Как циркулирует охлаждающая жидкость в двигателе: большой и малый круг, используемая жидкость

что это, неисправности, уход :: Autonews

Система охлаждения — одна из ключевых в конструкции двигателя внутреннего сгорания. Что нужно знать, чтобы поддерживать ее в хорошей форме?

• Что это
• Типы
• Устройство
• Неисправности
• Уход

adv.rbc.ru

Что такое система охлаждения двигателя

Система охлаждения двигателя — это комплекс устройств, позволяющих поддерживать оптимальную температуру работающего двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Перегрев способен вывести ДВС из строя, поскольку его компоненты сохраняют заданные характеристики только до определенного температурного порога. Излишки тепла отводятся в атмосферу.

Переохлаждение также вредно для ДВС. В этом случае масло не может эффективно смазывать трущиеся детали, что ведет к их быстрому износу. Кроме того, снижается мощность двигателя и повышается расход топлива. Поэтому в системах охлаждения ДВС имеются устройства, позволяющие ускорить прогрев двигателя при низкой температуре «за бортом».

Какие еще функции может выполнять система охлаждения двигателя?

1. Для снижения токсичности выхлопа в ДВС с системой рециркуляции отработавших газов система охлаждения уменьшает их температуру перед подачей в цилиндры.
2. В наддувных ДВС для повышения отдачи снижает температуру сжатого компрессором воздуха перед его подачей в цилиндры.
3. В температурно нагруженных высокомощных ДВС в систему охлаждения может быть встроен масляный радиатор для предотвращения потери маслом смазывающих свойств.
4. Обеспечивает работу отопителя салона.

Типы системы охлаждения

Теплообмен между работающим ДВС и атмосферой может выполняться двумя способами:

1. Напрямую. Такие ДВС называются двигателями воздушного охлаждения. Атмосферный воздух по системе воздуховодов подается к головке блока цилиндров (ГБЦ) и собственно блоку ДВС, которые имеют оребрение для увеличения площади теплообмена. Обеспечить необходимую степень обдува такого ДВС помогает вентилятор, срабатывающий по сигналу датчика.
   Несомненный плюс воздушной системы охлаждения — простота и надежность. Минус двигателей-«воздушников» — шумность. ДВС с воздушной системой охлаждения на легковых авто перестали устанавливать в конце прошлого века.
2. Через посредника. В этом качестве выступает охлаждающая жидкость (антифриз), которая циркулирует по каналам внутри ГБЦ и блока ДВС. Жидкостная система имеет гораздо более сложное устройство, но за счет двойных стенок основных охлаждаемых элементов ДВС позволяет существенно снизить шумность двигателя. Сегодня ДВС всех легковых моделей имеют жидкостные системы охлаждения, поэтому более подробно остановимся на их устройстве.

Устройство жидкостной системы охлаждения

Первая задача, которую решает такая система, — максимально быстрый вывод холодного ДВС в режим оптимальной температуры. Для этого используют принцип переключения между контурами охлаждения:

1. Чаще всего ДВС имеют два круга/контура охлаждения. Малый включает в себя рубашку охлаждения ГБЦ и блока двигателя, термостат, помпу и радиатор отопителя. При достижении температуры 80–90 °С антифриз начинает циркулировать по большому кругу через радиатор охлаждения.
2. В более совершенных, экологичных ДВС имеются два подконтура системы охлаждения: для ГБЦ и блока. При запуске двигателя «на холодную» содержащийся в подконтуре антифриз не перекачивается и быстрее нагревается, тогда как через температурно нагруженную ГБЦ охлаждающая жидкость сразу же начинает циркулировать и, забрав тепло, поступает в теплообменник отопителя. По мере прогрева такого ДВС подконтуры соединяются, а когда антифриз в объединенной системе достигает рабочей температуры, начинается его циркуляция через радиатор охлаждения.

Система охлаждения двигателя — это комплекс устройств, позволяющих поддерживать оптимальную температуру работающего двигателя внутреннего сгорания (ДВС) (Фото: dr1ver.ru)

Теперь поговорим об основных компонентах системы охлаждения ДВС более подробно:

Охлаждающая жидкость (антифриз)

Используемая в качестве переносчика тепла смесь воды и этилен- или пропиленгликоля с температурой замерзания ниже -40 °С и температурой кипения (на уровне моря) +120 °С. Антифриз содержит присадки, которые ограничивают коррозию и препятствуют пенообразованию.

Водяная рубашка

Система каналов для циркуляции антифриза в сильнее всего нагревающихся элементах ДВС: ГБЦ и блоке.

Помпа

Насос, обеспечивающий циркуляцию антифриза в системе охлаждения. Чаще всего помпа приводится от коленвала двигателя, а у некоторых двигателей — от распределительного вала. В конструкции современных ДВС все шире используются электрические помпы. Управляемые электроникой, они включаются по требованию, что позволяет быстрее прогреть остывший двигатель и снизить расход топлива.

Расширительный бачок

Резервуар, компенсирующий расширение антифриза при нагреве. Изготовленный чаще всего из полупрозрачной пластмассы, расширительный бачок также позволяет контролировать уровень охлаждающей жидкости в системе. Для этого на бачке имеются отметки MIN/MAX.

