Система охлаждения ЗМЗ 409
Двигатель ЗМЗ 409 выпускал Заволжский моторный завод для транспортных средств, производимых на Ульяновском автомобильном заводе. Так, автомобили УАЗ получили модернизированный ЗМЗ 405 с некоторыми изменениями, а именно — клапанная крышка другой формы, улучшенный газораспределительный механизм и новая прокладка металлического типа.
Технические характеристики двигателя
Двигатель ЗМЗ 409, кроме прочих изменений получил ряд доработок, а именно — клапанная крышка другой формы, улучшенный газораспределительный механизм и новая прокладка металлического типа. Также, увеличился объём, что повлекло за собой модернизацию системы охлаждения.
Прежде, чем рассматривать описание и устройство мотора, стоит определиться с техническими характеристиками 409-го:
| Наименование | Характеристика |
| Тип | Рядный |
| Топливо | Бензин |
| Система впрыска | Инжектор |
| Объем | 2,7 литра (2693 см. куб) |
| Мощность | 128 лошадиных сил |
| Количество цилиндров | 4 |
| Количество клапанов | 16 |
| Диаметр цилиндра | 95,5 мм |
| Расход | 13,2 литра на 100 км |
| Экологическая норма | Евро-2, Евро-3, Евро-4 |
| Система охлаждения | Жидкостное, принудительное |
| Порядок работы цилиндров | 1-3-4-2 |
Общее описание системы охлаждения
Система охлаждения ЗМЗ 409 имеет типичную конструкцию для всех моторов, производимых Заволжским заводом. Так, силовой агрегат построен с закрытой системой охлаждения, в которой имеются следующие элементы:
- Радиатор.
- Водяная рубашка блока и ГБЦ.
- Водяной насос.
- Расширительный бачок.
- Термостат.
- Патрубки.
- Радиатор и вентилятор отопителя.
- Электровентилятор основного радиатора.
- Датчик температуры ОЖ.
Детали и схема устройства
Схема устройства охлаждения двигателя ЗМЗ 409 достаточно простая и присущая всем инжекторным версиям. Охлаждающая жидкость циркулирует по кругам — большому и малому. Рассмотрим, детали узла «охлаждайки» более детальнее.
Радиатор и электровентилятор
Радиатор и электровентилятор обеспечивают постоянную температуру мотора в пределах 87-103 градуса Цельсия, чтобы двигатель не перегрелся. На первых моделях двигателя устанавливался трёхрядный охладитель медной конструкции. Но, после неудачных испытаний, конструкторами было принято решение сменить радиатор на трёхрядный алюминиевый.
Электровентилятор включается при помощи блока управления, который регулирует температуру мотора при помощи датчика температуры охлаждающей жидкости. Данные о температурном режиме считываются с рубашки охлаждения и подаются на ЭБУ, который включает и выключает основной вентилятор.
Неисправность вентилятора и радиатора охлаждения ведут к плохой циркуляции и недостаточном охлаждении системы. При этом мотор может перегреваться.
Если в паре с этим ещё и неисправен термостат, то это приведёт к перегреву мотора, что потянет более серьёзные неполадки.
Термостат
Обеспечивает перевод потоков охлаждающей жидкости с малого на большой круг и наоборот. Так, открывается термостат при температурном диапазоне в 60-70 градусов. Это одна из самых важных деталей мотора, поскольку именно она регулирует эффективный и быстрый прогрев движка, а также нормальную работу системы ОЖ.
При прогреве мотора термостат находится в закрытом положении и циркуляция ОЖ обеспечивается по малому кругу без участия радиатора. После открытия термостата жидкость начинает гоняться по большому кругу, что обеспечивает эффективное охлаждение благодаря радиатору.
Неисправность термостата приводит к тому, что двигатель начинает греться, поскольку он находится в закрытом состоянии и зачастую, эта неисправность сопровождается частым включением электровентилятора.
Смена термостата проводится легко, для этого просто необходимо слить ОЖ до уровня ниже детали и открутить корпус. Под корпусом находится изделие. При замене стоит менять и уплотнительную резинку.
