Система смазки и охлаждения двигателя автомобиля (стр. 2 из 4)
Рис. 5. Масляный фильтр; 1 — корпус; 2 — днище; 3, 5 — клапаны; 4, 6 — отверстия; 7 — кольцо; 8— крышка; 9 — фильтрующий элемент
На легковых автомобилях применяется масляный фильтр полнопоточный (пропускает все нагнетаемое масло), неразборный, с перепускным и противодренажным клапанами. В корпусе 1 фильтра (рис. 5) находится бумажный фильтрующий элемент 9 со специальной вставкой из вискозного волокна. Нагнетаемое насосом масло поступает через отверстия о в днище z в наружную полость фильтра, проходит через поры фильтрующего элемента 9, очищается в нем и выходит в масляную магистраль блока цилиндров из центральной части фильтра через отверстие 4. Вставка фильтрующего элемента очищает масло при пуске холодного двигателя, когда оно не может пройти через поры бумажного фильтрующего элемента. При сильном загрязнении фильтра, а также при повышенной вязкости масла (при низких температурах) открывается перепускной клапан 5 масляного фильтра, имеющий пружину, и неочищенное масло из фильтра поступает в масляную магистраль. Противодренажный клапан 3, выполненный в виде манжеты из специальной маслостойкой резины, пропуская масло в фильтр, предотвращает вытекание его из смазочной системы в масляный поддон при неработающем двигателе. Это позволяет ускорить подачу масла к трущимся поверхностям деталей двигателя после его пуска. Масляный фильтр крепится к блоку цилиндров на специальном резьбовом штуцере, для чего в днище фильтра имеется резьбовое отверстие 4. Резиновое кольцо 7, надетое на крышку 8, обеспечивает герметичность установки фильтра на блоке цилиндров двигателя. Для эффективной очистки масла фильтр заменяют при смене масла в двигателе. На автомобилях широкое применение также имеют фильтры центробежной очистки масла, или центрифуги. В центрифуге очистка масла производится за счет центробежных сил, которые отбрасывают механические примеси к стенкам вращающегося ротора. В корпусе 3 (рис. 6) фильтра с крышкой 6 неподвижно закреплена ось / с внутренним каналом и выходными отверстиями. На оси на радиально-упорном подшипнике 8 и двух втулках установлен ротор 4 с колпаком 5, фильтрующей сеткой 7 и жиклерами 2, выходные отверстия которых направлены в противоположные стороны.
При работе двигателя масло поступает внутрь оси /, проходит через выходные отверстия и направляется во внутреннюю полость ротора. Затем проходит через фильтрующую сетку 7, идет вниз и выпрыскивается под давлением из жиклеров I в корпус фильтра, под воздействием струй масла, направленных в противоположные стороны, создается реактивный момент, который вращает ротор, заполненный маслом. При этом под действием центробежных сил механические примеси, находящиеся в масле, оседают плотным слоем на стенках колпака 5 ротора. Очищенное масло, выпрыскиваемое жиклерами, стекает в масляный поддон двигателя. Частота вращения ротора фильтра достигает 5000...7000 мин4, что обеспечивает качественную очистку масла.
Рис. 6. Фильтр центробежной очистки масла: 1 – ось; 2 – жиклер; 3 – корпус; 4 – ротор; 5 – колпак; 6 – крышка; 7 – сетка; 8 – подшипник
На рис. 7 представлена смазочная система двигателя легкового автомобиля ГАЗ. Смазочная система комбинированная, с масляным радиатором и с закрытой вентиляцией картера двигателя. В смазочную систему входят масляный поддон 12, масляный насос 11 с редукционным клапаном 2 и маслоприемником 1, масляный фильтр 7, главная масляная магистраль 5, масляные каналы в головке и блоке цилиндров и в коленчатом вале, заливная горловина 6, маслоизмерительный стержень (щуп) и масляный радиатор 3 с краном 10, предохранительным клапаном 9 и соединительными шлангами. Давление масла в смазочной системе контролируется датчиком 4 указателя давления масла и датчиком 8 сигнализатора (лампы) аварийного давления. Масляный радиатор предназначен для охлаждения масла при больших скоростях движения и при эксплуатации автомобиля летом. Он установлен перед радиатором системы охлаждения двигателя и включается с помощью крана 10, предохранительный клапан 9 открывает проход масла в радиатор при давлении 0,07... 0,09 МПа. Масло из радиатора сливается по шлангу в масляный поддон.
