Автомобильные двигатели могут иметь жидкостное или воздушное охлаждение. На двигателях отечественных автомобилей (исключая ЗАЗ-968, имеющий воздушное охлаждение) применяют закрытую жидкостную систему охлаждения с принудительной циркуляцией жидкости, осуществляемой водяным насосом. Закрытой систему называют потому, что она непосредственно не сообщается с атмосферой. В результате давление в системе увеличивается, температура кипения охлаждающей жидкости повышается до 108…119 °С и снижается ее расход на испарение. Температура охлаждающей жидкости нормально работающего двигателя должна быть 85…95 °С.

В жидкостную систему охлаждения входят: рубашка охлаждения блока и головок цилиндров, радиатор, водяной насос, вентилятор, термостат, жалюзи, патрубки, шланги, сливные краники, радиатор отопителя, указатель температуры и контрольная лампа.

Рис. 1. Тепловой баланс двигателя внутреннего сгорания.

Рис. 2. Радиаторы:
а — устройство; б — трубчатая сердцевина; в — пластинчатая сердцевина; 1 — верхний бачок с патрубком; 2 — пароотводная трубка; 3 — заливная горловина с пробкой; 4 — сердцевина; 5 — нижний бачок; 6 — патрубок со сливным краником; 7 — трубки; 8 — поперечные пластины.

Жидкость в рубашке охлаждения двигателя нагревается за счет отбора теплоты от цилиндров, поступает через термостат в радиатор, охлаждается в нем и под действием центробежного насоса возвращается в рубашку двигателя. Охлаждению жидкости способствует интенсивный обдув радиатора и двигателя потоком воздуха от вентилятора.

Чтобы уменьшить образование накипи в системе охлаждения при заполнении ее водой, необходимо пользоваться мягкой водой, содержащей не свыше 0,14 мг окиси кальция (СаО) в 1 л. Жесткую воду, заливаемую в систему охлаждения, необходимо прокипятить.

Вместимость системы охлаждения двигателя равна: у автомобиля ГАЗ-53А — 23,0 л, ЗИЛ-130 — 29,0 л, ГАЗ-24 — 11,6 л.

Радиатор состоит из верхнего и нижнего бачков и сердцевины. Его крепят на автомобиле на резиновых подушках с пружинами.

Наиболее распространены трубчатые и пластинчатые радиаторы. У первых сердцевина образована несколькими рядами латунных трубок, пропущенных через горизонтальные пластины, увеличивающие поверхность охлаждения и придающие радиатору жесткость. У вторых сердцевина состоит из одного ряда плоских латунных трубок, каждая из которых изготовлена из спаянных между собой по краям гофрированных пластин.

Верхний бачок имеет заливную горловину и пароотводную трубку. Горловина радиатора герметически закрывается пробкой, имеющей два клапана: паровой для снижения давления при закипании жидкости, который открывается при избыточном давлении свыше 40 кПа (0,4 кгс/см2), и воздушный, пропускающий воздух в систему при снижении давления вследствие охлаждения жидкости и этим предохраняющий трубки радиатора от сплющивания атмосферным давлением.

Центробежный водяной насос создает принудительную циркуляцию охлаждающей жидкости; его крепят болтами через прокладку к верхней части блока цилиндров. Основные части насоса: корпус, вал с пластмассовой крыльчаткой, установленный на двух шариковых подшипниках. Самоуплотняющийся сальник, состоящий из резиновой манжеты, металлической обоймы, пружины и шайбы из износостойкой графитосвинцовой смеси, предотвращает вытекание жидкости в месте выхода вала из корпуса насоса.

Вентилятор усиливает поток воздуха через сердцевину радиатора. Ступицу вентилятора крепят на валу водяного насоса. Они вместе приводятся во вращение от шкива коленчатого вала одним или двумя трапециевидными ремнями.

Вентилятор заключен в установленный на рамке радиатора кожух, что способствует увеличению скорости потока воздуха, проходящего через радиатор.

В системе охлаждения двигателей 3M3-53 и ГАЗ-24 для поддержания наивыгоднейшего теплового режима вентилятор приводится электромагнитной фрикционной муфтой, которая включается и выключается автоматически в зависимости от температуры охлаждающей жидкости. Муфта состоит из электромагнита, установленного вместе со шкивом на ступице водяного насоса, и ступицы вентилятора, соединенной пластинчатой пружиной с якорем, свободно вращающимся на двух шариковых подшипниках.