Водяной насос
Водяной насос или помпа служит для обеспечения циркуляции ОЖ по всей системе. Неисправность данного элемента приводит к потере жидкости и перегреву силового агрегата. Обычно износ подшипников внутри изделия приводит к заклиниванию, из-за чего из-под водяного насоса начинается течь.
Отопитель
Одним из неотъемлемых элементов системы охлаждения является система отопителя. Она включает в себя входящий и выходящий патрубок, радиатор и электровентилятор. В зимнее время активно эксплуатируется, чем дополнительно охлаждает движок.
Расширительный бачок и пробка
В расширительный бачок вытесняются газы и пары, которые образуются вследствие эксплуатации системы. Там, этот элемент служить также уровнем ОЖ в системе. Через пробку вытесняется воздух, а также горячая «охлаждайка» при перегреве силового агрегата.
Патрубки
Патрубки — промежуточные элементы, через которые циркулирует охлаждающая жидкость, а также соединяются разные элементы системы. Неисправность данных деталей может привести к потере жидкости, что может значительно снизить уровень в движке. Обычно, в зависимости от пробега и местности эксплуатации данные детали рекомендуется менять один раз на 100 000 км пробега.
Датчик температуры
Датчик температуры охлаждения считывает данные о температурном режиме и передаёт их в электронный блок управления, который проводит регулировке температуры. Устанавливается он на термостате.
Неисправность элемента может привести к тому, что мотор будет перегреваться, поскольку электровентилятор не будет включаться. Особенно это опасно в летний период. Также, проблемы с датчиком могут послужить ряду других проблем связанных с мотором.
Водяная рубашка
Водяная рубашка охлаждения находится внутри блока цилиндров и головки блока. Она обеспечивает вывод тепла с этих элементов, которые нагреваются в процессе эксплуатации. Так, при помощи водяного насоса и патрубков жидкость двигается в радиатор, где собственно и происходит охлаждение, а затем возвращается для поглощения нового тепла.
Если эксплуатация мотора производится на воде, то зачастую каналы рубашки охлаждения берутся коррозией, что приводит к разрушению стенок. Долгая эксплуатация в таком режиме может привести к попаданию охлаждающей жидкости в цилиндры мотора, что может привести к гидроудару и капитальному ремонту силового агрегата.
Такая ситуация сильно ударит по карману владельца, поэтому рекомендуется проводить эксплуатацию движка на тосоле или антифризе, которые менее пагубно влияют на элементы силового агрегата.
Вывод
Система охлаждения двигателя ЗМЗ 409 — типичная для всех силовых агрегатов Заволжского моторного завода. Мотор стал преемником 405-го и 406-го моторов, а поэтому система ОЖ у них одинаковая. Неисправности элементов системы могут привести к перегреву, что в свою очередь станет причиной деформации и прогиба головки блока цилиндров. Это может послужить капитальному ремонту всего силового агрегата.
Источник
Радиатор системы охлаждения змз 409 уаз
| Страница 1 из 5 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | > |
Свой уазик я покупал в качестве игрушки и теперь ему за это приходится отдуваться, нередко работая в тяжёлых режимах. Увы, в процессе эксплуатации стрелка термометра часто ползла за 80 и с этим приходилось постоянно считаться. Сразу же возникла мысль решить задачу раз и навсегда.
В процессе гугления мне попалась интересная статья, позволившая взглянуть на проблему шире, но рецепт показался не вполне доделанным, посему предлагаю свой вариант, а также материалы к размышлению.
http://forum.allgaz.ru/showthread.php?t=47996
Сразу оговорюсь — цель моей заметки сводится не к критике этой статьи, а рассказу о том, что сделал я с некоторыми доводами, почему пришлось отойти от оригинального рецепта.
Объём проведённых работ был достаточно большим и может быть условно разбит на три блока — по масляному циклу, по водяному циклу и по электрике. Безусловно все они сильно взаимосвязаны и решения в каждом из них диктовались условиями и возможностями других, но чтобы не вносить путаницу расскажу о них последовательно. И если что-то на очередном этапе покажется недосказанным, скорее всего будет объяснено позже.
