Система охлаждения Назначение системы охлаждения 1 Поддержание

Система охлаждения

Назначение системы охлаждения 1. Поддержание оптимального температурного режима при разных режимах работы и разных нагрузках 2. Прогрев системы до заданной температуры 3. Отвод тепла от деталей двигателя

Предъявляемые требования к системе охлаждения 1. Температура охлаждающей жидкости, находящейся в головке блока цилиндров, должна быть равна 85 — 115 ºС 2. Быстрый прогрев двигателя до заданной температуры после пуска 3. Автоматическое поддержание оптимального теплового режима двигателя 4. Минимальные затраты энергии на привод агрегатов системы 5. Малый вес и габариты 6. Низкая шумность работы агрегатов 7. Высокая эксплуатационная надёжность 8. Удобство, простота и малая трудоёмкость технического обслуживания и ремонта 9. Борьба с кавитацией

Недостатки работы двигателя при отклонених температурного режима 1. При повышенных температурах: - интенсивнее окисление масла - повышенное нагарообразованию на днище поршня - ухудшение теплоотдачи, перегрев и даже прогорание поршней и поршневых колец - уменьшение толщины масляного слоя, падение давления в системе - кавитация 2. При пониженных температурах: - повышенное коррозионно-механическое изнашивание - смывание масляной пленки - образующейся топливной эмульсии - проникновение в картерное масло сконденсированных водяных паров - коагуляция примесей и гидролиз присадок с образованием липких осадков - шламов

Основные рассчетные соотношения систем охлаждения Количество теплоты, которое необходимо отводить от двигателя: Эффективность теплоотвода

Классификация систем охлаждения 1. Жидкостная 2. Воздушная

Жидкостная система охлаждения

Жидкостная система охлаждения Характерные особенности: Теплота, отводимая от двигателя, передается жидкости, прокачиваемой через двигатель, затем от жидкости воздуху; после этого теплота рассеивается в окружающую среду Преимущества: 1. Хорошие теплофизические свойства 2. Шумность двигателя меньше 3. Больше жесткость корпуса двигателя Недостатки: 1. Масса двигателя с жидкостным охлаждением больше 2. Появляется потребность применения цветных металлов 3. Потребность в охлаждающей жидкости 4. Образование накипи в рубашке охлаждения и трубках радиатора и как следствие ухудшение теплообмена

Схема жидкостных систем охлаждения • а. термосифонная система ; • б. с принудительной циркуляцией жидкости ; • в. смешанная система

Схема системы жидкостного охлаждения двигателя 1. трубопровод; 2. заливная горловина с пробкой; 3. трубопровод к расширительному бачку; 4. датчик температуры; 5. водяной насос; 6. рубашка охлаждения головки блока; 7. рубашка охлаждения блока цилиндров; 8. кран; 9. радиатор; 10. сливной кран; 11. водомасляный теплообменник; 12. сливной кран; 13. радиатор; 14. вентилятор; 15. малый круг циркуляции охлаждающей жидкости; 16. термостат; 17. трубопровод к блоку цилиндров; 18. расширительный бачок.

Круги циркуляции жидкости • • Малый круг (при прогреве двигателя): 1 – 3 – 4 – 5 – 6 – 10 – 1 • Большой круг (при прогретом двигателе): 1 – 3 – 4 – 5 – 6 – 9 – 11 – 12 – 14 – 17 – 19 – 1 •

Двухконтурная система охлаждения Характерные особенности: 1. Два термостата (один на головке блока, другой – на блоке цилиндров) 2. Два раздельных контура (головка блока цилиндров и блок цилиндров) 3. Температура головки блока 870 С 4. Температура в рубашке блока цилиндров 1050 С Преимущества: 1. лучше прогрев блока цилиндров 2. снижение потерь на трение в КШМ 3. лучшее охлаждение камер сгорания (в результате чего повышается наполнение цилиндров и снижается склонность смеси к детонации)

Двухконтурная система охлаждения

Двухконтурная система охлаждения: принцип работы 1. При температурах охлаждающей жидкости от 87 до 105 С˚. Один термостат открыт, а второй закрыт. В результате чего температура охлаждающей жидкости в головке цилиндров стабилизируется на уровне 87 С˚, а в блоке цилиндров она продолжает повышаться. Охлаждающая жидкость движется по контуру, включающему: насос охлаждающей жидкости; головку цилиндров; корпус термостатов; радиатор отопителя; охладитель масла; клапан перепуска отработавших газов; расширительный бачок; радиатор;

