Система охлаждения — устройство и ремонт
Во время работы двигателя циркуляция охлаждающей жидкости в системе создается центробежным насосом. Жидкость нагнетается в водяную полость левого ряда цилиндров, а через трубу — в водяную полость правого ряда цилиндров. Омывая наружные поверхности гильз цилиндров, охлаждающая жидкость через отверстия в верхних привалочных плоскостях блока цилиндров поступает в водяные полости головок цилиндров. Из головок цилиндров горячая жидкость по водяным трубам и поступает в коробку термостатов, из которой в зависимости от температуры направляется в радиатор или на вход водяного насоса.
Схема системы охлаждения КамАЗ
1 – вентилятор; 2 – сливной кран системы охлаждения; 3 – труба подводящая правого полу блока; 4 – патрубок подводящей трубы; 5 – головка цилиндров; 6 – выключатель гидромуфты привода вентилятора; 7 – коробка термостатов; 8 – патрубок отвода воды из бачка в водяной насос; 9 – патрубок отвода воды в отопитель; 10 – кран контроля уровня охлаждающей жидкости; 11 – труба воздухоотводящая от радиатора; 12 – бачок расширительный; 13 – пробка паро-воздушная; 14 – трубка перепускная от двигателя к расширительному бачку; 15 – трубка соединительная от компрессора к бачку; 16 – компрессор; 17 – труба водосборная правая; 18 – труба водяная соединительная; 19 – труба водосборная левая; 20 – труба перепускная термостатов; 21 – насос водяной; 22 – колено отводящего патрубка водяного трубопровода; 23 – термостат; I — в радиатор при открытых термостатах; II – в насос при закрытых термостатах; III — из радиатора.
Радиатор охлаждения
Радиатор предназначен для интенсивного охлаждения жидкости. На двигателе КАМАЗ 740 установлен трубчато-пластичный радиатор. Он состоит из сердцевины, верхнего и нижнего бачков. Сердцевина радиатора выполнена из отдельных вертикальных трубок, между которыми находятся поперечные горизонтальные пластины, придающие радиатору жёсткость и увеличивающие поверхность охлаждения. Трубки сердцевины впаяны в верхний и нижний бачки. Верхний бачок соединён прорезиненным шлангом с полостью охлаждения двигателя. Нижний бачок имеет кран для выпуска охлаждающей жидкости и патрубок для соединения с водяным насосом.
Жалюзи предназначены для регулирования проходящего потока воздуха через радиатор. Жалюзи установлены перед радиатором и представляют собой набор пластин-створок, шарнирно закреплённых в каркасе. Привод жалюзи осуществляется из кабины с помощью тяг и рычагов.
Вентилятор предназначен для усиления потока воздуха, проходящего через сердцевину радиатора. Он состоит из крыльчатки с пятью лопастями, привёрнутыми к ступице. Привод вентилятора осуществляется гидромуфтой с автоматическим управлением.
Термостат предназначен для автоматического регулирования температуры охлаждающей жидкости в системе охлаждения двигателя и для ускорения его прогрева после пуска. На двигателях КАМАЗ установлен термостат с твёрдым наполнителем. Такой термостат состоит из корпуса, внутри которого помещён медный баллон, заполняемый массой, состоящей из медного порошка, смешанного с церезином (нефтяной воск). Баллон сверху закрыт крышкой. Между баллоном и крышкой расположена резиновая диафрагма, сверху которой установлен шток, упирающийся в серьгу, закреплённую при помощи оси на клапане.
Водяной насос
Водяной насос предназначен для создания принудительной циркуляции охлаждающей жидкости. Насос центробежного типа. Насос установлен в передней части блока цилиндров, он приводится в действие от шкива коленчатого вала через ремень. Водяной насос состоит из корпуса, вала с крыльчаткой, подшипников и сальника. Под действием центробежной силы, возникающей при вращении крыльчатки, охлаждающая жидкость из нижнего бачка радиатора поступает к центру корпуса насоса и отбрасывается к его наружным стенкам. Из отверстия в стенке корпуса насоса охлаждающая жидкость попадает в полость охлаждения блока цилиндров.
