Радиатор. Теплообменником, в котором тепло от жидкости передается через трубки воздуху, является радиатор, имеющий верхний 7 (рис. 5) и нижний 14бачки, соединенные сердцевиной 11радиатора. В верхний бачок впаяны наливная горловина 6,закрываемая пробкой 5, и патрубок для подсоединения гибкого шланга, подводящего охлаждающую жидкость к радиатору. Сбоку наливная горловина имеет отверстие для пароотводной трубки. В нижний бачок впаян патрубок отводящего гибкого шланга 12.К верхнему и нижнему бачкам припаяны боковые стойки 1,соединенные пластиной, припаянной к нижнему бачку. Стойки и пластина образуют каркас радиатора. Сердцевины радиаторов отечественных автомобилей могут быть трубчато-пластинчатыми и трубчато-ленточными.
Рис. 5. Элементы системы охлаждения:
а — общий вид радиатора; б — открыт паровой (выпускной) клапан; в — открыт воздушный (впускной) клапан; 1— стойка; 2 — тяга; 3 — каркас; 4 — жалюзи; 5 — пробка радиатора; б и 22 — горловина радиатора; 7 — верхний бачок; 8 и 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; 17 — пароотводная трубка; 18 — пружина парового клапана; 19 — корпус пробки; 20 — стойка; 21 — запорная пружина; 23 — паровой (выпускной) клапан; 24 — прокладка выпускного клапана; 25 — прокладка воздушного клапана; 26 — воздушный клапан; 27 — пружина воздушного клапана; 28 — седло воздушного клапана; 29 — отверстие для поступления воздуха
Сердцевина трубчато-пластинчатого радиатора состоит из нескольких рядов трубок, впаянных в верхний и нижний бачки. На трубки надеты гонкие охлаждающие пластины, изготовленные из латуни, алюминия или красной меди. Иногда охлаждающие пластины делают гофрированными, что значительно увеличивает поверхность охлаждения радиатора. Широкую гофрированную ленту помещают между трубками и припаивают к ним. Такую конструкцию трубчато-ленточных радиаторов имеют двигатели автомобилей ГАЗ-24 «Волга», ЗИЛ-130, ГАЗ-53А, КамАЗ-5320 и др.
Радиатор соединен с рубашкой охлаждения двигателя патрубками и гибкими шлангами, которые прикреплены к патрубкам стяжными хомутиками. Такое соединение допускает относительное смещение двигателя и радиатора. Перед радиатором установлены жалюзи 4для регулирования количества воздуха, проходящего между трубкой радиатора. При перемещении рукоятки 15, укрепленной в кронштейне, вперед до отказа створки полностью открываются и воздух свободно проходит между трубками радиатора. В случае перемещения этой рукоятки назад до отказа створки закрываются и обдув радиатора воздухом прекращается. Для поддержания определенного температурного режима двигателя рукоятку можно установить на фиксаторе 16в любом промежуточном положении.
Горловину 22герметически закрывает пробка, изолирующая систему охлаждения двигателя от окружающей среды. Пробка радиатора состоит из корпуса 19, парового 23и воздушного 26 клапанов и запорной пружины 21. На стойке 20, при помощи которой к корпусу крепится запорная пружина, установлен паровой клапан, прижатый пружиной 18. Воздушный клапан 26прижимается пружиной 27 к седлу 28, запрессованному в паровом клапане. Плотное соединение клапанов с седлами достигается установкой резиновых прокладок 24и 25. При повреждении или разрушении резиновых прокладок система охлаждения становится открытой, и вода закипает при 100 °С.
В случае закипания жидкости в системе охлаждения давление пара в радиаторе возрастает. При увеличении давления до 145—155 кН/м2 (1,45—1,55 кгс/см2) открывается паровой клапан 23, преодолевая сопротивление пружины 18. Система охлаждения двигателя сообщается с окружающей средой, и пар выходит из радиатора через пароотводную трубку. После остановки двигателя жидкость охлаждается, пар конденсируется и в системе охлаждения создается разрежение. При снижении давления на 1 — 13 кН/м2 (0,01—0,13 кгс/см2) открывается воздушный клапан 26 и в радиатор через отверстия 29и клапан начинает поступать воздух, проходящий по пароотводной трубке. Работа парового и воздушного клапанов предотвращает возможное повреждение радиатора под действием как внешнего, таки внутреннего давления.
Водяной насос. Для создания в системе охлаждения принудительной циркуляции жидкости служит центробежный насос. На автомобилях ГАЗ-53А, ГАЗ-24 «Волга», ЗИЛ-130 и других водяные насосы конструктивно объединены с вентиляторами и имеют общий привод. Водяной насос (рис. 6), укрепленный на переднем торце блока цилиндров, состоит из чугунного корпуса 9 и корпуса 12крыльчатки 13. Вал 5 и вентилятор 4вращаются на шарикоподшипниках 19 и 21, запрессованных в корпус 9. От смещения шарикоподшипники удерживаются втулкой 20и cтопорными кольцами. Для удержания в них смазки и для защиты от загрязнения шарикоподшипники имеют уплотнения. На одном конце вала 5 болтом укреплена пластмассовая крыльчатка 13. На другом конце вала 15установлены разрезная конусная втулка 22и на шпонке 2 ступица 3шкива 5и вентилятора 4.