Расширительный бачок позволяет контролировать уровень охлаждающей жидкости (Фото: Shutterstock)

Пробка расширительного бачка

Крышка, закрывающая горловину для заливки антифриза. Кроме того, при работе помпы пробка позволяет создать в системе охлаждения избыточное давление, которое отодвигает порог кипения антифриза.

Встроенный в пробку клапан при прогретом двигателе позволяет стравить избыточное давление, способное нарушить герметичность системы, а при выключенном ДВС открывается, чтобы не допустить чрезмерного разрежения в системе. В ряде случаев в крышке для этих целей устанавливают два отдельных клапана, выпускной и впускной. Также существуют модели, у которых бачок с обычной пробкой только компенсирует расширение антифриза при нагреве, а за регулировку давления в системе отвечает снабженная клапаном/клапанами пробка основного радиатора.

Патрубки

Система шлангов, связывающих элементы системы охлаждения ДВС.

Термостат

Управляемый термоэлементом клапан, в зависимости от температуры антифриза открывающий или закрывающий ему путь в радиатор охлаждения.

Радиатор

Устройство для отвода избыточного тепла в атмосферу. Конструктивно радиатор представляет собой два бачка, между которыми размещен набор вертикальных трубок из меди или алюминия для циркуляции нагретого антифриза.

Для увеличения площади теплоотдачи трубки соединяются тонкими горизонтальными пластинами.

Радиатор находится в «зоне обстрела» камнями и принимает на себя «душ» из реагентов (Фото: Shutterstock)

Вентилятор охлаждения радиатора

Предназначен для принудительного охлаждения радиатора в условиях недостаточного естественного обдува. В современных автомобилях используются в основном электрические вентиляторы, которые включаются по требованию и не отбирают постоянно мощность ДВС.

Датчик температуры

Устройство для контроля температуры антифриза и передачи этих данных на приборную панель автомобиля.

Радиатор отопителя

Компактный радиатор, подключенный к выходному патрубку водяной рубашки, устанавливается в салоне и служит для его обогрева.

Неисправности системы охлаждения

Компоненты жидкостной системы охлаждения ДВС достаточно просты, но это не делает их вечными, особенно в условиях постоянного воздействия высоких температур. Какого рода проблемы возникают чаще всего?

1. С возрастом появляются протечки резиновых шлангов и стянутых хомутами их соединений. Допустимо использование как винтовых, так и проволочных (пружинных) хомутов. Последние лучше справляются со своей задачей: в достаточных пределах компенсируют тепловое расширение патрубков, обеспечивают практически равномерное давление обжима, долговечны. Минусы? Дороговизна, а также необходимость демонтажа патрубков и слива антифриза для установки.
2. Течь радиатора. Здесь может сказаться не только возраст. Радиатор, как правило, находится в зоне обстрела камнями и принимает на себя душ из антигололедных реагентов. В качестве крайней меры для герметизации теплообменника можно добавить в антифриз сухой горчицы, которая закупорит микротрещины. Однако затем систему охлаждения необходимо тщательно промыть, чтобы горчичные пробки не закупорили каналы, по которым циркулирует антифриз. Тот же эффект наблюдается при использовании специальных герметиков, эффективность которых различается в зависимости от компании-производителя.
   В любом случае такие составы дают лишь достаточно кратковременный эффект. Это относится и к герметизации радиатора отопителя.
3. Течь сальника помпы ведет не только к снижению уровня антифриза, но также к «кончине» подшипника насоса, из которого вымывается смазка. Об износе подшипника свидетельствует характерное подвывание.
4. Клапан термостата зависает в каком-либо крайнем или промежуточном положении. Если клапан постоянно закрыт, то ДВС от неизбежного перегрева грозит выход из строя. Последствия постоянно открытого клапана немногим лучше: интенсивный износ постоянно непрогретого двигателя, увеличенный расход топлива, неработающая печка.
5. Зависание в каком-либо крайнем положении клапана в крышке расширительного бачка. Открытый клапан не позволит создать в системе избыточное давление, а антифриз закипит при значительно более низких температурах. Намертво закрытый клапан приведет к созданию в системе чрезмерного давления при работающем ДВС, что чревато протечками и даже разрывом патрубков, а то и расширительного бачка.
   В той же ситуации при остывании выключенного двигателя в системе возникнет разрежение достаточно сильное, чтобы вызывать подсос воздуха через прокладки и различные соединения. Возникшие паровоздушные пробки нарушат циркуляцию антифриза. Не допустить подобного поможет периодический осмотр крышки на наличие грязи, накипи, ржавчины, а также проверка работоспособности клапана на слух. При сжатии клапана должен быть слышен свист, а при отпускании — шипящий звук.

Охлаждающую жидкость меняют раз в пять лет (Фото: Shutterstock)

Уход за системой охлаждения

Поддерживать систему охлаждения в форме поможет следование простым правилам:

1. Соблюдать периодичность замены охлаждающей жидкости. Единых нормативов для антифризов, произведенных по различным стандартам, не существует. Но в среднем охлаждающую жидкость, теряющую свои качества в процессе эксплуатации, меняют раз в пять лет.
2. Регулярно проверять компоненты системы на наличие протечек антифриза.
3. Контролировать состояние крышки расширительного бачка.
4. При замене помпы менять и охлаждающую жидкость.
5. Промывать систему перед заменой охлаждающей жидкости, если ДВС перегревался, а отопитель работал недостаточно эффективно. Эту же процедуру следует провести, если использовалась некачественная охлаждающая жидкость или герметики.