Двухконтурная система охлаждения: принцип работы 2. При температурах охлаждающей жидкости свыше 105 С˚: Оба термостата открыты. В результате этого температура охлаждающей жидкости в головке цилиндров стабилизируется на уровне 87 С˚ , а в блоке цилиндров она устанавливается на уровне 105 С˚. Охлаждающая жидкость движется по контуру, включающему: насос охлаждающей жидкости; головку цилиндров; корпус термостатов; радиатор отопителя; охладитель масла; клапан перепуска отработавших газов; расширительный бачок; радиатор; блок цилиндров

Элементы системы жидкостного охлаждения

Жидкостной насос. Назначение: 1. Создаёт циркуляцию жидкости 2. Препятствует образованию паровоздушных пробок 3. Обеспечивает равномерное охлаждение Тип насоса – центробежный Характерные особенности: • • Крыльчатки насоса изготовляют из бронзы или пластмасс; Величина напора, создаваемая насосом, достигает 0, 05 -0, 15 МПа; Скорость жидкости во впускных каналах насоса не превышает 2, 5 -3 м/с; Мощность, затрачиваемая на привод насоса, составляет 0, 5 -1% эффективной мощности двигателя.

Жидкостной насос 1. валик; 2. кулачковая муфта привода; 3. подшипник; 4. водосбрасыватель; 5. упорное кольцо сальника; 6. корпус насоса; 7. крыльчатка; 8. манжета сальника; 9. стопорный винт; 10. крышка с патрубком; 11. штуцер отвода воды из компрессора; 12. окно корпуса; 13. маслоотражатель; 14. место раскернивания

Термостат Назначение: 1. Регулирование циркуляции охлаждающей жидкости 2. Предупреждает переохлаждение двигателя 3. Ускорение прогрева двигателя после холодного пуска

Типы термостатов а. Жидкостный б. С твердым наполнителем

Термостат с твердым наполнителем Преимущества: 1. Имеет значительный коэффициент объемного расширения 2. Большие перестановочные усилия и нечувствительность термостата к изменению внешнего давления 3. Наибольшее расширение достигается при температуре 75– 80° С. 4. Отсутствуют утечки рабочего тела 5. Большой ресурс работы

Жидкостный темостат Недостатки: 1. Зависимость от внешнего давления, что может вызвать значительное колебание температуры открытия клапана. 2. Возможность утечек этилового спирта

Принцип работы термостатов: • • а. жидкостной б. с твердым наполнителем I и IV -термостаты открыты; II и III-термостаты закрыты

Принцип работы термостатов: 1. корпус водяного насоса; 2. гофрированный баллон; 3 и 13. штоки; 4. прокладка; 5 и 15. клапаны термостатов; 6 и 16. патрубки; отводящие горячую жидкость 7 и 18. корпусы термостатов; 8. кронштейн; 9. баллон термостата; 10. твердый наполнитель; 1. резиновая мембрана; 12. направляющая втулка; 14. возвратная пружина; 17. коромысло клапана; 19. буфер; 20. впускной трубопровод

Радиаторы Назначение: Охлаждение нагретой жидкости за счет отдачи тепла через стенки трубок в окружающую атмосферу. Типы радиаторов: 1. Трубчато-пластинчатые (состоят из нескольких рядов трубок проходящих сквозь пакет набранных с зазором поперечных пластин увеличивающих теплоотвод). 2. Трубчато-ленточные (между плоскоовальными трубками, установленными в ряд, прокладывают гофрированную ленту. Конструкция радиатора получается более жесткой и технологичной, что позволяет использовать для оребрения более тонкую ленту).

Радиатор 1. стойка; 2. тяга; 3. каркас; 4. жалюзи; 5. пробка радиатора; 6. горловина радиатора; 7. верхний бачок; 8, 12. гибкие шланги; 9. направляющий кожух; 10. отводящий патрубок; 11. сердцевина радиатора; 13. сливной краник радиатора; 14. нижний бачок; 15. рукоятка привода жалюзи; 16. фиксатор;

Радиаторы системы охлаждения а. Трубчато-пластинчатые б. Трубчато-ленточные

Типы сердцевины радиаторов а. трубчатые; б. пластинчатые; в. сотовые

Пробка радиатора 1. Воздушный клапан 2. Паровой клапан 3. Паровоздушная трубка

Изготовление радиатора

Расширительный бачок Назначение: Служит для компенсации изменения объема жидкости, возникающего во время работы двигателя

Расширительный бачок 1. Расширительный бачок 2. Пробка радиатора 3. Шайба самонарезающего болта 4. Саморез с шестигранной головкой 5. Датчик уровня охлаждающей жидкости в радиаторе 6. Шланг 7. Держатель провода 8. Шланг для прокачки 9. Хомут крепления шланга 10. Воздухоотводная труба 11. Водяной шланг 12. Хомут крепления шланга

