Техническое обслуживание системы охлаждения автомобиля ПАЗ-3206

3. Техническое обслуживание системы охлаждения автомобиля ПАЗ-3206

3.1 Назначение, устройство и принцип работы системы охлаждения автомобиля ПАЗ-3206

Система охлаждения предназначена для принудительного отвода от деталей двигателя лишнего тепла и передачи его окружающему воздуху. Благодаря этому создается определенный температурный режим, при котором двигатель не перегревается и не переохлаждается.

Система охлаждения должна обеспечивать:

- автоматическое поддержание рабочей температуры двигателя во всех режимах его работы;

- быстрый прогрев двигателя при пуске в холодных условиях;

- длительное сохранение двигателя в прогретом состоянии после его остановки;

- малые энергетические затраты на привод агрегатов системы охлаждения.

Тепло в двигателях отводится двумя способами: жидкостью (жидкостная система охлаждения) или воздухом (воздушная система охлаждения). Эти системы поглощают 25—35% тепла, выделяющегося во время сгорания топлива. Температура охлаждающей жидкости, находящейся в головке блока цилиндров, должна быть равна 80—95° С. Такой температурный режим наиболее выгоден, обеспечивает нормальную работу двигателя и не должен изменяться в зависимости от температуры окружающего воздуха и нагрузки двигателя. Температура в течение рабочего цикла двигателя изменяется от 80—120° С (минимальная) в конце впуска до 2000—2200° С (максимальная) в конце сгорания смеси.

Большинство двигателей имеет жидкостные системы охлаждения (открытые или закрытые). У открытой системы охлаждения внутреннее пространство непосредственно сообщается с окружающей атмосферой. Распространение получили закрытые системы охлаждения, у которых внутреннее пространство только периодически сообщается с окружающей средой при помощи специальных клапанов. В этих системах охлаждения повышается температура кипения охлаждающей жидкости и уменьшается ее выкипание.

На современных автобусах применяются только двигатели с жидкостным охлаждением закрытого типа. В этом случае охлаждающая жидкость полностью изолирована от атмосферы, что уменьшает возможность ее испарения и повышает температуру кипения.

Жидкостная система охлаждения состоит из:

1.  рубашки охлаждения

2.  основного радиатора

3.  радиатора системы отопления кузова

4.  вентилятора

5.  насоса охлаждающей жидкости

6.  термостата

7.  соединительных трубопроводов

8.  расширительного бачка

9.  воздушного клапана

Рубашка охлаждения представляет собой емкость для размещения охлаждающей жидкости, охватывающей наружные поверхности цилиндров (гильз) двигателя и камеры сгорания (рисунок 3.1).

I – с одним отопителем; II – с двумя отопителями и электронасосом (для фургонов с двумя рядами сидений и автобусов); 1 – расширительный бачок; 2 – термостат; 3 – датчик указателя температуры охлаждающей жидкости; 4 – радиатор; 5 – сливная пробка (кран) радиатора; 6 – вентилятор; 7 – ремень привода вентилятора; 8 – ремень привода насоса охлаждающей жидкости; 9 – насос охлаждающей жидкости; 10 – сливной кран блока цилиндров; 12 – электронасос системы отопления; 11, 13 – кран отопителя; 14 – радиатор дополнительного отопителя; 15, 16 – радиаторы основного отопителя

Рисунок 3.1 – Система охлаждения двигателей ЗМЗ-402 и УМЗ-4215

Рубашка охлаждения блока связана каналами с рубашкой охлаждения головки, уплотнение этих каналов обеспечивается прокладкой головки блока. В рубашке охлаждения установлен кран для слива охлаждающей жидкости.

Основной радиатор предназначен для отвода тепла от охлаждающей жидкости. Он состоит из двух бачков, соединенных между собой большим количеством круглых или овальных трубок. Бачки могут располагаться относительно друг друга либо в вертикальной, либо в горизонтальной плоскости. Изготавливают бачки из меди, алюминия, латуни или пластмассы. При вертикальном расположении бачков в верхнем из них в отдельных случаях размещается наливная горловина с пробкой. В пробке наливной горловины обычно предусматривается два предохранительных клапана – паровой и воздушный. паровой клапан открывается при избыточном давлении в 145…160 кПа. Воздушный клапан открывается при падении давления, вызванном охлаждением жидкости. Паровой и воздушный клапаны (рисунок 3.2) предотвращают разрушение трубок радиатора от избыточного внешнего и внутреннего давления.

1 – крышка; 2 – пружина впускного клапана; 3 – стержень впускного клапана; 4 – пружина выпускного клапана; 5 – тарелка пружины выпускного клапана; 6 – выпускной клапан; 7 – впускной клапан; 8 – корпус коробки

Рисунок 3.2 – Пробка наливной горловины

Трубки могут изготавливаться из алюминия, меди или латуни. Для лучшего отвода тепла между трубками устанавливают платины, гофрированные ленты из тех же материалов. в радиаторе предусмотрен сливной кран, резьбовой штуцер для установки датчика температуры и пароотводная трубка, устанавливаемая при наличии расширительного бачка.

