Auto-park24.ru

Журнал "Автопарк"
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Устройство и работа агрегатов системы охлаждения двигателей

Насос водяной: железное сердце системы охлаждения

В любом двигателе есть система охлаждения, причем в большинстве случаев — жидкостного типа. В такой системе очень важно обеспечить непрерывную циркуляцию жидкости, данная задача решается водяным насосом (помпой). Об этом агрегате, его функциях, устройстве, работе, ТО и неисправностях читайте в статье.

Назначение водяного насоса (помпы) и его роль в двигателе

Для работы двигателя внутреннего сгорания важно поддерживать оптимальный температурный режим, при котором все узлы и агрегаты функционируют с наибольшей эффективностью. Для современных силовых агрегатов эта температура лежит в районе 80-90°C (более высокая температура наблюдается только в камерах сгорания). Для этого в моторе предусмотрена система охлаждения, причем наиболее часто используется система с жидким теплоносителем.

Для жидкостной системы охлаждения необходимо обеспечить постоянную циркуляцию рабочей жидкости по рубашке охлаждения двигателя, а также между рубашкой и радиатором, отводящим излишки тепла в атмосферу. Эта задача решается с помощью специального водяного (а точнее — жидкостного, так как вода давно вытеснена антифризами) насоса, или помпы.

Жидкостный насос решает одну ключевую задачу — обеспечивает непрерывную циркуляцию охлаждающей жидкости с самого момента запуска и до полной остановки силового агрегата. Некоторые насосы также используются и для привода вентилятора охлаждения радиатора. В любом случае именно насос выступает одним из основных компонентов системы охлаждения, без которого нормальное функционирование мотора просто невозможно.

Типы и разновидности водяных насосов

В настоящее время на ДВС применяется только один тип насоса — центробежный, в нем для нагнетания воды используется быстро вращающаяся крыльчатка. При этом насосы делятся на несколько видов по конструкции корпуса и способу установки на силовой агрегат, по типу привода и наличию/отсутствию привода вентилятора.

По конструкции насосы бывают:

  • Автономные — такие насосы выполнены в виде отдельного агрегата, который посредством патрубков соединяется с водяной рубашкой двигателя и радиатором;
  • Интегрированные в двигатель — насосы такого типа выполнены в виде агрегата с открытой крыльчаткой, который устанавливается непосредственно на двигатель (крыльчатка при этом располагается в специальной полости водяной рубашки), а соединение с радиатором осуществляется патрубком.

Насосы первого типа сегодня применяются, преимущественно, на дизельных двигателях для тракторов и грузовых автомобилей, основную же массу составляют насосы второго типа — они более просты, надежны и обладают лучшими характеристиками.

По типу привода насосы делятся на две группы:

  • С клиноременным приводом от коленчатого вала двигателя;
  • С приводом от зубчатого ремня ГРМ.

Эти насосы, соответственно, оснащаются клиновым шкивом (под обычным клиновый или современный поликлиновый ремень) или зубчатым колесом.

По наличию/отсутствию привода вентилятора все просто — есть насосы, которые только качают воду, а есть насосы, одновременно обеспечивающие вращение крыльчатки вентилятора. Первый типа насосов используется на двигателях с электрическим приводом вентилятора. Однако второй тип насосов позволяет обеспечить вращение вентилятора без использования дополнительных электродвигателей или сложных приводов.

При этом насосы с приводом вентилятора делятся на две группы:

  • Под установку вязкостной муфты (вискомуфты);
  • Под установку электромагнитной фрикционной муфты.

В первом случае крыльчатка вентилятора устанавливается на вал насоса через вязкостную муфту, которая включает и выключает вентилятор при достижении определенной температуры, причем температура отслеживается специальным составом внутри муфты. При этом вискомуфта не требует никаких дополнительных деталей. Во втором случае применяется электромагнитная муфта, которая требует электрического подключения к блоку управления.

Но независимо от типа, все насосы имеют принципиально одинаковое устройство и принцип действия.

