Устройство системы охлаждения двигателя

Устройство системы охлаждения двигателя

В настоящее время в подавляющем большинстве легковых и грузовых транспортных средств установлена жидкостная (или водяная) система охлаждения закрытого типа. Это обусловлено тем, что она позволяет добиться равномерного и достаточно быстрого охлаждения цилиндроблока, при этом не производит сильного шума. Рассмотрим устройство узла на ее примере.

Она состоит из следующих элементов:

• радиатор для хладагента;
• радиатор для масла (присутствует не на всех моделях);
• теплообменник;
• вентилятор;
• насос;
• расширительный бачок;
• термостат;
• система шлангов и патрубков.

Рубашка цилиндров также является составной частью узла.

Основная задача радиатора – понижение температуры жидкости, которая циркулирует по контуру узла. Для этого он имеет трубчатое устройство, которое существенно облегчает отдачу тепла.

Масляный радиатор используется для понижения температуры масла в автомобильной системе смазки. Дело в том, что во время работы оно тоже достаточно сильно нагревается. Это обусловлено интенсивным трением смазываемых деталей, а также поступлением тепла от цилиндров.

Теплообменник используется для нагрева воздуха, который через него проходит. Это необходимо для запуска двигателя в холодное время года.

Вентилятор при необходимости нагнетает воздушный поток на радиатор, тем самым делая его прохождение (а значит, и охлаждение) более интенсивным. Устройство приводится в движение коленвалом или сцеплением.

Насос обеспечивает стабильную циркуляцию жидкости в системе, поддерживая ее давление на одном и том же уровне. Он вращается за счет подключения к коленчатому валу.

Расширительный бачок нужен на случай, если объем жидкости существенно возрастет в результате ее нагрева. Это устройство предотвращает повышение давления в патрубках, тем самым не допуская нарушения их целостности и утечку.

Термостат определяет количество охладителя в зависимости от степени его нагрева. Его основное назначение – регулировка температуры в целях ее поддержания на одном и том же уровне. На современных моделях транспортных средств вместо термостата стоит температурный датчик, который передает информацию на ЭБУ. Он, в свою очередь, вычисляет необходимые давление и температуру и подает соответствующие команды на клапаны.

Патрубки и шланги служат для соединения между собой всех остальных составных элементов системы. Именно по ним циркулирует охладитель по пути от одной детали к другой.

Следует отметить, что описанное выше устройство используется как на бензиновых, так и на дизельных двигателях.

Также на некоторых ДВС присутствует дополнительная система. Она помогает избежать перегрева, когда мотор длительное время работает вхолостую. Чаще всего ее устанавливают на пожарные машины, бетономешалки и другой транспорт специального назначения.

Система охлаждения предназначена для. Назначение и классификация систем охлаждения

Температура газов в цилиндрах работающего двигателя достигает 1800-2000 градусов. Только часть выделенного при этом тепла преобразуется в полезную работу. Оставшаяся часть отводится в окружающую среду системой охлаждения, системой смазки и наружными поверхностями двигателя.

Чрезмерное повышение температуры двигателя приводит к выгоранию смазки, нарушению нормальных зазоров между его деталями следствием чего является резкое возрастание их износа. Возникает опасность заедания и заклинивания. Перегрев двигателя вызывает уменьшение коэффициента наполнения цилиндров, а в бензиновых двигателях еще и детонационное сгорание рабочей смеси.

Большое снижение температуры работающего двигателя также нежелательно. В переохлажденном двигателе мощность снижается из-за потерь тепла; вязкость смазки увеличивается, что повышает трение; часть горючей смеси конденсируется, смывая смазку со стенок цилиндра, повышая тем самым износ деталей. В результате образования серных и сернистых соединений стенки цилиндров подвергаются коррозии.

Система охлаждения предназначена для поддержания наивыгоднейшего теплового режима. Системы охлаждения подразделяются на воздушные и жидкостные. Воздушные в настоящее время на автомобилях встречаются крайне редко. Системы жидкостного охлаждения могут быть открытыми и закрытыми. Открытые системы – системы, сообщающиеся с окружающей средой через пароотводную трубку. Закрытые системы разобщены от окружающей среды, а поэтому давление охлаждающей жидкости в них выше. Как известно, чем выше давление, тем выше температура закипания жидкости. Поэтому закрытые системы допускают нагрев ОЖ до более высоких температур (до 110-120 градусов).

