Система охлаждения двигателя УМЗ-421 жидкостная, закрытая, с принудительной циркуляцией жидкости и расширительным бачком, с подачей жидкости в блок цилиндров. Для нормальной работы двигателя температура охлаждающей жидкости должна поддерживаться в пределах плюс 80-90 градусов. Допустима непродолжительная работа двигателя при температуре охлаждающей жидкости 105 градусов.
Такой режим может возникнуть в жаркое время года при движении автомобиля с полной нагрузкой на затяжных подъемах или в городских условиях движения с частыми разгонами и остановками. Поддержание нормальной температуры охлаждающей жидкости осуществляется при помощи двухклапанного термостата.
Система охлаждения двигателя УМЗ-421, краткое описание устройства и работы системы охлаждения.
Система охлаждения двигателя УМЗ-421 включает в себя водяной насос, термостат, водяные рубашки в блоке цилиндров и головке, радиатор, расширительный бачок, вентилятор, соединительные патрубки, а также радиатор отопления кузова.
Водяной насос системы охлаждения УМЗ-421.
Насос системы охлаждения двигателя УМЗ-421 центробежного типа, приводится в действие клиновым ремнем от шкива коленчатого вала. Размеры ремня 10,7х8 мм, длина ремня на автомобилях УАЗ — 1030 мм, на автомобилях ГАЗель – 1018 мм. Корпус и крышка насоса выполнены из алюминиевого сплава. В конструкции насоса применен специальный двухрядный шарикороликовый подшипник 5НР17124Е.Р6Q6/L19 или 6-5НР17124ЕС30, с двухсторонним уплотнением, с валиком вместо внутренних колец.
С 1999 года на водяных насосах применяется крыльчатка из армлена марки ПП СВ-30, имеющая прямые радиальные лопатки, обозначение 421.1307032-04, вместо применявшейся ранее крыльчатки с лопастями загнутыми назад, обозначение 4022.1307032. В результате перехода на новую крыльчатку были значительно повышены производительность и давление подачи водяного насоса, что позволило обеспечить надежную работу системы охлаждения двигателя, а также повысить эффективность системы отопления салона.
Термостат типа ТС-107.
Двухклапанный, с твердым наполнителем, расположен в выходном патрубке головке блока цилиндров и соединен шлангами с водяным насосом и радиатором. Основной клапан термостата начинает открываться при температуре охлаждающей жидкости 78-82 градуса, полностью открыт при температуре 94 градуса.
При закрытом основном клапане жидкость в системе охлаждения двигателя циркулирует, минуя радиатор, через открытый дополнительный клапан термостата внутри рубашки охлаждения двигателя. При полностью открытом основном клапане дополнительный клапан закрыт, вся жидкость проходит через радиатор охлаждения.
Термостат автоматически поддерживает необходимую температуру охлаждающей жидкости в двигателе, отключая циркуляцию жидкости через радиатор. В холодную погоду, особенно при малых нагрузках двигателя, почти все тепло отводится в результате обдува двигателя холодным воздухом, и охлаждающая жидкость через радиатор не циркулирует.
Нельзя удалять термостат из системы охлаждения, так как в холодное время года двигатель без термостата прогревается долго и работает при низкой температуре охлаждающей жидкости. В результате ускоряется его износ, увеличивается расход топлива, происходит обильное отложение смолистых веществ в двигателе, а также не обеспечивается нормальная температура воздуха в салоне автомобиля.
В теплое время года при отсутствии термостата большая часть охлаждающей жидкости будет циркулировать по малому кругу через рубашку охлаждения двигателя, минуя радиатор. В результате это приведет к перегреву двигателя.
Расширительный бачок системы охлаждения.
На автомобилях Уаз расширительный бачок системы охлаждения двигателя УМЗ-421 непосредственно связан с атмосферой. Регулирование обмена жидкости между бачком и замкнутым объемом системы регулируется двумя клапанами : впускным и выпускным, находящимися в пробке радиатора. Выпускной клапан открывается при избыточном давлении 0,45-0,60 кгс/см2, а впускной – при разрежении 0,01-0,1 кгс/см2.
Циркуляция охлаждающей жидкости по малому кругу.
При прогреве двигателя, когда температура охлаждающей жидкости ниже 80 градусов, действует малый круг циркуляции охлаждающей жидкости. Верхний клапан термостата закрыт, нижний клапан открыт.
Охлаждающая жидкость водяным насосом нагнетается в рубашку охлаждения блока цилиндров, откуда через отверстия в верхней плите блока и нижней плоскости головки блока цилиндров жидкость попадает в рубашку охлаждения головки, далее в корпус термостата и через нижний клапан термостата и патрубок – на вход водяного насоса. Радиатор при этом отключен от основного потока охлаждающей жидкости.
Для более эффективного действия системы отопления салона при циркуляции жидкости по малому кругу, такая ситуация может поддерживаться достаточно долго при низких отрицательных температурах окружающего воздуха, в канале выхода жидкости через нижний клапан термостата имеется дроссельное отверстие диаметром 9 мм. Такое дросселирование приводит к повышению перепада давления на входе и выходе радиатора отопления и более интенсивной циркуляции жидкости через этот радиатор.
Кроме того, дросселирование клапана на выходе жидкости через нижний клапан термостата уменьшает вероятность аварийного перегрева двигателя в случае отсутствия термостата, так как шунтирующее действие малого круга циркуляции жидкости при этом существенно ослабляется, поэтому значительная часть жидкости пойдет через радиатор охлаждения.
Дополнительно для поддержания нормальной рабочей температуры охлаждающей жидкости в холодное время года на автомобилях Уаз перед радиатором имеются жалюзи, с помощью которых можно регулировать количество воздуха, проходящего через радиатор.
Циркуляция охлаждающей жидкости по большому кругу.
При повышении температуры жидкости до 80 градусов и более открывается верхний клапан термостата, а нижний клапан закрывается. Циркуляция охлаждающей жидкости идет по большому кругу. Для нормального функционирования система охлаждения должна быть полностью заполнена жидкостью.
При прогреве двигателя объем жидкости увеличивается, избыток ее выталкивается за счет повышения давления из замкнутого объема циркуляции в расширительный бачок. При снижении температуры жидкости, например, после прекращения работы двигателя, жидкость из расширительного бачка под действием возникающего разрежения возвращается в замкнутый объем.