Рис. 3. Схема работы парового и воздушного клапанов пробки радиатора:
а — путь пара; б — путь воздуха; 1 — пароотводная трубка; 2 — паровой клапан; 3 — воздушный клапан.

Рис. 4. Водяной насос:
1 — вал с крыльчаткой; 2 — самоуплотняющийся сальник; 3 — корпус; 4— шайба; 5—пружина; 6 — резиновая манжета.

Рис. 5. Электромагнитная муфта привода
1 — шкив водяного насоса; 2 — электромагнит; 3 — ступица вентилятора; 4 — крышка; 5 — ступица вала водяного насоса; 6 — корпус; 7 — самоподжимной сальник;

Катушка электромагнита соединена с тепловым реле, измерительный преобразователь (датчик) которого установлен в верхнем бачке радиатора. Когда температура охлаждающей жидкости достигает 90…95 °С, контакты реле замыкаются и в катушку электромагнита поступает ток от аккумуляторной батареи автомобиля, якорь притягивается к электромагниту и ступица вентилятора начинает вращаться. При понижении температуры охлаждающей жидкости до 80…85 °С контакты реле размыкаются и вентилятор отключается.

Жалюзи — это шарнирно укрепленные стальные пластины, установленные перед радиатором. Положение жалюзи регулирует водитель из кабины автомобиля рукояткой, изменяя поток воздуха, идущий сквозь сердцевину радиатора.

Термостат служит для быстрейшего прогрева холодного двигателя и автоматического регулирования температуры охлаждающей жидкости при движении автомобиля.

Термостат двигателей 3M3-53 и ГАЗ-24 состоит из корпуса, гофрированного цилиндра, заполненного легкоиспаряющейся жидкостью, и штока с клапаном. На двигателе ЗИЛ-130 применен более надежно работающий термостат с твердым наполнителем. Такой термостат состоит из медного баллона, закрытого крышкой, между которыми герметично закреплена резиновая мембрана. Баллон заполнен активной массой, состоящей из церезина (горного воска), перемешанного с медным порошком. Объем активной массы при нагревании увеличивается.

На мембрану опирается шток, расположенный в направляющей части крышки. Шток шарнирно соединен с клапаном.

При холодном двигателе клапан термостата закрыт и охлаждающая жидкость направляется через канал к входному отверстию насоса, а через него в рубашку охлаждения, т. е. циркулирует по малому кругу, не попадая в радиатор. У двигателя ЗИЛ-130 при закрытом клапане термостата охлаждающая жидкость, нагнетаемая в рубашку насосом, перепускается через систему охлаждения воздушного компрессора.

Рис. 6. Схема работы термостата:
а — циркуляция охлаждающей жидкости по малому кругу; б – циркуляция охлаждающей жидкости по большому кругу; 1 -корпус; 2 — шток с клапаном; 3 — гофрированный цилиндр.

Когда охлаждающая жидкость нагрета до 70…80 °С, клапан термостата под действием паров жидкости, заполняющей его цилиндр, или вследствие расширения твердого наполнителя открывается и охлаждающая жидкость циркулирует через радиатор, т. е. по большому кругу.

Температуру охлаждающей жидкости контролируют по указателю температуры, измерительный преобразователь которого ввернут в рубашку охлаждения блока цилиндра. При температуре в системе охлаждения выше 95 °С у двигателей 3M3-53 и ГАЗ-24 или 115 °С у двигателей ЗИЛ-130 на щитке загорается сигнальная лампа, включаемая измерительным преобразователем, установленным в верхнем бачке радиатора.

Жидкость из системы охлаждения двигателя ГАЗ-24 сливают через два краника: под радиатором и справа в блоке цилиндров.

У двигателей 3M3-53 и ЗИЛ-130 сливных краников по три: один под радиатором и два на нижней части водяной рубашки обеих секций блока.