Причин, по которым я решился переделать систему охлаждения масла было несколько. Во-первых, хотелось иметь гарантированный температурный режим моторного масла, близкий к таковому у антифриза. Во-вторых, не хотелось обеднять основной поток на частичный цикл охлаждения. В-третьих, после всех переделок возникли проблемы в установке масляного радиатора. В принципе, они решались, но первые два пункта перевешивали целесообразность таких работ.
За основу системы стабилизации температурного режима масла был взят водомасляный теплообменник. Существует соображение, что возможны повреждения данного узла, однако импортная техника как-то использует этот принцип и ездит себе. Даже если протечка будет иметь место — избыточное давление в масляном тракте до четырёх атмосфер, а в водяном без давления, исключит попадание тосола в смазку. Следовательно, масло будет попадать в тосол, а не наоборот. Масло легче воды — капли масла под крышкой радиатора просигнализирую о течи.
Заручившись авторитетом г-на Мезерницкого из топика по вышеприведённой ссылке, я взялся за установку водомаслянного теплообменника.
Мной был использован теплообменник от ЗМЗ-514 (245-1017005). 514-й конструктивно близок к 409-у и данный агрегат должен был встать на место без сюрпризов, что и произошло. Также он медный, а это гарантирует высокую теплопередачу и стойкость к воздействию антифриза по сравнению с алюминиевыми. В том же топике предлагается взять импортные, позволю себе процитировать источник.
» Его оригинальный номер 068 117 021 B или 068 117 021 BX. В интернет-магазинах он стоит около 2000 руб. Неоригинальные от: Hella (8MO 376 726-221), AVA (VW 3106), Hans Pries (101 448 755), Febi(14550) стоят от 1100 до 1500 рублей.
Теплообменник устанавливается между блоком и масляным фильтром при помощи крепежной резьбовой муфты и уплотняется резиновым кольцом.
Оригинальное кольцо имеет номер N 901 814 02 или 038 117 070 A. Неоригинальные: Hans Pries (104 526 015), Goetze (50-324203-00), Jp Group (117068001), SWAG (32 91 8776), Febi (18776). «
Штатно теплообменник от ЗМЗ-514 устанавливается на удлинённый штуцер (514.1012150), который имеет резьбу М20×1,5 для крепления к блоку двигателя и 3/4-16 для прижима теплообменника и установки фильтра. Проблема заключается в том, что для фиксации теплообменника на таком штуцере должна использоваться специальная гайка с дюймовой резьбой 3/4-16. Вероятно подобную возможно найти среди запчастей для грузовиков американского производства, но мне это не удалось.
Пришлось изготавливать штуцер на заказ, однако нарезать дюймовую резьбу оказалось негде — в наши краях дюймовые инструменты популярностью не пользуются, поэтому родной масляный фильтр уже не подходил. На замену был выбран аналог с метрической резьбой М20×1,5 для opel monterey b. Его бензиновый двигатель объёмом 3,5 литра обладает мощностью 215 лошадиных сил и заправляется 5,1 литрами масла, соответственно и фильтры вполне соответствуют требованиям. Впрочем и monterey a с более скромными характеристиками (3,2 литра, 177 лошадиных сил) тоже должен подойти.
Существуют фильтры на более тяжёлую технику под резьбу 22×1,5 но к такому штуцеру нужен теплообменник под больший диаметр и подобные варианты я уже не рассматривал.
Собственно чертёж. Основные идеи конструкции.
Штуцер ввинчивается в блок до упора. Так как в обычном резьбовом соединении нагрузка распределена неравномерно и работают только первые три-четыре витка, нет смысла изготавливать сверхглубокие нарезки. Теплообменник прижимается к блоку не корпусом штуцера, а специальной гайкой, что позволяет применять любые теплообменники в некотором диапазоне размеров. Я заложился на высоту 45-70 миллиметров, но это не обязательно, и ход резьбы можно сократить.
