Масляный теплообменник камаз

Конструкция и принцип работы масляного теплообменника в КАМАЗе

В разное время на автомобилях марки КАМАЗ использовались отличающиеся системы охлаждения масла в двигателе. На фоне современных стандартов производитель грузовиков остановился на оптимальном по стоимости, весу и производительности кожухотрубном жидкостно-масляном теплообменнике.

Из чего состоит и как работает теплообменник жидкостно-масляного типа

Внутри корпуса алюминиевой детали находится сердцевина с дефлектором и масляными фильтрами, от которой отходят подводящий и отводящий патрубки для перекачки охлаждающей жидкости. Подводящий патрубок (коллектор) отвечает за подачу ОЖ с блока цилиндров на охлаждение, отводящий — за возвращение ОЖ обратно в водяную рубашку. Также, важным элементом конструкции считается перепускной клапан для аварийной работы в обход дефлектора, в случае его засорения или других проблем в работе.

Сердцевина разделена металлическими пластинами на 4 изолированные секции. Их наличие позволяет направлять поток масла и ОЖ внутри работающей системы. Этим же занимается фланец, плотно зафиксированный внутри корпуса уплотнительными кольцами с одного конца и упертый в торцевую стенку — с другого. За направление потока моторного масла в конструкции отвечает дефлектор.

При всей кажущейся сложности, основная задача детали заключается в эффективном разделении потоков масла и хладагента при перегонке их внутри замкнутого контура. Соответственно, хладагент «заперт» внутри трубок сердечника, а нуждающееся в большем пространстве и пути перетекания масло просачивается между трубочками с хладагентом и стенками корпуса ЖМТ. Подводящий коллектор включается в систему через короткую переходную трубку, отводящий — путем приваливания.

Принцип работы жидкостно-масляного охладителя в общем виде выглядит так:

при нагреве двигателя до 95–100 градусов открывается термосиловой клапан ЖМТ;

через клапан часть масла с фильтров поступает в кожух;

внутри масло проходит через все 4 блока сердцевины, в процессе отдавая тепло и остывая;

остывшее масло постепенно возвращается в систему через отводящий коллектор.

В случае перегрева двигателя до 100–115 градусов через теплообменник проходит весь поток масла из системы. ЖМТ эффективен при температуре нагрева двигателя до 115 градусов. В случае перегрева на приборной панели КАМАЗа начинает мигать аварийный индикатор, сигнализирующий о необходимости заглушить мотор до полного остывания, и выполнить диагностику системы на предмет поиска причины достижения критического уровня температуры.

Теплообменник КАМАЗ масляный: защита масла от перегрева

На актуальных модификациях двигателей КАМАЗ предусмотрена система охлаждения масла, построенная на одном узле — масляном теплообменнике. Все о данных деталях, их типах, конструкции, принципе работы и применяемости, а также о верном выборе, ремонте и замене теплообменников — читайте в данной статье.

Что такое масляный теплообменник КАМАЗ?

Масляный теплообменник (жидкостно-масляный теплообменник, ЖМТ) — узел систем смазки и охлаждения дизельных силовых агрегатов высокой мощности; встраиваемый в систему жидкостного охлаждения двигателя теплообменник специальной конструкции, обеспечивающий охлаждение моторного масла за счет теплообмена с потоком охлаждающей жидкости.

Система смазки мощных дизельных агрегатов КАМАЗ работает в тяжелых условиях, масло постоянно подвергается действию высоких температур и постепенно теряет свои качества. На определенных режимах моторное масло может перегреваться, что ведет к уменьшению его вязкости и смазывающей способности, а также к интенсивному разложению и выгоранию. В конечном итоге перегретое масло ухудшает работу двигателя и даже может стать причиной его выхода из строя. Эта проблема решается введением в систему смазки двигателей КАМАЗ элемента для охлаждения масла — теплообменника.

