1.5. Системы охлаждения и смазки двигателя

Система охлаждения предназначена для принудительного отвода тепла от нагретых деталей двигателя в пределах, обеспечивающих его нормальную работу. Системы охлаждения по роду теплоносителя, отводящего тепло от деталей, бывают: жидкостная и воздушная. Жидкостные системы охлаждения бывают открытыми и закрытыми.

Открытая система охлаждения постоянно сообщается с атмосферой через пароотводную трубку, закрытая система – непосредственно с атмосферой не сообщается. В пробке заливной горловины радиатора такой системы имеются специальные клапаны, которые открываются при определённом давлении или разрежении.

На большинстве современных автомобилей система охлаждения жидкостная, закрытого типа, с преимущественной циркуляцией, заполняется водой или антифризом (Тосол – 40) плотностью 1,078 – 1.085 кг/см³.

Жидкость, циркулирующая в системе охлаждения, воспринимает теплоту от стенок и головки цилиндра и передаёт её через радиатор в окружающую среду. Вода поступает от менее нагретых частей – втулки цилиндров к более нагретым – головке цилиндров, патрубкам выпускных клапанов и отверстиям для свечей зажигания.

Система охлаждения закрытого типа не имеет непосредственного сообщения с атмосферой. При такой системе температура кипения повышается до 109 – 112 ⁰С при этом вода реже закипает и меньше испаряется, в результате расширяется температурный диапазон работы двигателя.

К деталям системы охлаждения относятся: радиатор, расширительный бачок, жалюзи радиатора, насос системы охлаждения, вентилятор и термостат.

В нижней части наливного патрубка радиатора впаяна пароотводящая пробка. Пробка имеет паровой и воздушный клапаны. Паровой клапан открывается при 0.045…0,055 МПа. Избыток жидкости или пар отводится через пароотводящую трубку. Воздушный клапан предохраняет радиатор от сжатия давлением воздуха и открывается при остывании жидкости, когда давление в системе снижается на 0,001…0,01 МПа.

Расширительный бачок предназначен для поддержания постоянного объёма циркулирующей жидкости. Расширительный бачок соединён трубкой с наливной горловиной радиатора и имеет сообщение с атмосферой. При увеличении объёма охлаждающей жидкости пар или избыточная жидкость отводится в расширительный бачок. При охлаждении жидкости и уменьшении её объёма жидкость из бачка отводится в радиатор.

Насос системы охлаждения создаёт циркуляцию жидкости в системе охлаждения, препятствует образованию паровоздушных пробок и обеспечивает равномерное охлаждение двигателя. Вал водяного насоса служит и валом вентилятора.

Термостат автоматически поддерживает устойчивый тепловой режим двигателя. Термочувствительный элемент термостата жидкостного типа помещён в отводящем патрубке и представляет собой баллон заполненный легкоиспаряющейся жидкостью. При температуре охлаждающей жидкости ниже 68 ⁰С клапан термостата закрыт и жидкость через перепускной канал направляется в водяной насос и через радиатор не циркулирует. Когда температура становится выше 68…72 ⁰С, легкоиспаряющаяся жидкость в баллоне начнёт испаряться, баллон удлиняется и клапан открывается, обеспечивая циркуляцию жидкости через радиатор.

Таким образом, охлаждающая жидкость в зависимости от температуры двигателя может циркулировать по одному из двух путей:

1. при прогретом двигателе, когда клапан термостата открыт, через выпускной патрубок по шлангу в верхний бачок радиатора, а из радиатора через подводящий шланг в водяной насос и далее в водяную рубашку двигателя (это, так называемый, большой круг);

2. при непрогретом двигателе, когда клапан термостата закрыт, минуя радиатор, через перепускной шланг во всасываемую полость водяного насоса, а затем в водяную рубашку (малый круг).

Смазка снижает потери на трение и тем самым уменьшает износ деталей. Она способствует внутреннему охлаждению трущихся поверхностей, смыванию нагара и металлической пыли, уплотнению поршней в цилиндрах, защите деталей от коррозии.

К смазочным материалам относятся: масло и консистентные смазки. Масло должно сохранять вязкость на всех режимах работы двигателя, иметь низкую температуру застывания, обладать хорошими моющими свойствами, быть стойким к окислению и не вызывать коррозию. Для повышения качеств смазочных и антикоррозионных свойств, понижения вязкости при пониженных температурах к маслу добавляют различные присадки.