По способу циркуляции жидкости системы охлаждения могут быть:

• принудительными, в которых циркуляция обеспечивается насосом, расположенным на двигателе;
• термосифонными, в которых циркуляция жидкости происходит за счет разницы плотности жидкости, нагретой деталями двигателя и охлажденной в радиаторе. Во время работы двигателя жидкость в рубашке охлаждения нагревается и поднимается в верхнюю ее часть, откуда через патрубок поступает в верхний бачок радиатора. В радиаторе жидкость отдает теплоту воздуху, плотность ее повышается, она опускается вниз и через нижний бачок вновь возвращается в систему охлаждения.
• комбинированными, в которых наиболее нагретые детали (головки блоков цилиндров) охлаждаются принудительно, а блоки цилиндров – по термосифонному принципу.

Виды 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.

1. ведущий шкив привода вентилятора и генератора;
2. приводной ремень;
3. генератор;
4. ведомый шкив привода вентилятора;
5. защитная сетка;
6. вал вентилятора;
7. направляющий аппарат вентилятора;
8. ротор вентилятора;
9. кожух;
10. головка цилиндра;
11. задний дефлектор (направляющий щиток);
12. цилиндр;
13. средний дефлектор;
14. 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.

Принцип работы системы охлаждения. Принцип работы системы

Принцип функционирования системы охлаждения двигателя (и бензинового, и дизельного) весьма прост и основан на целенаправленной циркуляции охлаждающей жидкости. Охлаждающая жидкость, забирая тепло у деталей двигателя (в рубашках охлаждения), под воздействием давления, создаваемого водяным насосом, начинает циркулировать по системе, осуществляя теплообмен.

Первоначально движение жидкости осуществляется при закрытом термостате по малому кругу, то есть без работы радиатора. Это делается для того, чтобы убыстрить процесс прогрева двигателя и доведения его до рабочей температуры. После возврата жидкости в рубашки охлаждения процесс циркуляции продолжается.

В том случае, когда температура достигает высоких показателей (в пределах 100 градусов), открывается термостат, и охлаждающая жидкость начинает двигаться по большому кругу, заходя в радиатор. Это сразу же остужает двигатель, ибо в систему охлаждения поступает жидкость, ранее не использовавшаяся (находившаяся в радиаторе). Сам радиатор охлаждается потоком атмосферного воздуха.
При дальнейшем нагреве двигателя (например, в летний период), когда жидкость не успевает остывать до необходимого температурного уровня, специальное устройство автоматически включает электрический вентилятор («ленивец»), дополнительно охлаждающий радиатор и частично двигатель. Вентилятор работает до достижения необходимого уровня температуры жидкости, и специальное устройство выключает его. Механический вариант вентилятора, соединенный с коленвалом ременной передачей, работает в постоянно действующем режиме.

При необходимости (например, в холодное время года) охлаждающая жидкость через открытый кран отопителя заходит в «печку», где с помощью радиатора, с одной стороны, дополнительно остывает, отдавая избыточное тепло, а с другой, — обогревает воздух в салоне автомобиля.

Система охлаждения двигателя. Как устроена система охлаждения двигателя автомобиля, работающего на антифризе?

В зависимости от того, какое охлаждение – воздушное или на антифризе, отличается схема системы охлаждения двигателя.Итак, общее устройство системы охлаждения двигателя автомобиля, работающего на антифризе состоит из следующих элементов:1. «Водяная рубашка». Полости между двойными стенками двигателя, имеющие сообщение друг с другом. Расположены в зонах присутствия избытка тепла. Фактически это всё пространство вокруг цилиндров ДВС, заполненное охлаждающей жидкостью.2. Термостат. Специальный клапан между «рубашкой» ДВС и входным патрубком устройства радиатора. Когда клапан открывается, для охлаждающей жидкости возникают все условия, чтобы она беспрепятственно попадала в радиатор. Излишки жидкости возвращаются в водяную рубашку через обводный канал. В зависимости от конструктивных особенностей СО, модели силового агрегата, компоновки ДВС термостат может иметь разную локацию. Чаще всего термостат расположен в зоне выхода антифриза из головки блока цилиндров.3. Радиатор. Устройство, предназначенное непосредственно для отдачи (отвода) тепла в атмосферу и охлаждения жидкости внутри каналов. Представляет собой конструкцию из трубок, спаянных в виде прямоугольника, крепящегося на двух бачках. Изготавливается из металла (меди, алюминия), нескольких металлов (медь + латунь), комбинации металла и пластика. Большинство современных радиаторов – с алюминиевой сердцевиной с бачками из армированного пластика. В этом случае деталь обладает более высокими показателями коррозионной стойкости и теплопроводности. Устройство монтируется в зоне, которая лучше всего обдувается. Идеальный вариант – зона в подкапотном пространстве спереди автомобиля (причем к такому конструкционному решению инженеры нередко прибегают даже, если ДВС имеет заднее расположение). У некоторых автомобилей радиаторы устанавливаются возле боковых стенок авто. Но как правило, в этом случае о обдуве заботится воздухозаборник, а радиаторов – несколько. Такой вариант можно встретить у спорткаров.