Слабые места системы охлаждения
Течь антифриза в основном происходит через соединения патрубков, от растрескивания резиновых шлангов. Признаками течи могут быть подтёки жидкости на двигателе, радиаторе, патрубках, шлангах и приборах, а также частая потребность долива жидкости в систему. Поэтому одно из слабых мест системы — патрубки. Ведь если уровень охлаждающей жидкости падает, общий нагрев системы увеличивается, возможен перегрев. Для устранения течи важно всё тщательно затянуть и опрессовать всю систему.
Второе слабыое место — термостаты. В случае выхода из строя этого элемента возможно как перегреть, так и переохладить двигатель. Это зависит от того, в каком положении заклинит клапан. Если термостат открыт, то жидкость движется через радиатор, это не даёт двигателю нагреться, и если ещё и открыты жалюзи, то двигатель можно переохладить. Признаками переохлаждения двигателя являются: понижение охлаждающей жидкости менее 70?C, перерасход топлива, снижение мощности.
Следующее слабое место — вентилятор охлаждения с муфтой. Если он выйдет из строя, на пассивном охлаждении через радиатор система охлаждения не справится.
Признаки перегрева двигателя: высокая температура охлаждающей жидкости (выше 100 градусов), горит лампочка аварийной сигнализации, падение мощности, прорыв пара через пароотводную трубку.
Признаками попадания охлаждающей жидкости в систему смазки могут служить повышенный уровень масла в картере и понижение уровня охлаждающей жидкости, хотя подтекания отсутствуют. Причины попадания охлаждающей жидкости в систему смазки: подтекания через уплотнение гильз блока цилиндров или повреждение прокладок головок блока. Неисправные уплотнения необходимо заменить.
Система охлаждения двигателя
СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ предназначена для обеспечения оптимального теплового режима работы двигателя. Система охлаждения двигателя жидкостная, закрытого типа, с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости. К основным агрегатам и узлам системы охлаждения относятся: радиатор, вентилятор с вязкостной или электромагнитной муфтой привода или без нее, кожух вентилятора, расширительный бачок, корпус водяных каналов, водяной насос, термостаты, каналы и соединительные трубопроводы для прохода охлаждающей жидкости.
Тепловой режим двигателя регулируется автоматически:
— двумя термостатами, которые управляют направлением потока охлаждающей жидкости в зависимости от ее температуры на выходе из двигателя, которая должна находиться в пределах 75. 95 °С;
— вязкостной муфтой привода вентилятора в зависимости от температуры воздуха перед вентилятором или электромагнитной муфтой привода вентилятора в зависимости от температуры охлаждающей жидкости на выходе из двигателя.
Схема системы охлаждения с соосным коленчатому валу вентилятором и с вязкостной муфтой привода вентилятора приведена на рисунке 26. Во время работы двигателя циркуляция охлаждающей жидкости в системе создается водяным насосом 8. Охлаждающая жидкость из насоса 8 нагнетается в полость охлаждения левого ряда цилиндров через канал 9 и через канал 14 — через водомасляный теплообменник в полость охлаждения правого ряда цилиндров. Омывая наружные поверхности гильз цилиндров, охлаждающая жидкость через отверстия в верхних привалочных плоскостях блока цилиндров поступает в полости охлаждения головок цилиндров. Из головок цилиндров нагретая жидкость по каналам 4, 5 и 6 поступает в водяную коробку корпуса водяных каналов 16, из которой, в зависимости от температуры, направляется в радиатор или на вход насоса. Часть жидкости отводится по каналу 14 в масляный теплообменник 15, где происходит передача тепла от масла в охлаждающую жидкость. Из теплообменника охлаждающая жидкость направляется в водяную рубашку блока цилиндров в зоне расположения четвертого цилиндра.
