Характеристики на устройството
Затворена охладителна система под налягане. В капачката на разширителния резервоар има предпазен клапан. Системата за охлаждане на двигателя включва радиатор за отопление на купето, който се намира под арматурното табло.
Обем на пълнене на охладителната система на двигателя:
- К4М и К7М (оборудван с климатик) - 5,45 л;
- К4М и К7М (пълен комплект без климатик) - 4,5 л.
Температурата на начало на отваряне на вентила на термостата - 89°C.
Температурата на пълното отваряне на вентила на термостата - 99 ±2°C.
Тарировочное стойността на автомобила в задръстване расширительного бачка - 1,4 бар.
Двигател 1.6 (16V)
Двигател 1.6 (8V)
Фигура 13-1 - Диаграма на системата за охлаждане на двигателя: 1 - двигател; 2 - водна помпа; 3 - термостат; 4 - нипел за обезвъздушаване; 5 - радиатор на парното; 6 - радиатор на охладителната система на двигателя; 7 - разширителен резервоар
Предназначение и принцип на работа на охладителната система
Ефективността на охладителната система зависи от нейния дизайн и условия на работа. Дизайнът на охладителната система се определя от мощността на двигателя, размера на охлаждащия радиатор, вида на използваната охлаждаща течност и мощността на водната помпа (циркулационна помпа за охлаждаща течност), вид вентилатор, термостат и системно налягане. За съжаление, охладителната система често се пренебрегва, докато не възникнат проблеми. Правилната планирана поддръжка може да помогне за предотвратяване на подобни проблеми.
Охлаждащата система трябва да позволява на двигателя да се загрее до необходимата работна температура възможно най-бързо и след това да поддържа тази температура. Тя трябва ефективно да работи в температурен диапазон на околната среда от -30°F (-35°C) до 110°F (45°C).
Максималната температура на горене на двигателя периодично се повишава до нива между 2200°C и 3000°C (4000°F и 6000°F). Средната температура на горивната камера е между 650°C и 925°C (1200°F и 1700°F). Непрекъснатото нагряване до такива високи температури би довело до намаляване на здравината на компонентите на двигателя, така че е необходимо да се отведе топлината от двигателя. Охлаждащата система поддържа температурата на стените на горивната камера в температурен диапазон, който осигурява максимална ефективност на двигателя (фигура 7.1).
Фигура 7.1. Типична температура на горене на работната смес и типична температура на отработените газове на изходния отвор
Проблеми, които възникват в двигателя при ниски работни температури
За да работи двигателят нормално, работната му температура трябва да е над определено минимално приемливо ниво. Ако работната температура е твърде ниска, няма достатъчно топлина за нормално изпаряване на горивото, необходимо за получаване на необходимия състав на горивовъздушната смес. В резултат на това е необходимо да се увеличи разходът на гориво, за да се създаде концентрация на неговите пари, която осигурява запалимостта на работната смес. По-тежките, по-малко летливи компоненти на бензина не се изпаряват и остават като неизгоряло течно гориво. В допълнение към това, част от работната смес, при контакт със студените стени на двигателя, се охлажда, което води до непълно изгаряне на горивото и образуване на въглеродни отлагания.
Горенето на бензин е бурен процес на окисление, който представлява химическа реакция на комбинирането на въглеводородно гориво с кислород, съдържащ се във въздуха. Тази реакция протича с отделяне на топлина. Когато се изгорят пет литра гориво, се получава един литър вода под формата на пара. Част от тази влага кондензира и попада в картера заедно с неизгоряло гориво и сажди, което води до образуване на утайки. Кондензираната влага реагира с неизгорели въглеводороди и добавки, в резултат на което се образуват киселини: въглеродна, сярна, азотна, бромоводородна и солна. Тези киселини са отговорни за износването на двигателя, причинено от вътрешна корозия и ръжда. Когато температурата на охлаждащата течност падне под 55°C (130°F), веднага се появява ръжда. При температури под 45°C (110°F), водата, образувана по време на изгарянето на горивото, се събира в маслото. Когато температурата на охлаждащата течност падне под 65°C (165°F), настъпва бързо износване на стените на цилиндрите.
За да се намалят негативните процеси в двигателя, свързани с ниските температури, и да се улесни стартирането на двигателя в студено време, повечето производители предлагат подгреватели на цилиндровия блок като допълнително оборудване на двигателя. Тези нагреватели са свързани към обикновена електрическа мрежа (110V променливотокови мрежи) и нагревателният елемент загрява охлаждащата течност (фигура 7.2).