Устройство и конструктивные особенности водяных насосов

Наиболее просто устроен насос с открытой крыльчаткой. Его основу составляет литой корпус, в котором выполнена полость под крыльчатку, один или два отводящих канала, а также патрубок для соединения с радиатором. Крыльчатка устанавливается в корпусе на валу через один подшипник и самоподжимной сальник, который предотвращает попадание рабочей жидкости на подшипник. С внешней стороны на валу устанавливается ступица под шкив или зубчатое колесо, а также под крыльчатку вентилятора.

Наиболее ответственная часть насоса — крыльчатка. Она может иметь различную конструкцию:

  • Диск с перпендикулярными плоскими лопатками, имеющими радиальную ориентацию;
  • Диск с лопатками сложного профиля (спиралеобразные), расположенными под рациональными углами;
  • Колесо с лопатками того или иного профиля, зажатыми между двумя дисками.

Наиболее просты по конструкции дисковые крыльчатки с плоскими лопатками, однако они обладают наименьшей производительностью и малоэффективны. Наилучшим образом работают крыльчатки с лопатками особого профиля, обладающие высоким КПД, но и более высокой стоимостью.

Описанные насосы монтируются непосредственно на двигатель, для чего в его передней части предусмотрено окно и привалочная поверхность. При установке корпус насоса герметизирует водяную рубашку двигателя, а крыльчатка оказывается погруженной в охлаждающую жидкость. Для герметизации обязательно применяется прокладка.

Автономные насосы устроены аналогичным образом, однако их крыльчатка закрывается крышкой, которая вместе с корпусом образует полость с патрубками. Насос тоже монтируется на двигатель, но располагается на специальном кронштейне, а подача и отвод охлаждающей жидкости осуществляется через патрубки.

Работает насос центробежного типа довольно просто. Охлаждающая жидкость поступает к центру вращающейся крыльчатки, где захватывается лопастями и за счет центробежных сил отбрасывается на периферию, приобретая высокую скорость, что равносильно повышению давления. На периферии крыльчатки расположен один или два отводящих канала, через который жидкость под давлением поступает в водяную рубашку двигателя. Таким образом осуществляется постоянная циркуляция жидкости по системе.

Читать еще:  Что значит 8 клапанный двигатель и 16 клапанный

Типичные неисправности водяных насосов, их причины и способы устранения

Для всех водяных насосов характерны четыре типа неисправностей.

Утечка охлаждающей жидкости. Обычно возникает вследствие разрушения прокладки, при появлении трещин в корпусе насоса или из-за поломки самоподжимного сальника. Наиболее просто решается проблема с прокладкой — ее достаточно заменить на новую. Также замене подлежит и сальник, но далеко не во всех моделях насосов (в ряде насосов имеется дренажное отверстие, утечка жидкости из которого говорит об износе сальника и необходимости замены насоса). А любые трещины, сколы или деформации корпуса требуют полной замены насоса.

Износ подшипника водяного насоса. Эта неисправность проявляется повышением шума во время работы насоса, также может возникать запах смазки, одновременно ухудшается и работа насоса. На некоторых насосах можно произвести замену вала в сборе с подшипником, однако чаще всего бывает проще заменить насос в сборе.

Деформирование или поломка крыльчатки. К неисправностям относятся поломка и деформация лопаток, чрезмерная коррозия и значительные отложения. Проблема проявляется перегревом двигателя, в ряде случаев в насосе возникает шум. Крыльчатку можно заменить, но многие модели насосов проще заменить в сборе.

Износ приводного ремня. Это проблема не только насоса, но также и других агрегатов — генератора или ГРМ. Износ проявляется характерным свистом, в случае клиноременной передачи — ухудшается работа насоса, в случае зубчатого ремня — могут возникать проблемы с ГРМ и работой двигателя в целом. Проблема решается заменой ремня.

Любая неисправность водяного насоса должны быть как можно скорее устранена, так как вскоре насос может совсем встать и сделать невозможной работу двигателя.