Вентиляторы жидкостной системы охлаждения Назначение: Обеспечение охлаждения рабочей жидкости за счет прокачки воздуха через решетки радиатора. Способы отключения вентилятора: • Фрикционная муфта • Магнитная муфта • Электродвигатель • Вязкостная и гидродинамическая муфта

Вентиляторы жидкостной системы охлаждения а. Штампованный стальной б. Литой алюминиевый в. Пластмассовый 1. Радиатор 2. Кожух 3. Направляющий аппарат 4. Вентилятор

Электродвигатель Достоинства: 1. Простота Недостатки: 1. большие затраты энергии для привода большого вентилятора

Гидравлическая муфта Назначение: Передача крутящего момента за счет циркуляции жидкости Принцип работы: Изменение объема циркулирующей жидкости Достоинства: Возможность отключения и изменения частоты вращения Вентилятора Недостатки: 1. Сложность конструкции 2. Высокая масса

Гидравлическая муфта 1. втулка вентилятора; 2. ведомый вал; 3. ведущий шкив; 4. гидравлическая муфта

Гидравлическая и электромагнитная муфты 1. Ведомая часть, турбинное 2. колесо 3. Крышка 3. Ведущая часть, насосное колесо 4. Лопасти 5, 6 Наружный и внутренний тор 7. Клапан заполнения 8. Радиатор 9. Предохранительный клапан 10. Насос 11. Бачок 12. Клапан опорожнения 13. Ведущая часть 14. Неподвижный корпус 15. Обмотка возбуждения 16. Ведомая часть

Вязкостная муфта Назначение: Передача крутящего момента за счет трения вязких жидкостей о рабочие поверхности ведущего и ведомого дисков. Достоинства: 1. Бесшумность работы 2. Плавное трогание и разгон вентилятора 3. Снижение уровня шума Недостатки: 1. Конструктивная сложность 2. Высокая стоимость

Вязкостная муфта 1. ведомое звено; 2. ведущее звено; 3. лопасти вентилятора; 4. ведущий вал В качестве рабочей жидкости в этих муфтах используется силиконовое масло, обладающее большой и малоизменяющейся в широком диапазоне температур вязкостью.

Фрикционная муфта Недостатки: 1. Сложная конструкция (дополнительные фрикционные диски) 2. Необходимость подачи под давлением масла 3. Большие габариты

Магнитная муфта Недостатки: 1. Используется биметалический диск, который искривляется при нагреве и проскальзывает 2. малая эффективность

Охлаждающие жидкости

Охлаждающая жидкость Назначение: • Поглощение теплоты и отвод ее от деталей двигателя Применяются следующие виды жидкости: • • • Вода Антифриз Тосол

Охлаждающая жидкость Требования, предъявляемые к охлаждающим жидкостям: • • Высокая теплоемкость и теплопроводность. Низкая температура замерзания (безопасная эксплуатация автомобиля практически при любых отрицательных температурах охлаждающего воздуха). Высокая температура кипения (нормальная работа двигателя в летнее время). Высокая температура воспламенения (обеспечивает безопасность при использовании). Малая вязкость, особенно при низких температурах (высокая затрудняет циркуляцию и снижает теплопередачу). Малая вспениваемость(при большой снижается теплопередача, возможет перегрев двигателя и образование паровых пробок). Низкая коррозионная активность (этот показатель является одним из решающих при оценке качества антифриза). Инертность к резиновым шлангам и уплотнителям.

Вода Преимущества: • Большая удельная теплоемкость • Низкая вязкость • Доступна в любых количествах • Низкая стоимость • Безвредна для здоровья человека

Вода Недостатки: • Содержание примесей в виде мельчайших взвешенных частиц растворенных газов и солей • Образование накипи и коррозии

Тосол Характерные особенности: - В качестве антифриза в Тосоле используется этиленгликоль -Температуры замерзания системы этиленгликоль - вода ниже минус 65 °C не бывает -ТОСОЛ-40 жидкость голубого цвета, ТОСОЛ-65 красный - Этиленгликоль понижает температуру замерзания водных растворов Химическая формула этиленгликоля

Тосол

Тосол и антифриз • Достоинства: • При замерзании не расширяются • Не образуют твердой сплошной массы • Не образуют накипь(добавлены антикоррозионные присадки)

Тосол и антифриз Недостатки: • Теплоемкость антифризов ниже • Крайне ядовиты • Большой коэффициент объемного расширения

