Принцип роботи системи охолодження з радіатором та комбінованої системи.

Умови роботи і тепловий режим роботи двигуна

Однією з необхідних умов нормальної роботи двигуна є його певний тепловий стан (режим).

У процесі роботи двигуна 25 – 40% тепла, що виділяється під час згоряння паливної суміші, використовується ефективно. Більша ж частина тепла втрачається з відпрацьованими газами – до 40%, та відводиться системою охолодження – 25 – 35%.

Рис. 3.8.1. Витрата тепла під час роботи двигуна

Середня температура газів упродовж робочого циклу становить близько 900°С. Частину теплоти сприймають деталі двигуна (циліндри, головка циліндрів, поршні тощо), внаслідок чого температура їх підвищується.

Отже, для забезпечення нормальної роботи двигуна слід підтримувати оптимальну температуру його деталей. Доведено, що найефективнішою роботою двигуна є його робота за температурного режиму 80 – 95°С охолоджуваль­ної рідини.

Принцип роботи рідинної системи охолодження

Працює ця система в двох режимах – прогрівання (пуску) і робочому. Під час режиму прогрівання (мале коло циркуляції) охолодна рідина циркулює в водяній сорочці, а після нагрівання до температури 70 – 75°С відкривається клапан термостата, нагріта охолодна рідина через верхній патрубок потрапляє у верхній бачок радіатора (велике коло циркуляції), де, проходячи через осердя радіатора, потоком холодного повітря, яке створює вентилятор, охолоджує і потрапляє у нижній бачок радіатора через нижній патрубок і крильчатку водяного насоса, яка разом з вентилятором урухомлюється від колінчастого вала двигуна і подає охолоджену рідину знову до водяної сорочки. Цей режим називають робочим, в якому працює постійно система, поки температура не знизиться до 70°С. За нормальної роботи двигуна під навантаженням температура води, що надходить до радіатора, становить 80 – 95 °С, а вода, що входить у водяну сорочку, 70 – 75°С, тобто у радіаторі вода знижує температуру на 10 – 20°С.

Кола циркуляції охолоджувальної рідини

Прилади та механізми системи рідинного і повітряного охолодження двигунів

Рідинні насоси

Щоб змусити рідину рухатися у системах охолодження, застосовують відцентрові насоси. Вони конструктивно прості, надійні в роботі і не порушують термосифонну циркуляцію рідини, коли не працюють.

Рис. 3.8.19. Рідинний відцентровий насос:

а – будова: 1 – патрубок для підведення рідини; 2 – патрубок для відведення рідини; 3 – корпус; 4 – крильчатка; 5 – вал; б – принцип дії

Вентилятор призначений для створення повітряного потоку, що обдуває труб­ки радіатора. Подача повітря вентилятором залежить від частоти обертання крильчатки, кількості лопатей, їхніх розмірів і профілю.

Найпоширенішим є електричний привід вентилятора радіатора. Привід включає електродвигун і систему управління. Електродвигун живиться від бортової мережі. Система управління забезпечує роботу вентилятора залежно від температури двигуна.

Рис. 3.8.30. Електричний привід вентилятора:

1 – пробка радіатора; 2 – верхній патрубок; 3 – електричний вентилятор; 4 – дифузор; 5 – нижній патрубок; 6 – датчик

Типова схема управління вентилятором з електричним приводом включає датчик температури охолоджувальної рідини; електронний блок керування двигуном; реле ввімкнення вентилятора і електродвигун в якості виконавчого пристрою.

Датчик фіксує температуру охолоджувальної рідини в двигуні. На сучасних автомобілях можуть встановлювати два датчики: один на виході з двигуна, другий – на виході з радіатора. Управління вентилятором у цьому випадку проводять на підставі оцінювання різниці показань датчиків.

Радіатор:

а – циркуляція охолоджувальної рідини; б – будова: 1 – серцевина; 2 – нижній бачок; 3 – зливний кран; 4 – нижній патрубок; 5 – верхній патрубок; 6 – пробка радіатора; 7 – верхній бачок

Серцевина радіатора може бути трубчасто-пластинчастою, трубчасто-стрічковою, стільниковою (переважно застосовують трубчасті).

Рис. 3.8.35. Серцевина радіатора:

а – трубчасто-пластин­часта; б – трубчасто-стрічкова; в – загальний вигляд; 1 – трубки; 2 – пластини; 3 – секція; 4 – повітряний канал.