Рис. 7. Смазочная система с масляным радиатором: 1 – маслоприемник; 2, 9 — клапаны; 3 — радиатор; 4, 8 — датчики; 5 — магистраль; 6 — горловина; 7 — фильтр; 10 — кран; 11 — насос; 12 — поддон
1.3 Вентиляция картера двигателя
Автомобили выделяют в окружающую среду много ядовитых веществ, из которых 65 % содержат отработавшие газы, 20% — картерные газы и 15% — пары топлива. Вентиляция картера двигателя и ее тип существенно влияют на количество выделяемых в окружающую среду токсичных веществ. Вентиляция картера двигателя предназначена для удаления картерных газов (состоящих из горючей смеси и продуктов сгорания), которые разжижают масло и образуют смолистые вещества и кислоты. Кроме того, картерные газы повышают давление в картере двигателя и вызывают утечку масла через уплотнения. На легковых автомобилях система вентиляции картера двигателя закрытого типа. Она обеспечивает за счет вакуума во впускном трубопроводе принудительное удаление картерных газов в цилиндры двигателя на догорание. В результате предотвращается попадание картерных газов в салон кузова автомобиля и уменьшается выброс ядовитых веществ в окружающую среду. При работе двигателя (рис. 8) картерные газы отсасываются через маслоотделитель 7 и шланг 6 в вытяжной коллектор 4 воздушного фильтра 3. Из вытяжного коллектора при холостом ходе и малых нагрузках двигателя газы поступают через шланг 2 и золотник 1 под дроссельные заслонки карбюратора.
Рис. 8. Вентиляция картера двигателя: 1 — золотник; 2, 6 — шланги; 3 — воздушный фильтр; 4 — коллектор; 5 — пламегаситель; 7 — маслоотделитель; 8 – трубка
При остальных режимах работы двигателя картерные газы поступают в карбюратор через воздушный фильтр 3. В маслоотделителе 7 из газов выделяется масло, которое по трубке 8 стекает в масляный поддон. Пламегаситель 5 исключает проникновение пламени в картер двигателя при вспышках в карбюраторе.
2. Система охлаждения
2.1 Назначение и характеристика
Системой охлаждения называется совокупность устройств, осуществляющих принудительный регулируемый отвод и передачу теплоты от деталей двигателя в окружающую среду.
Система охлаждения предназначена для поддержания оптимального температурного режима, обеспечивающего получение максимальной мощности, высокой экономичности и длительного срока службы двигателя.
При сгорании рабочей смеси температура в цилиндрах двигателя повышается до 2500 °С и в среднем при работе двигателя составляет 800...900°С. Поэтому детали двигателя сильно нагреваются, и если их не охлаждать, то будут снижаться мощность двигателя, его экономичность, увеличиваться изнашивание деталей и может произойти поломка двигателя.
Рис. 9. Типы систем охлаждения
При чрезмерном охлаждении двигатель также теряет мощность, ухудшается его экономичность и возрастает изнашивание. Для принудительного и регулируемого отвода теплоты в двигателях автомобилей применяют два типа системы охлаждения (рис. 9). Тип системы охлаждения определяется теплоносителем (рабочим веществом), используемым для охлаждения двигателя. Применение в двигателях различных систем охлаждения зависит от типа и назначения двигателя, его мощности и класса автомобиля. В жидкостной системе охлаждения используются специальные охлаждающие жидкости — антифризы различных марок, имеющие температуру загустевания - 40 °С и ниже. Антифризы содержат антикоррозионные и антивспенивающие присадки, исключающие образование накипи. Они очень ядовиты и требуют осторожного обращения. По сравнению с водой антифризы имеют меньшую1 теплоемкость и поэтому отводят теплоту от стенок цилиндров двигателя менее интенсивно. Так, при охлаждении антифризом температура стенок цилиндров на 15...20°С выше, чем при охлаждении водой. Это ускоряет прогрев двигателя и уменьшает изнашивание цилиндров, но в летнее время может привести к перегреву двигателя. Оптимальным температурным режимом двигателя при жидкостной системе охлаждения считается такой, при котором температура охлаждающей жидкости в двигателе составляет 80 ...100 °С на всех режимах работы двигателя. Это возможно при условии, что с охлаждающей жидкостью уносится в окружающую среду 25...35 % теплоты, выделяющейся при сгорании топлива в цилиндрах двигателя. При этом в бензиновых двигателях величина отводимой теплоты больше, чем в дизелях. На рис. 10 приведена диаграмма распределения теплоты, выделяющейся при сгорании топлива в цилиндрах двигателей автомобилей при жидкостной системе охлаждения. Из диаграммы следует, что в механическую работу преобразуется 20...35% теплоты, уносится с отработавшими газами 35...40%, теряется на трение 5 % и уносится с охлаждающей жидкостью 25...35 % теплоты.
Рис. 10. Диаграмма распределения теплоты
По сравнению с воздушной жидкостная система охлаждения более эффективная, менее шумная, обеспечивает меньшую среднюю температуру деталей двигателя, улучшение наполнения цилиндров горючей смесью и более легкий пуск двигателя при низких температурах, а также использование жидкости для подогрева горючей смеси и отопления салона кузова автомобиля. Однако в системе возможно подтекание охлаждающей жидкости и имеется вероятность переохлаждения двигателя в зимнее время.