Система охлаждения служит для принудительного отвода теплоты от цилиндров и головки двигателя и передачи ее в атмосферу.

Необходимость в системе охлаждения вызывается тем, что стенки цилиндров, камер сгорания и внутренние детали двигателя, соприкасающиеся с раскаленными газами, при работе сильно нагреваются. Если не отводить теплоту от стенок цилиндров и камер сгорания, то из-за перегрева деталей двигателя возможны выгорание слоя смазки между ними и заклинивание движущихся деталей вследствие чрезмерного их расширения.

Система охлаждения может быть воздушной или жидкостной. При воздушной системе охлаждения теплота от цилиндров и головки двигателя передается непосредственно обдувающему их воздуху. Для увеличения поверхности теплоотдачи на цилиндрах и головке делают специальные охлаждающие ребра, отливаемые с ними как одно целое. Цилиндры окружены металлическим кожухом.

Через образовавшуюся воздушную рубашку прогоняется с помощью вентилятора воздух, охлаждающий двигатель. Интенсивность охлаждения двигателя регулируется специальными заслонками, установленными на входе холодного воздуха в воздушную рубашку и выходе из нее. Заслонками управляют вручную или автоматически с помощью термостатов. Вентилятор осевого типа приводится в действие ременной передачей от шкива коленчатого вала.

Воздушная система охлаждения применяется лишь на двигателях небольшой мощности, например двигателях для мотоциклов и мотоблоков. К преимуществам такой системы относятся простота устройства, некоторое снижение массы двигателя и удобство обслуживания. Для более мощных двигателей применение воздушной системы охлаждения затрудняется ввиду необходимости отвода большого количества теплоты и обеспечения равномерного охлаждения всех нагревающихся поверхностей двигателя.

В систему жидкостного охлаждения с принудительной циркуляцией жидкости (рис. 2.14) входят рубашки головки и блока, радиатор 21, Жалюзи радиатора /, расширительный бачок 3, Нижний и верхний соединительные патрубки со шлангами, жидкостный насос 18 С перепускным шлангом 6, Вентилятор 19 И термостат 7, радиатор отопителя 12 С трубками отвода 10 И подвода 11 И краном 8.

В качестве охлаждающей жидкости в современных двигателях используются специальные смеси, состоящие из этиленгликоля (40...60%) и дистиллированной воды с добавлением специальных антикоррозионных и других присадок. Применение мягкой

Воды, т. е. воды с низким содержанием кальция, допускается только кратковременно и в крайних случаях.

Охлаждающей жидкостью заполняются рубашки головки и блока, патрубки и радиатор. При работе двигателя приводимый от него в действие жидкостный насос создает круговую циркуляцию воды через рубашку, патрубки и радиатор.

Охлаждающая жидкость в первую очередь направляется к наиболее нагреваемым поверхностям блока или головки (гнезда клапанов и др.). Проходя по рубашке блока и головки, жидкость омывает стенки цилиндров и камер сгорания и охлаждает двигатель.

Рис. 2.14. Система жидкостного охлаждения двигателя ЗИЛ-508.10:

1 — жалюзи радиатора; 2 — рубашка охлаждения головки компрессора; 3 — Расширительный бачок; 4 — шланг отвода воздуха из радиатора; 5 — пробка расширительного бачка; 6 — перепускной шланг (байпас); 7 — термостат; 8 — Кран отключения радиатора отопителя; 9 — шланг заливки охлаждающей жидкости в систему охлаждения; 10 И 11 — Трубки соответственно отвода и подвода жидкости от радиатора отопителя; 12 — радиатор отопителя; 13 — датчик указателя температуры охлаждающей жидкости; 14 — дозирующая вставка; 15 — сливной кран картера двигателя; 16 — привод сливного крана; 17 — сливной кран патрубка радиатора; 18 — Жидкостный насос; 19 — Вентилятор; 20 — ремень привода жидкостного насоса; 21 — радиатор; 22 — Резиновая подушка крепления радиатора; — — направление движения охлаждающей жидкости

Нагретая жидкость по верхнему патрубку поступает в радиатор, где, разветвляясь по трубкам на тонкие струйки, охлаждается воздухом, который проходит между трубками и вращающимися лопастями вентилятора. Охлажденная жидкость вновь поступает в рубашку двигателя.

