Текст книги "Устройство военной автомобильной техники"

2.6. Система охлаждения ЗИЛ-131

В двигателях внутреннего сгорания температура газов в цилиндрах в период сгорания рабочей смеси достигает 1800–2000 °C. Средняя же температура газов за рабочий цикл при полной нагрузке составляет 600-1000 °C.

Газы, обладающие столь высокой температурой, сильно нагревают детали двигателя (гильзу, цилиндры, поршни, клапаны), вследствие чего их нормальная работа может нарушиться. Чрезмерный нагрев деталей двигателя ухудшает наполнение цилиндров горючей смесью, вызывает преждевременное воспламенение рабочей смеси и детонацию. При перегреве двигателя резко ухудшается смазка трущихся деталей, так как высокая температура вызывает разложение и выгорание масла (при температуре 200–250 °C масло теряет смазывающие свойства и при недостатке смазки возникает трение, нарушаются нормальные зазоры, уменьшается механическая прочность деталей, и двигатель может выйти из строя). Для обеспечения нормальной работы двигателей внутреннего сгорания применяется искусственное охлаждение.

Однако чрезмерное охлаждение двигателя влечет к увеличению потерь тепловой энергии, ухудшает испарение топлива, что приводит к падению мощности и снижению экономичности двигателя. Таким образом, как перегрев, так и переохлаждение нарушают нормальную работу двигателя. Поэтому система охлаждения должна обеспечивать высокую интенсивность охлаждения и поддерживать нормальный тепловой режим двигателя. Практикой установлено, что для поддержания нормального теплового режима двигателя, температура охлаждающей жидкости в рубашке блока цилиндров должна быть в пределах 80–90 °C. Этот температурный режим является оптимальным, обеспечивающим устойчивую и экономичную работу двигателя.

Жидкостная система охлаждения состоит из: радиатора; расширительного бачка; вентилятора; жалюзи; термостата; насоса с крыльчаткой; патрубков; датчика указателя температуры жидкости; сливных краников.

Теплообменником, в котором тепло от жидкости передается воздуху, является радиатор. Он состоит из: верхнего бачка; сердцевины; нижнего бачка; каркаса.

Радиатор двигателя ЗИЛ-131 трехтрубчато-ленточного типа, при этом:

• в верхний бачок радиатора впаяны: наливная горловина, закрываемая пробкой, патрубок для подсоединения гибкого шланга, подводящего охлаждающую жидкость к радиатору;

• в нижний бачок радиатора впаян патрубок отводящего гибкого шланга. К верхнему и нижнему бачкам припаяны боковые стойки, соединенные пластиной, припаянной к нижнему бачку. Стойка и пластины образуют каркас радиатора;

• сердцевина радиатора трубчато-ленточная. Широкая гофрированная лента помещается между трубками и припаивается к ним. Это значительно увеличивает площадь поверхности охлаждения.

Радиатор соединен с рубашкой охлаждения двигателя гибкими штангами, которые прикреплены к патрубкам стяжными хомутами. Такое соединение допускает относительное смещение двигателя и радиатора.

Радиатор закреплен на раме автомобиля на резиновых подушках и укреплен тягами. Заливная горловина радиатора герметически закрывается крышкой. Перед радиатором расположены жалюзи с вертикальными створками, управляемые рукояткой из кабины.

Система охлаждения оборудована расширительным бачком, который закрывается крышкой с паровоздушным клапаном. Паровой клапан открывается при избыточном давлении 1,0 кгс/см², что обеспечивает повышение температуры кипения воды в системе до 119 °C. После остановки двигателя жидкость охлаждается. Пар конденсируется, в системе осаждения образуется разряжение.

При снижении давления на 0,01—0,13 кгс/см² открывается воздушный клапан.

При разрушении резиновых прокладок клапанов и радиатора система охлаждения становится открытой, и вода закипает при температуре 100 °C.

Работа парового и воздушного клапанов предотвращает возможное повреждение радиатора под действием как внешнего, так и внутреннего давления.