Масляный теплообменник является составной частью систем смазки и охлаждения мотора, он обеспечивает отвод излишнего тепла от масла за счет активного теплообмена с омывающим потоком охлаждающей жидкости (ОЖ). Именно поэтому устройства данного типа называются жидкостно-масляными теплообменникам, или ЖМТ. Данный агрегат выполняет несколько функций:

• Частичное охлаждение масла при температуре двигателя менее 100 градусов;
• Охлаждение всего поступающего на мотор масла при температуре в пределах 100-110 градусов;
• Сокращение расхода масла на угар и продление его ресурса;
• Обеспечение оптимального температурного режима различных систем двигателя — благодаря ЖМТ температура масла никогда не падает ниже температуры ОЖ, что способствует более равномерному прогреву деталей мотора, снижению механических напряжений и т.д.;
• Упрощение конструкции системы охлаждения масла и сокращение стоимости двигателя при обеспечении нормальных характеристик его работы.

Сегодня теплообменники устанавливаются в большинстве дизелей КАМАЗ, соответствующих нормам Евро-2 и выше, они играют важную роль в обеспечении нормальных характеристик силового агрегата на всех режимах работы. Неисправный теплообменник подлежит скорейшему ремонту или полной замене, но прежде, чем покупать новую деталь, следует разобраться в конструкции и работе этих устройств.

Устройство и принцип действия масляных теплообменников КАМАЗ

На двигателях КАМАЗ в настоящее время находят применение только ЖМТ кожухотрубного (трубчатого) типа различных модификаций. Конструктивно данный агрегат довольно прост, он состоит из следующих деталей:

• Корпус (кожух);
• Сердцевина с дефлектором;
• Подводящий коллектор;
• Отводящий коллектор.

Основу конструкции составляет алюминиевый цилиндрический корпус (кожух), на стенке которого выполнены каналы и привалочные поверхности для присоединения к блоку масляных фильтров (установка выполняется через прокладки). Торцы кожуха закрываются специальными крышками с патрубками — подводящим и отводящим коллекторами, первый обеспечивает подачу охлаждающей жидкости из водяной рубашки блока цилиндров внутрь корпуса, а второй отводит жидкость обратно в систему охлаждения двигателя. На корпусе выполнены сверления и каналы под установку перепускных клапанов, обеспечивающих перепуск масла в обход теплообменника при засорении его сердечника.

Внутрь корпуса устанавливается сердцевина — сборка тонкостенных медных или латунных трубок, помещенных в пакет поперечных металлических пластин. На сердцевине расположено пять пластин с выступающей частью, которые делят всю деталь на четыре секции, что обеспечивает изменение направления потока масла. С одной стороны сердцевины располагается фланец, который при монтаже упирается в торец корпуса, с противоположной стороны фланец имеет такой диаметр, чтобы плотно входить внутрь кожуха, на нем же располагается несколько уплотнительных колец. Такая конструкция обеспечивает разделение потока охлаждающей жидкости и масла, препятствуя их смешиванию. А для правильного направления потока масла с одной стороны сердцевины располагается дефлектор — незамкнутое металлическое кольцо с щелью.

В собранном ЖМТ образуется теплообменник с двумя изолированными потоками: по трубкам сердечника протекает ОЖ, а по пространству между трубками и стенками кожуха протекает масло. Благодаря разделению сердечника на четыре секции путь потока масла увеличивается, чем достигается более эффективная отдача тепла охлаждающей жидкости.

ЖМТ монтируется на двигатель в сборе с блоком масляных фильтров (здесь же размещается термосиловой клапан, регулирующий поток масла через теплообменник), его подводящий и отводящий коллекторы соединяются с соответствующими патрубками на блоке цилиндров. В большинстве конструкций подводящий коллектор соединяется с блоком посредством короткой трубы, а отводящий коллектор — с помощью привалочной поверхности.

Работает ЖМТ следующим образом. При температуре двигателя ниже 95 градусов термосиловой клапан закрыт, поэтому весь поток масла от масляного насоса проходит через фильтры и сразу поступает в систему смазки двигателя. При повышении температуры выше 95 градусов клапан открывается, и часть масла от фильтров направляется на ЖМТ — здесь оно проходит внутри кожуха вокруг сердцевины, отдает излишнее тепло проходящей по трубам ОЖ, и только затем поступает в систему смазки двигателя. При росте температуры свыше 100 градусов термоклапан направляет в ЖМТ уже весь поток масла от фильтров. Если по каким-либо причинам температура двигателя превысила 115 градусов, охлаждение масла в ЖМТ становится неэффективным и может наступить перегрев — о наступлении аварийной ситуации предупреждает соответствующий индикатор на приборной панели.