В V-образных карбюраторных двигателях общий жидкостный насос, соединенный нижним патрубком с радиатором и установленный на одном валу с вентилятором, нагнетает жидкость по двум патрубкам и распределительным каналам в рубашки обеих секций блока. Нагретая жидкость, отводимая от головок по каналам, обычно отлитым в верхней крышке блока, через общий термостат и верхний патрубок поступает обратно в радиатор.

В современных двигателях применяется только закрытая система охлаждения с расширительным бачком. Бачок размещается выше радиатора и соединяется с ним шлангом. Запас жидкости в бачке компенсирует понижение ее уровня в радиаторе. В бачке также конденсируются пары жидкости при ее кипении. Все это уменьшает необходимость частой доливки жидкости в систему. Максимальный и минимально допустимый уровень охлаждающей жидкости в двигателе определяют по меткам в расширительном бачке или по показанию специального сигнализатора на панели приборов, датчик которого устанавливается в расширительном бачке.

Система может сообщаться с атмосферой только через специальный паровоздушный клапан, расположенный в наливной горловине. Поэтому при закипании жидкости в системе поддерживается избыточное давление и повышается температура кипения.

Радиатор. Для охлаждения жидкости, поступающей из жидкостной рубашки двигателя, служит радиатор, состоящий из верхнего и нижнего бачков, соединенных сердцевиной. Жидкость охлаждается воздухом, проходящим через сердцевину радиатора.

Верхний и нижний бачки радиатора являются сборными резервуарами для жидкости. В бачках имеются патрубки, соединяющиеся с патрубками жидкостной рубашки двигателя. У верхнего патрубка внутри бачка установлен козырек, распределяющий входящую через патрубок жидкость по всему бачку. Верхний бачок соединен шлангом с расширительным бачком, который служит для отвода пара из радиатора в случае закипания жидкости и воздуха — при заправке жидкостью.

Бачки соединяются при помощи сердцевины, которая для отвода необходимого количества теплоты имеет большую поверхность охлаждения (около 15...25 м2), что обеспечивается при малых внешних размерах ее соответствующей конструкцией.

Применяют три типа сердцевин радиатора: трубчато-пластинчатую, трубчато-ленточную и пластинчатую. В трубчато-пластин-

Чатом радиаторе сердцевина состоит из нескольких рядов латунных или алюминиевых трубок, концы которых впаяны в верхний и нижний бачки. Для лучшего охлаждения жидкости трубки делают плоскими и располагают в рядах в шахматном порядке. Поперек трубок установлены в большом количестве тонкие латунные, стальные или алюминиевые пластины, называемые охлаждающими ребрами, которые увеличивают поверхность охлаждения сердцевины и способствуют более интенсивной отдаче теплоты от жидкости воздуху, проходящему через сердцевину радиатора.

В трубчато-ленточном радиаторе сердцевина также состоит из нескольких рядов плоских трубок, но располагаемых в глубину одна за другой. Между соседними рядами трубок по всей их высоте впаяна гофрированная широкая лента из меди или алюминия, обычно имеющая специальные выдавки и просечки. При трубча-то-ленточной конструкции охлаждающая поверхность сердцевины при тех же размерах возрастает, поэтому такие радиаторы широко применяются.

В пластинчатом радиаторе сердцевина образуется несколькими плоскими широкими гофрированными полыми пластинами, расположенными по всей глубине сердцевины радиатора и спаянными выступами между собой. В воздушные каналы, образованные между трубками, дополнительно впаивают охлаждающие пластины.

Для придания радиатору большей прочности с обеих его сторон припаивают или приваривают жесткие стальные боковины. С задней стороны сердцевины радиатора обычно закрепляют стальной или пластмассовый направляющий кожух, в котором вращаются лопасти вентилятора. Кожух обеспечивает более интенсивное просачивание воздуха через сердцевину.