Водяной насос (рис. 2.10) служит для создания принудительной циркуляции жидкости в системе. Насос укреплен на переднем торце блока цилиндров, приводится в действие клиновидным ремнем от шкива коленчатого вала. Это же ремень вращает насос гидроусилителя. Водяной насос – центробежного типа. Он состоит из чугунного корпуса; корпуса крыльчатки; вала крыльчатки; уплотнения. Вал вращается на шарикоподшипниках, запрессованных в корпус. От смещения шарикоподшипники удерживаются втулкой и стопорными кольцами. Для удержания смазки в подшипниках и для защиты их о загрязнения они имеют уплотнения. На одном конце вала болтом укреплена пластмассовая крыльчатка. На другом конце вала установлены разрезная конусная втулка и на шпонке – шкив привода насоса. Уплотнение вала в корпусе осуществлено самоподвижным сальником, состоящим из графитизированной текстолитовой шайбы резиновой манжеты, пружины и двух обойм. Сальник вращается с крыльчаткой, так как выступы шайбы входят в прорези хвостовика крыльчатки.

Пружина через резиновую манжету прижимает шайбу к шлифованной плоскости корпуса. К корпусу насоса шпильками крепится крышка с кронштейном и подводящим патрубком. Внутренняя полость корпуса насоса двумя патрубками, отлитыми вместе с корпусом, соединяется с водяными рубашками секций блока. Чтобы избежать попадания воды в полость подшипников в случае просачивания ее через уплотнение, в корпусе насоса предусмотрено сливное отверстие, а на валике – водосбрасывающий бурт.

Для равномерного распределения воды по всей водяной рубашке и направления ее к более нагретым деталям в блок вставлена водораспределительная труба из нержавеющей стали.

Вентилятор служит для создания тяги воздуха через сердцевину радиатора. Он состоит из: валика со ступицей; шкива с лопастями.

Рис. 2.10. Водяной насос:

1 – упорная шайба; 2 – распорная втулка; 3 — вентилятор; 4 – шкив вентилятора; 5 – ступица шкива водяного насоса; 6 – шкив водяного насоса; 7 – пробка; 8 – масленка; 9 – корпус подшипника; 10 – водосбрасыватель; 11 – корпус водяного насоса; 12 — крыльчатка водяного насоса; 13 — самоподжимной сальник; 14 — упорная шайба; 15 — обойма; 16— валик водяного насоса; 17 — конусная втулка; 18 — масленка для смазывания подшипников вентилятора

Вода по подводящему каналу подступает к центру вращения крыльчатки, и увлекаемая крыльчаткой вода приобретает вращательное движение под действием центробежной силы, отбрасывается к стенкам корпуса и через два выходных канала под напором поступает в водяную рубашку двигателя.

Для придания более интенсивного потока воздуха и исключения «мертвых» углов радиатора к нему крепится направляющий кожух

(диффузор), внутри которого вращается вентилятор. Вентилятор шестилопастный с отогнутыми концами лопастей. Шкив вентилятора установлен на переднем конце вала водяного насоса на подшипниках, что позволяет при преодолении глубоких бродов отключать вентилятор, не останавливая компрессор и водяной насос. Вентилятор вращается ремнем от шкива КВ. Этот же ремень вращает генератор. От шкива водяного насоса приводится в действие компрессор.

Для регулирования теплового режима работы двигателя применяют термостаты и жалюзи.

Рис. 2.11. Схема работы термостата

Термостат с твердым наполнителем помещен в корпус отводящего патрубка и состоит из: корпуса; клапана; штока; мембраны; баллона; направляющей втулки. К корпусу постоянно пружиной прижимается клапан, шарнирно соединенный со штоком. На клапане термостата делается выемка для выхода воздуха при заливке жидкости в систему. Клапан опирается на резиновую мембрану, которая зажата между баллоном и направляющей втулкой. Внутреннее пространство баллона заполнено твердым наполнителем: церезин с медной стружкой, обладающий большим коэффициентом объемного расширения.

Пока двигатель не прогрет, наполнитель в баллоне находится в твердом состоянии и клапан термостата закрыт. Охлаждающая жидкость, минуя радиатор, направляется к водяному насосу. При повышении температуры до 70 °C и более объем наполнителя увеличивается и нажимает на мембрану. Она выгибается вверх, давит через буфет на шток, который поворачивает клапан, вследствие чего объем охлаждающей жидкости наполнителя уменьшается и клапан термостата под действием возвратной пружины закрывается.