По требованию потребителей вентилятор может располагаться выше оси коленчатого вала (для капотных машин) или устанавливаться отдельно от двигателя (автобусные комплектации двигателей). Расширительный бачок при этом может устанавливаться не на двигателе, а силами разработчика изделия в другом месте. Принцип работы системы при этом аналогичен описанной.
Рисунок 26 — Схема системы охлаждения:
1- расширительный бачок; 2- пароотводящая трубка; 3- трубка отвода воздуха из компрессора; 4- канал выхода жидкости из правого ряда цилиндров; 5- соединительный канал; 6- канал выхода жидкости из левого ряда цилиндров; 7- входная полость водяного насоса; 8- водяной насос; 9- канал входа жидкости в левый ряд блока; 10- канал подвода жидкости в насос из радиатора; 11- выходная полость насоса; 12- соединительный канал; 13-перепускной канал из водяной коробки на вход насоса; 14- канал отвода жидкости в теплообменник масляный; 15- теплообменник масляный; 16- водяная коробка; 17- трубка подвода жидкости в компрессор; 18- перепускная труба.
КОРПУС ВОДЯНЫХ КАНАЛОВ (рисунок 26) отлит из чугуна и закреплен болтами на переднем торце блока цилиндров.
В корпусе водяных каналов отлиты входная 7 и выходная 11 полости водяного насоса, соединительные каналы 5 и 12, каналы 9 и 14, подводящие охлаждающую жидкость в блок цилиндров и водомасляный теплообменник, каналы 4 и 6, отводящие охлаждающую жидкость из головок цилиндров, перепускной канал 13, канал 14 отвода охлаждающей жидкости в масляный теплообменник, полости водяной коробки 16 для установки термостатов, канал 10 подвода охлаждающей жидкости в водяной насос из радиатора.
НАСОС ВОДЯНОЙ (рисунок 27) центробежного типа, установлен на корпусе водяных каналов. В корпус 1 запрессован радиальный двухрядный шарико-роликовый подшипник 6 с валиком. С обеих сторон торцы подшипника защищены резиновыми уплотнениями.
Смазка в подшипник заложена предприятием-изготовителем. Пополнение смазки в эксплуатации не требуется. Упорное кольцо 3 препятствует перемещению наружной обоймы подшипника в осевом направлении. На концы валика подшипника напрессованы крыльчатка 4 и шкив 5. Сальник 2 запрессован в корпус насоса.
В корпусе насоса между подшипником и сальником выполнено два отверстия: нижнее и верхнее. Верхнее отверстие 7 служит для вентиляции полости между подшипником и сальником, а нижнее 8 — для контроля исправности торцового уплотнения.
Подтекание жидкости из нижнего отверстия свидетельствует о неисправности уплотнения. В эксплуатации оба отверстия должны быть чистыми, так как их закупорка приведет к выходу из строя подшипника.
Рисунок 27 — Насос водяной:
1 — корпус; 2 — сальник; 3 — кольцо упорное; 4 — крыльчатка; 5 — шкив; 6 — подшипник радиальный шарико-роликовый с валиком, 7, 8 — отверстия.
Рисунок 28 — Сальник водяного насоса:
1 — обойма; 2 — пружина; 3 — уплотнительное кольцо; 4 — уплотнительное кольцо; 5 — корпус; 6 — крыльчатка.
САЛЬНИК ВОДЯНОГО НАСОСА (рисунок 28) состоит из стальной обоймы 1 и корпуса 4, в которые вставлены кольцо скольжения 3 и уплотнительное кольцо 4. Внутри мембраны размещена пружина 2. Пружина поджимает кольцо скольжения 3. Сальник водяного насоса по конструкции неразборный.
Двигатели могут комплектоваться вязкостной или электромагнитной муфтой привода вентилятора.
