Как работает система охлаждения двигателя автомобиля для начинающих водителей
- Как работает система охлаждения двигателя автомобиля для начинающих водителей
- Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Термостат
- Жидкостная система охлаждения двигателя. Схема, элементы системы охлаждения и их работа
- Система охлаждения двигателя неисправности. Причины неисправностей охлаждающей системы
- Принцип работы системы охлаждения. Назначение системы охлаждения двигателя
- Воздушная система охлаждения двигателя. Дополнительные функции
- Устройство системы охлаждения. Назначение и виды системы охлаждения
- Система охлаждения двигателя большой и малый круг. Что такое большой и малый круг системы охлаждения двигателя?
Как работает система охлаждения двигателя автомобиля для начинающих водителей
Возьмем, например, систему охлаждения мотора. Если она неисправна или режим работы двигателя превышает заложенные при ее проектировании рабочие показатели есть вероятность, что вы можете увидеть редкое явление, которое впоследствии будет приходить вам в кошмарных снах, из-под капота начнет валить густой горячий пар, а стрелка датчика температуры двигателя упрется в красную зону отмечая критический перегрев мотора. Двигатель после такой паровой бани и предельных температур вполне возможно отправится в автосервис на капитальный ремонт или прямиком на свалку. Таков результат неправильной работы системы охлаждения.
И так, первая полезная информация для новичков. Цель системы охлаждения- создать идеальные термические условия работы для двигателя, которые исключат возможность его перегрева. В ДВС происходят экзотермические реакции (то есть он производит большое количество тепла) и в том случае если система охлаждения не в состоянии забрать излишнее тепло от блока цилиндров, двигатель начнет деформироваться (может повести головку блока цилиндров), масло будет не в состоянии обеспечить достаточную защиту (ухудшаться его защитные свойства), двигатель начнет быстро изнашиваться и в конечном счете его заклинит.
Самой важной частью системы охлаждения двигателя безусловно является водяной насос. Он заставляет охлаждающую жидкость созданную на основе этиленгликоля циркулировать по самым горячим частям двигателя, а также через корпус термостата, радиатор, радиатор отопителя и другие трубки и шланги входящие в систему охлаждения.
Все двигатели внутреннего сгорания охлаждаются посредством конвективного теплообмена (перенос теплоты в неравномерно нагретой жидкой, газообразной и иных текучих средах, более подробно читайте здесь: yandex.ru ) и почти во всех современных автомобилях в качестве жидкого антифриза используется жидкость, основанная на этиленгликоле. У нее есть ряд преимуществ по сравнению с другими техническими жидкостями, такие как высокая теплоемкость, очень высокая температура кипения и низкая температура замерзания. Именно ее прокачивает через двигатель водяной насос приводимый в движение от коленвала приводным ремнем привода вспомогательных агрегатов.
Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Термостат
Система охлаждения должна обеспечивать максимально быстрый выход силовой установки на оптимальный температурный режим. И чтобы это обеспечить, в конструкцию включен термостат. Чтобы понять, для чего он нужен – немного теории.
Если бы конструкция системы состояла только из рубашки и насоса, то двигатель очень быстро бы перегревался, поскольку жидкость двигалась только по каналам в блоке и отвести тепло ей было бы некуда.
Устройство и принцип работы термостата
Чтобы избежать этого в конструкцию включили радиатор. Но из-за его наличия объем антифриза или тосола увеличивался, к тому же назначение радиатора – отвод тепла, поэтому двигатель очень долго будет выходить на нужную температуру, особенно в зимний период.
Для обеспечения быстрого выхода на необходимую температуру, систему охлаждения разделили на два кольца – малое (задействованы только рубашка охлаждения и насос) и большое (рубашка + насос + радиатор).
Разделением на кольца и занимается термостат. Представляет он собой клапан, который срабатывает от повышения температуры. На разных авто температура его срабатывания отличается, но в целом он работает в диапазоне – 85-95 град. С.
Корпус термостата располагается обычно на блоке цилиндров возле канала, ведущего на радиатор. Пока температура мотора низкая, термостат перекрывает этот канал и жидкость перемещается только по рубашке. По мере повышения температуры этот клапан начинает постепенно открываться, пуская жидкость уже по большому кольцу, с задействованием радиатора. При достижении определенного температурного значения он открывается полностью, и жидкость уже движется только по большому кольцу.
Жидкостная система охлаждения двигателя. Схема, элементы системы охлаждения и их работа
Основные элементы, из которых состоит схема системы охлаждения двигателя, встречаются и схожи у разных типов моторов: инжекторных, дизельных и карбюраторных.