Для регулирования потока воздуха, проходящего через сердцевину радиатора, служат жалюзи радиатора. Управляются жалюзи из кабины водителя. Ручка управления расположена под щитом с левой стороны кабины. Чтобы закрыть жалюзи, надо потянуть ручку на себя. Закрывать жалюзи следует при прогреве двигателя, а также при движении в случае понижения температуры охлаждающей жидкости, в остальном жалюзи остаются открытыми.

Для слива воды из системы охлаждения имеется четыре сливных крана. Один – на нижнем соединительном патрубке радиатора, два – в нижней части водяной рубашки обеих секций блока, один – на котле предпускового подогревателя.

Для контроля за системой охлаждения на щитке приборов имеется температурный указатель с датчиком, ввернутым в водяной канал двигателя, и сигнальная лампочка перегрева, загорающаяся при достижении водой температуры 115 °C. Датчик сигнальной лампы ввернут в штуцер верхнего бачка радиатора.

2.7. Особенности устройства системы охлаждения двигателя камаз

Система охлаждения двигателя КамАЗ рассчитана на постоянное использование жидкостей ТОСОЛ-А-40 (ТОСОЛ-А-65) ТУ 6—02– 751—78 или антифриз марки 40 ГОСТ 159—52. Применение воды допускается только кратковременно в особых случаях.

Система охлаждения (рис. 2.12) состоит из: водяной рубашки блока и головок цилиндров; водяного насоса; радиатора; вентилятора с гидромуфтой; жалюзи; двух термостатов; расширительного бачка; соединительных трубопроводов, шлангов; сливных кранов или пробок; заглушек.

Температура охлаждающей жидкости допускается не более 105 °C. Температурный режим поддерживается двумя термостатами, гидромуфтой включения вентилятора и жалюзи. Если двигатель не прогреет, то охлаждающая жидкость циркулирует по малому контуру, минуя радиатор, и охлаждает лишь наиболее нагретые места – выпускные каналы и гнезда форсунок. Нагретая жидкость по трубам в «развале» двигателя и соединительной трубе подается в водораспределительную коробку (коробку термостатов). Клапаны термостатов закрыты и по перепускному патрубку охлаждающаяся жидкость снова поступает к насосу (минуя радиатор). Термостаты установлены в отдельной коробке, расположенной на переднем торце правого ряда цилиндров.

Рис. 2.12. Схема системы охлаждения:

1 – перепускная трубка от двигателя к расширительному бачку; 2 – соединительная трубка от компрессора к бачку; 3 — компрессор; 4 – водосборная правая труба; 5 – водяная соединительная труба; 6 – водосборная левая труба; 7 – перепускная труба термостатов; 8 – водяной насос; 9 – колено отводящего патрубка водяного трубопровода; 10— крыльчатка вентилятора; 11 – кран сливной системы охлаждения; 12 — подводящая труба правого полублока; 13 – патрубок подводящей трубы; 14 – головка цилиндров; 15 — выключатель гидромуфты привода вентилятора; 16— коробка термостатов; 17 — патрубок отвода воды из бачка в водяной насос; 18— патрубок отвода воды в отопитель; 19 – кран контроля уровня охлаждающей жидкости; 20 — расширительный бачок; 21 — паровоздушная пробка; 22 — термостат

Расширительный бачок установлен на двигателе с правой стороны и соединен с радиатором водораспределительной коробки, компрессором и водяной рубашкой блока цилиндров патрубками. В пробке расширительного бачка установлен паровоздушный клапан.

В системе охлаждения применена гидромуфта вентилятора, которая передает крутящий момент от КВ вентилятору. Гидромуфта поддерживает наивыгоднейший режим работы двигателя и гасит колебания, возникающие при резком изменении оборотов КВ. Гидромуфта (рис. 2.13) имеет автоматическое регулирование. В движение гидромуфта приводится через ведущий вал. Вентилятор расположен соосно с КВ, укреплен на ступице на ведомом валу. Ведущую часть гидромуфты составляют: ведущий вал в сборе с кожухом, ведущее колесо, соединенное с кожухом и валом шкива, шкив привода насоса и генератора, привернутый к валу болтами. Ведущая часть гидромуфты вращается на шарикоподшипниках. Ведомую часть гидромуфты составляют: ведомое колесо в сборе, соединенное болтами с ведомым валом. Ведомая часть также вращается на шарикоподшипниках.