В качестве прижимной гайки я взял гайку фланца РК ( 452-1802078 ), которую спилил болгаркой до высоты 4 миллиметра. Штатный штуцер проще всего снять трубчатым ключом, подпиленным до нужной высоты — полноразмерный между блоком двигателя и крылом не помещается. Им же и устанавливается новый. Сливное отверстие маслорадиатора закрывается пробкой с конической резьбой 3/8-16. Все работы проводятся легко при свободном правом крыле. В моём случае потребовалось снять расширительный бачок и воздушный фильтр. Другой вариант — сразу снимать крыло. Собственно на этом установку водомасляного теплообменника можно считать законченной.
Переходим к водным процедурам
Самый большой объём работ был связан с водяным охлаждением. Задачи были поставлены следующие.
Увеличить эффективность охлаждения двигателя во всех режимах работы.
Избавиться от зависимости интенсивности обдува радиатора от оборотов двигателя.
Прекратить отбор охлаждающей жидкости от четвёртого цилиндра.
Организовать подвод антифриза к водомасляному теплообменнику.
Исходя из этих требований была реализована следующая схема. Забор жидкости для теплообменника производится от подводящего патрубка радиатора. Следует помнить, что теперь через водяной радиатор должно сбрасываться и то тепло, которое раньше уходило через масляный радиатор, а также учесть некоторое снижение потока горячей жидкости в радиатор, частично уходящего в теплообменник. Для компенсации этого эффекта необходима установка более эффективного радиатора. Собственно она необходима в любом случае, так как штатная система охлаждения в режиме движения в пробке и на низких скоростях по бездорожью со сбросом тепла априори не справляется.
Собственно о ней подробно. Для забора антифриза из главного цикла нужно изготовить тройник, так как штатных деталей для этого в природе не существует. За основу я взял патрубок подводящий радиатора от «Волги» под датчик температуры диаметром 38мм 130302070-310290 и трубку, именуемую «штуцер отопителя ГАЗ 16мм» 24-54-8101040 купленную по случаю на развале. Диаметр отвода диктовался размером штуцера теплообменника. Для работы тройника необходимо создать разницу давлений во всех каналах. Если соединить трубки строго под прямым углом, то весь поток будет литься прямо, полностью минуя ответвление. Решение этой задачи достаточно простое — крепление датчика температуры в патрубке работает как дроссель и отвод, заваренный под некоторым углом перед резьбовым креплением, будет эффективно забирать теплоноситель. Тройник был собран там же, на развале, умельцами по ремонту глушителей. Минусом такой схемы является её включение в работу только после срабатывания клапана термостата. Однако это много лучше оригинального цикла, где масло не подогревается вовсе. Идеальным был бы вариант с забором жидкости прямо из корпуса термостата, до термоклапана, однако для этого необходимо изготовить штуцер не образующий электрохимической пары с материалом корпуса.
Ниже представлен коллективный портрет тройников на фоне оригинального патрубка радиатора подводящего 31608-1303010. Его следует разрезать и в разрез вставить тройник 
После теплообменника жидкость требуется вернуть в главный цикл, не забыв при этом печку и подогрев дросселя, для чего необходимо изготовить ещё один тройник, имеющий на входе диаметр 16 мм, на печку 20 мм и на дроссель 10 мм, если мне не изменяет память. Он был собран из второго экземпляра «переходника отопителя Волги» и оригинальной трубки отопителя отводящей 40624.1307146, отпиленной у заборника воды с дросселя. Важно — обогреву дросселя необходимо уделить особое внимание, так как его переохлаждение во время движения может привести к крайне неприятным сюрпризам. Отвод, уходящий в трубке отопителя на дроссель, обычно сильно заглублён, и для гарантированного разделения потока я сточил часть со стороны поступления жидкости. Таким образом получился козырёк, направляющий охладитель к дросселю. Вышеупомянутые умельцы сварили и его. В такой схеме дроссель и печка включены параллельно, посему при закрытии печки ток жидкости не останавливается.