Общая схема жидкостной системы охлаждения двигателя
Жидкостное охлаждение мотора дает возможность в равной мере забирать тепло со всех узлов и деталей двигателя не зависимо от степени тепловой нагрузки. Двигатель с использованием водяного охлаждения создает меньше шума, чем двигатель с воздушным охлаждением, обладает большей скоростью прогрева при пуске.
Система охлаждения двигателя содержит следующие детали и элементы:
- рубашка охлаждения (водяная рубашка);
- радиатор;
- вентилятор;
- термостат ;
- жидкостный насос (помпа);
- расширительный бачок;
- соединительные патрубки и сливные краны;
- отопитель салона.
- Рубашкой охлаждения («водяной рубашкой») принято считать сообщающиеся между двойными стенками полости в тех местах, где наиболее нужен вывод избыточного тепла.
- Радиатор. Предназначен для рассеивания тепла в окружающую атмосферу. Он конструктивно состоит из множества изогнутых трубочек с дополнительными ребрами для увеличения теплоотдачи.
- Вентилятор, включающийся электромагнитной, реже гидравлической муфтой, при срабатывании температурного датчика охлаждающей жидкости усиливает набегающий на авто воздушный поток. Вентиляторы с “классическим” (постоянно включенным) ременным приводом встречаются в наши дни редко, в основном, на старых автомобилях.
- Центробежный жидкостный насос (помпа) в системе охлаждения обеспечивает постоянную циркуляцию охлаждающей жидкости. Привод помпы чаще всего реализован с помощью ремня или шестерней. Двигатели с турбонаддувом и с непосредственным впрыском топлива, как правило, снабжены дополнительной помпой.
- Термостат – главный узел, регулирующий потоки охлаждающей жидкости, устанавливается обычно между входным патрубком радиатора и «водяной рубашкой» двигателя , конструктивно выполнен в виде биметаллического или электронного клапана. Назначение термостата – поддержание заданного рабочего температурного диапазона охлаждающей жидкости при всех режимах работы двигателя.
- Радиатор отопителя очень похож на радиатор системы охлаждения меньших размеров и расположен в салоне авто. Принципиальное отличие состоит в том, что радиатор отопителя передает тепло в салон, а радиатор системы охлаждения – в окружающую среду.
Система охлаждения двигателя неисправности. Причины неисправностей охлаждающей системы
Система охлаждения двигателя – сложный механизм, состоящий из множества деталей. Низкое качество, износ, поломка любой из этих деталей могут привести к неполадкам в работе системы. Одна из распространенных причин ее поломок – использование некачественной охлаждающей жидкости, а также отсутствие регулярного контроля ее уровня.
Поломка системы охлаждения двигателя может быть вызвана неисправностью любого из ее узлов
Для каждой детали системы охлаждения двигателя характерны свои неисправности.
- Радиатор, по которому циркулирует антифриз, часто страдает от загрязнений сердцевины или наружной поверхности, что приводит к перегреву двигателя, а нарушение герметичности радиатора вследствие износа чревато наружными утечками антифриза.
- Центробежный насос, обеспечивающий циркуляцию охлаждающей жидкости, достаточно быстро изнашивается, особенно страдают уплотнители и подшипники. Распространенными поломками является нарушение его герметичности, обрыв или слабое натяжение ремня передачи. Все это может привести к перегреву.
- Вентилятор дополняет работу радиатора и обеспечивает охлаждение двигателя в моменты, когда автомобиль стоит. Вентилятор может приводиться в движение приводами разного типа: механическим, гидравлическим, электрическим. Для каждого из них характерны свои поломки, угрожающие перегревом или переохлаждением двигателя.
- Термостат – важная деталь системы охлаждения, оснащенная клапаном и регулирующая поступление охлаждающей жидкости в контуры радиатора. При его поломках возможно переохлаждение или перегрев двигателя, а вот неисправность датчика и/или указателя температуры обычно приводит к его переохлаждению.
- Охлаждение блока цилиндров и его головки осуществляется за счет циркуляции охлаждающей жидкости по многочисленным каналам рубашки охлаждения, в которой иногда возникают трещины. Нарушения в функционировании системы охлаждения могут быть связаны с прогоранием прокладки головки блока цилиндров. Эти проблемы провоцируют внутренние и наружные утечки антифриза.
- Расширительный бачок, из которого в систему охлаждения поступает жидкость, закупоривается пробкой с воздушным и паровым клапанами. Если ее герметичность нарушена или один из клапанов неисправен, охлаждающая жидкость активно испаряется, что приводит к снижению ее уровня и чревато перегревом двигателя.