Уплотнение гидромуфтой осуществляется двумя уплотнительными кольцами и самоподвижными сальниками. Для управления гидромуфтой имеется выключатель золотникового типа, установленный на нагнетательном патрубке передней части двигателя. В зависимости от температуры жидкости в системе выключения гидромуфты соединяет или разъединяет ведущий вал с ведомым, изменяя количество масла, поступающего в гидромуфту.

Масло для работы гидромуфты подается насосом в ее полость, затем по трубке подводится в каналы ведущего вала и через отверстия в ведущем колесе – в межлопастное пространство. При вращении ведущего колеса масло сходит с его лопаток, переходит на лопатки ведомого колеса, передавая крутящий момент. Гидромуфта включается в работу при помощи крана, который находится в корпусе выключателя гидромуфты.

Вентилятор может работать в следующих режимах:

• автоматический – температура жидкости поддерживается 80–95 °C. Кран выключателя расположен в положении «В». При снижении температуры ниже 80 °C вентилятор автоматически отключается;

• вентилятор отключен – кран установлен в положении «С». Вентилятор может вращаться с небольшой частотой;

• вентилятор включен постоянно. В этом режиме допускается кратковременная работа при неисправности гидромуфты или ее выключателя. Температуру контролируют термометром на щитке приборов, датчик которого установлен в водораспределительной коробке.

Рис. 2.13. Гидромуфта привода вентилятора:1 — передняя крышка; 2 – корпус подшипника; 3 — кожух;4, 8,13 и 19 — шарикоподшипники; 5 – трубка корпуса подшипника;6 – ведущий вал; 7 – вал привода гидромуфты; 9 – ведомое колесо;10 – ведущее колесо; 11 — шкив; 12 — вал шкива; 14 — упорная втулка;15 — ступица вентилятора; 16— ведомый вал; 17 и 20 – манжеты;21 — маслоотражатель

Водяной насос установлен на передней части блока цилиндров с левой стороны и приводится в действие ременной клиновой передачей от шкива коленчатого вала.

2.8. Особенности системы смазки двигателя КамАЗ

Система смазки двигателя, комбинированная с «мокрым» картером. Емкость системы без радиатора 21л. Давление масла на прогретом двигателе при номинальном числе оборотов 4–5 кгс/см². При поминальном числе оборотов холостого хода не менее 1 кгс/см².

По устройству система смазки (рис. 2.14) аналогична системе двигателя ЗИЛ-131, но имеет некоторые особенности. Система смазки состоит из: маслозаливного патрубка; масляного поддона; масло-приемника; масляного насоса; масляного фильтра (фильтра тонкой очистки); фильтра центробежной отчистки масла; радиатора; маслоизмерительного щупа; сапуна. Контроль за работой системы осуществляется по указателю давления и лампе, сигнализирующей об аварийном падении давления масла.

Предусмотрена установка сигнальной лампы, регистрирующей засорение масляного фильтра.

Особым назначением системы смазки является обеспечение работы гидромуфты привода вентилятора и смазка ее подшипников.

Заливной патрубок крепится к картеру маховика справа. Отверстие патрубка закрывается пробкой, в нижней части устанавливается фильтр.

Маслоприемник крепится кронштейном к крышке коренного подшипника КВ и фланцем к корпусу насоса.

Масляный насос – двухсекционный, шестеренчатого типа. Установлен в поддоне, крепится к нижней части блок-картера. Привод насоса осуществляется от передней шестерни коленвала. По устройству и принципу действия он аналогичен насосу двигателя ЗИЛ-131. Секция насоса с удлиненными зубьям шестерен имеет большую производительность и нагнетает масло в главную магистраль. Вторая секция подает масло в центрифугу и радиатор. Обе секции насоса снабжены предохранительными клапанами, ограничивающими максимальное давление на выходе из секций и отрегулированными на давление открытия 8,5–9,5 кгс/см². Кроме того, насос имеет дифференциальный клапан, ограничивающий давление масла в главной магистрали и отрегулированный на давление 4–5,5 кгс/см². Клапан радиаторной секции расположен непосредственно в корпусе радиаторной секции, а клапан нагнетающей секции и дифференциальный клапан устанавливаются только со стороны корпуса радиаторной секции, а их плунжеры расположены в самих отверстиях корпуса.