Рис. 6. Водяной насос и вентилятор двигателя автомобиля ЗИЛ-130:
1 — корончатая гайка; 2 — шпонка; 3 — ступица шкива вентилятора; 4 — вентилятор; 5 — шкив; 6 — ремень привода генератора; 7 — ремень привода насоса гидроусилителя; 8 — ремень привода компрессора; 9 — чугунный корпус; 10 — пробка; 11 — масленка; 12 — корпус крыльчатки; 13 — крыльчатка насоса; 14 — самоподжймной сальник; 15 — вал; 16 — графитизированная текстолитовая уплотнительная шайба; 17 — обойма крыльчатки; 18 — отражатель; 19 и 21 — подшипники; 20 — распорная втулка; 22 — разрезная конусная втулка
Уплотнение вала 5 в корпусе осуществлено самоподжимным сальником 14, состоящим из графитизированной текстолитовой шайбы 16, резиновой манжеты, пружины и двух обойм. Сальник вращается вместе с крыльчаткой, так как выступы текстолитовой шайбы входят в прорези хвостовика крыльчатки. Пружина через резиновую манжету прижимает шайбу 16к шлифованной, плоскости корпуса, что предотвращает вытекание жидкости из насоса. Шарикоподшипники насоса смазывают консистентной смазкой, которая не вымывается водой. Перед заправкой полости подшипников смазкой отвертывают пробку 10, закрывающую контрольное отверстие. Через масленку 11смазка подается шприцем в корпус насоса до тех пор, пока она не начнет выходить из контрольного отверстия. После этого пробку W ввертывают в контрольное отверстие.
Привод водяного насоса и вентилятора осуществлен от шкива коленчатого вала при помощи клиноременной передачи, состоящей из двух ремней. Передний ремень 6 охватывает также и шкив генератора, а второй ремень 7 — шкив насоса гидроусилителя рулевого управления. Третий ремень 8шкива 5приводит в действие компрессор. Для нормальной работы ременных передач натяжение ремней должно быть не очень слабым и не очень тугим. Первые два ремня (6 и 7) натягивают перемещением генератора и насоса гидроусилителя рулевого управления, а третий — перемещением компрессора. При правильном натяжении прогиб первого и второго ремней между шкивом 5 водяного насоса и соответствующими шкивами генератора и гидроусилителя рулевого управления под действием силы 40 Н (4 кгс) должен составлять 8—14 мм, а ремня между шкивом 5водяного насоса и шкивом компрессора 5 — 8 мм.
Перед работой необходимо периодически проверять затяжку гайки 1 крепления ступицы шкива, так как ослабление крепления шкива 5 водяного насоса может привести к повреждению вентилятора, радиатора и насоса. При ослаблении этого соединения следует немедленно подтянуть гайку предварительно вынув шплинт. Усилие затяжки гайки должно быть равным 8,5—10 кгс-м. После подтягивания гайку тщательно шплинтуют.
Водяные насосы дизелей ЯМЗ-236 и автомобиля КамАЗ-5320 работают так же, как и насосы двигателей автомобилей ЗИЛ-130, ГАЗ-53А и др., но имеют некоторые особенности. Насос дизеля ЯМЗ-236 укреплен с правой стороны крышки распределительных шестерен, приводится в действие клиноременной передачей и не связан с приводом вентилятора.
Водяной насос дизеля автомобиля КамАЗ-5320 установлен на передней части блока цилиндров с левой стороны и приводится в действие клиноременной передачей от шкива коленчатого вала. Вентилятор установлен отдельно на гидромуфте.
Термостат. Необходимую температуру жидкости в системе охлаждения автоматически поддерживает термостат. Он позволяет быстро погреть холодный двигатель при пуске. На автомобильных двигателях применены термостаты с жидкостным и твердым наполнителями. В жидкостные термостаты наливают легко испаряющуюся жидкость (смесь 70% этилового спирта и 30% воды). В качестве твердого наполнителя используют церезин с медной стружкой, обладающий большим коэффициентом объемного расширения.
Жидкостный термостат (рис. 7, а) состоит из корпуса 7 с окнами гофрированного баллона 2и клапана 5.Нижняя часть гофрированного баллона жестко соединена с кронштейном 8и корпусом. К верхней части баллона припаян шток 3 склапаном. Шток может перемещаться в направляющей корпуса. Иногда на клапане термостата делают небольшое отверстие или выдавку на кромке для выхода воздуха при заливке жидкости в систему охлаждения. В запаянном гофрированном баллоне находится жидкость, занимающая примерно половину внутреннего объема баллона. Из баллона откачан воздух, и при нормальных условиях он сжат, а клапан закрыт.