Радиатор вставляют в рамку и винтами прикрепляют к ней его боковины. При помощи рамки или специальных скоб радиатор закрепляют на раме автомобиля на резиновых подушках впереди двигателя или крепят его кронштейнами боковин к переднему щиту моторного отсека болтами.

Патрубки бачков радиатора соединены с патрубками двигателя гибкими резиновыми шлангами, плотно закрепленными на патрубках стяжными хомутами, затягиваемыми с помощью винтов. Вследствие гибкого соединения патрубков двигатель и радиатор без нарушения соединения могут иметь некоторые относительные перемещения.

Для регулирования количества циркулирующего воздуха через сердцевину радиатора перед ним располагают установленные на осях в специальной рамке металлические поворачивающиеся жалюзи с вертикальным или горизонтальным расположением створок. Жалюзи управляются с помощью системы рычагов и троса рукояткой с места водителя или автоматически при помощи специального термостата.

Для слива жидкости на нижнем бачке или патрубке радиатора устанавливают сливной кран. Сливные краны устанавливают также в нижних точках блока или в застойных зонах.

В верхнем бачке или в патрубке термостата закрепляются датчики электрического указателя температуры жидкости и ее аварийного перегрева.

Пробка с паровоздушным клапаном. Наливная горловина закрыта пробкой, поддерживающей повышенное давление в системе охлаждения. Пробка устанавливается на расширительном бачке или, при его отсутствии, на верхнем бачке радиатора.

Герметичность закрытия пробки обеспечивается диафрагмен-ной пружиной 3 (рис. 2.15, А) И скольжением усиков корпуса пробки при ее повороте по скошенным краям верха патрубка горловины.

Пароотводная трубка 1 Впаяна сбоку в горловину над клапанами пробки. Впускной клапан 5 Пробки нагружен слабой пружиной 4 И свободно пропускает внутрь расширительного бачка (радиатора) через пароотводную трубку атмосферный воздух, что устраняет возможность возникновения в бачке разрежения (более 0,1 МПа) при конденсации паров жидкости и тем самым предохраняет бачок от смятия давлением атмосферного воздуха.

Выпускной клапан 6 Нагружен более сильной пружиной 2 И открывается для выпуска пара только тогда, когда давление в бачке превышает атмосферное и достигает 13... 15 МПа (рис. 2.15, Б). При этом вследствие повышенного давления температура кипения жидкости в бачке повышается примерно до ПО °С.

Поэтому при тяжелых условиях работы, когда двигатель перегревается, в закрытой системе охлаждения жидкость закипает реже, при этом значительно уменьшается ее расход. Кроме того, с повышением температуры кипения жидкости несколько возрастает эффективность действия системы охлаждения без увеличения раз-

Рис. 2.15. Схема работы паровоздушной пробки:

А —- открыт впускной воздушный клапан; Б — Открыт выпускной паровой клапан; / — пароотводная трубка; 2 — пружина выпускного клапана; 3 — Диафраг-менная пружина; 4 — пружина впускного клапана; 5 — впускной клапан; 6 —

Выпускной клапан

Меров радиатора. В связи с этим на автомобилях некоторых марок давление в системе охлаждения увеличено до 20 МПа, что обеспечивает повышение температуры кипения жидкости до 119... 120 °С (ЗИЛ-433360).

Жидкостный насос. Принудительную циркуляцию жидкости в системе охлаждения создает жидкостный насос центробежного типа.

У большинства моделей двигателей жидкостный насос, установленный на одном валике с вентилятором, располагается в верхней передней части блока и приводится в действие от коленчатого вала с помощью ременной передачи.

Основными деталями жидкостного насоса являются чугунный или алюминиевый корпус 14 (рис. 2.16) с подводящим патрубком, валик 8 С закрепленной на нем ступицей 3 Для крепления вентилятора, установленный на двух шарикоподшипниках 5 и 7 в корпусе подшипников Я прикрепленном к корпусу болтами, крыльчатка 75, закрепленная на внутреннем конце валика болтом 72, с уплотнителями 16 И 77.

