Воздушное охлаждение обеспечивается многолопастным обдувочным вентилятором, который прогоняет поток воздуха через ребра поверхности блока и головки цилиндров. Хотя воздушное охлаждение не требует наличия многих деталей (радиаторов, насосов и прочих, связанных с ними и предназначенных для охлаждения), оно применяется достаточно редко, так как для отвода излишней теплоты требуется значительная мощность для приведения вентилятора в действие и, кроме того, в данном случае невозможен обогрев холодного двигателя горячей водой, что затрудняет его запуск зимой.
Жидкостное охлаждение закрытого типа с принудительной циркуляцией можно встретить на большинстве автомобилей. В качестве охлаждающей жидкости используются вода или антифризы (этиленгликолевые смеси, тосолы, представляют собой разбавленный водой в определенной пропорции этиленгликоль). Охлаждение закрытого типа не предполагает непосредственного сообщения системы с атмосферой (сообщение с атмосферой происходит через пароотводную трубку), что повышает температуру кипения воды до 109—112°C, уменьшает ее испарение. Циркуляцию жидкости в системе обеспечивает насос, который приводится в действие вращением коленчатого вала (шкив насоса соединен со шкивом вала клиноременной передачей). Охлаждающая жидкость поступает через патрубок в верхний бачок радиатора. Затем при движении жидкости по радиатору от верхнего бачка к нижнему происходит ее охлаждение потоком воздуха (при движении) и вентилятором. После охлаждения жидкость через нижний патрубок с помощью насоса подается в рубашку охлаждения блока и головки цилиндров.
Циркуляция жидкости происходит по большому кругу (при нормальном тепловом режиме работы двигателя) или по малому кругу (при пуске и работе холодного двигателя жидкость минует радиатор).
Температура жидкости в системе охлаждения должны быть равной 75—80°C (на входе в водяную рубашку) и 85—95°C (на выходе из рубашки). Она контролируется специальными дистанционными магнитоэлектрическими термометрами.
На рисунке 13 представлена система охлаждения двигателя ЗМЗ—4021.
Рис. 13. Система охлаждения двигателя ЗМЗ—4021: 1 - кран; 2 - шланг; 3 - радиаторы, встроенные в кабину; 4 - распределительная труба; 5 - указатель дистанционного термометра; 6 - встроенные датчики температуры; 7 - рубашка охлаждения блока и головки цилиндров; 8 - насос; 9 - клапан термостата; 10 - перепускной клапан; 11 - верхний патрубок; 12 - термодатчик; 13 - верхний бачок; 14 - пробка радиатора; 15 - пароотводная трубка; 16 - радиатор; 17 - жалюзи; 18 - шкив; 19 - вентилятор; 20 - нижний бачок; 21 - сливной кран; 22 - нижний патрубок
К основным приборам системы охлаждения относятся насос, вентилятор, вязкостная муфта, термостат, радиатор.
Насос (жидкостный) предназначен для создания принудительной циркуляции жидкости в системе охлаждения, обеспечения равномерного охлаждения двигателя, не позволяет возникать воздушным пробкам. Он находится в передней части блока цилиндров, приводится в действие от вращения коленчатого вала (через клиноременную передачу).
Основными частями насоса являются (рис. 14): корпус, вал, крыльчатка (изготавливается из пластмассы — волокнита, а ее ступицы — из стали), самоуплотняющийся (самоподжимный) сальник, состоящий из резиновой манжеты, уплотнительной шайбы и прижимающей ее пружины.
Рис. 14. Насос: 1 - вентилятор; 2 - кольцо; 3 - шарикоподшипники; 4 - вал; 5 - крыльчатка; 6 - кольцо; 7 - корпус; 8 - приливы; 9 - патрубок; 10 - корпус; 11 - втулка; 12 - ступица; 13 - шкив; 14 - лопасти; 15 - закрепляющая обойма; 16 - шайба; 17 - манжета
Вентилятор (рис. 14) предназначен для увеличения скорости потока воздуха, который проходит через радиатор. Вентилятор размещен на том же валу, что и жидкостный насос. Количество лопастей (изготавливаются из пластмассы или стали) вентилятора может быть равным 4, 5, 6. В некоторых двигателях лопасти помещены в диффузор (направляющий кожух), закрепленный на радиаторе (ЗМЗ, УАЗ).