Система охлаждения двигателя — устройство, принцип работы, конструкция

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.

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 (рисунок 1). Тип системы охлаждения определяется теплоносителем (рабочим веществом), используемым для охлаждения двигателя.

Рисунок 1 – Типы систем охлаждения

Применение в двигателях различных систем охлаждения зависит от типа и назначения двигателя, его мощности и класса автомобиля.

Жидкостная система охлаждения

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 меньшую 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 рисунке 2 приведена диаграмма распределения теплоты, выделяющейся при сгорании топлива в цилиндрах двигателей автомобилей при жидкостной системе охлаждения.

Рисунок 2 – Диаграмма распределения теплоты

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.

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.

В двигателях автомобилей жидкостная система охлаждения получила наиболее широкое распространение.

Воздушная система охлаждения

В воздушной системе охлаждения отвод теплоты от стенок камер сгорания и цилиндров двигателя осуществляется принудительно потоком воздуха, создаваемым мощным вентилятором. Для более интенсивного отвода теплоты от цилиндров и головок цилиндров они выполнены с оребрением. Вентилятор у V-образного двигателя установлен в развале между цилиндрами и приводится клиноременной передачей от шкива коленчатого вала. Двигатель сверху, с передней и задней сторон закрыт кожухами, направляющими потоки воздуха к наиболее нагреваемым частям двигателя. Вентилятор отсасывает воздух из внутреннего пространства, ограниченного развалом цилиндров. Поток воздуха, входящий снаружи в пространство между развалом цилиндров, проходит между ребрами цилиндров и головок и охлаждает их. На режиме максимальной мощности вентилятор потребляет 8 % мощности, развиваемой двигателем.

Интенсивность воздушного охлаждения двигателей существенно зависит от организации направления потока воздуха и расположения вентилятора.

В рядных двигателях вентиляторы располагают спереди, сбоку или объединяют с маховиком, а в V- образных — обычно в развале между цилиндрами. В зависимости от расположения вентилятора цилиндры охлаждаются воздухом, который нагнетается или просасывается через систему охлаждения.

Оптимальным температурным режимом двигателя с воздушным охлаждением считается такой, при котором температура масла в смазочной системе двигателя составляет 70… 110°С на всех режимах работы двигателя. Это возможно при условии, что с охлаждающим воздухом рассеивается в окружающую среду до 35 % теплоты, которая выделяется при сгорании топлива в цилиндрах двигателя.

Воздушная система охлаждения уменьшает время прогрева двигателя, обеспечивает стабильный отвод теплоты от стенок камер сгорания и цилиндров двигателя, более надежна и удобна в эксплуатации, проста в обслуживании, более технологична при заднем расположении двигателя, переохлаждение двигателя маловероятно. Однако воздушная система охлаждения увеличивает габаритные размеры двигателя, создает повышенный шум при работе двигателя, сложнее в производстве и требует применения более качественных горюче-смазочных материалов.

Воздушная система охлаждения имеет ограниченное применение в двигателях.

Конструкция и работа жидкостной системы охлаждения

В двигателях автомобилей применяется закрытая (герметичная) жидкостная система охлаждения с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости.

Внутренняя полость закрытой системы охлаждения не имеет постоянной связи с окружающей средой, а связь осуществляется через специальные клапаны (при определенном давлении или вакууме), находящиеся в пробках радиатора или расширительного бачка системы. Охлаждающая жидкость в такой системе закипает при 110… 120 °С. Принудительная циркуляция охлаждающей жидкости в системе обеспечивается жидкостным насосом.

Система охлаждения двигателя состоит из рубашки охлаждения головки и блока цилиндров, радиатора, насоса, термостата, вентилятора, расширительного бачка, соединительных трубопроводов и сливных краников. Кроме того, в систему охлаждения входит отопитель салона кузова автомобиля.

Работа системы

Рисунок 3 — Система охлаждения двигателя

1, 2, 3, 5, 15, 18 — шланги; 4 — патрубок; 6 — бачок; 7, 9 — пробки; 8 — рубашка охлаждения; 10 — радиатор; 11 — кожух; 12 — вентилятор; 13, 14 — шкивы; 16 — ремень; 17- насос; 19 – термостат

При непрогретом двигателе основной клапан термостата 19 (рисунок 3) закрыт, и охлаждающая жидкость не проходит через радиатор 10. В этом случае жидкость нагнетается насосом 17 в рубашку охлаждения 8 блока и головки цилиндров двигателя. Из головки блока цилиндров через шланг 3 жидкость поступает к дополнительному клапану термостата и попадает вновь в насос. Вследствие циркуляции этой части жидкости двигатель быстро прогревается. Одновременно меньшая часть жидкости поступает из головки блока цилиндров в обогреватель (рубашку) впускного трубопровода двигателя, а при открытом кране — в отопитель салона кузова автомобиля.