Общие рекомендации по техническому обслуживанию помп

Обслуживание водяного насоса как таковое не производится, однако необходимо помнить о следующих вещах:

  • Очень важно использовать качественный и рекомендуемый производителем двигателя антифриз, в противном случае ресурс насоса значительно сокращается;
  • Ресурс помпы ограничен, и ее требуется регулярно менять, периодичность замены может составлять 60-90 тысяч и более км пробега;
  • При обслуживании системы охлаждения рекомендуется производить ее промывку специальными средствами, что обеспечивает удаление отложений и коррозии с крыльчатки и внутренних стенок корпуса насоса;
  • Периодически рекомендуется снимать насос, производить его дефектовку, ремонт или замену.

При снятии насоса обращают внимание на состояние крыльчатки (не должно быть сколов, трещин и деформаций), сальника (по дренажному отверстию, по наличию утечек) и подшипника (по продольному люфту). При выявлении неисправностей принимается решение о ремонте или полной замене помпы.

При соблюдении рекомендаций производителя, регулярном обслуживании и своевременном ремонте насос будет работать качественно и надежно, обеспечивая бесперебойное функционирование мотора.

Система охлаждения двигателя: как она работает?

Работа системы охлаждения

Что заливать в систему охлаждения?

В качестве ОЖ используются тосол или антифриз. Они имеют в составе химические элементы и соединения, не позволяющие воде превращаться в лёд даже при самых низких температурах. ОЖ также содержат вещества, благодаря которым предотвращается:

  • Вспенивание;
  • Появление коррозии и ржавчины;
  • Смазывается водяной насос.

А вот воду использовать в качестве ОЖ нельзя, поскольку она очень скоро разрушит металл СО. Нагреваясь, ОЖ увеличивается в объёме, и её излишки начинают выбрасываться в расширительный бачок, соединённый с горловиной радиатора гибким шлангом. Через расширительный бачок ОЖ заливают и, при необходимости, доливают.

СО довольно проста и практически не требует никакого обслуживания. При отсутствии утечек ОЖ система работает без проблем 2 года. По истечении двух лет ОЖ в системе следует заменять, и при этом постоянно отслеживать состояние патрубков: резина от старости может пересохнуть и растрескаться, и произойти это может в дороге. Тогда продолжать движение будет невозможно. Следовательно, через каждые 5 – 6 лет надо производить замену всех резиновых патрубков.

В транспортных средствах, выпущенных недавно, СО ещё работает и для:

  • Охлаждения масла;
  • Воздуха системы вентиляции;
  • Турбонаддува;
  • Кондиционера;
  • Печки салона;
  • Газа в рециркуляционной системе;
  • Рабочей жидкости АКПП.

Виды систем охлаждения

Нужно отметить, что современное автомобилестроение использует три вида систем охлаждения:

  • Жидкостную;
  • Воздушную;
  • Комбинированную.

Жидкостная СО, которая отводит тепло потоком жидкости, применяется чаще всех остальных. Она функционирует с гораздо меньшим шумом, чем её воздушная сестра, причём, равномерно и очень эффективно охлаждает детали мотора.

Типичные поломки в системе охлаждения

Поломки СО не относятся к неисправностям, с которыми движение запрещено, однако, каждый разумный автовладелец весьма заинтересован в продлении срока службы своего железного коня, и его сердца – двигателя. И в первую очередь, это касается необходимости интенсивного отвода тепла.

К самым распространённым причинам поломок в СО относится:

Это может произойти из-за резкой смены температуры окружающей среды. Ещё одна популярная поломка – закоксованность шлангов и патрубков системы. Они теряют эластичность под воздействием тех же высоких температур. ОЖ может протекать и ввиду повреждений радиатора от удара, или в результате химического воздействия составляющими тосола. Из строя может выйти и термостат. Он находится в контакте с жидкостью, и потому коррозирует, а потом может и заклинить. Серьёзная неприятность для системы – поломка помпы, или циркуляционного насоса из-за некачественной запчасти, или износа. Понять и уловить это можно по характерному свисту подшипника. Это означает, что пришло время замены циркуляционного насоса. Иногда СО банально засоряется из-за отложения солей в каналах. Циркуляция ОЖ нарушается, отвод тепла при этом ухудшается, что приводит к перегреву двигателя.

