Устройство и принцип работы системы охлаждения двигателя

Малый и большой круг охлаждения двигателя. Рассматриваем систему

Часто начинающие водители задаются вопросом, что такое малый и большой круг охлаждения двигателя. Как правило, задаются таким вопросом при каких-либо проблемах, начавшихся с системой охлаждения. На самом деле, тут все одновременно сложно и просто. Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо разобраться в принципе работы данного элемента мотора, понять, как действует охлаждение двигателя, и зачем оно необходимо. Это знание позволит значительно быстрее выявлять причины неисправности, а также избегать ошибок в процессе ремонта. Таким образом, знать теорию автолюбителю просто необходимо.

Компоненты СО

Схемы работы охлаждающих механизмов включают в себя множество элементов. Каждая из деталей выполняет свои функции, соответственно, для идеальной работы всех систем элементы должны быть в хорошем состоянии, а также они не должны поддаваться воздействию внешних негативных факторов. Бывают случаи, когда не циркулирует охлаждающая жидкость и это является признаком того, что работа одного из компонентов проходит неправильно.

1. Радиатор. Его задача – снижение температуры хладагента под постоянным потоком холодного воздуха. Отдача тепла увеличивается, тем самым повышая эффективность и охладительные возможности, позволяя выполнять больше работы за меньший срок.
2. Масляный радиатор может быть установлен наряду с основным. Он предназначен для охлаждения смазывающего вещества.
3. Еще один вид устройства того же типа, радиатор, предназначенный для охлаждения отработанных газов. Он необходим для снижения температуры горения топливной смеси.
4. Задача теплообменника – нагревать воздух. Функционирование этого устройства будет более эффективным в случае его установки на месте выхода хладагента из мотора.
5. Расширительный бачок помогает компенсировать изменяющийся объем ОЖ в результате ее расширения.
6. Циркуляция и перемещение ОЖ обеспечивается насосом с центробежной тягой. Такой насос очень часто называют помпой. Система работы может различаться в зависимости от вида устройства. В частности, бывают насосы на ремне, а бывают — на шестернях. Некоторые мощные двигатели требуют установки дополнительного насоса того же типа.
7. Термостат. Цель работы данного приспособления заключается в установке уровня и количества хладагента. Весь хладагент контролируется, благодаря чему поддерживается наиболее приемлемый режим температуры. Найти термостат можно посередине между радиатором и охлаждающей рубашкой в патрубке.
8. Термостат с электроподогревом тоже встречается на мощных моторах. Полное открытие такого термостата происходит при сильной нагрузке на ДВС.
9. Вентилятор – важная деталь радиатора. Он повышает интенсивность охлаждения и может работать на разных приводах, таких как механический, электрический или гидравлический. Чаще всего автомобили оснащены электроприводом.
10. Элементы системы управления имеют свое предназначение и позволяют пользоваться всей системой на полную мощность. Датчик температуры выводит необходимую информацию на экран, преобразовав ее в сигнал.
11. Электронный блок управления принимает сигналы от датчика, преобразовывает их в исполняющие сигналы и передает кодированный сигнал на такие же устройства.
12. Исполняющие устройства выполняют поставленные на них задачи, получив определенный сигнал. Среди них есть: нагреватель, реле, БУ вентилятора, другое реле для двигателя.

Система охлаждения

Теперь давайте рассмотрим более внимательно систему охлаждения современного легкового автомобиля. Нужно отметить, что на всех машинах она практически идентична. Отличия касаются в основном мелочей, а также в размещении элементов. Сейчас, применяется в основном принудительная разновидность, для массовых авто она показала себя более эффективной. Состоит она из следующих элементов:

Вентилятор . Этот элемент выполняет вспомогательную функцию. Его задача создавать дополнительный поток воздуха, который обдувая радиатор, охлаждает его. Сейчас обычно вентилятор оснащается электродвигателем. Но, на некоторых моделях применяется принудительный привод от коленвала;

Проблемы с радиатором и вентилятором

Недостаточное охлаждение двигателя может быть связано с проблемами работы радиатора и вентилятора. В первую очередь стоит помнить, что слишком сильно забитый пылью и насекомыми радиатор неспособен полноценно охлаждаться как встречным потоком воздуха, так и вентилятором. Нередко его чистка решает проблему с охлаждением.

Устройство «классического» радиатора охлаждения двигателя. Во многих современных двигателях, охлаждающая жидкость заливается не через горловину радиатора, а в расширительный бачок

И всё же, возможны и более серьёзные ситуации — трещины радиатора, которые могут возникнуть, как при ДТП, так и в результате коррозии. Радиатор в большинстве случаев можно восстановить. Латунные и медные ремонтируются с помощью пайки, а алюминиевые специальными герметиками.

Перед началом пайки места повреждения тщательно зачищаются наждачной шкуркой, до появления металлического блеска. После, трещина обрабатывается паяльным флюсом и с помощью мощного паяльника наносится равномерный слой припоя (см. видео).