При прогретом двигателе дополнительный клапан термостата закрыт, а основной клапан открыт. В этом случае большая часть жидкости из головки блока цилиндров попадает в радиатор, охлаждается в нем и через открытый основной клапан термостата поступает в насос. Меньшая часть жидкости, как и при непрогретом двигателе, циркулирует через обогреватель впускного трубопровода двигателя и отопитель салона кузова. В некотором интервале температур основной и дополнительный клапаны термостата открыты одновременно, и охлаждающая жидкость циркулирует в этом случае по двум направлениям (кругам циркуляции).

Количество циркулирующей жидкости в каждом круге зависит от степени открытия клапанов термостата, чем обеспечивается автоматическое поддержание оптимального температурного режима двигателя. Расширительный бачок 6, заполненный охлаждающей жидкостью, сообщается с атмосферой через резиновый клапан, установленный в пробке 7 бачка. Бачок соединен шлангом с наливной горловиной радиатора, которая имеет пробку 9 с клапанами. Бачок компенсирует изменения объема охлаждающей жидкости, и в системе поддерживается постоянный объем циркулирующей жидкости.

Для слива охлаждающей жидкости из системы охлаждения имеются два сливных отверстия с резьбовыми пробками, одно из которых находится в нижнем бачке радиатора, а другое в блоке цилиндров двигателя. Температура жидкости в системе контролируется указателем, датчик которого установлен в головке блока цилиндров двигателя.

Жидкостный насос

Жидкостный насос обеспечивает принудительную циркуляцию жидкости в системе охлаждения двигателя. На двигателях автомобилей применяют лопастные насосы центробежного типа (рисунок 4).

Рисунок 4 – Жидкостный насос (а) и вентилятор (б) двигателя

1 — крыльчатка; 2 — корпус; 3 — окно; 4 — крышка; 5 — подшипник; 6 — вал; 7 — ступица; 8 — винт; 9 — уплотнительное устройство; 10 — патрубок; 11, 13,14 — шкивы; 12 — ремень; 15 — вентилятор; 16 — накладка; 17 – болт

Вал 6 насоса установлен в отлитой из алюминиевого сплава крышке 4 в двухрядном неразборном подшипнике 5. Подшипник размещен и зафиксирован в крышке стопорным винтом 8. На одном конце вала напрессована литая чугунная крыльчатка 1, а на другом конце — ступица 7 и шкив 11 вентилятора 15. При вращении вала насоса охлаждающая жидкость через патрубок 10 поступает к центру крыльчатки, захватывается ее лопастями, отбрасывается к корпусу 2 насоса под действием центробежной силы и через окно 3 в корпусе направляется в рубашку охлаждения блока цилиндров двигателя. Уплотнительное устройство 9, состоящее из самоподжимной манжеты и графитокомпозитного кольца, установленное на валу насоса, исключает попадание жидкости в подшипник вала.

Привод насоса и вентилятора осуществляется клиновым ремнем 12 от шкива 13, который установлен на переднем конце коленчатого вала двигателя. С помощью этого ремня также вращается шкив 14 генератора. Нормальную работу насоса и вентилятора обеспечивает правильное натяжение ремня.

Натяжение ремня регулируют путем перемещения генератора в сторону от двигателя (показано на рисунке 4 (а) стрелкой). Насос корпусом 2, отлитым из алюминиевого сплава, крепится к фланцу блока цилиндров в передней части двигателя.

Жидкостный насос с приводом от зубчатого ремня

Рассмотрим устройство насоса, привод которого осуществляется зубчатым ремнем (рисунок 5).

Рисунок 5 – Жидкостный насос двигателя

1 — шкив; 2 — винт; 3 — подшипник; 4 — вал; 5 — корпус; 6 — уплотнительное устройство; 7 — отверстие; 8 — крыльчатка

Вал 4 насоса установлен в корпусе 5 из алюминиевого сплава в неразборном двухрядном шариковом подшипнике 3. Подшипник стопорится в корпусе винтом 2 и уплотняется специальным устройством 6, включающим в себя графитокомпозитное кольцо и манжету. На переднем конце вала напрессован зубчатый шкив 1 из спеченного материала, а на заднем конце — крыльчатка 8. В крыльчатке сделаны два сквозных отверстия 7, которые соединяют между собой полости с охлаждающей жидкостью, расположенные по обе стороны крыльчатки. Благодаря этим отверстиям выравнивается давление охлаждающей жидкости на крыльчатку с обеих сторон, что исключает осевые нагрузки на вал насоса при его работе.

Вал насоса приводится во вращение через шкив 1 зубчатым ремнем привода распределительного вала от коленчатого вала. При вращении вала жидкость поступает к центру крыльчатки и под действием центробежной силы направляется в рубашку охлаждения двигателя. Насос крепится корпусом к блоку цилиндров двигателя через уплотнительную прокладку.

Термостат

Термостат способствует ускорению прогрева двигателя и регулирует в определенных пределах количество охлаждающей жидкости, проходящей через радиатор. Термостат представляет собой автоматический клапан. В двигателях автомобилей применяют неразборные двухклапанные термостаты с твердым наполнителем.

