Reklama
A A A

Elementy układ chłodzenia

Pompa wody (rys. 6.5) wymusza krążenie cieczy w układzie chło­dzenia. We współczesnych silnikach samochodowych są stosowane niemal wyłącznie pompy odśrodkowe. Ciecz znajdująca się między ło­patkami obracającego się wirnika jest tłoczona na zewnątrz pod wpły­wem siły odśrodkowej. Z pompy ciecz przepływa elastycznym przewo- dem do silnika. Jednocześnie pompa zasysa z chłodnicy następną por­cję cieczy. Wirnik pompy jest zwykle napędzany za pomocą klinowej przekładna pasowej od wału korbowego silnika. Kadłub pompy jest zwykle wykonany z żeliwa lub ze stopu lekkiego, a wirnik z żeliwa, brązu lub mosiądzu. Wałek pompy na ogół wykonany jest ze stali nierdzewnej lub za­bezpieczony powłoką ochronną przed korozją. Wałek jest osadzony z reguły w łożyskach tocznych. W kadłubie pompy niekiedy jest umieszczona smarowniczka do smarowania łożysk wałka pompy. Uszczelnienie przestrzeni wodnej w sposób zabezpieczający łożyska przed przesączaniem się do nich cieczy chłodzącej osiąga się przez stosowanie płytek z tworzyw sztucznych łub podkładek z gumy syn­tetycznej, które są dociskane za pomocą sprężyn. Na rysunku 6.6 pokazana jest przykładowo pompa wody (w rozło­żeniu) silnika samochodu FIAT 125P. Jest to pompa odśrodkowa typu łopatkowego. Łożysko 1 pompy jest zakryte na końcach metalowymi osłonami. Specjalny uszczelniacz zabezpiecza przed przeciekaniem cie­czy chłodzącej przez łożysko i wałek pompy. W skład uszczelniacza wchodzi zewnętrzna metalowa obudowa osłaniająca sprężynę, która dociska powierzchnię czołową uszczelniacza do tulejki wirnika. Dzięki temu zapewniony jest równomierny docisk uszczelniacza bez żadnej regulacji. Uszczelniacz jest wciśnięty w kadłub pompy wody tak, że ciecz chłodząca nie może przeciekać między zewnętrzną powierzchnią uszczelniacza a kadłubem pompy. Łożysko pompy nie wymaga okresowego smarowania, gdyż jest pod­czas montażu wypełnione między wałkiem a zewnętrznym pierścieniem łożyska smarem FIAT Jota 3. Termostat służy do regulowania przepływu cieczy chłodzącej przez chłodnicę. W zależności od temperatury cieczy termostat powoduje zmianę przekroju, przez który nagrzana ciecz odpływa z silnika do chłodnicy. Termostat pokazany na rysunku 6.7 składa się z elastycznej puszki wypełnionej cieczą o niskiej temperaturze wrzenia oraz zawo­ru. Otwór wylotowy termostatu uszczelniony jest podkładką gumo­wą. Uszkodzenie tej podkładki powoduje przenikanie wody do chłod­nicy w czasie uruchamiania zimnego silnika, co przedłuża czas jego nagrzewania. Aby usunąć powietrze z płaszcza wodnego silnika i za­pobiec powstawaniu pęcherzy powietrznych podczas nalewania cieczy do chłodnicy, w zaworze temostatu jest niewielki otwór. Dopóki ciecz chłodząca nie osiągnie temperatury, w której ciecz w puszce zaczyna wrzeć, zawór jest zamknięty. W zależności od rodzaju cieczy wypełniającej puszkę termostatu jego zawór otwiera się w nieco różnych temperaturach. Na przykład w silniku samochodu Wołga M-21 zawór termostatu zaczyna się otwie­rać po osiągnięciu przez ciecz chłodzącą temperatury 68-4-72°C, a w temperaturze 80-f-86°C otwiera się całkowicie. Natomiast w sil­niku samochodu FIAT 125P zakres tych temperatur jest wyższy. Za- wór powinien zacząć otwierać się w temperaturze 81-=-85°C, a