Маркировка масел: М12 Г₁, М12 Г_и – летнее масло; М8 Г₁, М8 Г_и – зимнее масло; М6₃; М10 Г_1; М10 Г_и. Здесь М означает моторное масло, цифры – класс кинематической вязкости в сантистоксах (сСт) при 100 ⁰С, Б. В. Г, - группу по эксплуатационным свойствам, индексы 1 и 2 – соответственно масло для карбюраторных двигателей и дизелей, ₃ – загущающие присадки, _и – импортные.

Масло М-8Б₁ применяют для карбюраторных двигателей грузовых машин всезонно. Летом можно использовать масло АС-10, зимой – АС-6. Здесь буква А означает, что масло автомобильное, а буква С – селективный способ очистки.

Масло группы Г содержит моющие, противоокислительные, противоизносные и другие присадки.

В автомобилях применяют комбинированную систему смазки, когда наиболее нагруженные детали двигателя (подшипники коленчатого вала, распределительного вала, втулки коромысел, втулки и пяты толкателей, поршневые пальцы, рабочие поверхности штанги коромысел) смазываются под давлением, создаваемым масляным насосом; остальные детали – разбрызгиванием или самотёком масла.

Рис. 13. Схема системы смазывания:

1 – маслоприёмный патрубок; 2 – редукционный клапан; 3 – масляный радиатор; 4 – отверстие для слива масла; 5 – датчик указателя давления масла; 6 – главная масляная магистраль; 7 – отверстие для подачи масла к шестерням привода масляного насоса; 8 – винтовая канавка для смазки валика привода; 9 – трубка для смазывания распределительных шестерён;

10 – канавка на передней опоре распределительного вала; 11 – крышка маслоналивной горловины; 12 – канал в коленчатом вале; 13 – пробка полости в шатунной шейке; 14 – перепускной клапан закрыт;

14а – перепускной клапан открыт; 15 – канал для подачи масла к оси коромысел; 16 – фильтрующий элемент; 17 – пробка для слива отстоя;

18 – отверстие для разбрызгивания масла; 19 – датчик сигнальной лампы аварийного давления масла; 20 - перепускной клапан; 21 – кран масляного радиатора; 22 – масляный насос; 23 – пробка; 24 – полость в оси коромысел; 25 – маслоуказательный стержень.

Масло заливают в поддон картера через маслозаливную горловину.

Система смазки (рис.13) состоит из масляного насоса, фильтра грубой очистки (ФГО), фильтра тонкой очистки (ФТО – центробежного), масляного радиатора, трубопроводов, устройства для вентиляции картера. В масляной магистрали установлены редукционный, перепускной, дифференциальный и предохранительный клапаны. Фильтр грубой очистки задерживает частицы размером 50…120 мкм, а фильтр тонкой очистки – 5…40 мкм.

Система смазки работает следующим образом. Масло из поддона насосом через сетчатый фильтр маслозаборника подаётся его секциями в двух направлениях. Основная секция насоса нагнетает масло по каналам в блоке цилиндров в ФГО, из которого поступает в центральный масляный канал. Часть масла (не более 10 %) по отдельной магистрали подаётся к ФТО, очищается в нём и сливается в поддон двигателя. Из центрального масляного канала масло нагнетается к коренным подшипникам коленчатого вала и опорам распределительного вала. По сверлениям в коленчатом вале масло поступает к шатунным подшипникам и далее по сверлению в шатуне к верхней его головке.

От переднего подшипника распределительного вала при совпадении каналов в шейке вала и в опоре масло подаётся в полую ось толкателей и далее к подшипникам толкателей. По сверлениям в теле толкателей масло поступает к сферическим поверхностям штанг и через полости в них – к подшипникам коромысел и клапанов. Отработавшее масло стекает в поддон двигателя.

Радиаторная секция насоса нагнетает масло в радиатор, в котором охлаждается и сливается в поддон. Через радиатор проходит до 20 % общего количества масла, подаваемого насосом.

Вентиляция картера принудительная (приточно – вытяжная), осуществляется путём отсоса газов из картера во впускной трубопровод. Количество газов, отсасываемых из картера, регулируется клапаном, установленном на пути движения газов и зависит от режима работы двигателя. На режиме холостого хода из-за большого разрежения во впускном трубопроводе клапан вентиляции приподнимается, уменьшая площадь проходного сечения штуцера, - во впускной трубопровод отсасывается сравнительно небольшое количество газов.

При работе под нагрузкой, разрежение во впускном трубопроводе уменьшается, клапан под собственным весом опускается, проходное сечение увеличивается, обеспечивая проход большого количества газов, прорывающихся в картер двигателя. Перед клапаном картерные газы проходят через маслоуловитель, предотвращающий попадание масла вместе с газами в камеру сгорания. Свежий воздух поступает в картер через фильтр, установленный на маслозаливном патрубке.