Рисунок 6 – Термостат

1, 6, 11 – патрубки; 2, 8 – клапаны; 3, 7 – пружины; 4 – баллон; 5 – диафрагма; 9 – шток; 10 – наполнитель

Термостат (рисунок 6) имеет два входных патрубка 1 и 11, выходной патрубок 6, два клапана (основной 8, дополнительный 2) и чувствительный элемент. Термостат установлен перед входом в насос охлаждающей жидкости и соединяется с ним через патрубок 6. Через патрубок 1 термостат соединяется с головкой блока цилиндров двигателя, а через патрубок 11 — с нижним бачком радиатора.

Чувствительный элемент термостата состоит из баллона 4, резиновой диафрагмы 5 и штока 9. Внутри баллона между его стенкой и резиновой диафрагмой находится твердый наполнитель 10 (мелкокристаллический воск), обладающий высоким коэффициентом объемного расширения.

Основной клапан 8 термостата с пружиной 7 начинает открываться при температуре охлаждающей жидкости более 80 °С. При температуре менее 80 °С основной клапан закрывает выход жидкости из радиатора, и она поступает из двигателя в насос, проходя через открытый дополнительный клапан 2 термостата с пружиной 3.

При возрастании температуры охлаждающей жидкости более 80 °С в чувствительном элементе плавится твердый наполнитель, и объем его увеличивается. Вследствие этого шток 9 выходит из баллона 4, и баллон перемещается вверх. Дополнительный клапан 2 при этом начинает закрываться и при температуре более 94 °С перекрывает проход охлаждающей жидкости от двигателя к насосу. Основной клапан 8 в этом случае открывается полностью, и охлаждающая жидкость циркулирует через радиатор.

Расширительный бачок

Расширительный бачок служит для компенсации изменений объема охлаждающей жидкости при колебаниях ее температуры и для контроля количества жидкости в системе охлаждения. Он также содержит некоторый запас охлаждающей жидкости на ее естественную убыль и возможные потери.

На автомобилях применяют полупрозрачные пластмассовые бачки с заливной горловиной, закрываемой пластмассовой пробкой. Через горловину система заполняется охлаждающей жидкостью, а через клапаны, размещенные в пробке, осуществляется связь внутренней полости бачка и системы охлаждения с атмосферой. В пробке расширительных бачков часто имеется один резиновый клапан, срабатывающий при давлении, близком к атмосферному. При сливе охлаждающей жидкости из системы пробку снимают с расширительного бачка. Расширительный бачок размещается в подкапотном пространстве отделения двигателя, где крепится к кузову автомобиля.

Радиаторы автомобилей

Радиатор обеспечивает отвод теплоты охлаждающей жидкости в окружающую среду. На легковых автомобилях применяются трубчато-пластинчатые радиаторы.

Рисунок 7 – Неразборный радиатор (а) и кожух (б) вентилятора двигателя

1 – пробка; 2 – горловина; 3, 4 – бачки; 5 – сердцевина; 6 – патрубок; 7, 8 – клапаны; 9 – кожух; 10 – уплотнитель

Радиатор автомобиля (рисунок 7, а) — неразборный, имеет вертикальное расположение трубок и горизонтальное расположение охлаждающих пластин. Бачки радиатора и трубки латунные, а охлаждающие пластины стальные, луженые. Трубки и пластины образуют сердцевину 5 радиатора. В верхнем бачке 3 радиатора имеется горловина 2, через которую систему охлаждения заполняют жидкостью. Горловина герметично закрывается пробкой 1, имеющей два клапана — впускной 7 и выпускной 8. Выпускной клапан открывается при избыточном давлении в системе 0,05 МПа, и закипевшая охлаждающая жидкость через патрубок 6 и соединительный шланг выбрасывается в расширительный бачок. Впускной клапан не имеет пружины и обеспечивает связь внутренней полости системы охлаждения с окружающей средой через расширительный бачок и резиновый клапан в его пробке, который срабатывает при давлении, близком к атмосферному. Впускной клапан перепускает жидкость из расширительного бачка при уменьшении ее объема в системе (при охлаждении) и пропускает в расширительный бачок при увеличении объема (при нагревании жидкости).

Радиатор установлен нижним бачком 4 на кронштейны кузова на двух резиновых опорах, а вверху закреплен двумя болтами через стальные распорки и резиновые втулки. Для направления воздушного потока через радиатор и более эффективной работы вентилятора за радиатором установлен стальной кожух 9 вентилятора (рисунок 7, б), состоящий из двух половин. Обе половины кожуха имеют резиновые уплотнители 10, которые уменьшают проход воздуха к вентилятору помимо радиатора и предохраняют от поломок кожух и радиатор при колебаниях двигателя на резиновых опорах крепления. Радиатор не имеет жалюзи и утепляется в случае необходимости специальным съемным чехлом-утеплителем.

Разборный радиатор

Радиатор автомобиля, приведенный на рисунке 8, — разборный, с горизонтальным расположением трубок и вертикальным расположением охлаждающих пластин. Радиатор не имеет заливной горловины и выполнен двухходовым — охлаждающая жидкость входит в него и выходит через левый бачок, который разделен перегородкой.

Рисунок 8 – Разборный радиатор (а) и электровентилятор (б) двигателя.

