Система охлаждения

Дня нормальной работы двигателя температура охлаждающей жид­кости должна составлять 80...95 °С. Система охлаждения служит для отвода теплоты от нагретых деталей и поддержания нормального температурного режима работающего двигателя, что достигается искусственным охлаждением с помощью жидкости (жидкостное охлаждение) или окружающего воздуха (воздушное охлаждение).

Двигатели с жидкостным охлаждением получили наибольшее рас­пространение. В качестве охлаждающей жидкости применяют воду или жидкость с низкой температурой замерзания - антифриз. В жидкостную систему охлаждения входят водяная рубашка 6 (рис. 39, а) охлаждения блока и головки цилиндров, радиатор 2, водяной насос 9 и вентилятор 3, а также вспомогательные устройства: водораспределительный канал 8, термостат 4, соединительные шланг и краники слива и указатель 5 тем­пературы жидкости (термометр).

Рис. 39. Схемы систем охлаждения основного двигателя:

а - жидкостного; б - воздушного;

1 - шторка радиатора; 2 - радиатор; пускового двигателя; 3 - вентилятор; 4 - термостат; 5 - термометр; 6 - водяная рубашка; 7 - водяная рубашка; 8 - водораспределительный канал; 9 - водяной насос; 10 - сливной краник; 11 - воздухораспределительный кожух; 12 - регулятор подачи масла; 13 - зо­лотник; 14 - головка цилиндра; 15 - маслопровод; 16 - шкив привода вентиля­тора; 17 - гидродинамическая муфта; 18 - направляющий аппарат вентилятора; 19 - ротор вентилятора

При работе пускового двигателя до начала проворачивания колен­чатого вала основного двигателя происходит термосифонная циркуля­ция воды, т.е. под воздействием разности температур вода циркулирует из водяной рубашки 7 цилиндра пускового двигателя в его головку, а затем направляется в водяную рубашку 6 головки блока основного дви­гателя. Отдав теплоту головке блока цилиндров, вода по соединительно­му патрубку поступит опять в рубашку цилиндров пускового двигателя.

Во время работы основного двигателя принудительная циркуляция воды в системе охлаждения создается центробежным водяным насосом 9, который забирает воду из нижнего бака радиатора и нагнетает под давлением в водяную рубашку 6, где она охлаждает стенки цилиндров.

Из водяной рубашки блока вода направляется через отверстия и каналы в водяную рубашку головки цилиндров. По каналам потоки воды на­правляются к перемычкам клапанных гнезд, подверженным наиболь­шему нагреву. В холодном двигателе вода направляется термостатом из водяной рубашки к водяному насосу (по малому кругу), минуя радиа­тор, а в прогретом - в верхний бак радиатора (по большому кругу). Проходя из верхнего бака радиатора 2 в нижний по многочисленным трубкам, вода охлаждается. Воду охлаждает поток воздуха, создавае­мый вентилятором 3 и поступающий между трубками. Из нижнего бака радиатора вода вновь нагнетается насосом в водяную рубашку двигате­ля. На современных двигателях применяется закрытая система охлаж­дения. Она характеризуется тем, что радиатор герметично закрыт, толь­ко при повышенном или пониженном давлении он сообщается с атмо­сферой, для чего на нем установлен паровоздушный клапан.

Двигатели с воздушным охлаждением. Отвод теплоты от деталей таких двигателей происходит в результате принудительного обдува воз­духом цилиндров и их головок, для чего имеется роторный вентилятор, состоящий из ротора 19 (рис. 39, 6) с большим числом лопастей и неподвижного направляющего аппарата 18. Вращаясь с большой частотой, ротор нагоняет воздух под воздухораспределительный кожух 11. Авто­матическое регулирование теплового режима изменением частоты вра­щения ротора вентилятора введено на некоторых дизелях с жидкостным и воздушным охлаждением. С этой целью между шкивом 16 привода, вентилятора и ротором установлена гидродинамическая муфта 17 пере­менного наполнения маслом, а в головке цилиндра - регулятор 12 пода­чи масла. Гидромуфта 17 имеет два колеса с лопатками: ведущее - на­сосное (переднее по ходу двигателя) и ведомое - турбинное. Последнее жестко связано с ротором 19 и не связано с насосным колесом.

