Особенности устройства
Содержание
Система охлаждения закрытого типа под давлением. В пробке расширительного бачка имеется предохранительный клапан. Система охлаждения двигателя включает в себя радиатор отопления салона, который расположен под панелью приборов.
Заправочный объем системы охлаждения двигателя:
- К4М и К7М (комплектация с кондиционером) — 5,45 л;
- К4М и К7М (комплектация без кондиционера) — 4,5 л.
Температура начала открытия клапана термостата — 89°С.
Температура полного открытия клапана термостата — 99 ± 2°С.
Тарировочное значение клапана в пробке расширительного бачка — 1,4 бар.
Двигатель 1,6 (16V)
Двигатель 1.6 (8v)
Рисунок 13-1 — Схема системы охлаждения двигателя: 1 - двигатель; 2 - водяной насос; 3 - термостат; 4 - штуцер для удаления воздуха; 5 - радиатор отопителя; 6 - радиатор системы охлаждения двигателя; 7 -расширительный бачок
Назначение и принцип работы системы охлаждения
Эффективность работы системы охлаждения зависит от ее конструкции и условий эксплуатации. Конструкция системы охлаждения определяется мощностью двигателя, размерами радиатора охлаждения, типом используемой охлаждающей жидкости и мощностью водяного насоса (насоса циркуляции охлаждающей жидкости), типом вентилятора, термостата и давлением в системе. К сожалению, на систему охлаждения обычно не обращают внимания до тех пор, пока не возникают проблемы. Надлежащее регламентное техническое обслуживание позволяет предотвратить возникновение таких проблем.
Система охлаждения должна давать двигателю возможность прогреваться до необходимой рабочей температуры как можно быстрее и затем поддерживать эту температуру. Она должна эффективно работать в диапазоне температур окружающей среды от -30°F (-35°С) до 110°F (45°С).
Максимальная температура при сжигании рабочей смеси в двигателе периодически взлетает до уровня в пределах от 4000°F до 6000°F (от 2200°С до 3000°С). Средняя температура в камере сгорания находится в пределах от 1200°F до 1700°F (от 650°С до 925°С). Продолжительный нагрев до таких высоких температур вызвал бы снижение прочности деталей двигателя, поэтому необходимо отводить тепло из двигателя. Система охлаждения поддерживает температуру стенок камеры сгорания в диапазоне температур, обеспечивающем максимальную эффективность работы двигателя (рис. 7.1).
Рис. 7.1. Типичная температура сгорания рабочей смеси и типичная температура отработавших газов в выпускном окне
Проблемы, возникающие в двигателе при низких рабочих температурах
Чтобы двигатель работал в нормальном режиме, его рабочая температура должна быть выше некоторого минимально допустимого уровня. Если рабочая температура слишком низкая, то не хватает тепла для нормального испарения топлива, требующегося для получения необходимого состава топливно-воздуш-ной смеси. Вследствие этого приходится увеличивать расход топлива, чтобы создать концентрацию его паров, обеспечивающую возгораемость рабочей смеси. Тяжелые, обладающие меньшей летучестью компоненты бензина не испаряются и остаются в виде не-сгоревшего жидкого топлива. Вдобавок к этому, часть рабочей смеси, соприкасаясь с холодными стенками двигателя, остывает, что приводит к неполному сгоранию топлива и образованию нагара.
Сгорание бензина — это бурный окислительный процесс, представляющий собой химическую реакцию соединения углеводородного топлива с кислородом, содержащемся в воздухе. Эта реакция проходит с выделением тепла. При сжигании пяти литров топлива образуется один литр воды в виде паров. Часть этой влаги конденсируется и попадает в масляный поддон вместе с несгоревшим топливом и сажей, что приводит к образованию отложений шлама. Конденсированная влага вступает в реакцию с несгоревшими углеводородами и присадками, в результате чего образуются кислоты: угольная, серная, азотная, бромисто-водородная и соляная. Эти кислоты ответственны за износ двигателя, вызванный внутренней коррозией и ржавлением. Когда температура охлаждающей жидкости опускается ниже 130°F (55°С), сразу же появляется ржавчина. При температуре ниже 110°F (45°С) вода, образующаяся в процессе сгорания топлива, скапливается в масле. При температуре охлаждающей жидкости ниже 165°F (65°С) происходит быстрый износ стенок цилиндров.
Для ослабления негативных процессов в двигателе, связанных с низкой температурой, и облегчения пуска двигателя в холодную погоду, большинством производителей в качестве дополнительного оснащения двигателя предлагаются обогреватели блока цилиндров. Эти обогреватели подключаются к обычной электрической сети (сети переменного тока напряжением 110 В) и нагревательный элемент подогревает охлаждающую жидкость (рис. 7.2).