Применяемость масляных теплообменников на автомобилях КАМАЗ

ЖМТ устанавливаются только на дизельные двигатели КАМАЗ 740 различных модификаций экологических классов Евро-2, 3 и 4. Сегодня используется два типа теплообменников:

• Каталожный номер 740.11-1013200 — короткая модификация;
• Каталожный номер 740.20-1013200 — длинная модификация.

Отличие данных деталей заключается в конструкции коллекторов и, следовательно, в способе подключения к системе охлаждения. В коротком ЖМТ отводящий коллектор имеет только привалочную поверхность на торце для присоединения патрубка с помощью болтов или шпилек. Теплообменники с таким коллектором являются универсальными, они подходят для большинства КАМАЗовских двигателей различных экологических классов. В длинном ЖМТ на отводящем коллекторе расположен патрубок для присоединения шланга с фиксацией металлическом хомутом. В остальном обе детали идентичны и могут присоединяться к стандартным сборкам фильтров.

Как верно подобрать и заменить масляный теплообменник КАМАЗ

Жидкостно-масляные теплообменники имеют простую конструкцию, что обуславливает их высокий ресурс и надежность. Однако с течением времени сердечник ЖМТ засоряется, пространство между пластинами забивается различными отложениями — это приводит к повышению сопротивления потоку масла и снижает эффективность теплообмена. При чрезмерном засорении срабатывает перепускной клапан, и масло из фильтров поступает в двигатель в обход теплообменника. В результате охлаждение масла ухудшается и даже при малой нагрузке высок риск перегрева. Если возникает такая ситуация (загорается соответствующая индикаторная лампа, наблюдается ухудшение работы мотора), масляный теплообменник необходимо проверить, демонтировать с двигателя, подвергнуть разборке и очистке.

Также в деталях теплообменника в результате процессов коррозии или при повреждении возникают трещины и щели, через которые масло попадает в охлаждающую жидкость. Эта же проблема наблюдается при износе или повреждении уплотнительных элементов. В этом случае ЖМТ подлежит ремонту или полной замене. Сегодня на рынке присутствуют различные по комплектации ремонтные комплекты, содержащие прокладки, сердечники, коллекторы и другие детали. Если же ремонт выполнить невозможно или нецелесообразно, то необходимо полностью заменить деталь. Все работы выполняются в соответствии с инструкцией по ремонту и обслуживанию транспортного средства. Перед ремонтом осуществляется слив охлаждающей жидкости и части масла, после замены все жидкости доводятся до нужного уровня. Впоследствии ЖМТ требует лишь регулярного осмотра и проверки клапанов при каждом регламентном ТО.

Если теплообменник подобран и установлен правильно, то моторное масло всегда будет иметь оптимальную температуру, обеспечивая эффективную работу силового агрегата.

Особенности масляной системы двигателей КАМАЗ 740.11-240, 740.13-260, 740.14-300

Смазочная система комбинированная с “мокрым” картером

Система включает масляный насос, фильтр очистки масла, водомасляный теплообменник, картер масляный, маслоналивную горловину, трубку указателя и указатель уровня масла.

Схема смазочной системы показана на рис. 1

Из картера 13 масляный насос 1 подает масло в фильтр очистки масла 3 и через водомасляный теплообменник 6 в главную магистраль, далее к потребителям.

В смазочную систему также включены клапан системы 2, обеспечивающий давление в главной масляной магистрали 400-550 кПа (4,0-5,5 кгс/см 2 ) при номинальной частоте вращения коленчатого вала двигателя, предохранительный клапан 14, отрегулированный на давление 931-1127 кПа (9.5-11,5 кгс/см 2 ), перепускной клапан 4, отрегулированный на срабатывание при перепаде давления на фильтре 150-220 кПа (1,5-2,2 кгс/см 2 ) и термоклапан 11 включения водомасляного теплообменника.

При температуре масла ниже 95 °С, клапан открыт и основной поток масла поступает в двигатель минуя теплообменник.

При температуре масла более 110° С, термоклапан закрыт и весь поток масла проходит через теплообменник, где охлаждается водой.