В двигателях многих автомобилей, например автомобилей ГАЗ—3307, автобус ЛиАЗ—5256, легковых, приводом вентилятора служит клиноременная передача, на некоторых дизелях вентилятор приводится в действие при вращении распределительного вала через систему зубчатых колес. В настоящее время на многих автомобилях ИЖ, ВАЗ устанавливаются электрические вентиляторы.
Исходная версия статьи на сайте MAZBOOK.RU
Для включения вентилятора на дизелях (ЗИЛ-645, КамАЗ—7408) используется вязкостная муфта, установленная в приводе вентилятора. Рабочая полость муфты заполнена жидкостью с большим коэффициентом расширения. На крышке муфты одним концом крепится терморегулятор (биметаллическая спираль), его другой конец прикреплен к поворачивающемуся клапану на оси муфты. Терморегулятор производит включение-отключение муфты в зависимости от температуры воздуха, который обдувает муфту под капотом автомобиля.
На некоторых дизелях КамАЗ крутящий момент от коленчатого вала к вентилятору передается гидромуфтой, термосиловой датчик которой реагирует на тепловой режим двигателя.
Термостат предназначен для автоматического поддержания устойчивого теплового режима двигателя, для ускорения прогрева холодного двигателя. Существуют термостаты с твердым (наиболее распространены) и жидкостным наполнителем баллончика. Твердым наполнителем служит активная масса — смесь нефтяного воска (церезита) и медного порошка.
Термостат работает как клапан, который реагирует на количество жидкости, проходящей через радиатор. При температуре охлаждающей жидкости ниже 68°C клапан термостата находится в закрытом состоянии и жидкость через радиатор не проходит (через перепускной клапан поступает в жидкостный насос). При повышении температуры (выше 68—72°C) активная масса в баллончике начинает плавиться, расширяться и перемещать мембрану, закрывающую активную массу. Перемещение мембраны через буфер, шток и рычаг приводит к тому, что начинает открываться клапан термостата. При температурах от 68 до 85°C термостат изменением положения клапана регулирует количество охлаждающей жидкости, проходящей через радиатор. При температуре (83±2)°C клапан полностью открывается.
Радиатор предназначен для передачи теплоты от охлаждающей жидкости окружающему воздуху. Радиатор крепится к раме автомобиля (рис. 15) на резиновых подушках (для уменьшения вибраций). Он состоит из двух бачков: верхнего и нижнего, и сердцевины (трубчато-пластинчатая или трубчато-ленточная), поверхность которой обдувается воздухом, что обеспечивает отвод теплоты. К нижнему бачку припаяны две соединенные пластиной стойки.
Рис. 15. Радиатор: 1 - стойкий; 2 - трубка; 3 - пробка; 4, 6 - бачки верхний и нижний; 5 - подушка; 7 - сердцевины; 8 - жалюзи
Горловина радиатора с пароотводной трубкой закрыта пробкой, для герметичности закрытия используется пружина и шайба. На некоторых радиаторах имеются створки-жалюзи (набор узких пластин) для регулирования количества проходящего воздуха.
Паровой клапан, расположенный в пробке, открывается в разных двигателя при разном избыточном давлении, например ОД МПа (ЗИЛ—508) или 0,045—0,055 МПа, и позволяет пару и жидкости поступать в пароотводную трубку. После выхода пара образуется разряжение и при понижении давления на 0,01 МПа открывается воздушный клапан, не позволяя деформироваться верхнему бачку радиатора.
В случае, когда охлаждающая жидкость — антифриз, в системе охлаждения имеется расширительный (компенсационный) бачок, который позволяет поддерживать постоянный объем жидкости.
Кроме указанного в систему охлаждения входит пусковой нагреватель (предпусковой подогреватель), предназначенный для облегчения пуска в холодное время. С помощью него происходит прогрев блока и голоски цилиндров, поддона картера. Нагреватель работает на том же топливе, что и сам автомобиль.
Нагреватель работает следующим образом: самотеком в котел нагревателя (в его камеру сгорания) подается топливо, вода (1,5—2 л) и воздух (вентилятором по шлангу). Воспламенение получившейся горючей смеси сначала происходит от дистанционно включаемой свечи, а затем от горящей смеси. Через 1—2 мин. после начала работы в котел еще добавляется вода (6—8 л). Нагретая вода затем поступает в рубашку охлаждения цилиндров (через трубопровод и патрубки) и прогревает двигатель.
После прогрева пусковой рукояткой несколько раз проворачивают коленчатый вал (если вращение свободное, значит, двигатель можно запускать стартером).