Назначение, устройство, работа системы охлаждения автомобиля ваз 2101
Система охлаждения предназначена для отвода тепла от механизмов и деталей двигателя, а также для поддержания нормального теплового режима двигателя.
В жидкостной системе охлаждения поверхности блока и головки цилиндров заключены в клетку или охлаждающую рубашку (контур), при наличии пространства между цилиндрами, в котором может циркулировать соответствующая жидкость. В качестве жидкости обычно используется вода или ее этиленгликолевые смеси – антифризы.
Наиболее широкое распространение получили всесезонные жидкости, замерзающие при низкой температуре – Тосол-А40М и Тосол-А65М, в зависимости от климатических условий. Эти жидкости обладают антикоррозийными свойствами и растворяют накипь, что является важным свойством для эксплуатации автомобилей. Они имеют высокий коэффициент теплового расширения.
Система охлаждения автомобиля ВАЗ-2101состоит из:
- рубашки охлаждения блока и головки блока цилиндров;
- центробежного насоса;
- термостата;
- радиатора с расширительным бачком;
- вентилятора;
- соединительных патрубков и шлангов.
Систему охлаждения заполняют жидкостью через расширительный бачок или горловину радиатора. В крышке радиатора или бачка выполнен паровоздушный клапан, который поддерживает повышенное давление в системе охлаждения при работе двигателя, повышая тем самым температуру охлаждающей жидкости. По мере остывания остановленного двигателя клапан постепенно снижает давление, предотвращая разрыв радиатора и расширительного бачка. Для слива жидкости служат отверстия в нижней части радиатора и блоке цилиндров, закрытые резьбовыми пробками или снабженные краниками .
Во время работы двигателя жидкость циркулирует в системе охлаждения двигателя под действием центробежного жидкостного насоса охлаждающей жидкости. Распределением потока жидкости управляет термостат. Пока двигатель не прогрет, жидкость циркулирует по малому кругу - фактически в пределах рубашки охлаждения головки и блока цилиндров. По мере прогрева двигателя клапан термостата открывается, и часть жидкости, а затем и весь ее поток направляется в радиатор (большой круг циркуляции), где охлаждается потоком набегающего воздуха и вентилятором. Крыльчатка вентилятора на некоторых двигателях приводится во вращение ременной передачей от шкива коленчатого вала. Более современная конструкция – электрический вентилятор системы охлаждения, работающий от бортовой электросети автомобиля и управляемый термодатчиком, установленным в бачке радиатора.
Система охлаждения двигателя конструктивно объединена с системой отопления пассажирского салона автомобиля. Нагретая жидкость поступает в радиатор отопителя из рубашки охлаждения головки блока цилиндров по верхнему трубопроводу, а отводится по нижнему трубопроводу к насосу охлаждающей жидкости. Проходя через радиатор отопителя самотеком (при движении автомобиля) или под действием включенного вентилятора, холодный наружный воздух нагревается и создает комфортную температуру в салоне автомобиля. Поток жидкости через радиатор отопителя регулируется или перекрывается краном отопителя, управляемым с места водителя.