Масляный фильтр (рис. 2.15) предназначен для очистки масла, подаваемого в главную масляную магистраль. Фильтр – полнопоточный, с двумя сменными фильтрующими элементами, крепится к блоку цилиндров справа.

Рис. 2.14. Схема системы смазки:

1 — центробежный масляный фильтр; 2 — кран включения масляного радиатора; 3 — перепускной клапан центробежного масляного фильтра; 4 — клапан сливного отверстия центрифуги; 5 — перепускной клапан фильтра очистки масла; 6 — главная масляная магистраль; 7 – фильтр очистки масла; 8 — клапан системы смазки; 9 — нагнетающая секция масляного насоса; 10 — радиаторная секция масляного насоса; 11 — предохранительный клапан нагнетающей секции; 12 — масляный радиатор; 13 — предохранительный клапан радиаторной секции; 14 — картер масляный; 15 — гидромуфта привода вентилятора; 16— выключатель (термосиловой датчик); 17— кран включения гидромуфты; 18 — ТНВД; 19 — компрессор; 20 — сапун; 21 — указатель уровня масла; 22 — манометр

Рис. 2.15. Фильтр очистки масла:1 — стержень; 2 — упорное кольцо; 3 и 7 – шайбы; 4 и 22 — уплотнительные кольца; 5 — пружина колпака; 6 — уплотнительная чашка;8 — пружина перепускного клапана; 9 — винт сигнализатора;10 — пробка перепускного клапана; 11,18, 20 и 26 — прокладки;12 — регулировочная шайба; 13 — корпус сигнализатора; 14 — подвижный контакт сигнализатора; 15 — пружина контакта сигнала затора; 16— перепускной клапан;17 — пробка; 19 — корпус фильтра; 21 — втулка корпуса; 22 — фильтрующий элемент; 24 — колпак; 25 — пробка сливного отверстия

Фильтр состоит из: корпуса; двух колпаков; двух фильтрующих элементов; перепускного клапана с сигнализатором засоренности. В корпусе имеются два резьбовых отверстия для установки датчиков давления и сигнализации о недопустимом (менее 0,7 кгс/см²) давлении масла в главной магистрали.

Внутри каждого колпака на стержень установлены фильтрующие элементы, которые сверху упираются в выступ корпуса, а снизу поднимаются пружиной. Фильтрующие элементы могут быть либо бумажные, либо состоящие из композиции на древесной муке.

Предпусковой клапан обеспечивает подачу масла в главную магистраль при засорении фильтра или повышении вязкости масла. Клапан открывается при перепаде давлений на выходе и входе из фильтра 2,5–3 кгс/см². Это предохраняет подшипники двигателя и другие трущиеся поверхности от перегрева из-за недостатка смазки.

Необходимо помнить, что подача неочищенного масла с наличием крупных механических частиц неблагоприятно сказывается на работе трущихся деталей. Клапан работает совместно с контактным устройством, обеспечивающим включение лампы, сигнализирующей о работе двигателя на неочищенном масле.

Фильтр центробежной очистки масла, предназначен для дополнительной очистки масла от механических примесей. Установлен в передней части двигателя справа. По устройству фильтр аналогичен фильтру двигателя ЗИЛ-131, за исключением наличия стопорного устройства, обеспечивающего фиксацию ротора при разборке фильтра. Стопорное устройство расположено в нижней части корпуса и состоит из: пластины; двух стопоров с пружинами; в корпусе имеются два клапана – предпусковой и предохранительный плунжерного типа.

Предпусковой клапан ограничивает давление масла в фильтре на уровне 6,0–6,5 кгс/см², т. е. обеспечивает подачу масла в масляный радиатор, минуя фильтр центробежной очистки масла при его загрязнении.