Розширювальний бачок є резервуаром для охолодної рідини. Під час її розширення внаслідок підвищення температури він дає змогу контролювати рівень заповнення системи і сприяє видаленню з неї повітря. Виготовляється з латуні або пластмаси.

У кришці розширювального бачка (в конструкціях, де він відсутній – у кришці радіатора) знаходиться блок клапанів, який підтримує в системі тиск дещо вищий від атмосферного. Таким чином, підвищується температура кипіння охолодної рідини, знижується пароутворення (і витрата рідини).

Рис. 3.8.36. Пробка радіатора:

а – загальний вигляд; б – будова; 1 – кришка пробки; 2 – впускний повітряний отвір; 3 – паровий клапан; 4 – повітряний клапан; 5 – гумова прокладка

Якщо тиск у системі на 0,05 – 0,07 МПа вищий за атмосферний (внаслідок пароутворення), паровий клапан, долаючи опір пружини, зміщується по штоку вгору. Пара з верхнього бака проходить крізь щілину, що утворилася, і трубкою виводиться в атмосферу.

У випадках створення розрідження в системі охолодження (за охолодження гарячого двигуна, витікання рідини тощо) до 0,001 – 0,01 МПа через повітряний клапан підсмоктується повітря, що запобігає деформації латунних трубок осердя радіатора.

Рис. 3.8.37. Робота пробки радіатора:

а – паровий клапан; б – повітряний клапан

Пароповітряний клапан може бути змонтований також в окремому корпусі.

Рис. 3.8.38. Робота пробки радіатора

Пристрої для регулювання теплового режиму двигуна

Термостат підтримує сталу температуру охолодної рідини в системі шляхом увімкнення або відімкнення радіатора. Застосовують термостати з рідинним і твердим наповнювачами.

Рис. 3.8.39. Термостат:

а – рідинний термостат; б – термостат із твердим наповнювачем; 1 – патрубок до радіатора; 2 – клапан; 3 – мідний або латунний балон; 4 – гофрований циліндр (сильфон); 5 – шток; 6 – термочутлива речовина; 7 – поршень

Циркуляція охолоджувальної рідини

1. Пуск і часткове навантаження холодного двигуна

Мале коло служить для швидкого прогрівання двигуна. Система оптимізації температури охолоджувальної рідини ще не вступає в дію.

Рис. 3.8.78. Мале коло циркуляції:

1 – теплообмінник системи опалення; 2 – клапан вимкнення теплообмінника; 3 – розширювальний бачок; 4 – розподільник; 5 – насос охолоджувальної рідини; 6 – радіатор; 7 – масляний радіатор (в контурі системи охолодження двигуна); 8 – масляний радіатор коробки передач

Двигун запущений і працює

Охолоджувальна рідина під дією насоса циркулює малим колом. Вона надходить з блоку циліндрів у верхній рівень розподільника і перетікає через канал у нижній рівень. Положення термостата таке, що можливий рух охолоджувальної рідини тільки до насоса. Ця рідина нагрівається дуже швидко, чому сприяє циркуляція її тільки малим колом.

Теплообмінник системи опалення та масляний радіатор включені в мале коло. Клапан відключення теплообмінника перекриває рух рідини до теплообмінника тільки тоді, коли ручка управління системою опалення встановлена в положенні "Aus" ("Вимкнено") і таким чином запобігає нагріванню повітря в салоні автомобіля.

Рис. 3.8.80. Велике коло циркуляції:

1 – теплообмінник системи опалення; 2 – клапан відключення теплообмінника; 3 – насос; 4 – вентилятори радіатора; 5 – радіатор

Рух охолоджувальної рідини великим колом відкривається або за допомогою термостата в регуляторі по досягненню температури приблизно 110⁰C, або відповідно з навантаженням двигуна за програмою оптимізації температури охолоджувальної рідини, закладеної в блок управління двигуном.

Температурний діапазон охолоджуючої рідини при її русі по великому колу при повному навантаженні двигуна від 85 до 95⁰C.

При збільшенні охолодження рідини за допомогою зустрічного потоку повітря і при роботі двигуна на холостому ходу електровентилятори можуть бути вимкнені.

Подивіться відео та дайте відповіді напитання?

1.З яких елементів складаеться система охолодження.

2.Для чого потрібен термостат і його принцип дії.

3.Яку функцію виконує кришка радіатора.

4.Принцип роботи комбинованої системи охолодження.