встановлений в положення Я; при цьому в гідромуфту постійно надходить масло незалежно від температури охолодної рідини, вентилятор обертається постійно з частотою, яка приблизно дорівнює частоті обертання колінчастого вала.

Основний режим роботи гідромуфти — автоматичний. При відмові вимикача гідромуфти в автоматичному режимі (характеризується перегрівом двигуна) необхідно увімкнути гідромуфту в постійний режим (встановити важіль вимикача в положення П) і при першій нагоді усунути несправність вимикача.

Радіатор призначений для передачі тепла від охолодної рідини в довкілля.

Радіатор трубчасто-стрічкового типу розташований перед двигуном. Він складається з теплорозсіюючої серцевини (остова), верхнього і нижнього бачків і деталей кріплення. Три ряди розташованих вертикально овальних трубок серцевини впаяно в бачки. Для збільшення теплорозсіюючої поверхні простір між трубками заповнений гофрованою мідною стрічкою, розташованою горизонтально і в перегинах припаяної до бічних поверхонь трубок. До бачків припаяні сталеві бічні стояки, що створюють разом з нижньою пластиною каркас радіатора. У верхній бачок упаяні патрубки підведення нагрітої рідини з головок блока двигуна і відведення пари в розширювальний бачок. Нижній бачок оснащений патрубком для відведення від радіатора охолодної рідини до насоса. Радіатор у зборі з кожухом вентилятора кріпиться до кронштейнів рами через гумові кільця.

Жалюзі регулюють інтенсивність обдування радіатора зустрічним потоком повітря. Вони розміщені перед радіатором і складаються з горизонтально розташованих пластин, встановлених шарнірно в рамці, з приводом від рукоятки, розміщеної під щитком приладів. Ру­коятка приводу стопориться в різних положеннях кульковим фіксатором. При витяганні рукоятки пластини, повертаючись на шарнірах, зменшують зустрічний потік повітря, що надходить до радіатора. Жалюзі закривають при прогріванні двигуна і під час руху, якщо температура охолодної рідини не підіймається вище 70°С.

Розширювальний бачок компенсує зміну об'єму рідини при її розширенні внаслідок підвищення температури на працюючому двигуні, сприяє видаленню з охолодної рідини повітря і конденсації пари, що надходить з системи охолодження, створює підпір рідини у пра­цюючому рідинному насосі, покращуючи умови його роботи, а також дає змогу контролювати рівень заповнення.системи охолодження.

У заливній горловині бачка встановлена пробка 1 (рис. 8) з випускним 5 і впускним 6 клапанами. Випускний (паровий) клапан оберігає радіатор і трубопроводи від руйнування при збільшенні тиску в системі внаслідок розширення охолодної рідини при підвищенні її температури або виділення пари. Пружина 3 випускного клапана 5 розрахована на створення в системі охолодження надмірного тиску до 65 кПа. Температура кипіння охолодної рідини при такому тиску підвищується приблизно до 113—114°С. Впускний клапан 6 перешкоджає підвищенню розрідження в системі і з'єднує її з атмосферою при розрідженні 1-13 кПа, що утворюється при охолодженні двигуна.

Рис. 8. Пробка розширювального бачка:

1 — пробка з клапанами;2 — шток; 3 — пружина; 4 — горловина розширювального бачка; 5 — випускний (паровий) клапан; 6 — впускний клапан (повітряний); 7 — прокладка

Термостати з твердим наповнювачем і прямим ходом клапана призначені для прискорення прогрівання холодного двигуна і авто­матичної підтримки його оптимального теплового режиму при русі автомобіля. На основі термостата 6 (рис. 9) закріплені стояки 1, 7, усередині яких розміщені балон 8 з активною масою і гумовою втулкою 4, а також клапани 5, 10 з пружинами 11, 13.

При прогріванні холодного двигуна патрубок, що сполучає порожнини блока з радіатором, закритий радіаторним клапаном 5, пе­репускний клапан 10 відкритий і забезпечує підведення рідини до насоса. Рідина в цьому випадку циркулює малим колом, минувши радіатор, що прискорює прогрівання двигуна.

Прогрівання двигуна до температури 80 ± 2°С викликає плавлення активної маси в балоні, що призводить до переміщення його вправо; при цьому відкривається клапан 5 і прикривається клапан 10. Рідина починає циркулювати частково і великим колом з охолодженням її в радіаторі. Повне відкриття клапана 5 і закриття клапана 10 відбувається при температурі рідини 93 ± 2°С, що забезпечує циркуляцію рідини тільки через радіатор.

При зниженні температури рідини об'єм активної маси в балоні термостата зменшується і пружина 13, переміщуючи клапани 5, 10, збільшує циркуляцію рідини через блок циліндрів з одночасним зниженням її руху через радіатор. Прогрівання двигуна і вихід його на оптимальний режим роботи прискорюються.

Контроль за тепловим режимом двигуна здійснюється за допомогою контрольно-вимірювальних приладів. Покажчик температури охолодної рідини розміщений на щитку приладів і працює спільно з датчиком, встановленим у стінці коробки термостатів. Сигнальна лампа перегріву рідини з світлофільтром червоного кольору вмонтована в шкалу покажчика температури, а датчик сигнальної лампи встановлений у трубопроводі двигуна. При температурі охолодної рідини вище 101 ±3°С спрацьовує датчик і сигнальна лампа спалахує.

Рис. 9. Будова та схема роботи термостата:

а — будова; б, в — робочі положення; 1,7 — стояки; 2 — шток; З, 12 — регулювальні

гайки; 4 — гумова втулка з шайбою; 5, 10 — клапани; б — основа; 8 — балон; 9 — активна

маса (церезин); 11, 13 —пружини

Поиск по сайту: