Особливості пристрою
Система охолодження закритого типу під тиском. У пробці розширювального бачка є запобіжний клапан. Система охолодження двигуна включає радіатор опалення салону, який розташований під панеллю приладів.
Заправний об'єм системи охолодження двигуна:
- К4М та К7М (комплектація з кондиціонером) - 5,45 л;
- К4М та К7М (комплектація без кондиціонера) – 4,5 л.
Температура початку відкриття клапана термостата – 89°C.
Температура повного відкриття клапана термостата – 99 ±2°C.
Тарувальне значення клапана в пробці розширювального бачка - 1,4 бар.
Двигун 1,6 (16V)
Двигун 1.6 (8v)
Малюнок 13-1 - Схема системи охолодження двигуна: 1 - двигун; 2 - водяний насос; 3 - термостат; 4 – штуцер для видалення повітря; 5 - радіатор обігрівача; 6 - радіатор системи охолодження двигуна; 7 -розширювальний бачок
Призначення та принцип роботи системи охолодження
Ефективність роботи системи охолодження залежить від її конструкції та умов експлуатації. Конструкція системи охолодження визначається потужністю двигуна, розмірами радіатора охолодження, типом використовуваної рідини, що охолоджує, і потужністю водяного насоса (насоса циркуляції охолоджувальної рідини), типом вентилятора, термостату та тиском у системі. На жаль, на систему охолодження зазвичай не звертають уваги доти, доки не виникають проблеми. Належне регламентне технічне обслуговування дозволяє запобігти виникненню таких проблем.
Система охолодження повинна давати двигуну можливість прогріватися до необхідної робочої температури якнайшвидше і потім підтримувати цю температуру. Вона повинна ефективно працювати в діапазоні температури навколишнього середовища від -30°F (-35°C) до 110°F (45°C).
Максимальна температура спалювання робочої суміші в двигуні періодично злітає до рівня в межах від 4000°F до 6000°F (від 2200°C до 3000°C). Середня температура камери згоряння знаходиться в межах від 1200°F до 1700°F (від 650°C до 925°C). Тривале нагрівання до таких високих температур викликало б зниження міцності деталей двигуна, тому необхідно відводити тепло з двигуна. Система охолодження підтримує температуру стінок камери згоряння в діапазоні температур, що забезпечує максимальну ефективність роботи двигуна (малюнок 7.1).
Малюнок 7.1. Типова температура згоряння робочої суміші та типова температура відпрацьованих газів у випускному вікні
Проблеми, що виникають у двигуні при низьких робочих температурах
Щоб двигун працював у нормальному режимі, його робоча температура повинна бути вищою за деякий мінімально допустимий рівень. Якщо робоча температура занадто низька, то не вистачає тепла для нормального випаровування палива, необхідного для отримання необхідного складу паливно-повітряної суміші. Внаслідок цього доводиться збільшувати витрату палива, щоб створити концентрацію його парів, що забезпечує займистість робочої суміші. Важкі компоненти бензину, що володіють меншою летючістю, не випаровуються і залишаються у вигляді не-згорілого рідкого палива. До того ж, частина робочої суміші, стикаючись з холодними стінками двигуна, остигає, що призводить до неповного згоряння палива та утворення нагару.
Згоряння бензину - це бурхливий окисний процес, що є хімічною реакцією сполуки вуглеводневого палива з киснем, що міститься в повітрі. Ця реакція відбувається з виділенням тепла. При спалюванні п'яти літрів палива утворюється один літр води як пари. Частина цієї вологи конденсується і потрапляє в масляний піддон разом з незгорілим паливом і сажею, що призводить до утворення відкладень шламу. Конденсована волога входить у реакцію з незгорілими вуглеводнями і присадками, у результаті утворюються кислоти: вугільна, сірчана, азотна, бромисто-воднева і соляна. Ці кислоти відповідальні за знос двигуна, викликаний внутрішньою корозією та іржавінням. Коли температура охолоджуючої рідини опускається нижче 130°F (55°C), відразу з'являється іржа. При температурі нижче 110°F (45°C) вода, що утворюється в процесі згоряння палива, накопичується в маслі. При температурі рідини, що охолоджує, нижче 165°F (65°C) відбувається швидке знос стінок циліндрів.
Для послаблення негативних процесів у двигуні, пов'язаних з низькою температурою, та полегшення пуску двигуна в холодну погоду, більшістю виробників як додаткове оснащення двигуна пропонуються обігрівачі блоку циліндрів. Ці обігрівачі підключаються до звичайної електричної мережі (мережі змінного струму напругою 110 В) і нагрівальний елемент підігріває рідину, що охолоджує (малюнок 7.2).
Малюнок 7.2. Для того щоб вийняти нагрівальний елемент, необхідно викрутити гвинт, яким він кріпиться в технологічному отворі стінки блоку циліндрів (а). Нагрівальний елемент вийнятий із блоку циліндрів. Охолоджувальна рідина, що нагрівається зануреним у неї нагрівальним елементом, розширюється і, піднімаючись вгору, витісняє холодну рідину, що охолоджує. За рахунок конвективного теплообміну відбувається нагрівання охолоджувальної рідини по всьому двигуну (б)
Проблеми, що виникають у двигуні при високих робочих температурах
Для захисту двигуна від перегріву його робоча температура не повинна виходити за межі максимально допустимої температури. Високі температури викликають окиснення олії. Під їх дією відбувається дисоціація олії з утворенням коксу та оліф. При тривалому перегріві кокс відкладається на поршневих кільцях, забиваючи їх. Лакоподібний нагар викликає заїдання плунжерів гідравлічних штовхачів клапанів. При високотемпературному нагріванні неминуче відбувається зниження в'язкості олії та зменшення товщини шару мастила. Якщо шар мастила стає занадто тонким, виникає сухий контакт поверхонь деталей, що рухаються. При цьому зростає коефіцієнт тертя, що викликає зниження потужності двигуна та прискорене зношування його вузлів.
Перегрів двигуна обходиться недешево
Вихід із ладу системи охолодження є головною причиною виходу з ладу двигунів. Автомеханіків часто мучать нічні кошмари – їм сниться, як у сервісному центрі щойно відремонтований ними двигун ставлять у автомобіль, радіатор якого забитий. Після перебирання або ремонту двигуна, як правило, проводиться обов'язкова заміна водяного насоса та всіх шлангів. При будь-якому ремонті двигуна або його заміні слід також перевірити радіатор відсутність витоків і засмічення. Перегрів - ось найпоширеніша причина поломки двигуна.
Конструкція системи охолодження
Охолодна рідина проходить через двигун, поглинаючи тепло, що виділяється в ньому. Потім вона тече в радіатор, який розсіює тепло у навколишнє середовище. Охолоджуюча рідина безперервно циркулює по системі охолодження, як показано на малюнку 7.3 та 7.4. Проходячи через двигун, охолодна рідина нагрівається на цілих 15°F (8°C). Проходячи потім через радіатор, вона остигає. Швидкість прокачування охолоджуючої рідини може досягати 4-х літрів за хвилину в розрахунку на одну кінську силу потужності, що виробляється двигуном.
Малюнок 7.3. Схема руху потоку охолоджувальної рідини через двигун
Малюнок 7.4. На фотографії цього блоку циліндрів, з якого зрізана плита, видно канали системи охолодження, оточуючі циліндри. Охолоджувальна рідина омиває циліндри з усіх боків і проходить також у проміжках між ними
Температура двигуна та токсичність вихлопних газів
Багато районах діє контроль токсичності вихлопних газів автомобілів. Викиди вуглеводнів (НС) - це просто паливо, що не згоріло. Для того щоб знизити викид вуглеводнів, що не згоріли, і успішно пройти контроль токсичності вихлопних газів, слідкуйте за тим, щоб перед проходженням контролю двигун був прогрітий до нормальної робочої температури. Виробники автомобілів визначають досягнення "нормальної робочої температури" за такими ознаками:
- 1. Верхній шланг радіатора стає гарячим і перебуває під підвищеним тиском.
- 2. Двічі вмикається та вимикається електричний вентилятор (вентилятори) системи охолодження.
Перед тим як проходити контроль токсичності вихлопних газів, переконайтеся, що двигун прогрівся до нормальної робочої температури. Найкраще проїхати на автомобілі 20 миль (32 км), — тоді точно каталітичний нейтралізатор, олія, а також охолоджувальна рідина нагріються до нормальної робочої температури. Особливо важливо подбати про це за холодної погоди. Більшість водіїв вважають, що для прогріву двигуна достатньо дати йому попрацювати на холостому ходу доти, доки з обігрівача салону не піде тепле повітря. Обігрівач салону відбирає тепло у рідини, що охолоджує. Виробники автомобілів рекомендують не допускати роботи двигуна на холостому ході більше 5 хвилин, а для прогрівання двигуна - дати йому попрацювати одну-дві хвилини на холостому ходу, після чого для подальшого прогріву необхідно повільно проїхати на автомобілі, щоб підняти тиск мастила в системі мастила.
Гаряча охолодна рідина через клапан термостата, встановлений у верхній точці двигуна, надходить у радіатор. Випускний патрубок системи охолодження з'єднаний з верхнім патрубком впускного радіатора шлангом, який фіксується за допомогою хомутів. Охолоджуюча рідина остуджується в радіаторі потоком повітря, що обдуває його. Охолоджуючи, вона опускається вниз радіатора і через нижній випускний патрубок надходить у водяний насос, який забезпечує примусову циркуляцію рідини, що охолоджує, в двигуні.
Примітка
У ряді двигунів нових конструкцій термостат встановлено на впуск водяного насоса. Коли термостат надходить остигла рідина, він закривається і залишається закритим доти, поки температура охолоджуючої рідини не досягає температури його відкриття. Таким чином, розміщення термостата на впускі водяного насоса зменшує діапазон коливань температури охолоджувальної рідини, послаблюючи різкі зміни температури, які могли б призвести до виникнення термічних напруг у двигуні, особливо в двигунах з алюмінієвою головкою блоку циліндрів та чавунним блоком.
Ефективність відведення тепла системою охолодження визначається переважно ефективністю роботи радіатора. Конструкції радіаторів розраховані на забезпечення максимальної ефективності теплообміну за мінімальних розмірів. Потік повітря радіатора посилюється за допомогою вентилятора охолодження з ремінним або електричним приводом.