Funkcje urządzenia
Ciśnieniowy zamknięty układ chłodzenia. We wtyczce zbiornika wyrównawczego znajduje się zawór bezpieczeństwa. Układ chłodzenia silnika obejmuje chłodnicę kabiny pasażerskiej, która znajduje się pod tablicą rozdzielczą.
Objętość napełnienia układu chłodzenia silnika:
- K4M i K7M (w komplecie z klimatyzacją) - 5,45 litra;
- K4M i K7M (sprzęt bez klimatyzacji) - 4,5 litra
Temperatura, przy której zawór termostatu zaczyna się otwierać, wynosi 89°C.
Temperatura pełnego otwarcia zaworu termostatu - 99±2°С.
Wartość kalibracji zaworu we wtyczce zbiornika wyrównawczego wynosi 1,4 bara.
Silnik 1.6 (16V)
Silnik 1.6 (8v)
Rysunek 13-1 - Schemat układu chłodzenia silnika: 1 - silnik; 2 - pompa wodna; 3 - termostat; 4 - złączka do usuwania powietrza; 5 - grzejnik nagrzewnicy; 6 - chłodnica układu chłodzenia silnika; 7 - zbiornik wyrównawczy
Cel i zasada działania układu chłodzenia
Sprawność układu chłodzenia zależy od jego konstrukcji i warunków pracy. Konstrukcja układu chłodzenia zależy od mocy silnika, wielkości chłodnicy, rodzaju stosowanego płynu chłodzącego oraz mocy pompy wodnej (pompa obiegowa płynu chłodzącego), typ wentylatora, termostat i ciśnienie w układzie. Niestety układ chłodzenia jest zwykle pomijany, dopóki nie pojawią się problemy. Właściwa rutynowa konserwacja może zapobiec występowaniu tych problemów.
Układ chłodzenia musi umożliwiać jak najszybsze rozgrzanie silnika do wymaganej temperatury roboczej, a następnie utrzymanie tej temperatury. Musi działać skutecznie w zakresie temperatur otoczenia -30°F (-35°C) do 110°F (45°С).
Maksymalna temperatura spalania w silniku okresowo wzrasta do poziomów od 4000°F do 6000°F (od 2200°С do 3000°С). Średnia temperatura komory spalania waha się od 1200°F do 1700°F (od 650°С do 925°С). Długotrwałe nagrzewanie do tak wysokich temperatur spowodowałoby spadek wytrzymałości części silnika, dlatego konieczne jest odprowadzanie ciepła z silnika. Układ chłodzenia utrzymuje temperaturę ścianek komory spalania w zakresie temperatur zapewniającym maksymalną wydajność silnika (Ryż. 7.1).
Ryż. 7.1. Typowa temperatura spalania mieszanki i typowa temperatura spalin w otworze wylotowym
Problemy z silnikiem przy niskich temperaturach roboczych
Aby silnik działał normalnie, jego temperatura robocza musi być powyżej pewnego minimalnego dopuszczalnego poziomu. Jeśli temperatura robocza jest zbyt niska, wówczas nie ma wystarczającej ilości ciepła do normalnego odparowania paliwa wymaganego do uzyskania pożądanego składu mieszanki paliwowo-powietrznej. W rezultacie konieczne jest zwiększenie zużycia paliwa w celu wytworzenia stężenia jego oparów zapewniającego palność mieszanki roboczej. Cięższe, mniej lotne składniki benzyny nie odparowują i pozostają jako niespalone paliwa płynne. Ponadto część mieszanki roboczej w kontakcie z zimnymi ścianami silnika ulega ochłodzeniu, co prowadzi do niecałkowitego spalania paliwa i powstawania sadzy.
Spalanie benzyny jest gwałtownym procesem utleniającym, będącym reakcją chemiczną połączenia paliw węglowodorowych z tlenem zawartym w powietrzu. Ta reakcja zachodzi z wydzielaniem ciepła. Przy spalaniu pięciu litrów paliwa powstaje jeden litr wody w postaci oparów. Część tej wilgoci skrapla się i przedostaje do miski olejowej wraz z niespalonym paliwem i sadzą, powodując osadzanie się szlamu. Skondensowana wilgoć reaguje z niespalonymi węglowodorami i dodatkami, w wyniku czego powstają kwasy: węglowy, siarkowy, azotowy, bromowodorowy i solny. Kwasy te są odpowiedzialne za zużycie silnika spowodowane korozją wewnętrzną i rdzewieniem. Gdy temperatura płynu chłodzącego spadnie poniżej 130°F (55°С), rdza pojawia się natychmiast. Poniżej 110°F (45°С) woda powstająca podczas spalania paliwa gromadzi się w oleju. Gdy temperatura płynu chłodzącego jest niższa niż 165°F (65°С) szybkie zużycie ścianek cylindra.
Aby złagodzić negatywne procesy zachodzące w silniku związane z niskimi temperaturami oraz ułatwić rozruch silnika w niskich temperaturach, większość producentów oferuje podgrzewacze bloku cylindrów jako dodatkowe wyposażenie silnika. Te grzejniki są podłączone do konwencjonalnej sieci elektrycznej (Sieć 110 V AC) a element grzejny podgrzewa płyn chłodzący (Ryż. 7.2).
Ryż. 7.2. W celu wyjęcia elementu grzejnego należy odkręcić śrubę, za pomocą której jest on mocowany w otworze technologicznym w ściance bloku cylindrów (A). Element grzejny jest usuwany z bloku cylindrów. Płyn chłodzący, podgrzany przez zanurzony w nim element grzejny, rozszerza się i podnosząc się, wypiera zimny płyn chłodzący. Dzięki konwekcyjnemu przenoszeniu ciepła płyn chłodzący jest podgrzewany w całym silniku (B)
Problemy z silnikiem w wysokich temperaturach roboczych
Aby chronić silnik przed przegrzaniem, jego temperatura pracy nie może przekraczać maksymalnej dopuszczalnej temperatury. Wysokie temperatury powodują utlenianie oleju. Pod ich działaniem następuje dysocjacja oleju z utworzeniem koksu i oleju schnącego. Przy długotrwałym przegrzaniu koks osadza się na pierścieniach tłokowych, zatykając je. Osady lakieru powodują zacieranie się tłoków hydraulicznych popychaczy zaworów. Ogrzewanie w wysokiej temperaturze nieuchronnie prowadzi do zmniejszenia lepkości oleju i zmniejszenia grubości warstwy smaru. Jeżeli warstwa smaru staje się zbyt cienka, dochodzi do suchego kontaktu powierzchni ruchomych części. Jednocześnie wzrasta współczynnik tarcia, co powoduje spadek mocy silnika i przyspieszone zużycie jego elementów.
Przegrzanie silnika jest kosztowne
Awaria układu chłodzenia jest główną przyczyną awarii silnika. Mechaników samochodowych często dręczą koszmary - śnią o tym, jak w serwisie naprawiony przez nich silnik wkłada się do samochodu z zatkaną chłodnicą. Po przegrodzie lub naprawie silnika z reguły dokonuje się obowiązkowej wymiany pompy wodnej i wszystkich węży. Każda naprawa lub wymiana silnika powinna również sprawdzić chłodnicę pod kątem wycieków i zatorów. Przegrzanie jest najczęstszą przyczyną awarii silnika.
Projekt układu chłodzenia
Płyn chłodzący przepływa przez silnik, pochłaniając wytworzone w nim ciepło. Następnie przepływa do radiatora, który odprowadza ciepło do otoczenia. Płyn chłodzący krąży w sposób ciągły w układzie chłodzenia, jak pokazano na rys. 7.3 i 7.4. Gdy płyn chłodzący przepływa przez silnik, nagrzewa się nawet o 15°F (8°C). Przechodząc następnie przez chłodnicę, ochładza się. Prędkość pompowania płynu chłodzącego może osiągnąć 4 litry na minutę na jeden KM mocy generowanej przez silnik.
Ryż. 7.3. Schemat przepływu płynu chłodzącego przez silnik
Ryż. 7.4. Zdjęcie tego bloku cylindrów, z którego wycięta została płytka, przedstawia kanały układu chłodzenia otaczające cylindry. Zwróć uwagę na fakt, że płyn chłodzący obmywa cylindry ze wszystkich stron i przepływa również w szczelinach między nimi
Temperatura silnika i toksyczność spalin
Na wielu obszarach prowadzona jest kontrola toksyczności spalin samochodowych. Emisje węglowodorów (NS) To tylko niespalone paliwo. Aby zredukować emisję niespalonych węglowodorów i pomyślnie przejść testy emisji, przed pomyślnym przejściem testów upewnij się, że silnik jest rozgrzany do normalnej temperatury roboczej. Producenci samochodów definiują osiągnięcia "normalna temperatura pracy" z następujących powodów:
- 1. Górny wąż chłodnicy nagrzewa się i znajduje się pod ciśnieniem.
- 2. Wentylator elektryczny włącza się i wyłącza dwukrotnie (Fani) systemy chłodzenia.
Przed przystąpieniem do testu emisji upewnij się, że silnik rozgrzał się do normalnej temperatury roboczej. Najlepiej przejechać 20 km (32 km), - wówczas katalizator, olej i płyn chłodzący z pewnością rozgrzeją się do normalnej temperatury roboczej. Szczególnie ważne jest, aby o to zadbać w chłodne dni. Większość kierowców uważa, że aby rozgrzać silnik, wystarczy pozostawić go na biegu jałowym, aż z nagrzewnicy kabiny zacznie wydobywać się ciepłe powietrze. Ogrzewacz wnętrza pobiera ciepło z płynu chłodzącego. Producenci samochodów zalecają, aby silnik nie pracował na biegu jałowym dłużej niż 5 minut, a aby rozgrzać silnik, pozwól mu pracować na biegu jałowym przez jedną do dwóch minut, po czym, w celu dalszego rozgrzania, należy prowadzić samochód powoli, aby zwiększyć ciśnienie oleju w układzie smarowania.
Gorący płyn chłodzący przepływa przez zawór termostatu w najwyższym punkcie silnika do chłodnicy. Rura wylotowa układu chłodzenia jest połączona z górną rurą wlotową chłodnicy za pomocą węża, który jest mocowany za pomocą zacisków. Płyn chłodzący jest chłodzony w chłodnicy przez nadmuch powietrza. W miarę ochładzania opada na chłodnicę i przez dolną rurę wylotową dostaje się do pompy wodnej, która zapewnia wymuszony obieg płynu chłodzącego w silniku.
Notatka
Niektóre nowsze konstrukcje silników mają termostat zainstalowany na wlocie pompy wodnej. Gdy płyn chłodzący wpływa do termostatu, zamyka się i pozostaje zamknięty, dopóki temperatura płynu chłodzącego nie osiągnie temperatury otwarcia. Tym samym umieszczenie termostatu na wlocie pompy wodnej zmniejsza zakres wahań temperatury płynu chłodzącego, tłumiąc nagłe zmiany temperatury mogące powodować naprężenia termiczne w silniku, zwłaszcza w silnikach z aluminiową głowicą cylindrów i żeliwnym blokiem.
O sprawności odprowadzania ciepła przez układ chłodzenia decyduje przede wszystkim sprawność chłodnicy. Konstrukcje grzejników są zaprojektowane tak, aby zapewnić maksymalną wydajność wymiany ciepła przy minimalnych wymiarach. Przepływ powietrza w chłodnicy jest wspomagany przez wentylator chłodzący napędzany paskiem lub elektrycznie.