Когда двигатель не прогрет и температура головки цилиндра не­достаточна, золотник 13 не пропускает масло из смазочной системы в гидромуфту, в результате чего турбинное колесо с вентилятором не вращается. Двигатель быстро прогревается. При достижении нужной температуры прогрева чувствительный датчик регулятора 12 перемещает золотник 13 и открывает доступ масла в гидромуфту. Масло, попавшее внутрь муфты, захватывается лопатками ведущего колеса и отбра­сывается на лопатки ведомого. Это заставляет последнее вращаться вме­сте с ротором вентилятора, а у двигателей с жидкостным охлаждением -вместе с вентилятором. В кожухе гидромуфты расположены отверстия, через которые масло непрерывно сливается в картер двигателя. Чем вы­ше температура двигателя, тем большим количеством масла заполнена гидромуфта и тем с большей частотой вращается ротор вентилятора. При снижении температуры до определенного значения золотник ограничи­вает поступление масла в муфту, и вентилятор замедляет вращение.

Радиатор служит для охлаждения воды, поступающей в него из водя­ной рубашки двигателя. Он состоит из верхнего и нижнего баков, сердце­вины и деталей крепления. Баки и сердцевина радиатора многих двигателей для лучшей проводимости теплоты изготовлены из латуни. В сердцевине радиатора имеется ряд тонких пластин, сквозь которые проходит множест­во плоских вертикальных трубок, припаянных к ним. Вода, проходящая через сердцевину радиатора, разветвляется на большое число трубок. При таком строении сердцевины вода охлаждается интенсивнее благодаря уве­личению площади соприкосновения воды со станками трубок. В системе жидкостного охлаждения предусмотрено двойное регулирование теплового режима двигателя: шторкой (или жалюзи) и термостатом.

Вентилятор и водяной насос. Вентилятор включает в себя шесть или четыре лопасти 10 (рис. 40) приклепанные к крестовине 9.

Рис. 40. Водяной насос и вентилятор:

а - устройство; б - привод;

1 - корпус; 2 — крыльчатка; 3 - валик; 4 - пружина; 5 — уплотнительное устройство; о — верхний патрубок; 7 - масленка; 8 — шкив; 9 — крестовина; 10 — лопасть вентилятора; 11 -генератор; 12-ремень

Последняя привернута к шкиву 8, который приводится в движение от коленча­того вала через ременную передачу.

Шкив шпонкой и гайкой жестко закреплен на валике, который сво­бодно вращается в корпусе 1 водяного насоса на шариковых подшипни­ках. С другой стороны на валике 3 жестко посажена крыльчатка 2 водя­ного насоса, которая представляет собой диск с равномерно располо­женными на нем криволинейными лопатками, направляющими воду в водяную рубашку двигателя. Водяной насос закреплен на передней стенке блока цилиндров. Между корпусом насоса и блоком установлена паронитовая прокладка. Корпус насоса имеет два патрубка: боковой соединяет полость крыльчатки водяного насоса с нижним патрубком радиатора, а верхний 6 - с корпусом термостата.

Термостат (рис. 41, а и б) необходим для автоматического регулиро­вания температуры воды. Он изготовлен из латуни. К днищу корпуса 1 термостата припаян сильфон 5, несущий на себе вспомогательный клапан 4 и полый шток 6 с основным клапаном 3. Сильфон термостата, изготов­ленный в виде цилиндрической гармошки из тонкой латуни, заполнен легко кипящей жидкостью - смесью воды и этилового спирта.

Рис 41. Термостат с жидким наполнителем (а и б): а - основной клапан закрыт; б - основной клапан открыт; 1 - корпус; 2 - отверстие; 3 - основной клапан; 4 - боковой (вспомогательный) клапан; 5 - гофрированный стакан; б - шток; 7 - коробка; А - направление потока воды в водяной напор; Б - направление потока воды в радиатор

При температуре воды ниже 70 °С давление насыщенных паров жидкости в сильфоне низкое и он сжат, основной клапан 3 полностью закрыт, а вспомогательный 4 открыт. Вода циркулирует по малому кругу (минуя радиатор). При температуре воды выше 70 °С под давлением паров стакан растягивается, а шток и клапаны выдвигаются, Через от­крывшийся основной клапан вода проходит в радиатор. При температу­ре воды выше 85 °С вспомогательный клапан полностью закрывает бо­ковые окна корпуса. Доступ воды из термостата в водяной насос по ма­лому кругу прекращается. В основном клапане сделано небольшое отверстие 2, через которое выходит воздух при заполнении системы охлаждения водой.