Рис. 7. Схемы термостатов:
а — жидкость (двигатель автомобиля ГАЗ-24); б — с твердым наполнителем (двигатель автомобиля ЗИЛ-130); I и IV — термостаты открыты; II и III—термостаты закрыты; 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; 11— резиновая мембрана; 12 — направляющая втулка; 14 — возвратная пружина; 17 — коромысло клапана; 19 — буфер; 20 — впускной трубопровод
Жидкостный термостат работает следующим образом. Если температура жидкости в системе охлаждения не превышает 73 °С, то баллон сжат и клапан закрыт. Жидкость по перепускному каналу поступает к насосу, минуя радиатор. По мере прогрева двигателя жидкость в системе охлаждения нагревается. При повышении ее температуры свыше 73 — 83 °С жидкость, находящаяся в баллоне, начинает испаряться, давление в баллоне повышается и клапан открывается. Охлаждающая жидкость поступает в радиатор. При температуре 88 —94 0С клапан термостата открыт полностью.
Термостат с твердым наполнителем (рис. 7) расположен между впускным трубопроводом 20и отводящим патрубком 16. К корпусу 18постоянно прижимается пружиной 14клапан 15, шарнирно соединенный со штоком 13. Последний опирается на резиновую мембрану 11,которая зажата между баллоном 9и направляющей втулкой. Внутреннее пространство баллона заполнено твердым наполнителем 10.Пока двигатель не прогрет, наполнитель в баллоне находится в твердом состоянии и клапан термостата закрыт. При повышении температуры воды в системе охлаждения до 70 °С и более объем наполнителя увеличивается, так как церезин плавится и нажимает на мембрану. Она выгибается вверх, давит через буфер 19на шток, который поворачивает клапан 15, вследствие чего охлаждающая жидкость поступает в радиатор. При снижении температуры охлаждающей жидкости объем твердого наполнителя уменьшается и клапан термостата под действием возвратной пружины закрывается.
Вентилятор. Для создания воздушного потока, охлаждающего жидкость, протекающую по трубкам радиатора, служит вентилятор, состоящий из крыльчатки и ступицы со шкивом. Иногда к каркасу радиатора для более интенсивного охлаждения в нем жидкости присоединяют направляющий кожух (диффузор), внутри которого вращаются лопасти вентилятора (двигатели автомобилей ГАЗ-53А, ЗИЛ-130, КамАЗ-5320 и др.). Лопасти вентиляторов штампуют из листовой стали или изготовляют из пластмассы (двигатель автомобиля ГАЗ-24 «Волга»).
Вентиляторы двигателей автомобилей ГАЗ-53А, ЗИЛ-130 и др. имеют лопасти с отогнутыми вперед концами. При вращении такого вентилятора увеличивается подача воздуха и лучше охлаждается радиатор.
На дизеле ЯМЗ-236 вентилятор приводится в действие через систему шестерен
и получает вращение непосредственно от шестерни 1(рис. 8) распределительного вала. Детали привода вентилятора смонтированы в отдельном корпусе 14, который болтами прикреплен к крышке распределительных шестерен. Шестерня 2 приводит во вращение вал 5, установленный в корпусе вентилятора на шарикоподшипниках 3. Самоподжимный сальник 4, запрессованный в корпус, препятствует выходу смазки из подшипников. На переднем конце вала 5установлены шкив 13привода генератора и компрессора, ступица 9 крыльчатки 12вентилятора и резиновая упругая муфта 11.От муфты вращение передается вентилятору. Упругая муфта поглощает силы инерции, возникающие при значительном изменении частоты вращения коленчатого вала, и разгружает вал вентилятора отдополнительных скручивающих сил.
Рис. 8. Привод вентилятора дизеля ЯМЗ-236:
1 — шестерня распределительного вала; 2 — шестерня вентилятора; 3 — шарикоподшипники; 4 — самоподжимной сальник; 5 — вал вентилятора; 6 — болт; 7 — распорная втулка; 8 — ступица муфты; 9 — ступица крыльчатки вентилятора; 10 — гайка; 11 — резиновая упругая муфта; 12 — крыльчатка вентилятора; 13 — шкив привода генератора и компрессора; 14 — корпус вентилятора; 15 — шестерня привода топливного насоса высокого давления
Для поддержания оптимального температурного режима двигателя в системе охлаждения применены жалюзи, вентилятор и термостаты. В холодную погоду ни в коем случае нельзя снимать термостат, так как это приведет к интенсивному износу двигателя, увеличенному расходу топлива, старению масла, снижению мощности и к другим нежелательным явлениям. Таким образом, постоянство теплового режима является важнейшим фактором экономичной и надежной работы двигателя.