Рис. 1. Система охлаждения автомобиля ВАЗ 2101
1. Трубка отвода жидкости от радиатора отопителя в насос охлаждающей жидкости; 2. Шланг отвода охлаждающей жидкости от впускной трубы;3. Шланг отвода охлаждающей жидкости из радиатора отопителя; 4. Шланг подвода жидкости в радиатор отопителя; 5. Перепускной шланг термостата, 6. Выпускной патрубок рубашки охлаждения; 7. Подводящий шланг радиатора. 8. Расширительный бачок; 9. Пробка бачка; 10. Шланг от радиатора к расширительному бачку; 11. Пробка радиатора; 12. Выпускной (паровой) клапан пробки; 13. Впускной клапан; 14. Верхний бачок радиатора; 15. Заливная горловина радиатора; 16. Трубка радиатора; 17. Охлаждающие пластины радиатора; 18. Кожух вентилятора; 19. Вентилятор; 20. Шкив привода насоса охлаждающей жидкости; 21. Резиновая опора; 22. Окно со стороны блока цилиндров для подачи охлаждающей жидкости; 23. Обойма сальника; 24. Подшипник валика насоса охлаждающей жидкости; 25. Крышка насоса; 26. Ступица шкива вентилятора; 27. Валик насоса; 28. Стопорный винт; 29. Манжета сальника; 30. Корпус насоса; 31. Крыльчатка насоса; 32. Приемный патрубок насоса; 33. Нижний бачок радиатора; 34. Отводящий шланг радиатора; 35. Ремень вентилятора;36. Насос охлаждающей жидкости; 37. Шланг подачи охлаждающей жидкости в насос; 38. Термостат;39. Резиновая вставка; 40. Входной патрубок; 41. Основной клапан; 42. Перепускной клапан; 43. Корпус термостата; 44. Патрубок перепускного шланга; 45. Патрубок шланга для подачи охлаждающей жидкости в насос; 46. Крышка термостата; 47. Поршень рабочего элемента;
1.1. Центробежный насос
Рис. 2. Центробежный насос
1 – корпус; 2 – крышка; 3 – гайка крепления крышки насоса; 4 – вентилятор; 5 – ступица шкива; 6 – накладка; 7 – валик; 8 – шкив; 9 – стопорный винт подшипника;10 – подшипник; 11 – сальник; 12 – крыльчатка
Для создания принудительной циркуляции охлаждающей жидкости в системе охлаждения служит жидкостный насос центробежного типа. Расположен насос в передней части блока цилиндров и приводится в действие клиновидным ремнем от шкива коленчатого вала. Он состоит из корпуса, крыльчатки и крышки подшипников, соединенных между собой через прокладку.
Пластмассовая крыльчатка крепится на заднем конце вала при помощи ступицы. Пи вращении крыльчатки жидкость из подводящего патрубка поступает к ее центру, затем захватывается лопастями и под действием центробежной силы отбрасывается к стенкам корпуса насоса, а оттуда через полые приливы подается в рубашку охлаждения двигателя.
Самоуплотняющийся сальник.
Герметичность вращающихся деталей, расположенных в корпусе насоса, обеспечивается самоуплотняющимся сальником, установленным в крыльчатке. Он состоит из графитового кольца, резиновой манжеты и пружины, прижимающей кольцо к торцу корпуса подшипников.
Своими выступами графитовое кольцо входит в пазы крыльчатки и закрепляется обоймой. Для контроля за исправным состоянием сальника в корпусе жидкостного насоса имеется технологическое отверстие. В случае выхода из строя сальника через него будет вытекать охлаждающая жидкость.
Принудительное охлаждение
В системе с водяным охлаждением простейшего типа движение автомобиля вперед само по себе достаточно для создания воздушного потока через радиатор. Однако вентиляторы с принудительным приводом обеспечивают больший воздушный поток, в результате чего радиатор меньшего размера может рассеивать требуемое количество тепла. Простейшим способом привода вентилятора является ремень, который приводит генератор и насос охлаждающей жидкости, вентилятор на самом деле просто установлен на удлиненной части оси жидкостного насоса.
Вентилятор необходим только тогда, когда скорость потока воздуха через радиатор недостаточна для поддержания требуемой температуры охлаждающей жидкости. Другими причинами этого могут быть малая скорость движения автомобиля, его подъем в гору и т.д. Энергия, требуемая для привода вентилятора, берется от двигателя, в результате чего двигатель нагружается, и расход топлива увеличивается.
Хотя благодаря приданию оптимальной формы лопастям вентилятора и использованию лопастей из штампованной стали можно добиться определенной экономии энергии, на современных автомобилях еще большая экономия достигается при использовании отключаемой системы привода, которая прекращает работу в том случае, когда работа вентилятора не нужна. Одной из наиболее распространенной системой является – электрическая.
Вентилятор с электрическим приводом.