Обогрев салона автобуса может осуществляется либо специальным отопителем, либо радиатором системы обогрева кузова, включенным в систему охлаждения двигателя. По конструкции радиатор обогрева кузова аналогичен основному радиатору, но имеет меньшие размеры.

Вентилятор создает интенсивный поток воздуха через основной радиатор. Он представляет собой пластмассовую или металлическую крыльчатку, выполняющую функцию осевого воздушного насоса. вентилятор установлен в кожухе для обеспечения направленного воздушного потока. Кожух изготавливают из штампованных стальных пластин, или из пластмассы. Привод вентилятора может осуществляться ременной передачей от шкива на носке коленчатого вала (рисунок 3.3) либо электрическим двигателем.

1 – шкив коленчатого вала; 2 – шкив вентилятора; 3 – генератор; 4 – шкив водяного насоса; 5 – натяжной ролик

Рисунок 3.3 – Привод водяного насоса и вентилятора ременной передачи

Электрический двигатель может иметь один или два режима работы. При больших размерах радиатора возможно применение двух вентиляторов. На нескольких двигателях привод вентилятора осуществляется от коленчатого вала клиноременной передачей через гидромуфту. Гидромуфта (рисунок 3.4) состоит из двух лопастных колес, установленных в общей полости. Одно из колес связано с ведомым шкивом клиноременной передачи, второе – с крыльчаткой вентилятора.

1 – вал привода вентилятора; 2, 6 – сальники (манжеты); 3 – гайка вала; 4 – стопорная шайба; 5 – втулка сальника; 7 – рабочее колесо; 8 – гидромуфта; 9 – корпус вентилятора; 10 – крышка; 11 – уплотнительное кольцо; 12 – корпус центрифуги; 13 – шайба; 14 – маслопроводный болт; 15 – подшипник скольжения

Рисунок 3.4 – Установка гидромуфты в приводе вентилятора

Полость гидромуфты заполняется маслом из системы смазки двигателя, заполнение полости контролируется золотником. Перемещение золотника осуществляется соленоидом, управляемым температурным датчиком. При температуре 81…95 С положение золотника обеспечивает полное заполнение полости гидромуфты, при этом достигается максимальная частота вращения вентилятора. При низких температурах охлаждающей жидкости золотник занимает положение, обеспечивающее полное опорожнение гидромуфты, при этом вентилятор не вращается. На некоторых двигателях в приводе вентилятора применяют электромагнитные муфты. В этом случае температурный датчик при высокой температуре соединяет с системой питания обмотку электромагнита, обеспечивающего соединение шкива клиноременной передачи с крыльчаткой вентилятора. При охлаждении жидкости обмотка электромагнита обесточивается. Отключение вентилятора позволяет экономить топливо и снижает уровень шума.

Насос охлаждающей жидкости предназначен для принудительной циркуляции жидкости системе охлаждения. Насосы центробежного типа приводятся одинарным или двойным клиновым или поликлиновым ремнем от носка коленчатого вала. Конструкция центробежного насоса показана на рисунке 3.5.

1 – ступица для крепления приводного шкива; 2 – вал; 3 – корпус насоса; 4 – контрольное отверстие; 5 – масленка; 6 – крыльчатка; 7 – отверстие; 8 – пружина; 9, 10 – латунный обоймы; 11 – резиновая уплотнительная манжета; 12 – шайба; 13 – стопорное пружинное кольцо

Рисунок 3.5 – Конструкция насоса охлаждающей жидкости

Насос представляет собой отдельный агрегат, корпус которого крепится к блоку. Внутри корпуса на подшипниках качения установлен вал. В полость корпуса, где установлены подшипники, через масленку заполняется смазка. В современных конструкциях смазка часто закладывается непосредственно в подшипники на весь срок службы. На валу с помощью специальной лыски устанавливается металлическая (чугунная, алюминиевая) или пластмассовая крыльчатка. На противоположном конце вала установлена ступица фланца привода. Крыльчатка размещается в изолированном пространстве корпуса насоса, заполненного охлаждающей жидкостью. Для обеспечения герметизации этой полости на валу насоса установлен уплотнительный узел, состоящий из пластмассовой шайбы, уплотняющей крыльчатку по торцу, и резиновой манжеты, уплотняющей вал.