Крыльчатки изготовляются из чугуна, алюминиевого сплава или пластмассы. Корпус насоса с торца закрывается крышкой или непосредственно крепится на прокладке к передней плоскости блока двигателя.

Жидкость по подводящему патрубку поступает внутрь корпуса и подводится к центру вращающейся крыльчатки. Увлекаемая крыльчаткой жидкость приобретает вращательное движение и под

Рис. 2.16. Жидкостный насос и вентилятор двигателя ЗИЛ-508.10:

/ — вентилятор; 2 — шкив; 3 — Ступица; 4 — Упорное кольцо; 5 и 7 — шарикоподшипники; 6 — распорная втулка; 8 — Валик; 9 — корпус подшипников; 10 —-Пресс-масленки; // — прокладка; 12 — Болт крепления крыльчатки; 13 — Шайба; 14 — корпус насоса; 15 — Крыльчатка; 16 — Уплотнитель вала; 17 — упорная

Уплотняющая шайба

Действием центробежной силы отбрасывается к стенкам корпуса, далее через выходной канал или через два выходных канала (у V-образных двигателей) под напором поступает в рубашку двигателя.

Утечка жидкости в месте выхода валика из корпуса насоса предотвращается специальным самоподжимным уплотнителем 16, Состоящим из резиновой манжеты с латунными обоймами, плотно надетой на валик, и уплотняющей шайбы 17, входящей выступами в пазы крыльчатки и плотно прижимаемой пружиной к торцовой закаленной и отполированной поверхности корпуса или специальной втулки, запрессованной в корпус.

Шайбу 17 изготовляют из текстолита, стеклотекстолита, гра-фитометаллической композиции и других материалов, обеспечивающих хорошую приработку шайбы к упорной поверхности корпуса подшипников и незначительный ее износ. Уплотняющее устройство, закрепленное в крыльчатке стопорным кольцом, вращается вместе с крыльчаткой. Хорошо приработанная поверхность шайбы плотно прижимается к торцу корпуса, что препятствует подтеканию жидкости.

Шарикоподшипники 5 и 7, на которых вращается валик, закреплены в корпусе и на валике стопорными кольцами или установлены во втулке, которая крепится в корпусе стопорным винтом. Между шарикоподшипниками поставлена распорная втулка 6, А с боков они защищены манжетами. Шарикоподшипники смазывают густой смазкой через пресс-масленки 70; смазку нагнетают под давлением до тех пор, пока она не появится из контрольного отверстия корпуса. У некоторых насосов полости надежно уплотненных подшипников заполняют специальной смазкой при сборке, без добавления ее в процессе эксплуатации.

Чтобы избежать попадания жидкости в подшипники в случае просачивания ее через уплотняющее устройство, что приводит к их коррозии, в корпусе насоса предусмотрено сливное отверстие, а на валике — водосбрасывающий бурт или канавка. У дизелей ЯМЗ жидкостный насос расположен на блоке сбоку в нижней передней или задней части и имеет ременный или шестеренный привод отдельно от вентилятора.

Вентилятор. Для повышения скорости потока воздуха, проходящего через сердцевину радиатора, служит вентилятор. У большинства двигателей он объединен с жидкостным насосом (см. рис. 2.16).

Применяют вентиляторы с металлическими или пластмассовыми крыльчатками. Лопасти вентилятора изогнуты относительно плоскости вращения, что необходимо для создания тяги воздуха. Число лопастей может быть разным.

Наибольшее распространение находят четырехлопастные вентиляторы обычно с Х-образным расположением лопастей. При Х-образном расположении лопастей, когда угол между ними не ра-

Вен 90°, они получаются более жесткими, кроме того, устраняются резонансные явления, вследствие чего при вращении вентилятора уменьшаются вибрация лопастей и их шум, что важно для быстроходных двигателей.