1, 8 — бачки; 2 — сердцевина; 3 — датчик; 4 — прокладка; 5 — вентилятор; 6 — электродвигатель; 7 — кожух; 9 — опора; 10 – пробка

Бачки радиатора пластмассовые. Левый бачок 8 имеет три патрубка, через которые соединяется с расширительным бачком, термостатом и выпускным патрубком головки блока цилиндров. Правый бачок 1 имеет сливную пробку 10, в нем установлен датчик 3 включения вентилятора. К бачкам через резиновые уплотнительные прокладки 4 крепится сердцевина 2 радиатора. Она состоит из двух рядов алюминиевых круглых трубок и алюминиевых пластин с насечками. В части трубок вставлены пластмассовые турбулизаторы в виде штопоров. Двойной ход жидкости через радиатор, насечки на охлаждающих пластинах и турбулизаторы в трубках обеспечивают турбулентное движение жидкости и воздуха, что повышает эффективность охлаждения жидкости в радиаторе.

Алюминиевая сердцевина и пластмассовые бачки существенно уменьшают массу радиатора. Радиатор установлен на трех резиновых опорах 9. Две опоры находятся снизу под левым и правым бачками, а третья опора — сверху. Резиновые опоры и прокладки между сердцевиной и бачками делают радиатор нечувствительным к вибрациям.

Вентилятор

Вентилятор увеличивает скорость и количество воздуха, проходящего через радиатор. На двигателях автомобилей устанавливают четырех- и шестилопастные вентиляторы.

Вентилятор 15 двигателя (см. рисунок 4, б) — шестилопастный. Лопасти его имеют скругленные концы и расположены под утлом к плоскости вращения вентилятора. Вентилятор крепится накладкой 16 и болтами 17 к ступице и приводится во вращение от шкива коленчатого вала.

На некоторых двигателях (см. рисунок 8, б) применяется электровентилятор. Он состоит из электродвигателя 6 и вентилятора 5. Вентилятор — четырехлопастный, крепится на валу электродвигателя. Лопасти на ступице вентилятора расположены неравномерно и под углом к плоскости его вращения. Это увеличивает подачу вентилятора и уменьшает шумность его работы. Для более эффективной работы электровентилятор размещен в кожухе 7, который прикреплен к радиатору. Электровентилятор крепится к кожуху на трех резиновых втулках. Включается и выключается электровентилятор автоматически датчиком 3 в зависимости от температуры охлаждающей жидкости.

Другие статьи по системам двигателя

• Кривошипно-шатунный механизм (КШМ)
• Газораспределительный механизм (ГРМ)
• Неисправности и техническое обслуживание КШМ и ГРМ
• Гидравлический толкатель клапана
• Система смазки двигателя
• Вентиляция картера двигателя
• Техническое обслуживание системы охлаждения
• Стартер — назначение, устройство, работа
• Электронное управление двигателем
• Датчики контроля параметров работы двигателя

Как двигатель охлаждается?

Herndon, Virginia – Все понимают, что перегрев автомобиля – это плохо. Мало того, что это неудобно, так еще и перегрев может привести к серьезному повреждению двигателя. Это также может быть опасно. Перегрев может оставить вас в затруднительном положении на автостраде. Пар под давлением в системе охлаждения может сильно обжечь вас. Известны случаи возгорания двигателей. Перегрев это плохо. Но знаете ли вы, что двигатель, который работает слишком круто , может сам по себе создавать проблемы?

Предполагается, что двигатель вашего автомобиля, грузовика или внедорожника сильно нагревается. По сути, у него нет выбора. Процесс сгорания, наряду с трением, создаваемым всеми движущимися частями, производит много тепла в двигателе даже в прохладные дни. Таким образом, блок двигателя нагревается. И это хорошо. Если бы этого не было, двигатель не смог бы работать на пиковых уровнях производительности. Произойдет преждевременный износ компонентов двигателя. Выбросы выхлопных газов, загрязнение вырастут.

Двигатель большинства автомобилей рассчитан на работу в диапазоне 195 и 220 градусов по Фаренгейту для оптимальной производительности. Система охлаждения регулирует температуру двигателя, чтобы убедиться, что она остается в соответствующем диапазоне. Но как работает система охлаждения? И как владельцу транспортного средства убедиться, что оно продолжает работать?

Как работает система охлаждения двигателя?

Чтобы двигатель оставался холодным, охлаждающая жидкость двигателя (также известная как антифриз из-за ее способности выдерживать замерзание) циркулирует по каналам внутри блока цилиндров, где она поглощает тепло путем теплопроводности. Затем нагретая охлаждающая жидкость покидает двигатель и уносит с собой тепло, позволяя двигателю остыть. Чтобы этот процесс охлаждения происходил, несколько компонентов должны функционировать должным образом. Радиатор, шланги охлаждающей жидкости, водяной насос, термостат, расширительный бачок и сердцевина отопителя являются составными частями системы охлаждения двигателя.