całko­wicie być otwarty dopiero w temperaturze 92-t-96°C. Silnik pracuje prawidłowo, gdy termostat działa w określonym za­kresie temperatur. Jeżeli zawór termostatu otwiera się w niższej temperaturze, zwiększa się czas osiągnięcia normalnej temperatury przez pracujący silnik. Gdy natomiast termostat otwiera się w tempe­raturze wyższej niż powinien, powoduje to niedostateczne chłodze­nie silnika, a tym samym stwarza niebezpieczeństwo przegrzania róż­nych jego części. Uszkodzony termostat należy wymienić, gdyż jego regulacja jest niemożliwa. Mały obieg cieczy (rys. 6.8a) odbywa się wówczas, gdy zawór ter­mostatu jest zamknięty, a ciecz chłodząca z głowicy silnika powraca do pompy wody i następnie do kadłuba silnika. W szczególnie niskich temperaturach w zimie, a zwłaszcza przy małym obciążeniu silnika, prawie cała ilość ciepła jest odbierana przez opływające silnik zimne powietrze i nie ma obiegu cieczy przez chłodnicę. Kiedy jednak ciecz chłodząca osiągnie odpowiednią temperaturę, ciecz w puszce zaczyna intensywnie parować, a prężność jej par powoduje wydłużenie się puszki i jednocześnie otwarcie zaworu zamykającego przepływ cieczy do chłodnicy. Duży obieg cieczy (rys. 6.8b) odbywa się wówczas, gdy ciecz chło­dząca przepływa z głowicy silnika do chłodnicy, a następnie, po Od­daniu ciepła, do pompy wody i kadłuba silnika. Im wyższa jest tem- peratura cieczy chłodzącej, tym większe otwarcie zaworu termostatu. Wskutek tego zwiększa się przekrój przepływu cieczy i większa jej ilość przepływa przez chłodnicę. W ten sposób termostat samoczynnie utrzymuje odpowiednią temperaturę cieczy chłodzącej w silniku, włą­czając do obiegu lub wyłączając chłodnicę. Chłodnica służy do obniżania temperatury cieczy chłodzącej, która wypływa z płaszcza wodnego silnika i powraca ponownie do kadłuba silnika. Chłodnica składa się z trzech zasadniczych części: zbiornika górnego, który ma u góry wlew zamykany pokrywą oraz króciec do połączenia z silnikiem; części środkowej, tzw. rdzenia, który jest właściwym wymienni­kiem ciepła; — zbiornika dolnego, który ma króeiec do połączenia z rurą ssawną pompy wody oraz kurek spustowy. Część górna, środkowa i dolna chłodnicy zlutowane są w jedną ca­łość i wspólnie obudowane. Chłodnica jest przymocowana do ramy lub nadwozia samochodu za pośrednictwem gumowych poduszek, a z silnikiem połączona jest elastycznymi przewodami gumowymi. Po­łączenia takie zapewniają dobrą amortyzację chłodnicy. W celu umożliwienia regulacji przepływu powietrza przez rdzeń chłodnicy, co jest szczególnie istotne w okresie zimowym, niektóre chłodnice wyposażone są w żaluzje lub zasłony. Żaluzja pokazana na rysunku 6.9 składa się z pionowo ustawionych stalowych blaszek ocynkowanych, które są zamocowane obrotowo w ramkach. Żaluzja sterowana jest z miejsca kierowcy za pośrednictwem cięgła giętkiego. Gdy rękojeść cięgła jest wciśnięta, blaszki są otwarte. W przeciwnym położeniu rękojeści blaszki obracają się dookoła osi pionowych, szczel­nie zasłaniając chłodnicę. Żaluzja jest przymocowana do wsporników na bocznych oporach chłodnicy w czterech punktach. W układach chłodzenia nowoczesnych silników stosowane są chłod­nice o trzech rodzajach budowy rdzenia: komorowe, rurkowo-płytko-we i rurkowo-taśmowe. Rdzeń chłodnicy