Алюминиевый радиатор запаять не получиться, однако для их ремонта предлагаются специальные герметики или же можно использовать обычную «холодную сварку»

Перед началом заделывания трещин важно хорошо зачистить дефектные места. Клеящая масса хорошо разминается до однородного состояния и наносится на проблемный участок

Стоит помнить о том, что эксплуатировать автомобиль можно только на следующие сутки после ремонта – эпоксидный клей высыхает довольно долго.

Что касается вентилятора охлаждения, его поломка может быть связана с обрывом электропроводки или нарушением привода от коленчатого вала, если вращение передаётся от силового агрегата.

В первом случае, стоит визуально оценить состояние проводов идущих к мотору вентилятора, при обнаружении обрыва нужно заново соединить повреждённые контакты. Если состояние проводов нормальное, а вентилятор всё равно не работает, возможно, поломался сам двигатель или датчик, отвечающий за его своевременное включение. При этом лучше обратиться в автосервис, где определят причину, по которой вентилятор не включается. При проблемах с датчиком обдув может как беспрерывно, так и не включаться вовсе.

В автомобилях, где вентилятор начинает вращаться при передаче крутящего момента от двигателя, поломка чаще всего связана с обрывом приводного ремня. Его замена довольно проста: необходимо ослабить натяг шкива и поставить новый ремень.

Более подробно об устройстве и ремонте вентилятора охлаждения читайте тут.

Гидравлическая система охлаждения требует своевременного промывания магистралей, в противном случае на стенках каналов может образоваться коррозия, солевые отложения, и другие загрязнения.

Авторемонт

Процесс сгорания топливной смеси в цилиндрах двигателя сопровождается высвобождением большого количества тепла, которое нагревает двигатель. Если не охлаждать двигатель во время работы, то через несколько минут его температура превысит критическую, и он разрушится. Чтобы этого не произошло, в автомобиле применяется система охлаждения двигателя.

Состав системы охлаждения двигателя:

• охлаждающая жидкость (тосол или антифриз);
• радиатор;
• вентилятор;
• термостат;
• водяной насос (помпа);
• соединительные патрубки;
• расширительный бачок;
• отопитель салона.

Водяной насос (помпа) начинает работать вместе с двигателем. Как только двигатель заработал, вращающиеся лопасти помпы заставляют охлаждающую жидкость циркулировать по малому кругу системы охлаждения (минуя радиатор). Это надо для того, чтобы двигатель как можно быстрее прогрелся и вышел на свою рабочую температуру.

Когда температура охлаждающей жидкости работающего двигателя достигла рабочего значения, открывается термостат и охлаждающая жидкость начинает циркулировать по большому кругу — через радиатор.

Охлаждающая жидкость (тосол, антифриз) подается в радиатор через верхний патрубок, проходит сверху вниз по его сотам, и через нижний патрубок (уже охлажденная жидкость) подается обратно в рубашку двигателя.

Когда температура охлаждающей жидкости поднимается к верхним значениям (100 °C и более), включается вентилятор, который усиливает поток воздуха через решетку радиатора и увеличивает эффективность охлаждения. На старых машинах вентилятор соединен жестко ремнем с валом помпы и вращается постоянно.

Чтобы жидкость в системе охлаждения не замерзала при низких температурах и не закипала при 100 °C, применяются специальные охлаждающие жидкости: тосол или антифриз. Эти жидкости содержат этиленгликоль или пропиленгликоль — химические соединения, не дающие воде замерзать. Кроме того, охлаждающие жидкости содержат ингибиторы ржавчины, коррозии и вспенивания, что предотвращает образование ржавчины на металлических поверхностях двигателя и радиатора, смазывает водяной насос и не дает жидкости вспениваться, циркулируя по системе.

ВНИМАНИЕ! Не используйте в качестве охлаждающей жидкости воду!!!!. Вода — довольно агрессивная среда, которая быстро разрушает все металлические детали системы охлаждения. При нагреве охлаждающая жидкость расширяется и увеличивается в объеме

Поскольку система охлаждения является герметичной, то излишки охлаждающей жидкости выталкиваются в расширительный бачок, который соединен гибким шлангом в горловиной радиатора. Когда охлаждающая жидкость остывает, она опять подается в систему охлаждения через нижний патрубок расширительного бачка. Расширительный бачок служит также для залива и долива охлаждающей жидкости в систему охлаждения. При открытии крышки расширительного бачка надо быть очень осторожным, т.к. горячие пары могут ошпарить вашу руку

При нагреве охлаждающая жидкость расширяется и увеличивается в объеме. Поскольку система охлаждения является герметичной, то излишки охлаждающей жидкости выталкиваются в расширительный бачок, который соединен гибким шлангом в горловиной радиатора. Когда охлаждающая жидкость остывает, она опять подается в систему охлаждения через нижний патрубок расширительного бачка. Расширительный бачок служит также для залива и долива охлаждающей жидкости в систему охлаждения. При открытии крышки расширительного бачка надо быть очень осторожным, т.к. горячие пары могут ошпарить вашу руку.

В салоне автомобиля находится еще один небольшой радиатор, спрятанный под торпедо, который принято называть отопителем салона автомобиля, или просто — печкой. В холодное время года водитель открывает заслонку печки, и нагретая охлаждающая жидкость начинает циркулировать через теплообменник, нагревая воздух в салоне автомобиля.