После этих манипуляций осталось снять патрубок дросселя 40624.1148010 и заглушить образовавшееся отверстие. В качестве заглушки использовал распиленный поршень от Ваз-2101. Во всей эпопее это самое труднодоступное место. Существует несколько вариантов исполнения работ. Самый очевидный и неудобный — применить комбинацию кардана и удлинителей, несколько проще использовать подпиленный трубчатый ключ, помещающийся в расстояние между крылом и двигателем. Наиболее же рациональный метод — снять передок и правое крыло и работать при полном доступе. Помимо прочего в этих местах часто развиваются очаги коррозии и таким образом их можно легко купировать. Вы в прошлый раз ещё не сняли крыло?
При установке радиатора с электровентилятором родная вискомуфта будет мешаться и её необходимо снять. Обычно для этой цели рекомендуют найти тонкий ключ на 27, который бы пролезал в зазор образуемый шпильками крепления крыльчатки. Однако после того, как я подпилил эти шпильки ножовкой на пять миллиметров, туда стал пролезать и обычный. Впрочем, для снятия достаточно подпилить одну шпильку, но во избежания разбаланса на случай, если захочется снова использовать вискомуфту, крайне желательно подпилить и остальные на ту же высоту. На возможности вновь установить крыльчатку это никоим образом не сказывается.
Медный трёхрядный радиатор 3160-1301010 должен быть установлен сразу в сборе с электровентилятором 3163-1308008. Штатных точек крепления электровентилятора на радиаторе нет и их необходимо реализовать. Для этого по краям радиатора закрепил полосы толщиной 3 мм и шириной 50 мм а в них просверлил отверстия под кронштейны электровентилятора. При креплении важно обеспечить его прижим к поверхности радиатора, в противном случае он начнёт подсасывать воздух и эффективность сильно упадёт. Ещё один важный момент — электровентиляторы могут вызывать сильную вибрацию, из-за которой радиатор может растрескаться и потечь, поэтому крепление не должно быть жёстким. замечание из обсуждения
Все запчасти представлены ниже. Следует учесть, что вентилятор шире радиатора и во избежание подсоса воздуха, он должен плотно прилегать к пластинам.
Скорее всего понадобится болгарить и сверлить дефлекторы радиатора, так как с новым они не помещаются.
Агрегат радиатор-вентилятор можно рассматривать как единое теплосбрасывающее устройство, для которого верен принцип чем больше, тем лучше. Посему вполне работоспособна схема, когда вентилятор начинает работу на полную с первым поворотом ключа. Температурым режимом в таком случае управляет клапан термостата и неплохо с этой задачей справляется. Однако вентилятор работает шумно, поэтому желательно выделить промежуточный режим, когда обдува уже хватает, но ещё не так громко. И оставить режим полного хода для подстраховки.
Очень условная диаграмма для пояснения принципов работы. По вертикальной шкале — теплоотдача, по горизонтальной — температура. По мере роста температуры ОЖ, в точке 1 открывается термостат. Так как к этому моменту вентилятор уже работает в промежуточном режиме, теплоотдача сразу оказывается ненулевой (хотя и очень малой). По мере роста температуры ОЖ в точке 3 вентилятор переходит в режим полной мощности, эффективность сброса тепла скачком возрастает и система сразу оказывается в точке 4. Если поток тепла от двигателя в ОЖ меньше теплосброса радиатора в точке 4, то температура жидкости постепенно падает, пока она не окажется в точке 5, где вентилятор вновь перейдёт в промежуточный режим работы. Если же поток тепла от двигателя будет очень велик, то система продолжит двигаться по линии 4-7.
Если вентилятор держать сразу и всегда на полной мощности, то диаграмма будет состоять только из линии 6-7.
Если не применять промежуточный режим, то точки 1, 2, 3 будут лежать на нуле, что означает постоянное переключение реле в режим полного хода.
Чем выше будет эффективность самого радиатора, тем круче будет наклон линий 1-3 и 6-7. Чем лучше будет обдув, тем круче будет наклон линий 1-3 и 6-7. Чем круче будет наклон линий 1-3 и 6-7, тем меньше шансов добраться до точки 3 и начать щёлкать реле.