Рис. 7.2. Для того чтобы вынуть нагревательный элемент, необходимо выкрутить винт, которым он крепится в технологическом отверстии в стенке блока цилиндров (а). Нагревательный элемент вынут из блока цилиндров. Охлаждающая жидкость, нагреваемая погруженным в нее нагревательным элементом, расширяется и, поднимаясь вверх, вытесняет холодную охлаждающую жидкость. За счет конвективного теплообмена происходит нагрев охлаждающей жидкости по всему двигателю (б)
Проблемы, возникающие в двигателе при высоких рабочих температурах
Для защиты двигателя от перегрева его рабочая температура не должна выходить за пределы максимально допустимой температуры. Высокие температуры вызывают окисление масла. Под их действием происходит диссоциация масла с образованием кокса и олиф. При продолжительном перегреве кокс откладывается на поршневых кольцах, забивая их. Лакообразный нагар вызывает заедание плунжеров гидравлических толкателей клапанов. При высокотемпературном нагреве неизбежно происходит снижение вязкости масла и уменьшение толщины слоя смазки. Если слой смазки становится слишком тонким, возникает сухой контакт поверхностей движущихся деталей. При этом возрастает коэффициент трения, что вызывает снижение мощности двигателя и ускоренный износ его узлов.
Перегрев двигателя обходится недешево
Выход из строя системы охлаждения является главной причиной выхода из строя двигателей. Автомехаников часто мучают ночные кошмары — им снится, как в сервисном центре только что отремонтированный ими двигатель ставят в автомобиль, радиатор которого забит. После переборки или ремонта двигателя, как правило, производится обязательная замена водяного насоса и всех шлангов. При любом ремонте двигателя или его замене следует также проверить радиатор на отсутствие утечек и засорения. Перегрев — вот наиболее распространенная причина поломки двигателя.
Конструкция системы охлаждения
Охлаждающая жидкость проходит через двигатель, поглощая тепло, выделяющееся в нем. Затем она течет в радиатор, который рассеивает тепло в окружающую среду. Охлаждающая жидкость непрерывно циркулирует по системе охлаждения, как показано на рис. 7.3 и 7.4. Проходя через двигатель, охлаждающая жидкость нагревается на целых 15°F (8°С). Проходя затем через радиатор, она остывает. Скорость прокачки охлаждающей жидкости может достигать 4-х литров в минуту в расчете на одну лошадиную силу мощности, вырабатываемой двигателем.
Рис. 7.3. Схема движения потока охлаждающей жидкости через двигатель
Рис. 7.4. На фотографии этого блока цилиндров, с которого срезана плита, видны каналы системы охлаждения, окружающие цилиндры. Обратите внимание на то, что охлаждающая жидкость омывает цилиндры со всех сторон и проходит также в промежутках между ними
Температура двигателя и токсичность выхлопных газов
Во многих районах действует контроль токсичности выхлопных газов автомобилей. Выбросы углеводородов (НС) — это просто несгоревшее топливо. Для того чтобы снизить выброс несгоревших углеводородов и успешно пройти контроль токсичности выхлопных газов, следите за тем, чтобы перед прохождением контроля двигатель был прогрет до нормальной рабочей температуры. Производители автомобилей определяют достижение «нормальной рабочей температуры» по следующим признакам:
- 1. Верхний шланг радиатора становится горячим и находится под повышенным давлением.
- 2. Дважды включается и выключается электрический вентилятор (вентиляторы) системы охлаждения.
Перед тем как проходить контроль токсичности выхлопных газов убедитесь, что двигатель прогрелся до нормальной рабочей температуры. Лучше всего проехать на автомобиле 20 миль (32 км), — тогда уж точно каталитический нейтрализатор, масло, а также охлаждающая жидкость нагреются до нормальной рабочей температуры. Особенно важно позаботиться об этом в холодную погоду. Большинство водителей считают, что для прогрева двигателя достаточно дать ему поработать на холостом ходу до тех пор, пока из отопителя салона не пойдет теплый воздух. Отопитель салона отбирает тепло у охлаждающей жидкости. Производители автомобилей рекомендуют не допускать работы двигателя на холостом ходу более 5 минут, а для прогрева двигателя — дать ему поработать одну-две минуты на холостом ходу, после чего для дальнейшего прогрева необходимо медленно проехать на автомобиле, чтобы поднять давление масла в системе смазки.
Горячая охлаждающая жидкость через клапан термостата, установленный в самой верхней точке двигателя, поступает в радиатор. Выпускной патрубок системы охлаждения соединен с верхним впускным патрубком радиатора шлангом, который фиксируется с помощью хомутов. Охлаждающая жидкость остужается в радиаторе потоком обдувающего его воздуха. Остывая, она опускается вниз радиатора и через нижний выпускной патрубок поступает в водяной насос, который обеспечивает принудительную циркуляцию охлаждающей жидкости в двигателе.
Примечание
В ряде двигателей новых конструкций термостат установлен на впуске водяного насоса. Когда в термостат поступает остывшая жидкость, он закрывается и остается закрытым до тех пор, пока температура охлаждающей жидкости не достигает температуры его открытия. Таким образом, размещение термостата на впуске водяного насоса уменьшает диапазон колебаний температуры охлаждающей жидкости, ослабляя резкие изменения температуры, которые могли бы привести к возникновению термических напряжений в двигателе, особенно в двигателях с алюминиевой головкой блока цилиндров и чугунным блоком.
Эффективность отвода тепла системой охлаждения определяется главным образом эффективностью работы радиатора. Конструкции радиаторов рассчитаны на обеспечение максимальной эффективности теплообмена при минимальных размерах. Воздушный поток обдува радиатора усиливается с помощью вентилятора охлаждения с ременным или электрическим приводом.