Принцип работы системы охлаждения. Назначение системы охлаждения двигателя
Сгорание топлива в камере сгорания двигателя происходит с температурой 2000-2500°C, поэтому спустя непродолжительное время вся конструкция силового агрегата сильно нагревается. Этот нагрев опасен для двигателя, так как из-за расширения деталей зазоры между ними уменьшаются, детали испытывают усиленный износ, а при слишком высоком нагреве и вовсе происходит заклинивание. Также из-за нагрева камеры сгорания происходит детонация топливно-воздушной смеси, и двигатель работает нестабильно. Поэтому излишнее тепло от двигателя необходимо постоянно отводить.
С другой стороны, нельзя допускать и чрезмерного охлаждения двигателя, так как в этом случае он будет работать нестабильно, с потерей мощности и большим расходом топлива. Дело в том, что при контакте топливно-воздушной смеси с холодными стенками камеры сгорания происходит конденсация топлива, из-за чего оно плохо сгорает и частично стекает в картер двигателя.
Таким образом, температуру двигателя необходимо поддерживать на некотором среднем уровне. Практика показывает, что температура мотора, при котором он выходит на оптимальный режим работы, составляет 85-90°C (и не должна превышать 105°C). И именно задачу поддержания оптимальной температуры двигателя и решает система охлаждения двигателя.
- ведущий шкив привода вентилятора и генератора;
- приводной ремень;
- генератор;
- ведомый шкив привода вентилятора;
- защитная сетка;
- вал вентилятора;
- направляющий аппарат вентилятора;
- ротор вентилятора;
- кожух;
- головка цилиндра;
- задний дефлектор (направляющий щиток);
- цилиндр;
- средний дефлектор;
- передний дефлектор;
Система охлаждения современного двигателя может выполнять и еще несколько функций:
- Нагрев холодного двигателя при пуске;
- Охлаждение масла в системе смазки;
- Нагрев воздуха в системе отопления;
- Охлаждение трансмиссионного масла в АКПП;
- При наличии системы рециркуляции отработанных газов — охлаждение выхлопных газов;
- При наличии турбонаддува — охлаждение воздуха перед подачей в турбокомпрессор.
Как нетрудно заметить, система охлаждения решает массу задач, и без нее работа двигателя и комфортная езда на автомобиле были бы просто невозможны.
Воздушная система охлаждения двигателя. Дополнительные функции
Кроме своей главной задачи – отвода тепла от нагревающихся элементов, жидкостная система охлаждения двигателя обеспечивает также:
- Прогрев силового агрегата в холодное время года
В современных системах жидкостного охлаждения предусмотрено два контура, по которым может циркулировать охлаждающая жидкость. Это сделано для того, чтобы в момент пуска холодного двигателя, когда его детали и сама жидкость имеют низкую температуру, циркуляция теплоносителя осуществлялась по малому кругу (мимо радиатора).
Обеспечивается это термостатом, который в момент, когда температура поднимется до определенного уровня (70-80 градусов Цельсия), открывается, давая возможность теплоносителю циркулировать по большому кругу (через радиатор). Таким образом, осуществляется ускоренный процесс прогрева двигателя.
- Нагревание воздуха в салоне автомобиля
В холодное время года с помощью горячего теплоносителя происходит нагревание воздуха в салоне автомобиля. Для этого служит дополнительный радиатор, установленный в салоне и оснащенный собственным вентилятором. С их помощью тепло, отобранное от горячей жидкости, распространяется по всему объему салона.
- Снижение температуры нагнетаемого в цилиндры воздуха
Специально для двигателей, оснащенных турбонагнетателями, предусмотрены двухконтурные системы, в которых один контур обеспечивает охлаждение жидкости, а второй – охлаждение воздуха.
Кроме того, контур охлаждения теплоносителя также представляет собой двухконтурную систему, один контур которой охлаждает головку блока цилиндров, а другой – сам блок.
Это вызвано тем, что в турбированном моторе температура головки блока цилиндров должна быть ниже температуры самого блока на 15…20 градусов Цельсия. Особенностью такой системы охлаждения является то, что каждый контур контролируется собственным термостатом.
Устройство системы охлаждения. Назначение и виды системы охлаждения
Температура газов в камере сгорания в момент воспламенения смеси превышает 2000°С. Такая температура при отсутствии искусственного охлаждения привела бы к сильному нагреву деталей двигателя и их разрушению. Поэтому необходимо воздушное или жидкостное охлаждение двигателя. При воздушном охлаждении не требуются радиатор, водяной насос и трубопроводы, отпадает опасность «размораживания» двигателя зимой при заправке системы охлаждения водой. Поэтому, не смотря на повышенную затрату мощности на приведение в действие вентилятора и затруднённый пуск при низкой температуре применяют воздушное охлаждение на лёгковых машинах и ряде зарубежных автомобилей.