Сброс тепла в окружающую среду представляет собой сложную картину. В значительной степени определяется коэффициентом теплоотдачи, который является функцией скорости воздуха, но эта зависимость не линейна, а выражена степенью 0,6. Это значит, что при изменении скорости воздуха в два раза теплоотдача с единицы площади радиатора изменяется только в полтора, что подводит к мысли о предпочтительном использовании диффузора, так как рост омываемой площади линеен.
Итого, если с помощью диффузора увеличить омываемую площадь в два раза, то тепла будет отдаваться в 2/ 2^0.6 = 1.3 раза больше. На самом деле ещё больше, так как профиль температуры будет более выгодный и сопротивление движению воздуха ниже.
Можно ещё несколько повысить скорость потока при использовании диффузора, расположив перед радиатором дополнительный вентилятор. Без диффузора это не работает.
Электрическая часть пожалуй самая простая из всех. Конечно, если не заморачиваться. В системе обеспечения теплового режима с электровентилятором действуют два управляющих элемента — клапан термостата и управляющий элемент вентилятора. Во избежание взаимовлияния их переходные режимы не должны пересекаться. Клапан термостата начинает открываться при 80°C и полностью открыт при 96°C. В то же время теплоотдача радиатора без обдува не достаточна и в оригинальной схеме вентилятор работает с самого начала. Следовательно вентилятор должен включаться в промежуточном режиме при температуре, близкой к началу срабатывания термостата, примерно 75°C и переходить на полные обороты при 87°C.
Отечественная грузовая техника снабжается предпусковыми подогревателями, использующими релейную логику, где применяется нормальноразомкнутый биметаллический термодатчик 14.3828. Его рабочие температуры ниже необходимых для управления вентилятором, а именно — замыкание при +40°C, а размыкание при +30°C, но при установке на радиаторе или подводящем патрубке нагрев будет начинаться только после открытия клапана термостата. Однако после остановки необходимо обеспечить отключение, а в летнюю жару возможна температура воздуха выше этих пределов, поэтому цепь реле с датчиком должна включаться отдельно, строго после замка зажигания.
Двигатели электровентилятора являются мощными потребителями тока, их необходимо запитать по отдельной линии, для чего был приобретён и установлен блок предохранителей 315143-372201.
Для облегчения пуска и снижения помех от искрения, в цепь питания разумно установить пусковой конденсатор, а обмотки реле шунтировать диодами, например КД105Г
Простейшая схема включения содержит два реле стартера пятиконтактных, одно реле стартера четырёхконтактное, датчик температуры ТМ108-02, датчик температуры 14.3828, два диода КД105Г, пусковой конденсатор.
Два пятиконтактных реле обеспечивают переключение электровентиляторов из последовательного соединения в параллельное и обратно. Они задействованы от датчика температуры ТМ 108-02. Четырехконтактное реле обеспечивает общее включение схемы и работает от датчика температуры 14.3828. Обмотки реле шунтируются диодами.
Для крепления я выбрал точку над двигателем, рядом с блоком предохранителей, где штатно крепится реле стартера. Отпилив и распрямив часть хомута крепления глушителя 31622-1203043, просверлив отверстия я сделал из него монтажную рейку, где установил штатное и три своих реле. Знающие люди рекомендовали загнуть края и закрепить на них короб для защиты схемы от воды.
Кабель управления я собрал из провода ПГВА сечениями 2,5 мм для силовых жил и 1,5 мм для датчиков. Сечение последних диктовалось лишь удобством работы. Забронировал гофрой и проложил рядом с косой управления двигателем.
Более сложная схема для тех, кто дружит с паяльником, состоит из аналогового датчика температуры типа ТМ106, микроконтроллера ATTiny 25 с аналогово-цифровым преобразователем на входе, драйвера MOSFET, самого MOSFET, схемы питания. Использование программируемого микроконтроллера позволяет исключить обдув на этапе первичного прогрева двигателя, лучше настроить промежуточный режим работы вентилятора, использовать только один датчик температуры и стабилизировать температуру двигателя более точно.
Источник