МУФТА ВЯЗКОСТНАЯ ПРИВОДА ВЕНТИЛЯТОРА И КОЛЬЦЕВОЙ ВЕНТИЛЯТОР приведены на рисунке 29.
Кольцевой вентилятор 1, изготовлен из стеклонаполненного полиамида, ступица 4 вентилятора — металлическая.
Для привода вентилятора применяется автоматически включаемая муфта 2 вязкостного типа, которая крепится к ступице вентилятора 4.
Принцип работы муфты основан на вязкостном трении жидкости в небольших зазорах между ведомой и ведущей частями муфты. В качестве рабочей жидкости используется силиконовая жидкость с высокой вязкостью.
Муфта неразборная и не требует технического обслуживания в эксплуатации.
Включение муфты происходит при повышении температуры воздуха на выходе из радиатора до 61.. .67 °С. Управляет работой муфты термобиметаллическая спираль 3.
МУФТА ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ПРИВОДА ВЕНТИЛЯТОРА (рисунок 30) состоит из неподвижной электромагнитной катушки 10, закрепленной тремя болтами 11 на передней крышке блока цилиндров 13, шкива 9 коленчатого вала, соединенного с валом отбора мощности 12 шестью болтами 4 через прокладку 5. На выступающей оси шкива 9 в подшипнике 2 свободно вращается ступица 3 с вентилятором 8. Между ступицей 3 и шкивом 9 установлен фрикционный диск 7, который крепится к ступице 3 болтами 6 через три пружинные пластины 15. Между торцами шкива 9 и фрикционного диска 7 тремя подпружиненными регулировочными болтами 1 устанавливается воздушный зазор 0,5. 0,7 мм.
В потоке охлаждающей жидкости на входе в двигатель установлен термобиметаллический датчик 14 включения вентилятора.
Шкив 9 вращается постоянно с частотой вращения коленчатого вала. При повышении температуры охлаждающей жидкости до 90 °С происходит замыкание контактов термобиметаллического датчика 14, подается напряжение на электромагнитную катушку 10 и под действием электромагнитных сил фрикционный диск 7 прижимается к шкиву 9, в результате чего, за счет сил трения происходит передача крутящего момента от шкива 9 к ступице 3 вентилятора.
Рисунок 29 — Кольцевой вентилятор с вязкостной муфтой привода:
1 — кольцевой вентилятор; 2 — вязкостная муфта; 3 — термобиметаллическая спираль; 4 — ступица вентилятора.
При понижении температуры охлаждающей жидкости до 84 °С происходит размыкание контактов термобиметаллического датчика 14, электромагнитная катушка 10 отключается от источника питания и фрикционный диск 7 под действием упругих сил пружинных пластин 15 возвращается в исходное положение, восстанавливая воздушный зазор между фрикционным диском 7 и шкивом 9.
В случае отказа в работе датчика 14 электромагнитная муфта может быть включена в постоянный режим работы клавишей на панели приборов изделия, а в случае неисправности электромагнитной катушки 10 фрикционный диск 7 может быть соединен со шкивом 9 механически — тремя болтами М8, для чего нужно совместить три выреза А, расположенные на наружном диаметре фрикционного диска 7, с резьбовыми отверстиями Б в шкиве 9 и ввернуть болты с пружинными и плоскими шайбами.
При преодолении глубокого брода вентилятор может быть отключен клавишей на панели приборов.
Работа вентилятора с постоянно включенной или соединенной болтами электромагнитной муфтой не должна быть длительной, так как это приведет к повышению расхода топ лива и переохлаждению двигателя в зимнее время, поэтому при первой же возможности нужно заменить неисправные детали.