Применение антифриза. Систему охлаждения автомобиля, работающего при низких температурах, целесообразно заправлять низкоза-мерзающей жидкостью (антифризом), состоящей из смеси этиленгли-коля и воды. Низкозамерзающую жидкость выпускают марок 40 и 65. Антифриз марки 40 состоит из 53% этиленгликоля и 47% воды. Он предназначен для районов с умеренно низкой температурой. Антифриз марки 65 состоит из 66% этиленгликоля и 34% воды, его применяют в условиях более низких температур. Учитывая довольно высокий коэффициент расширения антифриза, систему охлаждения заправляют только 93…95% вместимости. В процессе эксплуатации надо следить за уровнем антифриза в системе и доливать воду, так как она испаряется быстрее этиленгликоля.

Для системы охлаждения двигателей автомобилей ВАЗ применяют жидкость «Тосол», содержащую, кроме этиленгликоля, присадки, уменьшающие коррозию металла.

Этиленгликолевые жидкости ядовиты. При попадании их в организм происходит отравление, иногда со смертельным исходом. Специальных мер для предохранения дыхательных путей и кожных покровов не требуется, но после заправки системы охлаждения следует тщательно мыть руки горячей водой с мылом.

При наступлении теплого времени года антифриз надо слить, промыть и заполнить систему водой. Слитый антифриз фильтруют, переливают в герметически закрываемую посуду и хранят в ней до следующей зимы. Жидкость «Тосол» применяют в течение всего года, так как она не вызывает коррозии.

Пусковой подогреватель, устанавливаемый на двигателях 3M3-53, ЗИЛ-130, служит для их разогрева перед пуском при низкой температуре воздуха. Основные части подогревателя: котел с камерой сгорания и жаровой трубой, топливный бачок, регулятор подачи топлива с электромагнитным клапаном и пульт управления. Полость котла вокруг жаровой трубы заполнена охлаждающей жидкостью (вода или антифриз) и постоянно соединена патрубками и шлангами с рубашкой охлаждения двигателя.

При включении подогревателя в камеру сгорания поступает из бачка бензин, а при помощи вентилятора, приводимого в действие электродвигателем, подается воздух. Образующаяся горючая смесь первоначально воспламеняется электрической свечой накаливания, которую, после того как горение станет устойчивым, выключают. По мере нагревания плотность находящейся в котле жидкости уменьшается, и она поступает в рубашку охлаждения двигателя, подогревая цилиндры и впускной трубопровод, а выходящие из жаровой трубы газы направляются под нижнюю часть картера и разогревают находящееся в нем масло.

К основным неисправностям системы охлаждения относятся подтекание жидкости и образование в системе накипи.

—

На изучаемых автомобилях применяется жидкостная система охлаждения закрытого типа, т. е. она не связана непосредственно с атмосферой, в результате чего давление в системе увеличивается и повышается температура кипения охлаждающей жидкости, а такжё снижается расход жидкости на испарение. Циркуляция жидкости в системе — принудительная, при помощи жидкостного насоса. Система охлаждения сообщается с атмосферой через клапаны, расположенные в пробке наливно.й горловины радиатора (у автомобилей 3M3-53-11 и ЭИЛ-130) или пробке расширительного бачка (у автомобиля ЗИЛ-645), которые открываются при определенном разрежении или избыточном давлении в системе. Система охлаждения двигателя поддерживает температуру двигателя в пределах 80…95 °С.

В систему охлаждения входят: рубашки охлаждения блока, головок цилиндров и впускного трубопровода, радиатор, патрубки, шланги, водяной насос, вентилятор, термостат, жалюзи, сливные краники.

Радиатор состоит из нижнего и верхнего бачков, сердцевины, патрубков, горловины с пробкой и пароотводной трубки.

Сердцевина радиатора — трубчатая, состоит из нескольких рядов плоских трубок, впаянных концами в верхний и нижний бачки.

Для увеличения охлаждающей поверхности между трубками помещаются латунные пластины (у двигателей автомобилей 3M3-53-11 и ЭИЛ-130) или медная лента (у двигателя автомобиля ЗИЛ-645). На двигателе ЗИЛ-645 радиатор заполняется жидкостью из расширительного бачка 13, который предназначен для удаления воздуха из радиатора при заправке системы охлаждения и компенсации изменений объема охлаждающей жидкости в системе при ее расширении от нагревания.