Читать еще:  Как установить двигатель от нивы в жигули

Уход за системой охлаждения

Элементарные правила эксплуатации СО и их соблюдение позволяет автовладельцам избегать, или минимизировать негативное воздействие неисправностей на работу машины. Следует постоянно контролировать уровень охлаждающей жидкости в системе. Её объём может меняться, а зависит это от условий эксплуатации автомобиля. Если уровень ОЖ понижается постоянно, значит, нужно искать место утечки тосола. Нередко пятна ОЖ обнаруживаются на узлах и агрегатах в моторном отсеке. Перегрев двигателя может происходить, когда:

  • Заклинивает термостат,
  • Засоряются каналы,
  • Уровня ОЖ в системе недостаточно.

Причину же недостаточного нагрева двигателя следует искать в заклиненном термостате.

Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания

Работа двигателя внутреннего сгорания (ДВС) приводит к чрезмерному нагреванию всех его деталей и без их охлаждения функционирование главного агрегата транспортного средства невозможно. Эту роль выполняет система охлаждения двигателя, которая также отвечает за обогревание салона авто. В турбированных двигателях с ее помощью снижается температура воздуха, нагоняемого в цилиндры, а в АКПП эта система охлаждает жидкость, которая применяется для ее работы. Отдельные модели машин оснащают масляным радиатором, который принимает участие в терморегуляции масла, использующегося для смазки двигателя.

Если Вы не любитель алкоголя, но у Вас по каким-либо причинам есть есть неоткрытые бутылки элитного европейского вина, то их можно дорого продать на сайте https://prodat-alko.ru/prodat-vino.html .

Система охлаждения ДВС бывает воздушная и жидкостная

Обе эти системы не идеальны и имеют как достоинства, так и недостатки.

Преимущества воздушной системы охлаждения:

  • небольшой вес двигателя;
  • простота устройства и его обслуживания;
  • невысокая требовательность к температурным изменениям.

Недостатки воздушной системы охлаждения:

  • большой шум от работы двигателя;
  • перегрев отдельных деталей мотора;
  • невозможность выстроить цилиндры блоками;
  • затруднительность в использовании выделяемого тепла для обогревания салона авто.

В современных условиях автопроизводители предпочитают оснащать свои машины преимущественно двигателями с системами жидкостного охлаждения. Воздушные конструкции, охлаждающие узлы мотора, встречаются очень редко.

Преимущества жидкостной системы охлаждения:

  • не такой шумный двигатель по сравнению с воздушной системой;
  • высокая скорость начала работы при запуске мотора;
  • равномерное охлаждение всех деталей силового механизма;
  • меньшая предрасположенность к детонации.

Недостатки жидкостной системы охлаждения:

  • дорогое техническое обслуживание и ремонт;
  • возможное вытекание жидкости;
  • частые переохлаждения мотора;
  • замерзание системы в периоды морозов.

Структура жидкостной системы охлаждения двигателя

К основным составляющим жидкостной системы охлаждения ДВС относятся следующие детали:

  • «водяная рубашка» двигателя
  • вентилятор;
  • радиатор;
  • помпа (центробежный насос);
  • термостат;
  • бачок расширительный;
  • теплообменник отопителя;
  • составляющие элементы управления.

Водяная рубашка двигателя – это плоскость между стенками агрегата в тех местах, которым требуется охлаждение.

Радиатор системы охлаждения – это механизм, который предназначен для отдачи созданного работой двигателя тепла. Узел представляет собой конструкцию из многих изогнутых алюминиевых трубой, которые также имеют дополнительные ребра, способствующие большей теплоотдаче.

Вентилятор используется для ускорения циркуляции воздуха, обволакивающего радиатор. Вентилятор включается при граничном нагревании охлаждающей жидкости.