komorowej (rys. 6.10) składa się z cienkościennych pasków tłoczonych w różnych kształtach. Paski blachy są wzajemnie zlutowane. Pionowymi kanałami przepływa ciecz chłodząca, a wolne przestrzenie poziome służą do przepływu powietrza. Niekiedy między komory cieczy chłodzącej wstawiane są dodatkowe płytki -poziome. Chłodnice tego typu są obecnie stosowane coraz rzadziej. Rdzeń chłodnicy rurkowo-płytkowej (rys. 6.11) składa się z zespołu pionowych rurek o przekroju okrągłym lub płaskoowalnym. Przez rurki te przepływa ciecz chłodząca. Na rurki nasadzony jest i przylu-towany szereg płytek, które stanowią żebra chłodzące. Chłodnice tego typu są proste w budowie i łatwe do naprawy. Dzięki tym zaletom są obecnie dość szeroko stosowane. Rdzeń chłodnicy rurkowo-taśmowej (rys. 6.12) stanowi odmianę kon­strukcyjną rdzenia chłodnicy rurkowo-płytkowej. Ciecz chłodząca przepływa przez szereg rurek pionowych, które łączą oba zbiorniki chłodnicy. Między rurki wstawione są płytki z taśmy falistej o różnym kształcie. Chłodnice tego typu przy jednakowej wydajności cieplnej są lżejsze od chłodnic rurkowo-płytkowych, w związku z czym są one obecnie coraz szerzej stosowane. Rdzenie chłodnic najczęściej wykonuje się z miedzi lub 'mosiądzu. Są to wprawdzie drogie materiały, lecz o konieczności ich stosowania decyduje wysoki współczynnik przewodności cieplnej. Pokrywa wlewu chłodnicy (rys. 6.13) jest zwykle zaopatrzona w dwa zawory zwrotne. Na przykład zawór nadciśnieniowy pokrywy wlewu chłodnicy samochodu FIAT 125P otwiera się, gdy nadciśnienie w chłodnicy przekracza 0,4 kG/cm2. Zawór nadciśnieniowy chroni rdzeń chłodnicy przed rozsadzeniem w przypadku przegrzania silnika. W razie przekroczenia określonego nadciśnienia w chłodnicy zawór nadciśnieniowy otwiera się i para uchodzi na zewnątrz (rys. 6.13a). Dzięki nadciśnieniu w układzie chłodzenia temperatura wrzenia wo­dy podnosi się do około 107°C. Zapobiega to intensywnemu parowa­niu wody przy niewielkim przegrzaniu silnika. W tym samym silniku zawór podciśnieniowy pokrywy otwiera się, gdy podciśnienie w chłodnicy przekracza 0,2 kG/cm2. Zawór podciś­nieniowy zabezpiecza rdzeń chłodnicy przed uszkodzeniem wskutek wytworzenia się podciśnienia w układzie chłodzenia, który częściowo jest napełniony wodą dość szybko stygnącą. Gdy podciśnienie w chłod­nicy przekroczy określoną wartość, otwiera się zawór podciśnieniowy (rys. 6.13b) i do chłodnicy napływa powietrze z zewnątrz, dzięki cze­mu ciśnienie w układzie chłodzenia wyrównuje się. W nowoczesnych silnikach coraz częściej jest stosowany tzw. za­mknięty układ chłodzenia. Taki układ ma m. in. FIAT 125P (rys. 6.14) Zamknięty układ chłodzenia różni się od zwykłego układu zmienionym wlewem chłodnicy, zmienioną pokrywą wlewu i zastosowaniem zbior­nika wyrównawczego połączonego z chłodnicą. Dzięki zastosowaniu układu zamkniętego w razie przegrzania silnika pary z chłodnicy nie są odprowadzane do atmosfery (ubytek cieczy), lecz przewodem 19 do zbiornika wyrównawczego 9, w którym się skraplają. Podczas stygnięcia silnika skropliny zasysane są do chłod- wskutek nieszczelności ukła­du, a nie wskutek odparo­wania. Ma to i tę dodatko­wą zaletę, że ciecz nie zmie­nia swego składu, a więc i temperatury krzepnięcia. Wentylator służy do wy­muszania