Водяной насос — центробежный, установлен на передней стенке блока цилиндров. Крыльчатка насоса находится на одном валу с вентилятором. Для предупреждения попадания жидкости в корпус подшипников на заднем конце вала в ступице крыльчатки помещен самоподжимный сальник, состоящий из резиновой манжеты с пружиной, обоймы и текстолитовой шайбы, которая плотно прижимается к торцу корпуса насоса. В корпусе подшипников имеется отверстие, через которое при износе деталей сальника жидкость вытекает наружу. Для смазки подшипников в их корпусе имеются масленка и контрольное отверстие для выхода лишнего смазочного материала.

Вентилятор — шестилопастный, осевого типа. Привод вентилятора и водяного насоса осуществляется ремнем от шкива коленчатого вала.

На двигателе ЗИЛ-645 вентилятор приводится во вращение двумя клиновидными ремнями через гидромуфту с автоматическим управлением, осуществляемым при помощи биметаллического терморегулятора.

Гидромуфта предназначена для обеспечения работы вентилятора в автоматическом режиме и состоит из корпуса, крышки, биметаллического спирального терморегулятора, соединенного через ось с пластинчатым клапаном крышки резервной камеры. Муфта заполнена рабочей жидкостью ПМС-10000 в количестве 30…35 г. Вал водяного насоса жестко связан с фланцем муфты. Вентилятор прикреплен к корпусу муфты шпильками, под которые установлены пластины для блокировки муфты при ее поломке.

Включение и выключение муфты осуществляется биметаллическим терморегулятором в зависимости от температуры воздуха, обдувающего корпус муфты. При низкой температуре воздуха биметаллический регулятор устанавливает клапан в такое положение, при котором закрывается проход рабочей жидкости в полость между ведущей и ведомой частями муфты. В этом случае рабочая жидкость находится в резервной камере, и за счет зазоров между ведущей и ведомой частями муфты они могут вращаться относительно друг друга. При повышении температуры воздуха биметаллический терморегулятор поворачивает клапан, открывая тем самым отверстия, соединяющие резервную и рабочую полости. Под действием центробежных сил рабочая жидкость заполняет зазоры между ведущей и ведомой частями муфты. При этом вследствие высокой вязкости жидкости происходит включение муфты.

Разбирать муфту в условиях эксплуатации не рекомендуется.

Термостат установлен на выходе охлаждающей жидкости из рубашки охлаждения впускного трубопровода двигателя (у двигателя ЗИЛ-645 2 термостата, установленных в закрепленной на крышке распределительных шестерен термостатной коробке). В двигателе ЗМЗ-БЗ-11 установлен жидкостный термостат, состоящий из гофрированного латунного цилиндра с легко испаряющейся жидкостью, корпуса и клапана. Когда температура в системе охлаждения превышает 70 °С, жидкость в цилиндре испаряется, под действием возрастающего давления ее паров цилиндр растягивается и открывает клапан термостата.

В системе охлаждения двигателей ЗИЛ-130 и -645 применен термостат с твердым наполнителем, состоящим из смеси церезина с медным порошком. Наполнитель помещен в медном баллоне, закрытом резиновой диафрагмой, упирающейся в резиновый буфер. Сверху буфера установлен шток, соединенный с рычагом, который при помощи пружины удерживается в закрытом положении. При нагревании охлаждающей жидкости до 70 °С наполнитель в баллоне начинает плавиться и, расширяясь, поднимает диафрагму вверх. Давление диафрагмы через буфер и шток передается на рычаг, который открывает заслонку термостата. У двигателя ЗИЛ-645 имеется, помимо основного радиаторного клапана, перепускной клапан, который открыт при прогреве двигателя и закрывается при нагреве жидкости до температуры 78…95 °С. При этом открывается основной клапан и жидкость начинает циркулировать через радиатор.

При работе двигателя жидкость из нижнего бачка радиатора через отводящий шланг нагнетается водяным насосом в рубашку охлаждения блока цилиндров и головок блока. При прогреве холодного двигателя патрубок, соединяющий рубашку охлаждения двигателя, перекрыт клапаном термостата и жидкость циркулирует по малому кругу, минуя радиатор и поступая из рубашки охлаждения опять к водяному насосу. При прогреве жидкости открывается клапан термостата, и она начинает циркулировать по большому кругу через радиатор, который обеспечивает необходимый отвод тепла.