Вентилятор приводится отдельным электрическим двигателем, который включается только тогда, когда охлаждающая жидкость достигает определенной заданной температуры, 90°С. Подаваемая к двигателю энергия контролируется или термостатическим выключателем, обычно биметаллического типа, расположенный в области верхнего шланга, или при помощи реле, включаемого сигналом от электронного модуля управления.
Вентилятор имеет четырехлопастную крыльчатку, установленную на валу электродвигателя.
Радиатор системы охлаждения ВАЗ 2101
Радиатор, является теплообменным узлом, предназначен для передачи тепла от охлаждающей жидкости потоку воздуха. Он крепится к кузову автомобиля с помощью резиновых подушек (опор), что необходимо для уменьшения вибраций и ударных нагрузок, возникающих при движении.
Радиатор состоит из верхнего и нижнего бачков и теплорассеивающей сердцевины, наружная поверхность которой обдувается воздухом, рассеивающим теплоту, полученную жидким теплоносителем (охлаждающей жидкостью) от нагретых деталей двигателя.
Сердцевина радиатора состоит из трех – четырех рядов плоских латунных трубок, между рядами которых размещаются широкие зигзагообразные ленты, имеющие специальные выштамповки, искривляющие воздушный канал и повышающие эффективность отдачи тепла потоку воздуха.
В пробке радиатора размещаются выпускной и впускной клапаны. При избыточном давлении в системе охлаждения открывается выпускной клапан и пар или жидкость по трубопроводу отводится в расширительный бачок. По мере понижения температуры двигателя объем охлаждающей жидкости уменьшается, вследствие чего создается разряжение, под действием которого открывается впускной клапан, и жидкость из расширительного бачка поступает обратно в радиатор, в результате объем жидкости в системе охлаждения поддерживается постоянным при работе двигателя.
Охлаждающую жидкость сливают через сливные краны, расположенные соответственно на нижнем патрубке радиатора и в нижней части блока – картера, при этом пробки радиатора и расширительного бачка должны быть открытыми.
Термостат
Для ускорения прогрева холодного двигателя и автоматического поддержания его теплового режима служит термостат. Конструктивно он представляет собой клапан, регулирующий количество циркулирующей жидкости через радиатор.
Термостаты могут быть с твердым или жидкостным наполнителем.
Рабочим органом термостата сильфонного типа является герметичный гибкий металлический гофрированный баллон, частично заполненный жидкостью, температура кипения которой несколько ниже температуры кипения воды. При низкой температуре охлаждающей жидкости давление внутри гофрированного баллона ниже атмосферного снаружи и гофр сжимается, удерживая клапан закрытым и не допуская циркуляцию воды через радиатор.
При температуре вблизи температуры кипения жидкости в гофре внутренне и внешнее давления выравниваются, и гофрированный баллон начинает расширяться, открывая клапан. Это происходит при температуре около 70 –80°С, а при достижении температуры приблизительно 85 – 90°С клапан открывается полностью.
Действие термостата с восковым элементом основано на изменении объема некоторых видов воска вблизи температуры плавления. Рабочий орган представляет собой неподвижный металлический цилиндр или капсулу, заполненную воском, в который погружен упорный палец. Гибкая резиновая втулка вокруг пальца служит для уплотнения верхней части капсулы, чтобы избежать утечки воска.
Термостат вместе с фланцем заключен в корпус, таким же образом, как и термостат с гофрированной трубкой, а упорный палец прикреплен к мостику, проходящему через фланец. Клапан прикреплен к капсуле и, перекрывая отверстие во фланце, удерживается в закрытом состоянии пружиной, когда термостат холодный. Расширяющийся воск, во время его плавления, давит на упорный палец, который открывает клапан.
Срок службы этого термостата составляет около 100.000 км пробега и ограничивается тем, что температура открывания все время растет из-за деформации резиновой втулки. Такой термостат значительно более прочный, чем термостат с гофрированным баллоном, поэтому его внезапный и полный выход из строя маловероятен. Тем не менее, если такая внезапная поломка все же случится, клапан останется закрытым, что приведет к перегреву двигателя, но если в резиновой втулке 8 под упорным пальцем появится утечка, клапан останется заблокированным в открытом состоянии.