Тем самым обеспечивается быстрый прогрев двигателя после запуска и поддержание оптимального температурного режима в процессе эксплуатации.

Конструктивно термоклапан расположен в корпусе масляного фильтра.

Масляный насос (см. рисунок) закреплен на нижней плоскости блока цилиндров.

Ведущее зубчатое колесо напрессовано на передний конец коленчатого вала и имеет 64 зуба, ведомое 52, то есть передаточное отношение 0.8125.

Зазор в зацеплении приводных зубчатых колес регулируется прокладками, устанавливаемыми между привалочными плоскостями насоса и блока, который должен быть 0,15-0,35 мм, момент затяжки болтов крепления масляного насоса к блоку должен быть 49-68.6 Н.м (5-7 кгс.м).

Масляный насос шестеренчатый, односекционный. Содержит корпус 2, крышку 1 и шестерни.

В крышке расположен клапан смазочной системы 13, с пружиной 11. В нагнетающем канале установлен предохранительный клапан, состоящий из шарика, пружины и регулировочных шайб.

Масляный фильтр (см. рисунок) закреплен на правой стороне блока цилиндров и состоит из корпуса 1, двух колпаков 9 и 11, в которых установлены полнопоточный 8 и частично-поточный 4 фильтроэлементы.

Колпаки на резьбе вворачиваются в корпус. Уплотнение колпаков в корпусе осуществляются кольцами 2 и 3.

В корпусе фильтра также расположен перепускной клапан 15 и термоклапан включения водомасляного теплообменника.

Очистка масла в фильтре комбинированная.

Через полнопоточный фильтроэлемент 8 проходит основной поток масла перед поступлением к потребителям, тонкость очистки масла от примесей при этом составляет 40 мкм.

Через частично – поточный фильтроэлемент 4 проходит 3-5 л/мин. где удаляются примеси размерами более 5 мкм.

Из частично-паточного элемента масло сливается в картер. При такой схеме достигается высокая степень очистки масла от примесей.

Масляный картер штампованный, крепится к блоку цилиндров через резинопробковую прокладку. Момент затяжки болтов крепления картера 8 – 17,8 Нм (0,8 – 1,8 кгс.м).

Термоклапан включения водомасляного теплообменника состоит из подпружиненного поршня 13 с термосиловым датчиком 6.

При температуре ниже 93 °С поршень 13 находится в верхнем положении и основная часть потока масла, минуя теплообменник, поступает в двигатель.

При достижении температуры масла (95+2) °С омывающего термосиловой датчик 6, активная масса, находящаяся в баллоне, начинает плавиться и, увеличиваясь в объеме, перемещает шток датчика и поршень 13.

При температуре масла (110+2) °С поршень 13 разобщает полости в фильтре до и после теплообменника и весь поток масла идет через теплообменник.

При превышении температуры масла выше 115 °С срабатывает датчик температуры и на щитке приборов загорается сигнальная лампочка.

Водомасляный теплообменник (рис. Фильтр масляный с теплообменником) установлен на масляном фильтре, кожухотрубного типа, сборный.

Внутри трубок проходит охлаждающая жидкость из системы охлаждения двигателя, снаружи – масло.

Со стороны масла трубки имеют оребрение в виде охлаждающих пластин.

Поток масла в теплообменнике четыре раза пересекает трубки с водой, чем достигается высокая эффективность охлаждения масла.

На двигатели 740.11-240, 740.13-260 и 740.14-300 устанавливаются два типа теплообменников:

– 740.11-1013200 на двигатель 740.11-240,

– 740.20-1013200 на двигатели 740.13-260 и 740.14-300, которые отличаются длиной.

Система вентиляции картера (см. рисунок) открытая, циклонного типа. Картерные газы отводятся из штанговой полости второго цилиндра, через угольник 1, в котором установлен завихритель 2.

При работе двигателя картерные газы, проходя через завихритель 2, получают винтовое движение.

За счет действия центробежных сил капли масла, содержащиеся в газах, отбрасываются к стенке трубы 4 и через трубку 6 сливаются обратно в картер.

Очищенные картерные газы удаляются в атмосферу.