przepływu przez chłodnicę koniecznej ilości powietrza do wymiany ciep­ła między cieczą chłodzącą i otoczeniem. W tym celu wentylator jest umieszczony przed chłodnicą lub z tyłu — za chłodnicą. Często wenty­lator otoczony jest osłoną (pierścieniem), która umożli­wia lepsze wykorzystanie powierzchni wymiany ciepła chłodnicy. Wentylatory stosowane w wielu samochodach mają wirniki blaszane. Wirnik składa się najczęściej z od­kutej lub wytoczonej piasty, do której są przymocowane ramiona wykonane z blachy stalowej o grubości około 4 mm. Do ramion przynito-wane są właściwe łopaki z blachy o grubości od 0,7 do 1,5 mm. Małe wentylatory silników samochodów oso­bowych mają konstrukcję uproszczoną. W ostatnich la­tach coraz więcej wytwórni stosuje wentylatory wyko­nane z tworzyw sztucznych, szczególnie w samochodach osobowych. W celu zmniejszenia szumu powodowanego przez pracujący wenty­lator, jego łopatki mają niejednakową długość lub są niesymetrycznie rozmieszczone. Liczba łppatek waha się od 2 do 6 (najczęściej 4). W razie gdy wentylator nie może być umieszczony na wysokości chłodnicy, stosuje się tzw. tunel między chłodnicą a wentylatorem, który umożliwia wymuszenie przepływu powietrza przez chłodnicę. Wentylator jest napędzany od wału korbowego, najczęściej za pomocą jednego lub dwóch pasków klinowych. Nowoczesne silniki, szczególnie samochodów osobowych, wyposażo­ne są w wentylatory uruchamiane za pomocą sprzęgła elektromagne­tycznego (patrz rys. 6.4). W ten sposób też uruchamiany jest wentyla­tor silnika 1500 samochodu FIAT 125P (rys. 6.15). Napęd paskiem klinowym jest przenoszony na wentylator przez sprzęgło elektromagne­tyczne. Wentylator ze sprzęgłem elektromagnetycznym składa się z dwóch podzespołów: iz koła pasowego kompletnego, złożonego z właściwego koła pasowego 6, piasty 7, służącej jako połączenie koła z wałkiem pompy i jako gniazdo uzwojenia elektromagnesu i pierścienia ślizgowego 5 (komutatora), oraz z piasty wentylatora kompletnej, składającej się z właściwej piasty, do której mocowany jest wentylator, i tarczy (zwory) elektromagnesu. Piasta 7 elektromagnesu może obracać się niezależnie od koła pa­sowego, osadzonego na łożysku kulkowym. Kiedy silnik pracuje i elektromagnes nie jest włączony, koło pasowe obraca się napędzane przez pasek klinowy, natomiast piasta z wentylatorem pozostaje jedy­nie pod działaniem bardzo małego momentu obrotowego, wywołanego przez tarcie w łożysku oraz przez ciąg powietrza na łopatkach wenty­latora. Pierścień ślizgowy jest połączony elektrycznie z obwodem zewnętrz­nym za pośrednictwem szczotki 8. Elektromagnes jest włączany i wy­łączany przez wyłącznik cieplny 12 wmontowany w dolną część chłod­nicy i zanurzony w cieczy chłodzącej. Gdy temperatura cieczy chło­dzącej osiągnie 90±2°C, wyłącznik zamyka obwód elektryczny i po­woduje włączenie wentylatora. Gdy natomiast temperatura cieczy chłodzącej w chłodnicy obniży się do 80±2°C, wyłącznik cieplny przerywa obwód prądu w elektromagnesie i wyłącza wentylator. W celu utrzymania prawidłowej pracy wentylatora ze sprzęgłem elektromagnetycznym musi być pozostawiona odpowiednia szczelina między tarczą i korpusem elektromagnesu. Szczelina powinna wyno­sić 0,25-4-0,45 mm. W razie potrzeby wielkość szczeliny można wyre­gulować.