Центробежный насос (другими словами – помпа) обеспечивает беспрерывное движение жидкости во время работы двигателя. Привод для помпы может быть разным: ременной, например, или шестеренный. На авто с турбированными двигателями часто устанавливают добавочные насосы, которые способствуют циркуляции жидкости и запускаются из блока управления.

Термостат – это устройство в виде биметаллического (или электронного) клапана, расположенного между входным отверстием радиатора и «рубашкой охлаждения». Этот прибор обеспечивает нужную температуру жидкости, служащей для охлаждения ДВС. Когда мотор остывший, термостат закрыт, поэтому принудительная циркуляция остужающей жидкости проходит внутри двигателя, не затрагивая радиатор. В момент нагревания жидкости до граничной температуры клапан открывается. В этот момент система начинает функционировать во всю свою мощь.

Расширительный бачок используется для заливания охлаждающей жидкости. Этот узел компенсирует также изменение количества жидкости в системе во время изменения температуры.

Радиатор отопителя – механизм, предназначенный для подогрева воздуха в салоне транспортного средства. Его рабочая жидкость набирается непосредственно возле входа в «рубашку» мотора.

Главным элементом координации системы охлаждения ДВС есть датчик (температурный), электронный блок управления, а также исполнительные устройства.

Особенность работы системы охлаждения двигателя

Система охлаждения работает под контролем системы управления силовым агрегатом. Насос запускает циркуляцию жидкости в «рубашке охлаждения» двигателя. Учитывая степень нагрева, жидкость перемещается либо по малому, либо по большому кругу.

Чтобы двигатель быстрее прогрелся после запуска, жидкость циркулирует по кругу малому. После ее нагревания термостат открывается, предоставляя жидкости возможность циркулировать через радиатор, на выходе с которого на жидкость воздействует поток воздуха (встречного или от работающего вентилятора), который ее охлаждает.

Далее остывшая жидкость поступает опять в «рубашку охлаждения» и весь процесс повторяется снова и снова.

В моторах с турбонаддувом может использоваться двухконтурная система охлаждения. Особенностью ее работы есть то, что один контур контролирует охлаждение нагнетаемого воздуха, а второй – охлаждение двигателя.

Судовые системы охлаждения

При сгорании топлива в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания лишь 38—42 % получаемой при этом теплоты превращается в полезную работу. Остальная теплота — это неизбежные тепловые потери. Примерно половина потерянного тепла уходит в атмосферу с продуктами сгорания топлива, остальная часть передается деталям, соприкасающимся с горячими газами. Если эти детали не охлаждать, то работа двигателя станет невозможной и он выйдет из строя. Невозможной станет и смазка двигателя, так как смазочное масло будет сгорать. Во избежание этого все детали и узлы двигателя, соприкасающиеся с горячими газами, необходимо охлаждать. Обязательному охлаждению подлежат цилиндры, крышки цилиндров и выпускной коллектор.

Читать еще:  Форд фокус двигатель работает на больших оборотах

Для обеспечения непрерывной подачи воды (пресной или забортной) для охлаждения двигателей, механизмов или аппаратов и предназначена система охлаждения судовой энергетической установки. На судне эта система обеспечивает подачу охлаждающей жидкости не только к главным двигателям, но и к таким механизмам, аппаратам и устройствам, как подшипники валопроводов, холодильники масла, паро- и электрокомпрессоры, конденсатные насосы и др.

Для перемещения охлаждающей воды по трубопроводам к местам охлаждения необходимы насосы. Их включают в общую магистраль, от которой идут отростки, подводящие воду ко всем потребителям.

Системы охлаждения двигателей внутреннего сгорания являются автономными, т. е. предусматривают наличие насосов пресной или забортной воды, которые обслуживают только данный двигатель.

Системы охлаждения двигателей делятся на открытые (одноконтурные) и закрытые (двухконтурные). Открытая система на морских судах почти не применяется. В этой системе охлаждение двигателя производится забортной водой, которая насосом прокачивается по всей системе охлаждения и отводится за борт. Систему открытого типа допустимо применять там, где температура нагрева выходящей из двигателя воды не превышает 55 °С. При большей температуре растворенные в воде соли становятся нерастворимыми и оседают на омываемых водой поверхностях в виде накипи, ухудшая условия теплоотдачи, а также засоряя проточные каналы и полости охлаждения, особенно в литых конструкциях головок и блоков цилиндров двигателей. Это нарушает нормальное протекание рабочего процесса в двигателе и может служить причиной аварии.

