Самостоятельная работа по МДК 01.02 Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей.

Тема: Устройство жидкостной и воздушной систем охлаждения двигателя. 

Самостоятельная работа:

Задание 1 Прочитать и составить краткий конспект по устройству жидкостной системы охлаждения.

Задание 2. Прочитать и установить отличительные особенности двух систем охлаждения(жидкостной и воздушной).

Задание 3. Нарисовать схему движения жидкости по малому и большому кругу, используя рисунок 7.

Задание 4. Подписать приборы системы охлаждения на рисунке 8.

Цели:

Сформировать знания по устройству жидкостной системы охлаждения двигателя. Установить отличие  воздушной системы охлаждения двигателя от жидкостной. 

1.                  Устройство жидкостной и воздушной систем охлаждения двигателя. 

Система охлаждения ДВС представляет собой комплекс устройств, которые в совокупности обеспечивают качественное охлаждение деталей двигателя. Данная система отвечает за поддержание оптимального температурного баланса в процессе работы силового агрегата применительно к различным режимам и нагрузкам на двигатель.

Температура внутри цилиндра мотора в результате сгорания топливовоздушной рабочей смеси может достигать не только отметки около 2000 °C, но и превышать этот показатель. Главной задачей системы охлаждения становится удержание теплового состояния двигателя  в допустимых нормах. Эти нормы соответствуют  показателю 80-90°C.

Перегрев двигателя приводит:

Ø  Допустимые рабочие зазоры нарушаются.

Ø  Наблюдается повышенный износ деталей.

Ø   Снижение отдачи от двигателя  по причине худшего наполнения цилиндров топливовоздушной смесью.

Ø   Детонация и самостоятельное воспламенение рабочей смеси.

Ø  В ряде случаев перегретый двигатель может заклинить, что приводит к закономерному разрушению отдельных деталей и дорогостоящему ремонту. Заклинивший от перегрева двигатель иногда означает полный выход силового агрегата из строя. Под этим подразумевается практическая нецелесообразность его дальнейшего ремонта.

Чтобы нормализовать процесс работы двигателя в необходимых температурных рамках, детали ДВС охлаждаются после контакта с горячими газами. Может быть реализован непосредственный отвод от них тепла в атмосферу. Вторым вариантом становится использование промежуточных тел, среди которых оказывается дистиллированная вода или специальная охлаждающая жидкость (ОЖ) с высоким порогом замерзания. Автолюбители по всему миру прекрасно знакомы с названием «Антифриз», а на территории СНГ к этому добавляется еще и другой тип жидкости под названием «Тосол».

Поддержание строго определенного предела рабочей температурыДВС необходимо еще и для того, чтобы избежать не только перегрева, но и слишком сильного охлаждения мотора.

В переохлажденном двигателе топливовоздушная смесь конденсируется после контакта с холодными стенками цилиндров. После этого она стекает в картер силовой установки, что приводит к разжижению моторного масла и потере его полезных физико-химических свойств.

Если бензин или солярка попадает в масло, тогда наблюдается снижение мощности двигателя и существенное увеличение износа двигателя. Еще одним пагубным моментом является то, что в холодном моторе масло имеет свойство густеть, его подача в цилиндры ухудшается. Это приводит к увеличению расхода топлива и падению мощности.

Совокупность этих особенностей требует от системы охлаждения жесткого ограничения температурных пределов. Только так становится возможным создать и поддерживать оптимальные условия работы силового агрегата.

Современные автомобили имеют такую систему охлаждения, которая параллельно с главной функцией дополнительно обеспечивает ряд других:

·                     реализован прогрев воздуха, который используется в системе вентиляции, отопления и кондиционирования;

·                     охлаждающая система отвечает за охлаждение моторного масла применительно к системе смазки ДВС;

·                     отработавшие газы охлаждаются в системе рециркуляции таких газов;

·                     обеспечено охлаждение воздуха в турбокомпрессорных агрегатах;

·                     происходит охлаждение рабочей жидкости в автоматических КПП;

2.      Типы систем охлаждения двигателя

Далее мы поговорим о таких системах, которые нашли свое применение в автомобилях и другой технике с ДВС. Системы охлаждения двигателя отличаются по способу охлаждения:

·                     жидкостная система закрытого типа;

Рисунок 1- Система охлаждения ВАЗ-21083

·                     воздушная система открытого типа;

·                     комбинированная система охлаждения;