Воздушное охлаждение

Воздушная система охлаждения Характерные особенности: Теплота от цилиндров двигателя и их головок отводится воздухом, который в качестве рабочего тела обладает гораздо худшими теплофизическими свойствами, чем жидкость. Достоинства: 1. Простота и удобство в эксплуатации 2. Быстрый прогрев двигателя 3. Малые габаритные и массовые размеры двигателя Недостатки: 1. Значительный расход мощности на привод вентилятора 2. Ухудшение наполнения цилиндра 3. Повышенный шум при работе 4. Большая тепловая напряженность отдельных деталей

Воздушная система охлаждения Разновидности: Применяют две схемы подачи охлаждающего воздуха: 1. С нагнетающим вентилятором 2. С просасывающим вентилятором

Двигатель с системой воздушного охлаждения

Расположение насоса воздушного охлаждения а. На рядных двигателях располагают спереди или сбоку б. На V-образных в развале цилиндров

Система воздушного охлаждения 1. Сетка 2. Гидромуфта 3. Направляющий аппарат 4. Шкив 5, 9 Трубопроводы 6. Вентилятор 7. Термодатчик 8. Клапан 10, 11 Направляющий кожух 12. Масляный радиатор

Конструкция вентилятора системы воздушного охлаждения 1. Вентилятор 2. Упорные шайбы 3. Стяжной болт 4. Шкив привода 5. Направляющий аппарат 6. Крыльчатка

Пусковые подогреватели Назначение: Пусковые подогреватели служат для предварительного прогрева двигателя перед пуском в холодную погоду Классификация: • 1. Устройства, использующие электрическую энергию (Defa) • 2. Устройства, использующие энергию, выделившуюся при сгорании топлива (Vebasto) • 3. Устройства, использующие энергию, запасённую в специальном термос-аккумуляторе.

Пусковой подогреватель

Пусковой подогреватель 1 – карбюратор 2 – фильтр 3 – электротопливонасос 4 - щиток управления 5 - спираль 6 – выключатель электротопливонасоса 7 - выключатель свечи 8 – выключатель электродвигателя вентилятора 9 – вентилятор 10 – шланг 11 - топливный насос 12 - отводящий штуцер 13 - свеча 14 - котел подогревателя 15 - дренажная трубка 16 - насадок котла 17 - лоток 18 - сливной краник 19 - подводящий штуцер 20 - воронка 21 - пробка воронки 22 - топливный краник

Принцип работы пускового подогревателя

Пусковой подогреватель Defa На блоке цилиндров: Общий вид

Пусковой подогреватель Defa Характерные особенности: • Электрическая спираль устанавливается в рубашку охлаждения двигателя • При подаче на нее напряжения она нагревается и разогревает охлаждающую жидкость • Для равномерного прогрева двигателя в систему встраивается циркуляционный насос с электрическим приводом • Система подогрева DEFA позволяет полностью прогреть двигатель еще до запуска Достоинства: • Возможность прогрева двигателя в непроветриваемых помещениях • Практически бесшумны • Имеют невысокую себестоимость Недостатки: • Необходим внешний источник электрической энергии • Значительные затраты электроэнергии, которые определяются временем прогрева и литражом (массой) двигателя

Пусковой подогреватель Vebasto 1. Помпа 2, 3. Входные каналы 4. Штифт накаливания 5. Камера сгорания 6. Теплообменник 7. Выходной канал

Пусковой подогреватель Vebasto Характерные особенности: • в рубашку охлаждения двигателя встраивается дополнительный узел- подогреватель • Подогреватель устанавливается либо за подкрылком, на лонжероне около переднего колеса, либо перед радиатором • Работа подогревателя регулируется автоматически электронным блоком управления • Момент запуска, режим и продолжительность работы устанавливаются пользователем припомощи блока управления Достоинства: • Автономны (не привязаны к внешним источникам электрической энергии) • Имеют меньшие габариты по сравнению с DEFA и термос аккумуляторами • Обеспечивают довольно быстрый прогрев двигателя Недостатки: • Системы не могут применяться в плохо вентилируемых помещениях • Приводят к загазованности закрытого помещения

Пусковой подогреватель Vebasto

Пусковой подогреватель Vebasto

Термос - аккумуляторы Характерные особенности: • Накапливают тепло, когда мотор работает на полных оборотах • Сохраняют тепло в течение 36 - 48 часов. • Используют тепло при очередном запуске двигателя Достоинства: • Автономность • Экономичность • Быстрый прогрев двигателя Недостатки: • Невозможность использования подогревателя, если с момента выключения двигателя прошло более двух суток

Термос – аккумуляторный подогреватель УОПД А. Тепловой аккумулятор В. Электронасос С. Гидрораспределитель D. Трехходовой кран F. Блок управления

Термос – аккумуляторный подогреватель УОПД Элементы системы: 1. Термос - аккумулятор 2. Блок управления