В двигателях жидкостного охлаждения цилиндры и их головки заключены в водяную рубашку, которая сообщена с радиатором. При работе двигателя жидкость циркулирует: нагретая горячими Деталями она поступает в радиатор и растекается тонкими струйками по его трубкам; воздух обдувает трубки, в результате чего жидкость охлаждается и снова возвращается в рубашку цилиндров.

В двигателях воздушного охлаждения цилиндры и их головки обдуваются потоком воздуха, создаваемым вентилятором. Для увеличения поверхности охлаждения на них выполнены ребра. Система воздушного охлаждения проще по устройству. Здесь нет радиатора и соединительных трубопроводов, поэтому габариты и масса двигателя меньше. Обслуживание двигателя с воздушным охлаждением тоже проще, так как не нужно следить за плотностью соединений, а в холодное время не возникает опасности замерзания воды и связанного с этим разрушения двигателя. Однако детали охлаждаются менее равномерно, так как воздух хуже отводит теплоту от деталей, чем вода. Работают двигатели воздушного охлаждения более шумно из-за отсутствия звукового изолятора, каким является водяная рубашка.

На рисунке 1 показана система жидкостного охлаждения двигателя Д-240 — типичная для двигателей с рядным расположением цилиндров. Водяные рубашки В и Д головки и блока цилиндров патрубками и резиновыми шлангами соединены с радиатором. Позади радиатора расположен вентилятор, который выполнен в общем узле с водяным насосом, закрепленным на передней стенке блок-картера и приводимым в действие клиновым ремнем от шкива коленчатого вала. Заполняют систему через заливную горловину радиатора с крышкой. Сливают воду через кран в нижнем баке радиатора и кран на правой стороне блок-картера. Как и у всех изучаемых двигателей, рассматриваемая система охлаждения закрытая. Это значит, что ее внутренняя полость сообщается с атмосферой лишь кратковременно, через специальный паровоздушный клапан, когда давление в ней станет больше или меньше допустимого. Благодаря этому вода меньше испаряется, а закипает при температуре больше 100 °С.

При работе двигателя в системе происходит принудительная циркуляция воды. Насос нагнетает охлажденную в радиаторе воду через распределительный канал в рубашки. Здесь она охлаждает детали и по шлангу поступает в радиатор. Проходя по его трубкам, между которыми вентилятор просасывает воздух, вода охлаждается и насосом снова нагнетается в водяные рубашки.

Чтобы вследствие разности температур не было коробления и трещин в деталях, участки, подверженные наибольшему нагреву, охлаждаются направленными потоками. Так, выходя из отверстий Е водораспределительного канала А, вода интенсивно омывает верхний пояс цилиндров, в то время как в нижней части скорость циркуляции незначительна. Каналы Г, по которым вода идет в рубашку В головки цилиндров, направляют потоки к перемычкам клапанных гнезд и форсункам. Равномерному охлаждению деталей способствует одинаковая толщина слоя воды вокруг гильз и высокая скорость циркуляции, благодаря чему достигается небольшая разность температур воды на входе в двигатель и на выходе из него.

Вода может циркулировать в системе и без насоса — за счет уменьшения ее плотности при нагревании. Именно такая термосифонная циркуляция происходит при прогреве пускового двигателя. Нагретая в его рубашке Б вода движется вверх, а взамен ее из рубашки В головки цилиндров дизеля поступает холодная вода. Нагретая же вода по трубе поступает в корпус термостата и через канал и полость К идет в водяную рубашку головки цилиндров и прогревает ее, облегчая тем самым пуск дизеля.

Системы охлаждения проектируют в расчете на наиболее тяжелые условия, предполагая, что двигатель будет работать с полной нагрузкой при высокой температуре окружающего воздуха. Чтобы такая система не переохлаждала двигатель и при любых нагрузках и погоде обеспечивала наивыгоднейший тепловой режим, а после пуска быстрейший прогрев, в ней имеются регулирующие устройства. Охлаждение регулируют за счет изменения количества воздуха и воды, проходящих через радиатор. Поток воздуха изменяют шторкой или жалюзи, расположенными перед радиатором, открывают лли закрывают которые с рабочего места водителя. В некоторых двигателях количество воздуха, проходящего через радиатор, регулируется автоматически, периодическим отключением вентилятора, приводимого в действие через гидромуфту.

Автоматически количество воды, проходящей через радиатор, регулируется термостатом. В рассматриваемой системе термостат помещен в разъемном корпусе, который привинчен к головке цилиндров. После пуска холодного дизеля, как и во время прокрутки его пусковым двигателем, полости Ж и К разделены клапаном термостата. Поэтому вода из рубашки В головки цилиндров не проходит в полость Ж, а следовательно, и в радиатор. Через открытые боковые окна термостата она поступает в полость Н и далее по каналу М и шлангу к насосу и неохлажденная снова будет нагнетаться в рубашку, благодаря чему двигатель быстро прогреется.

Когда температура воды достигнет 75…80 °С, клапан термостата начнет открываться, и часть воды из головки цилиндров будет проходить в радиатор и охлаждаться в нем. По мере прогрева увеличивается открытие клапана термостата, а следовательно, и поток воды через радиатор. Таким образом, тепловое состояние регулируется автоматически. При температуре 95 °С вся циркулирующая в системе вода проходит через радиатор. Тепловое состояние двигателя контролируют с помощью дистанционного термометра. Его датчик ввинчен в головку цилиндров, а указатель смонтирован на щитке приборов.

На рисунке 2 показана жидкостная система охлаждения V-образного двигателя. Для нее характерны такие особенности. Каждый ряд цилиндров имеет обособленную водяную рубашку со своим сливным краном. Нагнетаемая насосом вода разветвляется на два потока, каждый из которых поступает в свой водораспределительный канал и далее в водяную рубашку соответствующего ряда цилиндров, а из них в рубашки головок цилиндров. В рубашках вода движется направленными потоками, охлаждая наиболее нагретые части.

В дизелях вода из рубашек головок цилиндров по отводящим трубам идет в радиатор, или, минуя его, — к водяному насосу. У карбюраторных двигателей вода из рубашек головок цилиндров предварительно проходит через водяную рубашку впускного трубопровода и, омывая стенки его каналов, подогревает идущую по ним горючую смесь, улучшая этим испарение бензина.

—

Для обеспечения необходимого температурного режима двигатель оборудован системой охлаждения.

Отвод тепла от двигателя может осуществляться или в жидкость, а затем от нее в воздух, или непосредственно в воздух.

В связи с этим системы охлаждения могут быть воздушные или жидкостные.

Воздушная система охлаждения применяется на двигателях тракторов Т-25А, Т-40М и самоходном шасси Т-16М. В ней отвод тепла от деталей двигателя осуществляется путем обдува их воздухом, подаваемым вентилятором. Для увеличения поверхности охлаждения наружные стенки цилиндров и головки цилиндров имеют ребра.

Система состоит из следующих основных частей: направляющего аппарата, вентилятора, кожуха, дефлектора, направляющих щитков и створчатых жалюзи.

Воздушный поток концентрируется направляющим аппаратом и направляется лопастями колеса вентилятора под кожух и далее к охлаждающим поверхностям. Часть воздушного потока проходит через масляный радиатор и охлаждает масло, циркулирующее в нем.

С помощью дефлекторов и щитков обеспечивается более равномерный и эффективный обдув всех цилиндров.

Тепловой режим двигателя оценивается по температуре масла в поддоне картера, которая должна быть в пределах 70—100 °С. При перегреве двигателя на щитке приборов загорается контрольная красная лампа.

Рис. 3. Система воздушного охлаждения двигателя Д-37М:
а — общий вид; б — схема движения воздуха; 1 — дефлектор; 2 — колесо вентилятора; 3 — направляющий аппарат вентилятора; 4, 9 — пробки; 5 — вал вентилятора; 6 — шкивы; 7 — ограждение; 8 — ремень; 12, 14 — болты; 13 — генератор; 15, 20 — Защелки; 16 — обтекатель; 17 — кожух; 18 — масляный радиатор; 19 — ребра Цилиндров; 21 — тяга; 22 — створки жалюзи; 23, 24 — направляющие щитки

Тепловой режим двигателя регулируется при помощи жалюзи, управляемых из кабины трактора. При повышении температуры жалюзи открывают. В холодное время года масляный радиатор выключают.

Система воздушного охлаждения проще жидкостной системы по конструкции и в эксплуатации и нет опасности размерзания системы зимой. К недостаткам воздушной системы охлаждения относятся повышенный шум при работе и потери мощности на привод мощного вентилятора.

Жидкостная система охлаждения используется на большинстве тракторных дизелей (Д-50, Д-65Н, Д-240, СМД-14, СМД-60, СМД-62, ЯМЗ-238НБ, ЯМЗ-240Б, АМ-41, А-01М). В качестве охлаждающей жидкости употребляется вода или антифризы.

В зависимости от способа циркуляции воды в системе различают термосифонную и принудительную системы охлаждения.

Термосифонная система охлаждения. В ней циркуляция воды происходит вследствие разной плотности горячей и холодной воды. Применяется на пусковых двигателях ПД-10У, П-350, П-23.

Основные ее достоинства — простота устройства и быстрый нагрев двигателя при пуске, так как циркуляция воды начинается после ее прогрева.

К недостаткам следует отнести медленную циркуляцию воды в системе, что вызывает необходимость увеличить емкость системы, а следовательно, и габариты двигателя.

Принудительная система охлаждения. В ней циркуляция воды происходит под действием центробежного водяного насоса, который нагнетает воду через водораспределительный канал в рубашку двигателя. Нагретая вода вытесняется в радиатор, охлаждается и по патрубку возвращается к насосу. Циркуляция воды в системе начинается с пуском двигателя, и чтобы его быстро прогреть, перед радиатором устанавливают шторку 3 или жалюзи, с помощью которых регулируют доступ воздуха к радиатору. На некоторых двигателях устанавливают термостат. В этом случае вода в системе может циркулировать по малому и большому кругу. При пуске двигателя, когда он еще не прогрет, клапан термостата закрыт и не пускает воду в радиатор для охлаждения и она поступает из водяной рубашки к термостату, а затем через водоотводную трубку — в насос и далее в систему. Как только вода прогреется до температуры 70 °С, термостат открывается и пропускает воду по большому кругу через верхний патрубок в радиатор для охлаждения.

Рис. 4. Схема водяных систем охлаждения:
а — термосифонная; б — принудительная: 1 — сердцевина радиатора: 2 — вентилятор; 3 — шторка; 4 — верхний бак радиатора; 5 — крышка наливной горловины; 6 — пароотводная трубка; 7 — верхний патрубок; 8 – рубашка головки цилиндров; 9 — рубашка блок-картера; 10 — нижний патрубок; 11 — нижний бак радиатора; 12 — пробка сливного отверстия; 13 — паровоздушный клапан; 14 — термостат; 15 — термометр; 16 — водораспределительный канал; 17 — центробежный насос; 18 — водоотводная труба

Циркуляция воды под действием насоса ускоряется, что позволяет уменьшить емкость системы, расход воды и повысить равномерность охлаждения деталей. Принудительная система охлаждения может быть открытая и закрытая. В открытой системе внутренняя полость радиатора сообщается с окружающей атмосферой через пароотводную трубку.

В закрытой системе полость герметически закрыта и сообщается с атмосферой через паровоздушный клапан, установленный в крышке заливной горловины радиатора. Это уменьшает испарение воды и образование накипи, что повышает эксплуатационные свойства трактора.

Рассмотрим закрытую систему с принудительным охлаждением двигателя Д-240. Основными частями ее являются: радиатор с заливной горловиной, водяной насос, вентилятор, термостат, водоотводящий патрубок (нижний) и водоподводящий (верхний) патрубок, сливные краники, шторка, термометр, а также водяная рубашка головки цилиндров и шланги.

Работа системы не отличается от описанной выше схемы принудительного охлаждения.

Радиатор предназначен для охлаждения воды и состоит из верхнего и нижнего баков и двух боковых стоек, соединяющих бачки. Верхний и нижний баки соединены сердцевиной радиатора, находящейся между стойками. Сердцевина радиатора состоит из четырех рядов плоских латунных трубок, пропущенных через ряды спаянных с ними горизонтальных пластин. Пластины значительно увеличивают поверхность охлаждения и интенсивность теплоотдачи. Концы трубок тщательно припаяны к крайним более толстым пластинам, к которым болтами прикреплены верхний и нижний баки. Между пластинами и бачками установлены резиновые прокладки.