Применяются также пяти - и шестилопастные вентиляторы. В многолопастных металлических вентиляторах концы лопастей изготовляют с отогнутыми в сторону радиатора концами, что повышает интенсивность их действия. С этой же целью у большинства двигателей вентилятор располагают в кожухе, прикрепленном к радиатору.

Ременный привод вентилятора состоит из двух шкивов и соединяющего их одного или двух ремней из прорезиненной ткани. Ведущий шкив закреплен на конце коленчатого вала, а ведомый — на ступице вентилятора.

Вентилятор и ременная передача работают нормально только при правильном натяжении ремня, поэтому в приводе вентилятора установлено специальное натяжное устройство. При объединении вентилятора с жидкостным насосом их приводной ремень охватывает обычно также шкив генератора системы электрооборудования.

Натяжение ремня в этом случае производится перемещением генератора путем поворота его вокруг крепящего болта. В установленном положении генератор закрепляют болтом в направляющей планке. У некоторых двигателей натяжение ремня регулируется специальным натяжным роликом или изменением числа регулировочных прокладок между боковинами составного приводного шкива. У дизелей ЯМЗ вентилятор имеет шестеренный привод.

Чтобы уменьшить потери мощности двигателя на привод вентилятора и улучшить работу системы охлаждения, применяют отключаемые вентиляторы с автоматизированным приводом (дизели КамАЗ). Муфты отключают вентилятор при пониженной температуре окружающего воздуха.

В этом случае корпус шкива привода вентилятора снабжается электромагнитной муфтой, состоящей из корпуса с обмоткой и подвижного якоря, располагающегося на расстоянии 0,5 мм от корпуса электромагнита.

На некоторых двигателях применяется также гидравлическая муфта отключения вентилятора, действие которой основано на использовании специальной жидкости большой вязкости.

Термостат. Термостат представляет собой клапан, установленный в верхнем патрубке жидкостной рубашки двигателя, и предназначен для регулирования циркуляции жидкости в радиаторе и поддержания ее оптимальной температуры. Термостат служит также для ускорения прогрева холодного двигателя.

Двигатель работает наиболее эффективно в том случае, если температура охлаждающей жидкости, выходящей из двигателя, поддерживается в пределах 85...90°С. При закипании жидкости

Мощность двигателя и его экономичность снижаются. Если жидкость чрезмерно холодна, то увеличивается конденсация топлива, что приводит к смыванию смазки со стенок цилиндров и разжижению ее в картере, а также к росту тепловых потерь, из-за чего уменьшается мощность двигателя и повышается расход топлива. Особенно сильно конденсируется топливо в процессе пуска карбюраторных двигателей в холодное время года, что приводит к усиленному износу их деталей.

В настоящее время применяют в основном одноклапанные термостаты с элементом, имеющим твердый наполнитель — смесь церезина с медным порошком (активная масса).

Активная масса помещена в толстостенный медный баллончик и закрыта резиновой мембраной. Сверху мембраны установлен резиновый буфер, предохраняющий ее от разрушения.

При нагреве охлаждающей жидкости до 69... 72 °С активная масса в баллончике начинает плавиться и расширяться, перемещая мембрану вверх. При этом мембрана действует на буфер и шток, который, поднимаясь, открывает клапан. При температуре 83...85°С клапан полностью открывается, и охлаждающая жидкость начинает циркулировать по большому кругу через жидкостный радиатор.

При охлаждении активная масса затвердевает, ее объем уменьшается, мембрана опускается вниз и клапан под действием пружины закрывается. При этом охлаждающая жидкость начинает циркулировать по малому кругу, минуя радиатор. Схема работы термостата показана на рис. 2.17.

Рис. 2.17. Схема работы термостата:

А —- термостат закрыт; Б — термостат открыт; / — нижний патрубок термостата; 2 — Прокладка; 3 — Верхний патрубок термостата; 4 — Регулировочный винт; 5 — Резиновое уплотнение; 6 — мембрана; 7— корпус термостата; 8 —- заслонка; 9 — Кронштейн пружины; 10 — пружина; // — корпус; —— направление движения жидкости

При повреждении термостат отремонтировать нельзя, его следует заменить.