Рисунок 30 — Электромагнитная муфта вентилятора:
1- болт регулировочный; 2- подшипник; 3- ступица вентилятора; 4- болт крепления шкива; 5- прокладка; 6 — болт крепления фрикционного диска; 7 — диск фрикционный; 8 — вентилятор; 9 — шкив привода генератора и водяного насоса; 10 — катушка электромагнитная; 11 — болт крепления электромагнитной катушки; 12 — вал отбора мощности; 13 — крышка передняя блока цилиндров; 14 — датчик включения вентилятора; 15-пластина пружинная; А — вырез в фрикционном диске; Б — резьбовое отверстие шкива.
РАДИАТОР (автомобилей КАМАЗ) медно-латунный, паяный твердым припоем, для повышения теплоотдачи охлаждающие ленты выполнены с жалюзийными просечками, крепится боковыми кронштейнами через резиновые подушки к лонжеронам рамы, а верхней тягой к соединительному патрубку.
ТЕРМОСТАТЫ (рисунок 31) позволяют ускорить прогрев холодного двигателя и поддерживать температуру охлаждающей жидкости не ниже 75 °С путем изменения ее расхода через радиатор. В водяной коробке 5 корпуса водяных каналов установлено параллельно два термостата с температурой начала открытия (80±2) °С.
При температуре охлаждающей жидкости ниже 80 °С, основной клапан 12 прижимается к седлу корпуса 14 пружиной 11 и перекрывает проход охлаждающей жидкости в радиатор. Перепускной клапан 6 открыт и соединяет водяную коробку корпуса водяных каналов по перепускному каналу 4 с входом водяного насоса.
При температуре охлаждающей жидкости выше 80 °С, наполнитель 9, находящийся в баллоне 10, начинает плавиться, увеличиваясь в объеме. Наполнитель состоит из смеси 60 % церезина (нефтяного воска) и 40 % алюминиевой пудры. Давление от расширяющегося наполнителя через резиновую вставку 8 передается на поршень 13, который, выдавливаясь наружу, перемещает баллон 10 с основным клапаном 12, сжимая пружину 11. Между корпусом 14 и клапаном 12 открывается кольцевой проход для охлаждающей жидкости в радиатор. При температуре охлаждающей жидкости 93 °С происходит полное открытие термостата, клапан поднимается на высоту не менее 8,5 мм.
Одновременно с открытием основного клапана вместе с баллоном перемещается перепускной клапан 6, который перекрывает отверстие в водяной коробке корпуса водяных каналов, соединяющее ее с входом водяного насоса.
При понижении температуры охлаждающей жидкости до 80 °С и ниже, под действием пружин 7 и 11 происходит возврат клапанов 12 и 6 в исходное положение.
Для контроля температуры охлаждающей жидкости, на водяной коробке корпуса водяных каналов установлено два датчика температуры 1 и 2. Датчик 1 выдает показания текущего значения температуры охлаждающей жидкости на щиток приборов, датчик 2 служит сигнализатором перегрева охлаждающей жидкости. При повышении температуры до 98. 104 °С на щитке приборов загорается контрольная лампа аварийного перегрева охлаждающей жидкости.
Рисунок 31 — Термостаты:
1 — датчик указателя температуры; 2- датчик сигнализатора аварийного перегрева; 3 — канал выхода жидкости из двигателя; 4 — канал перепуска жидкости на вход насоса; 5 — корпус водяных каналов; 6 — перепускной клапан; 7 — пружина перепускного клапана; 8 — резиновая вставка; 9 — наполнитель; 10 — баллон; 11 — пружина основного клапана; 12 — основной клапан; 13 — поршень; 14 — корпус; 15 — патрубок водяной коробки; 16 — прокладка.
РАСШИРИТЕЛЬНЫЙ БАЧОК 1 (рисунок 26) устанавливается на двигателях автомобилей КАМАЗ с правой стороны по ходу автомобиля. Расширительный бачок соединен перепускной трубой 18 с входной полостью водяного насоса 7, пароотводящей трубкой 2 с верхним бачком радиатора и с трубкой отвода жидкости из компрессора 3.