Когда охлаждающая жидкость отводит тепло от двигателя, она проходит через верхний шланг охлаждающей жидкости (или «шланг радиатора») на пути к радиатору . Радиатор представляет собой ряд узких трубок, по которым проходит нагретая охлаждающая жидкость. Эти трубы вплетены в матрицу из тончайших алюминиевых лент (или «ребер»), которые поглощают тепло через трубы от теплоносителя. Воздух, проходящий через радиатор, отводит тепло за счет конвекции. Охлаждающий вентилятор помогает прогонять больший объем воздуха через радиатор. Температура охлаждающей жидкости падает, и охлаждающая жидкость возвращается в двигатель по нижнему шлангу.

Водяной насос — это компонент, который нагнетает охлаждающую жидкость в систему. Если водяной насос не работает должным образом, охлаждающая жидкость не будет течь, и двигатель перегреется. Водяной насос приводится либо поликлиновым приводным ремнем, либо ремнем привода ГРМ.

Если охлаждающая жидкость циркулирует постоянно, двигатель не сможет достичь достаточно высокой температуры для правильной работы. Поэтому поток охлаждающей жидкости должен контролироваться. Термостат представляет собой клапан, на который возложена задача регулирования потока охлаждающей жидкости. Он остается закрытым до тех пор, пока двигатель не достигнет максимальной рабочей температуры. Затем термостат открывается, обеспечивая циркуляцию до тех пор, пока температура двигателя не упадет до минимальной рабочей температуры. Неисправный термостат является частой причиной проблем с перегревом.

Пара других компонентов также играет роль в системе охлаждения. Расширительный бачок охлаждающей жидкости , иногда называемый переливным бачком , предотвращает потерю охлаждающей жидкости автомобилем, когда ее температура поднимается выше точки кипения. Сердечник нагревателя не является непосредственной частью системы охлаждения, но прикреплен к ней. Часть нагретой охлаждающей жидкости отводится к сердечнику отопителя (что-то вроде небольшого радиатора), расположенному под приборной панелью. Вентилятор продувает сердцевину отопителя и передает тепло в салон, чтобы согреть пассажиров в прохладные дни.

Как предотвратить перегрев?

Компонент системы охлаждения, с которым вы, скорее всего, соприкоснетесь, — это охлаждающая жидкость или сам антифриз. Обычно изготавливаемая из этиленгликоля, смешанного с водой, охлаждающая жидкость выпускается в концентрированной форме (необходимо смешивать с водой в пропорции 50/50) или готовой к использованию. Система должна оставаться заполненной охлаждающей жидкостью. Вы можете легко контролировать уровень охлаждающей жидкости, глядя на расширительный бачок. Обычно на боковой стороне бутылки есть индикатор высокого и низкого уровня. Если уровень низкий, вы можете добавить охлаждающую жидкость либо в расширительный бачок, либо непосредственно в радиатор (точное место добавления охлаждающей жидкости зависит от марки и модели автомобиля — рекомендации см. в руководстве по эксплуатации). И следите за утечкой охлаждающей жидкости на землю.

Не все охлаждающие жидкости одинаковы. Очень важно ознакомиться с рекомендациями производителя транспортного средства, чтобы убедиться, что вы используете правильную охлаждающую жидкость. Также следует соблюдать осторожность каждый раз, когда снимается крышка радиатора. Крышку радиатора нельзя никогда снимать, когда двигатель горячий на ощупь. Перед снятием крышки убедитесь, что двигателю дали остыть, а верхний шланг радиатора не находится под давлением. В противном случае могут возникнуть серьезные ожоги от ошпаривания.

Но лучший способ убедиться в том, что ваша система охлаждения находится в надлежащем рабочем состоянии, — это проверить ее профессиональным техническим специалистом в рамках регулярного планового технического обслуживания или в любое время, когда требуется обслуживание связанного компонента. (Например, если необходимо заменить ремень ГРМ, следует также заменить водяной насос). Позвольте квалифицированным специалистам Hogan & Sons Tire and Auto провести тщательную оценку системы охлаждения, когда вы в следующий раз отправите свой автомобиль на техническое обслуживание.

 

Эта статья предназначена только в качестве общего руководства, и вы полагаетесь на ее материалы на свой страх и риск. Используя это общее руководство, вы соглашаетесь защищать, возмещать ущерб и ограждать компанию Hogan & Sons Tire and Auto и ее аффилированных лиц от любых претензий, возмещения убытков, издержек и расходов, включая гонорары адвокатов, возникающих в связи с вашим использования этого руководящего документа. Насколько это разрешено применимым законодательством, компания Hogan & Sons Tire and Auto не делает никаких заявлений или гарантий, явных или подразумеваемых, в отношении информации, содержимого или материалов, содержащихся в этом документе. Это резервирование прав должно быть настолько широким и всеобъемлющим, насколько это разрешено законами вашего государства проживания.

Как работает система охлаждения двигателя

Опубликовано в: Советы по вождению.

Двигатель является важной частью вашего автомобиля, он несет ответственность за выработку энергии, необходимой для движения вашего автомобиля и вас. Для этого он сжигает топливо для работы и в процессе вырабатывает тепло. Для поддержания работы двигателя транспортного средства, а также обеспечения максимальной производительности вашего автомобиля необходимо поддерживать работу двигателя в оптимальном диапазоне рабочих температур, и именно здесь система охлаждения двигателя становится важной.

Вас интересует, как работает система охлаждения двигателя? Читайте дальше и узнайте, как поддерживать правильную работу двигателя, чтобы поршневые кольца не приварились к стенкам цилиндра двигателя.