Система охлаждения довольно проста и при нормальной работе не требует какого-либо обслуживания. Если утечек охлаждающей жидкости нет, то можно спокойно ездить пару лет. Раз в два года рекомендуется полностью менять охлаждающую жидкость в системе охлаждения автомобиля. Также, надо следить за состоянием резиновых патрубков, поскольку резина со временем пересыхает и растрескивается. Очень будет неприятно, если в дороге вдруг произойдет разрыв патрубка — дальнейшее движение будет практически невозможно. Поэтому, имеет смысл через 5-6 лет проводить полную замену всех резиновых патрубков на новые.

В начало страницы

Термостат

Это небольшой прибор, с помощью которого производится переключение потоков жидкости между кругами охлаждения. Его состав весьма простой – обычная биметаллическая пластина, а также небольшая конструкция из пружин. При достижении определенной температуры происходит медленная деформация пластинки, которая двигает клапан. Положение последнего по умолчанию производит циркуляцию жидкости по малому кругу. Следовательно, при поломке неизбежно закипание антифриза. Ранее была рассмотрена детально система охлаждения ВАЗ-2106, схема циркуляции антифриза по ней. В случае поломки термостата можно его и вовсе исключить из системы. Правда, жидкость будет двигаться только по большому кругу, зимой прогрев двигателя окажется очень долгим. Результат – неправильная работа мотора и холодный салон автомобиля.

Система охлаждения двигателя автомобиля

Во время сгорания топлива в камере сгорания температура газов достигает 780…880 градусов. Часть теплоты газов передается цилиндром головке цилиндров, поршням и другим деталям, которые вследствие этого сильно нагреваются. Такие детали необходимо охлаждать, в противном случае нарушается нормальная работа двигателя из-за ухудшения смазочных свойств масла, преждевременного воспламенения рабочей смеси, детонации (в карбюраторных двигателях), уменьшения наполнения цилиндров горючей смесью или воздухом и зазоров в подвижных соединениях.

Однако охлаждение не должно быть чрезмерным, поскольку теряется полезная теплота и топливо плохо испаряется, трудно воспламеняется, медленно горит, в результате чего мощность двигателя снижается. Кроме того, частицы топлива, конденсируясь на стенках цилиндра, смывают с них масло и, стекая в картер, разжижают его, что ухудшает смазывание трущихся деталей двигателя.

Для обеспечения необходимого температурного состояния двигатель оборудован рядом устройств, механизмов и приборов, объединяемых в систему охлаждения.

В двигателях применяют два способа охлаждения: жидкостное и воздушное. В первом случае теплота от стенок цилиндров передается жидкости, которая сообщает ее воздуху, а во втором — непосредственно в окружающую среду (воздух).

В системе жидкостного охлаждения происходят следующие процессы. Вода, заполняющая водяные рубашки 9 в блок-картере (рисунок а) и 8 в головке цилиндров, омывает стенки цилиндров и камер сгорания и, нагреваясь, охлаждает детали работающего двигателя. Нагретая вода направляется в специальный охладитель 1 (радиатор), где отдает теплоту в окружающую среду. Охлажденная в радиаторе вода вновь поступает в водяную рубашку двигателя. Таким образом, в системе охлаждения происходит непрерывная циркуляция воды. В термосифонной системе охлаждения (рисунок 4.6, а) циркуляция жидкости происходит в результате разности плотностей горячей и охлажденной жидкости. Такую систему применяют сейчас только в пусковых двигателях.

Температура охлаждающей воды работающего двигателя должна находиться в пределах 80…95 градусов.

В системе охлаждения принудительного типа (рисунок б) центробежный насос 17 нагнетает воду в рубашку блок-картера и головку цилиндров двигателя, из которой нагретая вода вытесняется в радиатор 7, охлаждается и по патрубку возвращается к насосу.

Подобная схема характерна для систем охлаждения большинства двигателей.

Интенсивность циркуляции воды в системе охлаждения и потока воздуха, создаваемого вентилятором, зависит главным образом от частоты вращения коленчатого вала двигателя. Поэтому, чтобы при понижении температуры окружающего воздуха и уменьшении нагрузки двигатель не переохлаждался, используют различные устройства, регулирующие тепловой режим двигателя: термостат 14, шторки 3 или жалюзи радиатора.

Принудительная система охлаждения, постоянно сообщающаяся с атмосферой, называется открытой, а система, отделенная от атмосферы специальным паровоздушным клапаном 13, — закрытой. В закрытой системе охлаждения испарение воды меньше, поэтому ее применяют во всех автотракторных двигателях.

В системе воздушного охлаждения теплота от деталей двигателя отводится в результате обдува оребренных цилиндров и головок воздухом. У двигателей небольшой мощности, устанавливаемых на мотоциклах, детали охлаждаются встречным потоком воздуха при движении. Двигатели тракторов и автомобилей с воздушным охлаждением оборудованы вентиляторами для принудительного обдува деталей.