Возможные неисправности системы смазки дизеля и способы устранения

Неисправность

Повышенный расход масла

– Длительная работа двигателя на оборотах холостого хода.

Без необходимости не работать на оборотах холостого хода двигателя.

– Утечка масла через соединения в смазочной системе турбокомпрессора.

Подтянуть соединения, при необходимости заменить прокладки и резиновые рукава.

– Износ сопряжения клапан-втулка в головке цилиндров, старение резиновой манжеты клапана.

Проверить и заменить изношенные детали.

– Засорение воздухоочистителя или колпака воздухозаборника.

Провести обслуживание воздухоочистителя и очистить сетку колпака.

Понижение давления масла в смазочной системе

– Низкий уровень масла в масляном картере.

Проверить и при необходимости долить масло до отметки «В»

– Неисправность приборов контроля давления

Убедиться в исправности приборов

– Применение масла не соответствующей вязкости

Заменить масло на соответствующее химмотологической карте.

– Загрязнение фильтрующих элементов масляного фильтра

Заменить фильтрующие элементы.

– Нарушение регулировки или заедание предохранительного клапана или клапана смазочной системы

Проверить клапаны и устранить заедание, при необходимости отрегулировать или заменить неисправные детали.

– Засорение заборника масляного насоса

– Попадание охлаждающей жидкости в масло

Проверить герметичность водяной полости, уплотнение гильз цилиндров, герметичность водомасляного теплообменника, неисправные детали заменить.

– Утечки масла в местах соединений и масляных магистралях смазочной системы

Проверить состояние технологических заглушек, пробок, затяжку крепежных деталей в местах соединений, состояние уплотнительных колец и прокладок

– Нарушение работоспособности масляного насоса

Снять насос и на специальном стенде проверить работоспособность.

– Недопустимое возрастание зазора в подшипниках коленвала и распредвала

Произвести ремонт двигателя.

Загорание сигнализатора аварийной температуры масла

– Неисправность датчика аварийной температуры масла

Убедиться в исправности датчика, при необходимости заменить.

– Заедание термоклапана включения теплообменника, неисправность термосилового датчика

Проверить работу термоклапана включения теплообменника, при необходимости устранить заедания или заменить датчик.

– Засорение трубок или загрязнение охлаждающих пластин

Проверить водомасляный теплообменник на предмет засорения трубок и загрязнения охлаждающих пластин, при необходимости промыть или заменить теплообменник.

Повышение давления масла в смазочной системе

– Высокая вязкость масла

Заменить масло на соответствующее химмотологической карте

– Нарушение герметичности линии управляющего сигнала соединяющей главную масляную магистраль с насосом или ее засорение

Проверить трубу подвода масла к насосу, затяжку болтов крепления, наличие отверстия в крышке

– Заедание или нарушение регулировки клапана смазочной системы.

Проверить клапан и устранить заедание, при необходимости заменить неисправные детали.

Устройство теплообменника КамАЗа и особенности его ремонта

В процессе работы двигателя внутреннего сгорания выделяется большое количество тепла, часть которого отводится штатной системой охлаждения. Некоторые детали, работающие в напряженном температурном режиме (коленвал, шатуны, пальцы и др.), охлаждаются маслом системы смазки двигателя, которое тоже должно отдать полученное тепло окружающему воздуху. Для этих целей предназначен жидкостно-масляный теплообменник (ЖМТ) КамАЗ.

Устройство и принцип работы

При работе автомобильного двигателя вместе с деталями нагревается и масло. Чем мощнее двигатель, тем больше образуется тепла и тем выше поднимается температура масла. При достижении предельных значений этого параметра теряются свойства смазочной жидкости, что приводит к выходу из строя элементов и всего мотора. Для отвода избыточного тепла от масла в системе смазки применяются теплообменники.

На грузовых автомобилях КамАЗ устанавливаются кожухотрубные (трубчатые) ЖМТ. Они состоят из литого алюминиевого корпуса и сердцевины. Последняя представляет собой пучок тонкостенных трубок, в большинстве случаев медных, развальцованных во фланцах, одновременно являющимися торцевыми крышками масляной полости. Для увеличения площади теплопередачи внешняя сторона трубок имеет оребрение, выполненное в виде пластин.