Предохранительный клапан перепускает масло в картер двигателя, минуя радиатор, отрегулирован на давление 0,5–0,7 кгс/см². Во избежание нарушения балансировки при ТО фильтра на роторе и колпаке нанесены метки, которые необходимо совмещать при сборке.

Указатель уровня масла – в нижней части стержня сделаны две метки: «Н» – нижняя соответствует минимальному, а верхняя «В» – максимальному уровню масла.

Работа системы смазки и вентиляции картера. При работе двигателей некоторое количество паров бензина и отработавших газов проникает в картер через замки поршневых колец и неплотности между поршневыми кольцами и стенками цилиндра. В газах содержатся малосернистые соединения и пары воды. Прорвавшиеся в картер газы повышают в нем давление, что может вызвать утечку масла через сальники коленчатого вала, а понижение давления приводит к засасыванию пыли в картер. Весьма нежелательно также проникновение отработавших газов под капот двигателя, а затем в кабину, так как эти газы очень опасны для личного состава. Для уменьшения этих вредных последствий служит вентиляция картера, которая поддерживает атмосферное давление, так как взамен удаленных газов в картер поступает свежий воздух, предварительно прошедший через фильтр.

Рис. 2.16. Схема вентиляции картера ЗИЛ-131:1 — воздушный фильтр вентиляции картера; 2 — маслоуловитель;3 — клапан вентиляции картера; 4 — кран вентиляции картера

Установлено, что при взаимодействии автомобиля с окружающей средой происходит сильное ее загрязнения, так как автомобиль выделяет много токсичных газов (65 % – отработавшие газы, 20 % – партерные газы и 15 % – пары топлива).

Вентиляция картера может быть выполнена двумя способами:

• с отсосом газов наружу (открытая: ГАЗ-66, КамАЗ-4310, 5320, УРАЛ-4320);

• с отсосом газов в систему питания двигателя (закрытая: ЗИЛ-131, представлена на рис. 2.16 и УРАЛ-375Д).

Открытая система вентиляции соединяет внутреннюю полость картера посредством вытяжной трубы с окружающим воздухом. При движении автомобиля в трубе создается разряжение, в результате чего из картера отсасываются отработавшие газы, пары бензина и воды.

На двигателях КамАЗ вентиляция картера естественная с сапуном лабиринтного типа. Сапун состоит из: корпуса; трех стаканов (внутреннего, верхнего, среднего); патрубка; экрана. Сапун обеспечивает естественную вентиляцию картера движения с целью удаления паров топлива и отработавших газов, проникающих в картер через зазоры между зеркалом цилиндра и кольцами, вследствие этого предотвращения разжижения масла и ухудшения его смазывающих свойств.

Выход отработавших газов из картера двигателя в атмосферу и паров топлива через сапун в газоотводящую трубу происходит благодаря разряжению, возникающему у конца газоотводящей трубы при движении автомобиля. Лабиринт препятствует уносу масла через газоотводящую трубу, так как при резкой смене направления движения потока газов частицы масла отделяются и стекают в поддон.

В закрытой системе вентиляции отсос картерных газов осуществляется в впускной трубопровод. Закрытая система включает в себя: клапан вентиляции картера; кран клапана вентиляции; две газопроводные трубки; маслоуловитель.

Клапан вентиляции предназначен для регулирования количества газов в зависимости от режима работы двигателя.

Клапан состоит из: корпуса; седла и игольчатого клапана. Маслоуловитель применяют для очистки картерных газов от масла, предотвращая попадание их в камеру сгорания.

Для отключения системы вентиляции при преодолении брода между трубками установлен кран. Рукоятка крана в момент преодоления брода должна быть расположена вертикально. Свежий воздух поступает в картер через фильтр маслозаливной горловины.

При работе двигателя с приоткрытой дроссельной заслонкой под действием большого разрежения во впускном газопроводе клапан поднимается, верхняя ступенчатая часть клапана входит в отверстие штуцера и уменьшает проходимое сечение клапана до величины, необходимой для прохода малого объема газов, прорывающихся в картер двигателя.

При работе двигателя с полностью открытой дроссельной заслонкой разрежение во впускном газопроводе падает и клапан под действием собственного веса опускается, открывая полностью проходное сечение, величина которого соответствует проходу большого объема газов, прорывающихся в картер двигателя.