На рис. 3.58 изображена схема открытой системы охлаждения двигателя. Забортная вода при открытом кингстоне 10 поступает в теплый ящик забортной воды 9, снабженный фильтром. Кингстон открывается и закрывается рукояткой 5, выведенной на крышку ящика. При открытом приемном клапане 11 вода для охлаждения забирается насосом 12 и по трубе 13 подается к двигателю. Поступившая в полость охлаждения блока цилиндров 1 вода поднимается вверх и перетекает в крышки 2 цилиндров, откуда через патрубок 3 направляется в полость охлаждения выпускного коллектора 6. Из последнего она отводится за борт по трубе 7. Температура охлаждающей воды, прошедшей через каждый цилиндр, контролируется термометром 4 и регулируется клапаном 5 путем пропуска большего или меньшего количества воды, проходящей через него. Давление воды во время работы системы контролируется манометром 14.

В большинстве современных судовых дизелей применяется закрытая система охлаждения. В этой системе для охлаждения работающего двигателя используется пресная вода, непрерывно циркулирующая в замкнутой системе охлаждения, которая состоит из двух контуров: внутреннего и внешнего. Первый служит для охлаждения двигателя, второй — для охлаждения воды, циркулирующей во внутреннем контуре. Для охлаждения пресной воды устанавливают водо-водяной холодильник, через который прокачивается забортная вода.

На рис. 3.59 приведена схема закрытой системы охлаждения двигателя. Циркуляционным насосом 15 пресная вода по внутреннему контуру подается в блок цилиндров 1. Охладив крышку 2 цилиндра двигателя, вода по патрубку 3 поступает в полость охлаждения выпускного коллектора 5, а оттуда в термостат или в терморегулятор 7, который служит для автоматического регулирования температуры воды, прошедшей через двигатель. Если температура этой воды окажется выше требуемого значения, то термостат большую часть воды пропустит в холодильник 11, а меньшую — в трубу 16, Таким образом, в термостате постоянно происходит перераспределение двух потоков воды: подводимой к насосу 15 и вновь направляемой на охлаждение двигателя.

Температура воды контролируется термометром 6. В связи с высокой температурой воды, выходящей из двигателя, в отдельных точках внутренних полостей, заполненных водой, образуется некоторое количество пара. Пар отводится по трубе 4 в расширительный бак 5, являющийся компенсатором объема, в который по трубе 9 вытесняется избыточное количество расширившейся при нагревании воды. Благодаря этому предотвращается нарушение плотности соединений элементов системы.

Забортная вода через кингстон 13 и приемный клапан 14 забирается насосом 12 и прогоняется через холодильник, где охлаждает пресную воду внутреннего контура, после чего отводится за борт по трубе 10. Такая система охлаждения двигателей предохраняет полости охлаждения двигателя от отложения солей и уменьшает вероятность образования коррозии и электрохимической эрозии. Установленный на приемной ветви фильтр забортной воды предохраняет систему от попадания ила и песка.

В двигателях с высокой средней температурой цикла приходится применять охлаждение поршней путем подвода охлаждающей жидкости в их головки. В частности, это можно осуществить с помощью специального телескопического механизма. Как видно на рис. 3.60, охлаждающая жидкость подается в трубу 1 телескопического механизма поршня, далее переходит в подвижную трубу 5, укрепленную в поршне 4, а затем в полость 5 поршня и охлаждает его головку. Отвод жидкости можно произвести с помощью такого же телескопического механизма, расположенного с другой стороны поршня. Имеющийся на телескопической трубе сальник 2 не допускает пропуска охлаждающей жидкости в картер двигателя.

Литература

Судовые системы и трубопроводы — Овчинников И.Н., Овчинников Е.И. [1988]

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector