Система охлаждения ВАЗ -2108

      Содержание

1 Введение

2.1 Назначение

2.2 Устройство и принцип действия узла

3 Основные неисправности, их причины, признаки и способыустранения

4 Технолоргия выполнения пробной квалификационной работы

ремонт радиатора  с мойкой

5 Охрана труда и техника безопасности при ТО и ремонте узла

6 Список используемой литературы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1 Введение 

     При сгорании топлива, когда двигатель  работает с полностью открытой заслонкой, максимальная температура сгорающих  газов может достигать величины 1500 – 2000°С. Расширение газов во время рабочего хода существенно понижает их температуру, но во время такта выпуска температура все еще может находиться вблизи 800°С.

     Все детали двигателя, с которыми вступают в контакт эти нагретые газы, поглощают  теплоту этих газов, пропорционально их температуре, площади и продолжительности контакта, в результате чего температура деталей двигателя повышается. Температура отработавших газов выше температуры красного каления и выше температуры плавления такого металла, как алюминий. Если не предпринимать меры для снижения температуры деталей двигателя, некоторые или многие из нижеперечисленных деталей могут быть серьезно повреждены:

     стенки  камеры сгорания, головка поршня, верхний  торец цилиндра и область выпускного клапана подвергаются воздействию наиболее горячих газов и нагреваются до самых высоких температур. Термическое расширение этих деталей может привести к отклонению от правильной формы, что приведет к утечкам, прогоранию клапанов и появлению трещин в блоке и головке цилиндров.

     пленка  масла, которая должна смазывать  поршень и стенки цилиндра, может  сгореть или обуглиться, в результате чего может возникнуть ускоренный износ  и даже деформация поршня.

     в результате нагрева свежей порции подаваемой в цилиндр горючей смеси, из-за уменьшения его плотности, может уменьшиться выходная мощность, увеличивается вероятность детонационного сгорания.

     некоторые части поверхности камеры сгорания могут нагреться до такой степени, что будут зажигать свежую порцию рабочей смеси до появления искры; это называется преждевременным воспламенением и может привести к серьезному повреждению двигателя.

     Кроме этого, важно не переохлаждать двигатель, иначе могут возникнуть другие проблемы:

     теплота необходима для испарения топлива  внутри цилиндра во время такта сжатия. Не испаренное топливо будет осаждаться на холодных стенках цилиндра и в местах своего оседания оно будет растворять смазочное масло и уничтожать его смазывающие свойства.

     образующийся  при сгорании водяной пар будет  конденсироваться на холодных стенках цилиндра, образуя грязь вместе со смазочным маслом и вызывая коррозию деталей двигателя. При этом скорость износа у холодного двигателя значительно больше, чем у горячего.

     Опыт  показывает, что температура головки  цилиндров должна поддерживаться немного ниже 200 – 250С, поскольку перегрева также следует избегать.

     Поэтому для поддержания нормального  теплового режима работы узлов и  механизмов необходимо непрерывно отводить теплоту от взаимодействующих деталей, не допуская их перегрева.

     Следует поддерживать тепловой режим двигателя в пределах 85 – 95^о С независимо от его нагрузки и температуры окружающей среды.

     На  современных поршневых двигателях применяют жидкостное или воздушное  охлаждение.

     Для обеспечения эффективной работы двигатель внутреннего сгорания имеет следующие механизмы и системы:

     · кривошипно-шатунный механизм;

     · систему смазки;

     · газораспределительный механизм;

     · систему питания;

     · систему охлаждения;

     · систему зажигания.

На современных  автомобильных двигателях в полезную работу превращается лишь 23 - 40% теплоты, выделяющейся в цилиндрах двигателя, остальная теплота уноситься отработавшими газами, с охлаждающей жидкостью или воздухом и затрачивается на трение, рассеивание в окружающую среду внешними поверхностями двигателя и др. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2.1 Назначение

     Система охлаждения предназначена для охлаждения деталей двигателя, нагреваемых  в результате его работы. На современных  автомобилях система охлаждения, помимо основной функции, выполняет  ряд других функций, в том числе:

     нагрев  воздуха в системе отопления, вентиляции и кондиционирования;

охлаждение масла  в системе смазки;

охлаждение отработавших газов в системе рециркуляции отработавших газов;

охлаждение воздуха  в системе турбонаддува;

охлаждение рабочей  жидкости в автоматической коробке передач.  

     В зависимости от способа охлаждения различают следующие виды систем охлаждения:

жидкостная (закрытого  типа);

воздушная (открытого  типа);

комбинированная.  

     В системе жидкостного охлаждения тепло от нагретых частей двигателя  отводится потоком жидкости. Воздушная система для охлаждения использует поток воздуха. Комбинированная система объединяет жидкостную и воздушную системы.  

     На  автомобилях наибольшее распространение  получили система жидкостного охлаждения. Данная система обеспечивает равномерное и эффективное охлаждение, а также имеет меньший уровень шума. Поэтому, устройство и принцип действия системы охлаждения рассмотрены на примере системы жидкостного охлаждения.  

     Конструкция системы охлаждения бензинового  и дизельного двигателей подобны. Система охлаждения двигателя имеет следующее общее устройство:

радиатор системы  охлаждения;

масляный радиатор;

теплообменник отопителя;

расширительный  бачок;

центробежный  насос;

термостат;

вентилятор;

элементы управления;

«рубашка охлаждения» двигателя;

патрубки. 
 

     Радиатор  предназначен для охлаждения нагретой охлаждающей жидкости потоком воздуха. Для увеличения теплоотдачи радиатор имеет специальное трубчатое  устройство.  

     Наряду  с основным радиатором в системе  охлаждения могут устанавливаться масляный радиатор и радиатор системы рециркуляции отработавших газов. Масляный радиатор служит для охлаждения масла в системе смазки.  

     Радиатор  системы рециркуляции отработавших газов охлаждает отработавшие газы, чем достигается снижение температуры сгорания топливно-воздушной смеси и образования оксидов азота. Работу радиатора отработавших газов обеспечивает дополнительный насос циркуляции охлаждающей жидкости, включенный в систему охлаждения. 

     Теплообменник отопителя выполняет функцию, противоположную радиатору системы охлаждения. Теплообменник нагревает, проходящий через него, воздух. Для эффективной работы теплообменник отопителя устанавливается непосредственно у выхода нагретой охлаждающей жидкости из двигателя.  

     Для компенсации изменения объема охлаждающей жидкости вследствие температуры в системе устанавливается расширительный бачок. Заполнение системы охлаждающей жидкостью обычно осуществляется через расширительный бачок.  

     Циркуляция  охлаждающей жидкости в системе  обеспечивается центробежным насосом. В обиходе центробежный насос называют помпой. Центробежный насос может иметь различный привод: шестеренный, ременной и др. На некоторых двигателях (турбонаддув, непосредственный врпыск) для защиты от перегрева устанавливается дополнительный насос циркуляции охлаждающей жидкости, подключаемый блоком управления двигателем. 

     Термостат предназначен для регулировки количества охлаждающей жидкости, проходящей через  радиатор, чем обеспечивается оптимальный  температурный режим в системе. Термостат устанавливается в патрубке между радиатором и «рубашкой охлаждения» двигателя.  

     На  мощных двигателях устанавливается  термостат с электрическим подогревом, который обеспечивает двухступенчатое  регулирование температуры охлаждающей  жидкости. Для этого в конструкции термостата предусмотрено три рабочих положения: закрытое, частично открытое и полностью открытое. При полной нагрузке на двигатель с помощью электрического подогрева термостата производится его полное открытие. При этом температура охлаждающей жидкости снижается до 90°С, уменьшается склонность двигателя к детонации. В остальных случаях температура охлаждающей жидкости поддерживается в пределах 105°С.  

     Вентилятор  служит повышения интенсивности  охлаждения жидкости в радиаторе. Вентилятор может иметь различный привод:

механический (постоянное соединение с коленчатым валом двигателя);

электрический (управляемый электродвигатель);

гидравлический (гидромуфта).  

     Наибольшее  распространение получил электрический  привод вентилятора, обеспечивающий широкие возможности для регулирования.  

     Типовыми  элементами управления системы охлаждения являются датчик температуры охлаждающей  жидкости, электронный блок управления и различные исполнительные устройства.  

     Датчик  температуры охлаждающей жидкости фиксирует значение контролируемого параметра и преобразует его в электрический сигнал. Для расширения функций системы охлаждения (охлаждения отработавших газов в системе рециркуляции отработавших газов, регулирования работы вентилятора и др.) на выходе радиатора устанавливается дополнительный датчик температуры охлаждающей жидкости.  

     Сигналы от датчика принимает электронный  блок управления и преобразует их в управляющие воздействия на исполнительные устройства. Используется, как правило, блок управления двигателем с устанавленным соответствующим программным обеспечением.  

     В работе системы охлаждения могут  использоваться следующие исполнительные устройства:

нагреватель термостата;

реле дополнительного  насоса охлаждающей жидкости;

блок управления вентилятором радиатора;

реле охлаждения двигателя после остановки.

Принцип работы системы охлаждения  

     Работу  системы охлаждения обеспечивает система  управления двигателем. В современных  двигателях алгоритм работы реализован на основе математической модели, которая  учитывает различные параметры (температуру охлаждающей жидкости, температуру масла, наружную температуру и др.) и задает оптимальные условия включения и время работы конструктивных элементов.  

     Охлаждающая жидкость в системе имеет принудительную циркуляцию, которую обеспечивает центробежный насос. Движение жидкости осуществляется через «рубашку охлаждения» двигателя. При этом происходит охлаждение двигателя и нагрев охлаждающей жидкости. Направление движения жидкости в "рубашке охлаждения" может быть продольным (от первого цилиндра к последнему) или поперечным (от выпускного коллектора к впускному).  

     В зависимости от температуры жидкость циркулирует по малому или большому кругу. При запуске двигателя  сам двигатель и охлаждающая  жидкость в нем холодные. Для ускорения прогрева двигателя охлаждающая жидкость движется по малому кругу, минуя радиатор. Термостат при этом закрыт.  

     По  мере нагрева охлаждающей жидкости термостат открывается, и охлаждающая  жидкость движется по большому кругу  – через радиатор. Нагретая жидкость проходит через радиатор, где охлаждается встречным потоком воздуха. При необходимости жидкость охлаждается потоком воздуха от вентилятора.  

     После охлаждения жидкость снова поступает  в «рубашку охлаждения» двигателя. В ходе работы двигателя цикл движения охлаждающей жидкости многократно повторяется.  

     Для лучшего охлаждения на автомобилях c непосредственным впрыском топлива  и турбонаддувом применяется  двухконтурная система охлаждения. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      2.2 Устройство и принцип действия  узла 

     Система охлаждения предназначена для обеспечения необходимого темпа режима, при котором двигатель не перегревается и не переохлаждается.

     При сгорании топлива внутри цилиндра температура  газов поднимается до 2000°С. Тепло  расходуется на механическую работу, частично уносится с выхлопными газами, тратится на лучеиспускание и нагрев деталей двигателя. Если его не охлаждать, то он теряет мощность (ухудшается наполнение цилиндров рабочей смесью, возникает преждевременное самовоспламенение смеси и т. д.), усиливается изнашивание деталей (выгорает масло в зазорах) и возрастает вероятность поломки их в результате снижения механических свойств материалов.

     Если  же двигатель переохлажден, уменьшается  количество тепла, переходящего в работу, топливо конденсируется на холодных стенках цилиндров, стекает в картер (масляный резервуар) и разжижает смазку, что также приводит к увеличению износа трущихся деталей и снижению мощности двигателя. Таким образом, поддержание определенного теплового режима двигателя является важным и обязательным делом. Поэтому все автомобильные двигатели имеют систему охлаждения.

     Существуют  жидкостные и воздушные системы  охлаждения.

     Жидкостные системы охлаждения получили большее распространение, так как с их помощью создается более благоприятный тепловой режим для деталей двигателя возможность изготовления деталей двигателя из сравнительно недорогих материалов. Такие двигатели при при работе создают меньше шума за Счет наличия двойных стенок (рубашки) и слоя охлаждающей жидкости.

     Система жидкостного охлаждения включает следующие элементы:

     двойные стенки цилиндров и головок, пространство между которыми заполнено охлаждающей  жидкостью (например, антифризом);

     теплообменник (радиатор) 6, состоящий из двух резервуаров, соединенных несколькими рядами трубок с надетыми на них тонкими пластинками для увеличения поверхности охлаждения;

     вентилятор, состоящий из ступицы и лопастей, при вращении которого обеспечивается прокачка воздуха между трубками радиатора;

     насос центробежного типа для обеспечения  циркуляции охлаждающей жидкости в системе;

     трубопроводы, связывающие двигатель с радиатором.

     Двигатели с воздушным охлаждением имеют меньшую массу, чем двигатели с жидкостным охлаждением, проще в эксплуатации, менее чувствительны к температуре воздуха окружающей среды.

     В настоящее время получила распространение жидкостная система.

     В зависимости от способа циркуляции жидкости различают 2 вида систем жидкостного охлаждения:

     Термосифоная (циркуляция происходит за счет разности плотностей горячей и холодной жидкостей; из-за сравнительно медленой циркуляции и большой емкости имеет граниченое применение).

     Принудительная (циркуляция осуществляется с помощью насоса; система имеет большую интенсивность отвода тепла; может быть открытой (постоянное сообщение с атмосферой) и закрытой (отделена от атмосферы паровоздушным клапаном)).

     В качестве охлаждающей жидкости используют воду и антифризы.

     Способы поддержания нормального температурного режима

     Наиболее  выгодным температурным режимом  является такой, при котором жидкость на выходе из двигателя имеет темп 80-90 град.

     Существует 2 способа поддержания нормального  температурного режима:

     За  счет изменения скорости двигателя  жидкости (осуществляется установкой термостата, который изменяет скорость движения жидкости; при температуре охлаждающей жидкости ниже 70 град клапан направляет охлаждающую жидкость, минуя радиатор (по малому кругу циркуляии); при температуре больше 80 град термостат включает в работу радиатор (большой круг циркуляии))

     За  счет изменения интенсивности двгателя охлаждающей жидкости (осуществляется изменением проходного сечения жалюзей, устанавленного перед радиатором; при повороте элементов жалюзи изменяется интенсивность потока воздуха, проходящего через сердцевину радиатора)

     Традиционно в автомобилях используются следующие типы приводов вентилятора системы охлаждения:

     1. Принудительный механический привод  крыльчатки вентилятора. Этот  вариант хорош своей простотой,  но эффективность его крайне  низка - скорость вращения крыльчатки  ограничена скоростью вращения  двигателя и нерегулируется. Таким образом, при стоянии в пробках в жару скорости вращения крыльчатки может оказаться недостаточно, а при движении по трассе в мороз она будет явно избыточной.

     2. Механический привод с виско-  или электромуфтой. Этот вариант  лишен такого недостатка как избыточная скорость вращения, присущего простому механическому приводу за счет возможности отключения (для электромуфты) или снижения скорости вращения пропорционально температуре (для вискомуфты). Но остается недостаток, связанный с ограничением скорости вращения на малых оборотах.

     3. Электропривод вентилятора. Наиболее  оптимальный вариант. Во-первых, скорость вращения вентилятора  не ограничена оборотами двигателя,  во-вторых, алгоритм управления может  быть любым, как самым примитивным,  релейным (включено-выключено), так и достаточно интеллектуальным. В дальнейшем будем рассматривать именно систему охлаждения с электроприводом крыльчатки (электровентилятором) как одну из самых распространенных и наиболее перспективных для возможного усовершенствования.

     На  заре автомобилестроения двигатели  охлаждались с помощью набегающего  воздушного потока. Но мощный двигатель  воздушный поток охладить не способен. Кроме того, исходя из соображений  аэродинамики, современные двигатели  плотно упакованы внутри автомобиля, куда нет доступа воздуха снаружи. Решить проблему охлаждения мощного двигателя можно с помощью водяного охлаждения. Если постоянно перекачивать относительно прохладную жидкость из радиатора к разогретому двигателю, а затем обратно в радиатор, то тепло от двигателя будет уноситься тем потоком воздуха, который обдувает радиатор.

     Радиатор  изготавливается такого размера, чтобы  он смог поглотить максимальное количество тепла, которое будет вырабатываться двигателем с учетом самой жаркой погоды. Радиатор подсоединен к двигателю с помощью различных патрубков и шлангов. Двигатель приводит в действие водяной насос, который заставляет воду (жидкость) циркулировать в системе, когда двигатель работает. Вода является хорошим проводником тепла, поэтому даже небольшое ее количество, которое циркулирует в системе, в состоянии забрать изрядную часть тепла. И если разместить каналы, по которым циркулирует вода, в наиболее нагреваемых частях двигателя - вокруг камер сгорания топлива, то его детали будут поддерживаться в пределах той температуры, которая не будет представлять опасности для двигателя.

     При понижении температуры система  охлаждения автоматически отключается, что позволяет ускорить разогрев двигателя. В охлаждающей цепи установлен термостат, и он может отвести часть охлаждающей жидкости обратно в двигатель, минуя радиатор. Таким образом, если запускать двигатель в холодном состоянии, он может быстро достичь рабочей температуры, а охлаждающей эффект радиатора не будет задействован. По мере того, как температура в двигателе будет приближаться к рабочей отметке, поток охлаждающей жидкости начнет поступать в радиатор, оптимально охлаждая двигатель.

     Для того, чтобы помочь воздуху, который  охлаждает радиатор, активнее проходить  через радиатор в то время, когда  автомобиль движется на медленной скорости, движению воздуха помогает вентилятор, который приводится в действие электромотором или двигателя автомобиля. Вся система охлаждения запирается сверху специальной крышкой, которая помогает поддерживать давление в системе охлаждения по мере нагревания жидкости. Температура кипения жидкости выше, когда она находится под давлением. В случае, если охлаждающая жидкость достигает точки кипения, избыток ее сливается в накопительную емкость (расширительный бачок), где эта жидкость будет дожидаться того момента, пока двигатель не охладится в достаточной степени для того, чтобы снова перекачать ее обратно в систему охлаждения. Система охлаждения также помогает подавать тепло в салон автомобиля в холодную погоду. Эту функцию выполняет небольшой радиатор, соединенный с системой охлаждения и расположенный внутри системы управления микроклиматом в автомобиле. Этот радиатор подогревает воздух, который подается внутрь автомобиля.

     Охлаждающая жидкость или антифриз представляет из себя жидкость, незамерзающую при низкой температуре воздуха, на основе гликольно-водной смеси. Некоторые антифризы имеют собственные имена, например, Тосол или Лена. Чтобы охлаждающая жидкость не вызывала коррозию деталей системы охлаждения, в его состав добавляют специальные протикоррозионные (ингибиторы), антивспенивающие и стабилизирующие присадки.

     Срок  замены охлаждающей жидкости оговаривается  или заводом-изготовителем автомобиля, или производителем самой охлаждающей  жидкости. Но если она становится рыжего цвета (началась коррозия деталей) или в ней образуется желеобразная масса охлаждающую жидкость необходимо поменять.

     Так как охлаждающую жидкость делают на основе водного раствора, вода из нее может испаряться. В этом случае в систему охлаждения можно доливать дистиллированную воду. При эксплуатации автомобиля в тяжелых условиях в охлаждающая жидкость может закипеть, что может спровоцировать перегрев двигателя. В таких условиях эксплуатации желательно применять охлаждающую жидкость с повышенной температурой кипения.  

     Система охлаждения двигателя ВАЗ 2108

     Охлаждение  двигателя. 1. Подводящая труба насоса; 2. Шланг отвода охлаждающей жидкости от впускной трубы на подогрев карбюратора; 3. Выпускной патрубок головки блока цилиндров; 4. Патрубок подвода жидкости в радиатор отопителя салона; 5. Шланг отвода жидкости с подогрева карбюратора и впускной трубы; 6. Термостат; 7. Расширительный бачок; 8. Пробка расширительного бачка: 9. Отводящий шланг радиатора; 10. Шланг от расширительного бачка к радиатору; 11. Подводящий шланг радиатора; 12. Датчик температуры охлаждающей жидкости; 13. Головка блока цилиндров; 14. Электродвигатель; 15. Кожух электровентилятора; 16. Левый бачок радиатора; 17. Крыльчатка электровентилятора; 18. Радиатор; 19. Корпус клапанов пробки расширительного бачка; 20. Выпускной клапан пробки; 21. Впускной клапан пробки; 22. Охлаждающие трубки радиатора; 23. Охлаждающие пластины радиатора; 24. Датчик включения и выключения электровентилятора; 25. Правый бачок радиатора; 26. Сливная пробка радиатора; 27. Насос охлаждающей жидкости; 28. Зубчатый ремень газораспределительного механизма; 29. Упорное кольцо сальника; 30. Корпус насоса; 31. Стопорный винт; 32. Подшипник валика насоса; 33. Зубчатый шкив насоса; 34. Валик насоса; 35. Сальник; 36. Крыльчатка насоса; 37. Патрубок подвода жидкости из радиатора отопителя салона; 38. Твердый термочувствительный наполнитель; 39. Резиновая вставка; 40. Поршень рабочего элемента; 41. Входной патрубок (от двигателя); 42. Корпус термостата; 43. Крышка термостата; 44. Входной патрубок (от радиатора); 45. Патрубок термостата, соединенный с расширительным бачком; 46. Основной клапан термостата; 47. Патрубок термостата для подачи жидкости в насос; 48. Перепускной клапан термостата; 49. Держатель; 50. I. Датчик указателя температуры охлаждающей жидкости; 51. II. Пробка расширительного бачка; 52. III. Насос охлаждающей жидкости; 53. IV. Схема работы термостата; 54. А. Температура жидкости выше 102 С; 55. В. Температура жидкости от 87-С до 102С; 56. С. Температура жидкости ниже 87С.

     Система охлаждения жидкостная закрытого типа с принудительной циркуляцией жидкости, с расширительным бачком 7. Система  имеет насос 27 охлаждающей жидкости, неразборный термостат 6, электровентилятор, радиатор 18 с расширительным бачком 7, трубопроводы, шланги, сливные пробки. Привод насоса осуществляется от зубчатого ремня 28 привода распределительного вала. Вместимость системы, включая отопи-тель салона, составляет 7,8 л.  

     Для контроля температуры жидкости имеется  датчик 12, который завернут в рубашку охлаждения головки блока цилиндров. Указатель температуры жидкости устанавливается на комбинации приборов.