Система охлаждения — жидкостная закрытого типа с принудительной циркуляцией жидкости, с расширительным бачком. Такая система заполняется водой или антифризом, не замерзающим при температуре до минус 40°С.
При чрезмерном охлаждении двигателя увеличиваются потери тепла с охлаждающей жидкостью, неполностью испаряется и сгорает топливо, которое в жидком виде проникает в поддон картера и разжижает масло. Это приводит к снижению мощности и экономичности двигателя и быстрому износу деталей. При перегреве двигателя происходят разложение и коксование масла ускоряющие, отложение нагара, вследствие чего ухудшается отвод тепла. Из-за расширения деталей уменьшаются температурные зазоры, увеличиваются трение и износ деталей, ухудшается наполнение цилиндров. Температура охлаждающей жидкости при работе двигателя должна составлять 85-100°С.
В автомобильных двигателях применяют принудительную (насосную) систему жидкостного охлаждения. Такая система включает рубашки охлаждения цилиндров, радиатор, водяной насос, вентилятор, жалюзи, термостат, сливные краники, указатели температуры охлаждающей жидкости.
Жидкость, циркулирующая в системе охлаждения, воспринимает тепло от стенок цилиндров и их головок и передаёт его через радиатор окружающей среде. Иногда предусматривается направление потока циркулирующей жидкости через водораспределительную трубу или продольный канал с отверстиями в первую очередь к наиболее нагретым деталям (выпуклые клапаны, свечи зажигания, стенки камеры сгорания).
В современных двигателях система охлаждения двигателя используется для подогрева впускного трубопровода, охлаждения компрессора и отопления кабины или пассажирского помещения кузова. В современных автомобильных двигателях применяют закрытые системы жидкостного охлаждения, сообщающиеся с атмосферой через клапаны в пробке радиатора. В такой системе повышается температура кипения воды, закипает вода реже и меньше испаряется.
Система охлаждения двигателя большой и малый круг. Что такое большой и малый круг системы охлаждения двигателя?
Система охлаждения практически всех двигателей автомобилей ВАЗ имеет большой и малый круг.
На примере системы охлаждения карбюраторного двигателя 21083 (1,5 л) автомобилей ВАЗ 21083, 21093, 21099 попробуем разобраться что в них входит, для чего они нужны и как работают. Эта информация будет полезна при самостоятельной диагностике таких ее неисправностей как: двигатель не прогревается, двигатель перегревается , двигатель слишком долго прогревается, не включается вентилятор радиатора и, наоборот, не выключается вентилятор радиатора. И ряда других, связанных с работой системы охлаждения (не греет печка, печка гонит только горячий воздух и пр.).
Работа малого круга системы охлаждения двигателя.
На холодном, только что запущенном двигателе, когда охлаждающая жидкость (ОЖ) холодная и ее температура ниже 87º, перепускной клапан термостата открыт, а основной закрыт и охлаждающая жидкость циркулирует строго по малому кругу системы охлаждения. Малый круг включает в себя следующие элементы: блок цилиндров, головка блока, радиатор отопителя (печки) салона, блок подогрева карбюратора, корпус (верхняя часть) термостата. Что способствует их интенсивному прогреву и быстрому выводу двигателя на рабочую температуру. А так же быстрый нагрев позволяет печке практически сразу задуть теплым воздухом и сэкономить немного топлива.
Включение в работу большого круга системы охлаждения.
По мере прогрева двигателя автомобиля, при температуре около 87º основной клапан термостата начинает открываться так как термоэлемент внутри клапана расширяется, а перепускной зарываться. Охлаждающая жидкость начинает поступать в нижнюю часть термостата и далее в радиатор . Это вступает в работу большой круг системы охлаждения. В нем к перечисленным элементам малого круга добавляется нижняя часть термостата и радиатор с патрубками. Некоторое время ОЖ циркулирует как по малому так и по большому кругам.
Совместная работа малого и большого круга системы охлаждения.
При температуре 102º перепускной клапан термостата полностью закрыт, а основной полностью открыт (ход клапана 8 мм). Охлаждающая жидкость циркулирует по всем элементам системы охлаждения включая радиатор, который необходим для интенсивного охлаждения ОЖ при движении автомобиля. Расширяющаяся ОЖ выбрасывается в расширительный бачок , ее уровень приближается и иногда даже переваливает за метку MAX.
Таким образом мы выяснили, что малый и большой круг системы охлаждения двигателя это всего лишь урезанный и полный набор ее элементов по которым движется охлаждающая жидкость. И такое разделение на два круга необходимо, для максимально быстрого прогрева двигателя и поддержания оптимального температурного режима когда он прогрет.