На верхнем бачке расположена заливная горловина, закрытая пробкой с паровоздушным клапаном. К задней стенке верхнего бачка присоединены водоподводящий патрубок и датчик дистанционного электрического термометра, к задней стенке нижнего бачка — водоотводящий патрубок и сливной краник.

Вентилятор создает интенсивный воздушный поток, обдувающий сердцевину водяного радиатора и масляного, установленного впереди водяного. Вентилятор смонтирован в одном узле с водяным насосом и располагается на его валу. Шестью болтами вентилятор крепится к шкиву насоса.

Водяной насос центробежного типа. Он предназначен для создания активной циркуляции воды в системе охлаждения. Крыльчатка водяного насоса закреплена на валике.

При вращении крыльчатки вода под действием разрежения попадает на лопатки и выбрасывается в спиральный канал корпуса водяного насоса, откуда нагнетается в блок.

Термостат автоматически поддерживает температуру воды в заданных пределах и ускоряет прогрев двигателя после пуска. Термостат установлен на выходе воды из рубашки охлаждения блока цилиндров в патрубке.

Рис. 5. Схема системы охлаждения:
1 — горловина для заливки воды; 2 — радиатор; 3 — водоподводящий патрубок; 4 — термостат; 5 — термометр; 6 — рукоятка управления шторкой; 7 — краник слива воды из блока; 8 — водяной насос; 9 – водоотводящий патрубок; 10 — вентилятор; 11 — краник слива воды из радиатора; 12 — шторка

Когда температура воды меньше 70 °С, клапан термостата закрыт и вода не поступает в радиатор, а по трубке идет в насос и опять в рубашку блока. Когда же температура превысит 701, то жидкость, налитая в гофрированный цилиндр термостата, превращается в пар, под давлением которого клапан открывается и вода проходит через радиатор.

Шторка, установленная перед водяным радиатором, позволяет изменить количество проходящего через радиатор воздуха и тем самым регулировать температуру охлаждающей жидкости.

На тракторе К-701 система охлаждения двигателя соединена с системой предпускового обогрева двигателя и отопителя кабины. На тракторах ДТ-75М, Т-150К, T-I50, Т-4М для облегчения пуска двигателя при низких температурах устанавливаются подогреватели ПЖБ-200 и ПЖБ-300.

Обслуживание жидкостной системы охлаждения заключается в проверке и поддержании необходимого уровня воды, проверке и регулировке натяжения ремня вентилятора, периодической промывке системы охлаждения и удалении накипи, проверке работы термостата, термометра и паровоздушного клапана. Заполняют систему охлаждения чистой мягкой водой (лучше дождевой или снеговой) до уровня 50— 60 мм ниже плоскости заливной горловины.

Для смягчения воды можно использовать каустическую соду — 6—10 г или 10—20 г тринатрийфосфата на 10 л воды.

Нельзя работать при кипении воды в радиаторе. Нормальная температура воды должна составлять 80—95 °С.

При ТО-1 проверяют и регулируют натяжение ремня вентилятора. Натяжение ремня считается нормальным, если при приложении усилия 3—5 кгс на участке вентилятор — натяжное устройство прогиб его составит: 8—14 мм — для двигателей СМД-14, А-41, СМД-60, А-01М; 10—15 мм — для двигателей Д-50, ЯМЗ-240Б, Д-240. Для двигателей Д-130 прогиб должен быть 15—20 мм при усилии нажатия 5—7 кгс.

У двигателей Д-50, Д-65Н, Д-240, СМД-14 натяжение ремня вентилятора осуществляется перемещением генератора, а у ЯМЗ-240Б, АМ-41, СМД-60 — натяжного ролика.

При ТО-3 промывают систему охлаждения и удаляют накипь. Для удаления накипи используется 6%-ный раствор молочной кислоты, нагретой до температуры 30—40 °С. После прекращения выделения углекислоты (через 2—3 ч) раствор сливают из системы.

Для удаления накипи из системы охлаждения применяют также содовый раствор, содержащий 1000 г бельевой соды и 500 г керосина или 750 г каустической соды и 250 г керосина на Ю л воды. На этом растворе двигатель работает смену, после чего систему промывают и заливают чистую мягкую воду.

Проверка исправности термостата. Термостат вынимают из корпуса и опускают в сосуд с водой и контрольным термометром. Нагревая воду и перемешивая ее, фиксируют температуру начала открытия клапана. Она должна быть 68—70 °С.