Расширительный бачок служит для компенсации изменения объема охлаждающей жидкости при ее расширении от нагрева, а также позволяет контролировать степень заполнения системы охлаждения и способствует удалению из нее воздуха и пара. Расширительный бачок изготовлен из полупрозрачного сополимера пропилена. На горловину бачка навинчивается пробка расширительного бачка (рисунок 32) с клапанами впускным 6 (воздушным) и выпускным (паровым). Выпускной и впускной клапаны объединены в блок клапанов 8. Блок клапанов неразборный. Выпускной клапан, нагруженный пружиной 3, поддерживает в системе охлаждения избыточное давление 65 кПа (0,65 кгс/см ), впускной клапан 6, нагруженный более слабой пружиной 5, препятствует падению давления ниже атмосферного при остывании двигателя.
Рисунок 32 — Пробка расширительного бачка:
1 — корпус пробки; 2 — тарелка пружины выпускного клапана; 3 — пружина выпускного клапана; 4 — седло выпускного клапана; 5 — пружина клапана впускного; 6 — клапан впускной в сборе; 7 — прокладка выпускного клапана; 8 — блок клапанов.
Впускной клапан открывается и сообщает систему охлаждения с окружающей средой при разряжении в системе охлаждения 1. 13 кПа (0,01. 0,13 кгс/см 2 ).
Заправка двигателя охлаждающей жидкостью производится через заливную горловину расширительного бачка. Перед заполнением системы охлаждения надо предварительно открыть кран системы отопления.
Для слива охлаждающей жидкости следует открыть сливные краны теплообменника и насосного агрегата предпускового подогревателя, отвернуть пробки на нижнем бачке радиатора и расширительного бачка.
Не допускается открывать пробку расширительного бачка на горячем двигателе — это приведет к выбросу горячей охлаждающей жидкости и пара из горловины расширительного бачка.
Эксплуатация двигателя без пробки расширительного бачка не допускается.
ОБСЛУЖИВАНИЕ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ
Регулировка натяжения ремня привода водяного насоса и генератора 2 (рисунок 33) привода генератора, водяного насоса для двигателей с расположением вентилятора соосно с коленчатым валом выполняется следующим образом:
— ослабить болты и гайки крепления генератора;
— вращением болта натяжного 6 обеспечить необходимое натяжение ремня;
— затянуть болты и гайки крепления генератора.
Рисунок 33 — Схема проверки натяжения ремня привода генератора и водяного насоса:
1 — шкив водяного насоса; 2 — ремень поликлиновой; 3 — шкив коленчатого вала; 4 — ролик направляющий; 5, 10-болты; 6 — болт натяжной; 7, 9 —гайки; 8 — шкив генератора
После регулировки проверить натяжение ремня:
— правильно натянутый ремень 2 при нажатии на середину наибольшей ветви усилием F = (44,1 ±5) Н ((4,5±0,5) кгс) должен иметь прогиб — 6. 10 мм.
Проверка уровня охлаждающей жидкости в системе производится на холодном двигателе. Уровень должен находиться между отметками “MIN” и “МАХ” на боковой поверхности расширительного бачка.
В ходе эксплуатации необходимо следить за плотностью охлаждающей жидкости, которая при ее температуре 20 °С должна быть:
— ОЖ-40 «Лена» — (1,075. 1,085) г/см 3 ;
— «Тосол-А40М» — (1,078. ..1,085) г/см 3 ;
— ОЖ-65 «Лена» и «Тосол-А65М» — (1,085.. .1,100) г/см 3 .
Воздушный зазор между фрикционным диском и шкивом электромагнитной муфты привода вентилятора проверять и регулировать на неработающем двигателе тремя регулировочными болтами 1 (рисунок 30). Зазор по окружности фрикционного диска должен быть равномерным и составлять 0,6±0,1 мм.