2.1 Естественное воздушное охлаждение

Рисунок 2- Воздушное естественное охлаждение

Воздушное естественное охлаждение представляет собой простейший вид охлаждения мотора. Двигатели с подобной системой отдают тепло в атмосферу через своеобразные ребра, которые выполнены на внешней поверхности цилиндров. Основным недостатком решения считается зависимость системы от низкой теплоёмкости воздуха, а также большие сложности касательно равномерности отвода избыточного тепла от двигателя.Все это не позволяет построить мощную и одновременно компактную установку. По причине неравномерного обдува возникает необходимость исключить локальный перегрев. Конструктивно зоны ребер для охлаждения совершенствуют и наращивают в тех местах, где обдув воздуха становится менее интенсивным с учетом аэродинамических особенностей. Более разогретые каналы выпуска располагают навстречу воздушному потоку, сдвигая холодные впускные каналы к задней части.

Система естественного воздушного охлаждения встречается на мопедах, мотоциклах, на поршневых авиадвигателях и т.п. Главным преимуществом решения считается малый вес и предельная простота устройства. Стоит отметить, что для современных мотоциклов с высокофорсированными моторами воздушное охлаждение вытесняется жидкостным, а некоторые модели автомобилей, скутеры и другая техника оснащаются системой принудительного воздушного охлаждения.

2.2 Принудительное воздушное охлаждение

Рисунок 3- Принудительное воздушное охлаждение

Двигатели, оборудованные такой системой, имеют вентилятор и ребра охлаждения. Указанное решение позволяет создать принудительный поток воздуха для обдува ребер. Сам вентилятор и поверхности с ребрами прикрыты кожухом, который направляет воздушный поток и препятствует проникновению внешнего тепла.

Главными преимуществами моторов с таким типом охлаждения принято считать:

-                   простоту конструкции и небольшой вес системы:

-                    отсутствие комплекса устройств подачи и циркуляции охлаждающей жидкости.

К минусам относят повышенный уровень шума при работе и большие габариты. Еще одной проблемой таких ДВС является все тот же локальный перегрев и неравномерность обдува.

Что касается легковых автомобилей, то среди производителей из Европы воздушное охлаждение принудительного типа активно использовалось в период с 50-х до 70-х годов.

Чаще всего такую систему получали компактные малолитражки. Легендарные VolkswagenBeetle, Фиат 500 и другие популярные модели с такой системой были просты в ремонте и доступны. На просторах СНГ наибольшую известность получил малолитражный компактный автомобиль ЗАЗ-965 с воздушным охлаждением, более известный под именем «Запорожец». Не меньшую популярность имели последующие «народные» модели ЗАЗ-966 и 968M, которые даже в 2015 году еще можно изредка встретить на дорогах.

Воздушное охлаждение применяли также для дизельных ДВС. Отличным примером могут послужить грузовые автомобили «Татра», которые до 2010 года получали такие силовые установки. Очень часто двигатель воздушного охлаждения представляет собой мотор с одним или двумя цилиндрами, который используется для сельскохозяйственной техники, современных скутеров, генераторов и т.д.

2.3 Устройство жидкостной системы охлаждения и принцип ее работы

Рисунок 4- Система жидкостного охлаждения

В такой системе охлаждение реализовано путем отвода тепла от элементов двигателя при помощи потока жидкости. Комбинированная система охлаждения является одновременным сочетанием жидкостной и воздушной систем. Автомобили в большинстве случаев оборудованы жидкостной системой охлаждения. Указанная система способна равномерно и эффективно охлаждать мотор, демонстрирует минимальный уровень шума при работе.

Конструктивно системы жидкостного охлаждения бензинового и дизельного ДВС являются похожими. Данная система состоит из многочисленных элементов:

·                     радиатор ОЖ с патрубками;

·                     рубашки охлаждения;

·                     теплообменник отопителя;

·                     вентилятор радиатора;

·                     центробежный насос (помпа);

·                     расширительный бачок;

·                     термостат;

·                     датчики.

Система охлаждения такого типа дополнительно подразумевает наличие так называемой «рубашки охлаждения» ДВС. Под «рубашкой» понимают определенную полость, которая конструктивно огибает наиболее подверженные нагреву части двигателя. Охлаждающая жидкость циркулирует по каналам-полостям и принимает на себя тепло, а затем переносит это тепло к радиатору.  Давайте подробнее рассмотрим составные части жидкостной системы охлаждения ДВС.

1.                  Основной радиатор. Элемент обеспечивает эффективное охлаждение разогретой охлаждающей жидкости потоками воздуха. Главный радиатор устроен так, чтобы добиться максимальной теплоотдачи, в основе имеет особое трубчатое устройство.