Главный недостаток жидкостных термостатов - чувствительность их к изменению давления в системе, что делает их работу нечеткой. Термостаты с твердым наполнителем лишены этого недостатка.

Паровоздушный клапан, с помощью которого внутренняя полость радиатора сообщается с атмосферой, смонтирован в крышке заливной горловины радиатора. Если температура воды в радиаторе повышается до предельной (для данного двигателя), то под давлением паровой кла­пан открывается и избыток пара выходит наружу. Когда при охлажде­нии воды и конденсации пара в радиаторе создается разрежение, откры­вается воздушный клапан и в радиатор входит атмосферный воздух.

Ребра на цилиндрах и головках двигателей с воздушным охлаждением предназначены для увеличения поверхности охлаждения. Они расположены так, что поток охлаждающего воздуха проходит вдоль них и отводит теплоту от всех частей двигателя.

Вентилятор подает в систему охлаждения около 30 м³ воздуха за 1 мин. Этого количества воздуха достаточно для нормальной работы двигателя, когда температура окружающего воздуха 40 °С. Направляю­щий аппарат своими лопастями меняет направление проходящего через него воздуха против вращения ротора, что позволяет получить более высокое давление. Чтобы в вентилятор не попадали посторонние пред­меты, на направляющий аппарат надевают быстросъемную сетку.

Тепловое состояние двигателя с воздушным охлаждением регули­руют дроссельным диском, установленным под защитную сетку венти­лятора (на входе охлаждающего воздуха в вентилятор), а также включе­нием и отключением масляного радиатора переключателем, располо­женным на корпусе центрифуги.

Пусковой подогреватель. Для работы при температуре окружающей среды ниже 5 °С многие двигатели жидкостного охлаждения оборудуют пусковыми подогревателями, поскольку пуск двигателя в таких условиях затруднен. Различают подогреватели электрофакельные и жидкостные. Пусковой жидкостной подогреватель состоит из котла 11 (рис. 42), кожуха 12, поддона, топливного бака 3, электровентилятора 8, электромагнит­ного клапана 4, соединительной арматуры и пульта управления.

В камеру сгорания котла топливо (бензин низких сортов) попадает самотеком из бака 3. Поступление топлива дозируется регулировочной иглой 5 электромагнитного клапана 4. Воздух подается электровентилятором 8. Смесь воспламеняется свечой 1Q, о работе которой судят по на­калу спирали 6. Воду заливают в котел подогревателя через горловину 2.

Факел, образовавшийся в котле, подогревает полость котла, связанную с водяной рубашкой двигателя. Одновременно горячие газы направляются в кожух и подогревают масло в поддоне двигателя. Вода в системе охлаждения двигателя прогревается до температуры 60...70 °С, а масло в поддоне двигателя - до 40...50 °С.

Рис 42. Пусковой жидкостной подогреватель: 1 - двигатель; 2 - заливная горловина подогревателя; 3 - топливный бак; 4 - электромагнитный клапан; 5 - Регулировочная игла; 6 - контрольная спи­раль; 7 - переключатель; 8 - электровентилятор; 9 - штуцер для присоединения топливоподводящей трубки; 10 - свеча накаливания; 11 - котел; 12 - кожух поддона

Пусковой подогреватель обеспечивает надежный пуск двигателя в течение 20 минут.

Контрольные вопросы

1. Перечислите основные части системы жидкостного охлаждениядвигателя.

2. Какого назначение термостата?

3. Для какой цели в крышке заливной горловины радиатора смонтирован паровоздушный клапан?

4. Расскажите об устройстве и схеме действия предпускового по­догревателя.

Дата добавления: 2014-12-26