Циркуляция жидкости в системе охлаждения обеспечивается как действие насоса (такая система называется принудительной), или происходит произвольно под действие давления, вызванного разной плотностью охлаждающей жидкости в нагретой и охлажденной зонах рубашки охлаждения (такая система называется термосифонной). В современных двигателях применяется принудительная система охлаждения. В этом случае насос устанавливается в нижней зоне рубашки охлаждения, под действием насоса холодная охлаждающая жидкость подается в нижнюю зону рубашки охлаждения и, нагреваясь, поднимается вверх, проходя в нагретом состоянии чрез радиатор. В некоторых двигателях применяется смешанная система охлаждения. Насос установлен в верхней зоне рубашки охлаждения; жидкость, охлажденная в радиаторе, подается в верхнюю зону рубашки охлаждения и под действием разницы давлений холодной и горячей охлаждающей жидкости опускается вниз (термосифонный эффект). Для поддержания постоянного температурного режима двигателя и его быстрого прогрева при пуске необходимо при малой температуре охлаждающей жидкости выключить радиатор из круга циркуляции. Эту функцию выполняет специальное устройство, называемое термостатом (рисунок 3.6).

1 – нижняя рамка; 2 – верхняя рамка; 3 – регулировочный винт; 4 – шток; 5 – резиновая буфермембрана; 6 – седло основного клапана; 7 – основной клапан; 8 – пружина; 9 – капсула; 10 – направляющее кольцо; 11 – перепускной клапан; 12 – упругое кольцо; 13 – поджимная пружина; 14 – седло перепускного клапана

Рисунок 3.6 – Конструкция термостата с твердым наполнителем

Он установлен в магистрали, связывающей радиатор с рубашкой охлаждения термостат представляет собой клапан, перекрывающий связь радиатора с рубашкой охлаждения при малой температуре охлаждающей жидкости (ниже 70 С). В этом случае жидкость циркулирует по малому кругу циркуляции, в который входят рубашка охлаждения и жидкостная полость водяного насоса. При нагреве жидкости (свыше 70…80 С) клапан начинает открываться. Полностью он открывается при 85…95 С. В круг циркуляции включается радиатор, что обеспечивает поддержание заданного температурного режима. Включение и выключение клапана обеспечивается специальным элементом, увеличивающим свой осевой размер при нагревании. Этот элемент может быть сильфонного типа. В этом случае он представляет собой запаянный гофрированный стакан, заполненный эфиром. Один торец стакана закреплен на седле, второй связан со стержнем клапана. В современных двигателях функции сильфона выполняет капсула с твердым наполнителем – церезином с медными опилками. Термостат с твердым наполнителем более надежен, поскольку при повреждении сильфона возможно вытекание эфира через микротрещины.

3.2 Неисправности системы охлаждения и их влияние на работу автомобиля

Поддержание необходимого теплового режима, исправность системы охлаждения во многом определяют долговечность работы двигателя, его мощность и экономичность.

Основные неисправности системы охлаждения:

·  перегрев двигателя,

·  переохлаждение двигателя.

Причины перегрева двигателя из-за неисправности приборов системы охлаждения:

1.  слабое натяжение ремня привода водяного насоса;

2.  слабое натяжение ремня вентилятора;

3.  малый уровень жидкости в системе;

4.  накипь в рубашке охлаждения;

5.  заедание клапана термостата;

6.  неисправность водяного насоса;

7.  закрытие жалюзи радиатора;

8.  засорение радиатора.

Если двигатель не охлаждать, то газы, имеющие высокую температуру, сильно нагревают детали двигателя, и они расширяются. Масло на цилиндрах и поршнях выгорает, их трение и износ возрастают, а от чрезмерного расширения деталей происходит заклинивание поршней в цилиндрах двигателя, и двигатель может выйти из строя. Чтобы избежать отрицательных явлений, вызываемых перегревом двигателя, его необходимо охлаждать. При перегреве на щитке приборов в кабине водителя зажигается сигнальная лампочка.

Однако чрезмерное охлаждение двигателя вредно отражается на его работе.

Причины переохлаждения двигателя:

1.  неисправность термостата

2.  повреждение водомасляного радиатора

3.  неприкрытие жалюзи в холодное время года.

При переохлаждении двигателя на стенках цилиндров конденсируются пары топлива (бензина), смывая смазку, разжижают масло в картере. В этих условиях происходит интенсивный износ поршневых колец, поршней цилиндров и снижается экономичность и мощность двигателя.

Заедание клапана термостата в закрытом положении или позднее открытие его, засорение трубок радиатора и рубашки охлаждения двигателя накипью и продуктами коррозии вызывают быстрый перегрев двигателя.

В результате заедания клапана термостата в открытом положении или раннее открытие двигатель не прогревается длительное время.

Вследствие износа уплотнительной шайбы или манжеты сальника происходит вытекание охлаждающей жидкости из контрольного отверстия водяного насоса.

Износ подшипников водяного насоса вызывает шумную работу водяного насоса.