Компоненты системы охлаждения

Радиатор

Как работает система охлаждения двигателя

Работа радиатора заключается в отводе тепла, выделяемого двигателем, в окружающую среду. Обычно он состоит из плоских алюминиевых ребер и пластикового верха или, в старых моделях автомобилей, из медного сердечника и латунного верха. Он состоит из различных частей, в том числе впускного и выпускного отверстий, герметизирующей крышки и сливной пробки.

Вентиляторы охлаждения радиатора

Вентиляторы охлаждения радиатора

Радиатор оснащен вентиляторами, которые нагнетают холодный воздух через ребра радиатора. Вентиляторов может быть один или два, но все они имеют крышку, предназначенную для защиты пальцев и прямого потока воздуха. В более старых моделях вентилятор включается всякий раз, когда работает двигатель, но в более новых моделях вентилятор управляется компьютером, который меняет скорость вращения вентилятора в зависимости от температуры двигателя.

Герметичная крышка и резервный бак для воды

Напорная крышка и вода в резервном баке

По мере повышения температуры двигателя по сравнению с начальной температурой запуска температура охлаждающей жидкости, циркулирующей вокруг блока цилиндров, также увеличивается, что приводит к расширению охлаждающей жидкости. Поскольку это расширение происходит в герметичной системе, внутреннее давление будет увеличиваться, позволяя охлаждающей жидкости безопасно достигать температуры 240 градусов без кипения.

Если давление продолжает расти, клапан в крышке герметизации выпускает некоторое количество охлаждающей жидкости в резервный резервуар для воды. Это одна из причин, по которой вы должны заполнять этот бак только до рекомендуемого максимума, если вы заполните отмеченную линию, есть вероятность, что ваша охлаждающая жидкость будет потрачена впустую, когда уровень жидкости начнет увеличиваться.

Датчик температуры охлаждающей жидкости

Датчик температуры охлаждающей жидкости

Одно только название должно дать вам представление о том, что делает этот компонент, это датчик температуры, который служит для считывания температуры двигателя. Это компонент, который предоставляет необходимые данные, используемые компьютером автомобиля для управления работой вентилятора радиатора, оптимизации впрыска топлива и опережения зажигания двигателя, а также источник показаний температуры двигателя, отображаемых на консоли водителя.

Насос

Насос

Насос служит той же цели, что и сердце – циркулирует охлаждающая жидкость. В его корпусе находится радиальное рабочее колесо, которое с помощью поликлинового ремня приводится в движение вращательным движением двигателя. При работающем двигателе насос поддерживает циркуляцию охлаждающей жидкости.

Охлаждающая жидкость

С технической точки зрения охлаждающая жидкость не считается частью системы охлаждения. Но именно это делает возможным охлаждение двигателя. Если помпу считать сердцем системы охлаждения, то охлаждающей жидкостью будет кровь, без нее помпа бесполезна. Он может быть в газообразном или жидком состоянии. Когда он циркулирует в двигателе, он поглощает выделяемое тепло и передает тепло радиатору, чтобы избавиться от него.

Термостат

Термостат

Термостат представляет собой простой клапан, контролирующий температуру охлаждающей жидкости и пропускающий ее к радиатору только при превышении определенного значения температуры. Это означает, что когда вы впервые запускаете двигатель, охлаждающая жидкость циркулирует в двигателе (во избежание горячих точек) до тех пор, пока двигатель не прогреется до эффективной рабочей температуры, только тогда охлаждающая жидкость может протекать через радиатор и сбрасываться. жара.

Обходная система

Обходная система — это то, на что она похожа. Это канал, который перенаправляет охлаждающую жидкость к насосу, а не к радиатору. Когда двигатель только запускается и его температура не достигает эффективной рабочей температуры, термостат закрывается, поэтому охлаждающая жидкость может рециркулировать вокруг двигателя без потери тепла на радиаторе.

Шланги

Поскольку охлаждающая жидкость должна выйти из емкости для хранения и пройти через насос, блок цилиндров и радиатор, для нее нужна соединительная цепь, и шланг делает это, соедините эти отдельные части.

В большинстве автомобилей используется устойчивая к высоким температурам резина, но некоторые двигатели имеют встроенный проход в передней части корпуса или используют металлическую трубу. В любом случае, все они рассчитаны на то, чтобы выдерживать давление в системе охлаждения. Если вы заметили, что резина начинает выглядеть потрескавшейся и сухой, или становится рыхлой и мягкой, или немного вздувается на любом из концов, то пришло время заменить их.

Собираем все вместе

Собираем все вместе

Как только вы запускаете двигатель и поршни начинают двигаться, выделяется тепло. Благодаря движению поршня насос охлаждающей жидкости получает питание для циркуляции охлаждающей жидкости вокруг блока цилиндров.

Предполагая, что двигатель имел очень низкую начальную температуру, термостат блокирует протекание охлаждающей жидкости к радиатору (где она потеряла бы тепло), направляя уже теплую охлаждающую жидкость обратно к насосу, который рециркулирует ее.

Когда температура охлаждающей жидкости оптимальна, термостат пропускает ее к радиатору для поддержания этой рабочей температуры.