Внутри трубок циркулирует антифриз системы охлаждения. Масло подается через фланцы в корпус теплообменника. Благодаря установленным перегородкам оно 4 раза пересекает трубный пучок, что намного повышает эффективность охлаждения среды. В связи с тем, что температура масла не может быть ниже температуры жидкости системы охлаждения, это снижает термонапряжение смазываемых деталей.

Теплообменник устанавливается на корпус блока фильтров. В нем размещен термоклапан (термостат) подключения теплообменника. При температуре +93°С и ниже, основной поток масла проходит мимо ЖМТ. Повышение параметра выше +95°С приводит к перемещению поршня термоклапана. Поток рабочей жидкости системы смазки направляется в теплообменник. При температуре +115°С наступает перегрев масла, о чем сигнализирует красный индикатор, расположенный на приборном щитке водителя. После этого машина должна быть остановлена и приняты меры по приведению значений параметра в норму.

Как снять и разобрать

Для проведения планового технического обслуживания или устранения дефекта ЖМТ необходимо демонтировать. Снять теплообменник на КамАЗе своими руками трудно, но возможно. Для этого необходимо демонтировать узлы, мешающие свободному доступу к устройству. Затем отсоединяются водяные патрубки и только после этого масляные. Все отверстия на двигателе закрывают чистой ветошью, чтобы в полости не попала грязь.

Разборка теплообменника предполагает демонтаж сердцевины для последующей чистки или устранения возникших дефектов. После демонтажа обязательно снимите, а если не получится, соскоблите с фланцев старые паронитовые прокладки. Необходимо помнить, что в трубках может остаться тосол, а в корпусе остатки масла. Снятый теплообменник осматривается на предмет наличия трещин, загрязненности поверхности охлаждения.

В связи с тем, что корпус ЖМТ выполнен из алюминия, применять при демонтаже молоток не рекомендуется.

Ремонт

Основными неисправностями теплообменника являются потеря герметичности трубного пучка и снижение мощности устройства из-за заиливания проточной части одной или обеих полостей. При таких поломках работоспособность устройства восстанавливается путем чистки, сварки или глушением трубок. Однако порой возникают дефекты, когда их устранение нецелесообразно. В такой ситуации проводят агрегатную замену ЖМТ.

В большинстве случаев течь в трубной системе происходит в районе крепления теплообменных трубок к торцевым фланцам. Признаками течи является появление масляной суспензии в системе охлаждения двигателя. Места выявленных дефектов запаиваются. Если же свищ появился в самой трубке, то ее глушат. Допускается вывод из действия не более 10% охлаждающих элементов. После устранения неисправности теплообменник опрессовывают, проверяя тем самым качество выполненных работ.

Очистку трубок от накипи проводят в большинстве случаев механическим способом при помощи шарошки или специальных винтовых насадок, устанавливаемых в дрель. При невозможности очистить ЖМТ таким способом, проводят химическую промывку при помощи моющих жидкостей. Для этого применяют 5% водный раствор соляной кислоты. Сердцевину замачивают в нем и оставляют в таком состоянии на 30-40 минут. После этого деталь тщательно промывают в 3% растворе бикарбоната натрия.

Очистку проводят до тех пор, пока грязь не удалится. После этого сердцевина промывается горячей водой и хорошо просушивается (продувается воздухом).

Многие водители считают, что при потере герметичности устройства или неплотности трубок теплообменник нужно заменить на исправный, т.к. через некоторое время этот же дефект возникает повторно.

При любой разборке ЖМТ необходимо устанавливать только новые прокладки.

Как установить

Сборка теплообменника проводится после получения положительных результатов проверки устранения дефекта. Перед установкой устройства на штатное место необходимо подготовить посадочные поверхности масляной системы на блоке фильтров. Для этого удаляют остатки старых уплотнений, очищаются фланцы. Паронитовые прокладки устанавливают на консистентную смазку и затягивают болты крепления. Использовать герметик не рекомендуют.

После установки ЖМТ на штатное место его подсоединяют к системе охлаждения двигателя. После этого заполняются рабочими средами масляная и водяная полости. Затем запускают двигатель, и проверяют отсутствие протечек и параметры работы ремонтируемых систем. После проведенной проверки ремонт теплообменника считается завершенным.