2.                  Радиатор системы рециркуляции отработавших газов. Указанный радиатор отвечает за охлаждение раскаленных отработавших газов. Понижение температуры продуктов сгорания топливовоздушной смеси уменьшает количество образований оксидов азота. Радиатор охлаждения отработавших газов обслуживается дополнительным насосом, который обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости. Данный элемент включен в общую схему охлаждающей системы ДВС.

3.                  Теплообменник отопителя. Данный элемент служит для нагрева проходящего через него воздуха. Указанный теплообменник устанавливается в таком месте, чтобы максимально нагретая охлаждающая жидкость из рубашки двигателя попадала сразу в радиатор отопителя.

4.                  Расширительный бачок. Деталь системы служит для того, чтобы компенсировать изменяющийся объем охлаждающей жидкости в результате нагрева. Систему охлаждения заполняют ОЖ через заливную горловину расширительного бачка.

5.                  Центробежный насос (помпа). Насос отвечает за циркуляцию охлаждающей жидкости в системе охлаждения двигателя. Такой насос имеет различную конструкцию привода, который может быть шестеренным, ременным и т.д. Существуют моторы с турбокомпрессором, в которых присутствует дополнительный насос для улучшения циркуляции ОЖ. Установка еще одного насоса продиктована необходимостью охлаждения сжатого воздуха для наддува и самой турбины. Дополнительный насос управляется ЭБУ двигателя.

6.                  Термостат. Устройство предназначено для того, чтобы регулировать количество охлаждающей жидкости, которая проходит через радиатор. Благодаря этому становится возможным поддерживать оптимальный температурный режим.

Рисунок 5 –Схема работы термостата

7.                  Вентилятор. Данный элемент системы повышает интенсивность охлаждения жидкости, которая попадает в радиатор. Устройство вентилятора может иметь различный тип привода:

·                     Механический. Такой тип привода означает постоянное соединение с коленвалом силового агрегата;

·                     Электрический. Конструкция подразумевает наличие управляемого электромоторчика вентилятора;

·                     Гидравлический. Реализован при помощи гидромуфты.

Самым распространенным типом привода вентилятора является электропривод. Данный тип способен обеспечить широкие возможности для его регулирования. В списке элементов управления работой системы охлаждения находятся:

·                     датчик температуры охлаждающей жидкости и др.;

Рисунок 6- Датчик температуры охлаждающей жидкости

·                     электронный блок управления;

Принцип функционирования системы охлаждения двигателя (и бензинового, и дизельного) весьма прост и основан на целенаправленной циркуляции охлаждающей жидкости. Охлаждающая жидкость, забирая тепло у деталей двигателя (в рубашках охлаждения), под воздействием давления, создаваемого водяным насосом, начинает циркулировать по системе, осуществляя теплообмен.

Первоначально движение жидкости осуществляется при закрытом термостате по малому кругу, то есть без работы радиатора. Это делается для того, чтобы убыстрить процесс прогрева двигателя и доведения его до рабочей температуры. После возврата жидкости в рубашки охлаждения процесс циркуляции продолжается.

В том случае, когда температура достигает высоких показателей (в пределах 100 градусов), открывается термостат, и охлаждающая жидкость начинает двигаться по большому кругу, заходя в радиатор. Это сразу же остужает двигатель, ибо в систему охлаждения поступает жидкость, ранее не использовавшаяся (находившаяся в радиаторе). Сам радиатор охлаждается потоком атмосферного воздуха.

При дальнейшем нагреве двигателя (например, в летний период), когда жидкость не успевает остывать до необходимого температурного уровня, специальное устройство автоматически включает электрический вентилятор («ленивец»), дополнительно охлаждающий радиатор и частично двигатель. Вентилятор работает до достижения необходимого уровня температуры жидкости, и специальное устройство выключает его. Механический вариант вентилятора, соединенный с коленвалом ременной передачей, работает в постоянно действующем режиме.

При необходимости (например, в холодное время года) охлаждающая жидкость через открытый кран отопителя заходит в «печку», где с помощью радиатора, с одной стороны, дополнительно остывает, отдавая избыточное тепло, а с другой, — обогревает воздух в салоне автомобиля.

Задание 3  Используя рисунок нарисовать схему движения жидкости по малому и большому кругу.

Рисунок 7- Принцип работы системы охлаждения

Задание 4.

На рисунке 8 под цифрами изображены приборы системы охлаждения. Подпишите их  название.

Рисунок 8- Приборы системы охлажде

Краткое описание документа:

Самостоятельная работа при дистанционной форме обучения для автомехаников первого курса.