Фигура 7.2. За да свалите нагревателния елемент, развийте винта, който го закрепва в технологичния отвор в стената на блока на цилиндъра (a). Нагревателният елемент се сваля от блока на цилиндъра. Топлоносителят, нагрят от потопения в него нагревателен елемент, се разширява и, издигайки се нагоре, измества студения топлоносител. Поради конвективния топлообмен, охлаждащата течност се нагрява в целия двигател (b)
Проблеми, които възникват в двигателя при високи работни температури
За да се предпази двигателят от прегряване, работната му температура не трябва да надвишава максимално допустимата температура. Високите температури причиняват окисляване на маслото. Под тяхно влияние маслото се дисоциира, образувайки кокс и изсъхващи масла. При продължително прегряване, коксът се отлага върху буталните пръстени, запушвайки ги. Лакоподобните въглеродни отлагания причиняват заклинване на буталата на хидравличните повдигачи на клапаните. При нагряване на високи температури вискозитетът на маслото неизбежно намалява и дебелината на смазочния слой намалява. Ако смазочният слой стане твърде тънък, се получава сух контакт на повърхностите на движещите се части. В същото време коефициентът на триене се увеличава, което води до намаляване на мощността на двигателя и ускорено износване на неговите компоненти.
Прегряването на двигателя е скъпо
Неизправността на охладителната система е основната причина за повреда на двигателя. Автомеханиците често сънуват кошмари за това как сервизен център монтира току-що ремонтиран двигател в кола, чийто радиатор е запушен. След основен ремонт или ремонт на двигателя, като правило, водната помпа и всички маркучи трябва да бъдат сменени. При всеки ремонт или смяна на двигател, радиаторът също трябва да се провери за течове и запушвания. Прегряването е най-честата причина за повреда на двигателя.
Проектиране на охладителната система
Охлаждащата течност преминава през двигателя, абсорбирайки генерираната в него топлина. След това тя се влива в радиатора, който разсейва топлината в околната среда. Охлаждащата течност непрекъснато циркулира през охладителната система, както е показано на фигурата 7.3 и 7.4. Докато охлаждащата течност преминава през двигателя, тя се нагрява с до 8°C (15°F). След това, докато преминава през радиатора, тя се охлажда. Скорост на транспортирането на охлаждащата течност може да достигне 4-те литра в минута, на базата на една конска сила мощност, произведена от двигателя.
Фигура 7.3. Схематична диаграма на потока на охлаждащата течност през двигателя
Фигура 7.4 Тази снимка на цилиндров блок с отрязана плоча показва каналите на охладителната система, обграждащи цилиндрите. Обърнете внимание, че охлаждащата течност измива цилиндрите от всички страни, а също така тече през пролуките между тях
Температура на двигателя и токсичност на отработените газове
Много райони имат контрол на емисиите от отработени газове от превозни средства. Емисиите на въглеводороди (НС) — това е просто несгоревшее гориво. За да намалите емисиите на неизгорели въглеводороди и да преминете теста за емисии, уверете се, че двигателят е загрят до нормална работна температура преди теста. Производителите на автомобили определят "нормалната работна температура" като:
- 1. Горният маркуч на радиатора се нагрява и е под повишено налягане.
- 2. Електрическият вентилатор се включва и изключва два пъти (фенове) охладителни системи.
Преди да извършите тест за емисии, уверете се, че двигателят е достигнал нормална работна температура. Най-добре е да шофирате с автомобила 32 км (20 мили), за да се уверите, че каталитичният конвертор, маслото и охлаждащата течност са се затоплили до нормална работна температура. Особено важно е да се грижите за това в студено време. Повечето шофьори смятат, че за да загреят двигателя, е достатъчно да го оставят да работи на празен ход, докато от отоплителя на кабината не излезе топъл въздух. Отоплителят на интериора получава топлина от охлаждащата течност. Производителите на автомобили препоръчват двигателят да не работи на празен ход повече от 5 минути, а за да загрее двигателят, го оставете да работи на празен ход за една до две минути, след което, за да се загрее допълнително, е необходимо да шофирате бавно, за да увеличите налягането на маслото в системата за смазване.
Горещата охлаждаща течност преминава през термостатния вентил, който е монтиран в най-високата точка на двигателя, в радиатора. Изходната тръба на охладителната система е свързана с горната входна тръба на радиатора чрез маркуч, който е закрепен със скоби. Охлаждащата течност се охлажда в радиатора от потока въздух, който духа над него. Докато се охлажда, тя се спуска надолу по радиатора и през долната изходна тръба постъпва във водната помпа, която осигурява принудителна циркулация на охлаждащата течност в двигателя.
Забележка
В редица нови конструкции на двигатели термостатът е монтиран на входа на водната помпа. Когато охладената течност попадне в термостата, той се затваря и остава затворен, докато температурата на охлаждащата течност достигне температурата си на отваряне. По този начин, поставянето на термостата на входа на водната помпа намалява диапазона на колебанията в температурата на охлаждащата течност, намалявайки резките температурни промени, които биха могли да причинят термично напрежение в двигателя, особено при двигатели с алуминиеви цилиндрови глави и чугунени блокове.
Ефективността на разсейване на топлината от охладителната система се определя главно от ефективността на радиатора. Конструкциите на радиаторите са проектирани да осигурят максимална ефективност на топлообмена с минимални размери. Въздушният поток над радиатора се увеличава от охлаждащ вентилатор с ремъчно или електрическо задвижване.