Система охлаждения неисправности. Возможные неисправности системы охлаждения двигателя

На современных автомобилях активно применяется комбинированная система охлаждения, которая представляет собой совокупность воздушной и жидкостной системы. Данное решение позволяет наиболее эффективно поддерживать заданный температурный режим для различных видовнезависимо от их типа и особенностей конструкции. В устройство таких систем включено большое количество различных элементов. По этой причине список, в который внесены основные неисправности системы охлаждения двигателя, является достаточно широким.

Начнем с того, что в системе охлаждения присутствует рабочая  охлаждающая жидкость (ОЖ). Ранее такой жидкостью была обычная вода, но сегодня повсеместно используется тосол или антифриз . Данная спецжидкость имеет определенные свойства, которые позволяют обеспечить не только быстрый выход ДВС на рабочие температуры и последующее качественное охлаждение мотора, но и сохранить работоспособность, а также продлить срок службы отдельных элементов охлаждающих систем.

При этом необходимо знать, что от уровня ОЖ, а также от состояния рабочей жидкости напрямую зависит эффективность работы всей системы охлаждения двигателя. Добавим, что срок службы такой жидкости ограничен. Тосол или антифриз рекомендуется менять каждые 2-3 года или через 40-50 тыс. км. пробега. В отдельных случаях, например, во время смены одного типа ОЖ на другой, рекомендуется дополнительно промывать систему охлаждения.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как и чем промыть систему охлаждения двигателя своими руками . Из этой статьи вы узнаете о доступных способах промывки системы, а также о различных средствах, которые позволяют удалить накипь, продукты распада антифриза и другие отложения.

• Теперь перейдем к самим неполадкам. Одними из самых частых проблем являются неисправности радиатора, помпы и термостата. Что касается радиатора, данный элемент начинает течь, может засориться его наружная поверхность или произойти закупорка внутренних каналов. В ряде случаев радиатору нужен ремонт . В случае проблем с термостатом двигатель может перегреваться или не выходить на рабочие температуры , оставаясь холодным. Это зависит от того, как термостат осуществляет перепускание жидкости по малому и большому кругу. В норме при нагреве ОЖ в малом кругу устройство открывает доступ к радиатору. Если этого не происходит, будет перегрев. В том случае, когда термостат постоянно держит открытым большой круг, жидкость не сможет прогреться, а мотор не выйдет на рабочую температуру.
• Неисправности водяного насоса (помпы) приводят к подтеканию ОЖ в области посадочного места насоса, а также к тому, что циркуляция жидкости может полностью или частично прекратиться. В результате ДВС перегревается, существует риск повреждения системы охлаждения продуктами износа помпы и т.п. Особо опасно заклинивание насоса на моторах, где помпа приводится в действие ремнем ГРМ. Если центробежный насос-помпу заклинит и оборвет приводной ремень, тогда на многих  силовых агрегатах в результате гнет клапана механизма газораспределения.

  Также следует отметить и неисправности вентилятора системы охлаждения . Чаще всего они связаны с приводом на автомобилях, где указанный элемент приводится в действие механически, возможна неполадка термореле или электродвигателя в случае с электрическим вентилятором, низкое давление масла в устройствах с гидравлическим приводом, проблемы с вискомуфтой и т.д.

• Еще одной частой поломкой является прогорание прокладки головки блока цилиндров , а также дефекты самой плоскости ГБЦ в области прилегания к блоку цилиндров. Также встречаются трещины в БЦ или ГБЦ , затрагивающие каналы системы охлаждения (рубашку охлаждения двигателя). Достаточно часто к потере герметичности приводят и проблемы с патрубками, которые могут растрескиваться или засоряться, утечки ОЖ появляются в месте их крепления.
• Отдельного внимания заслуживают и проблемы с электроникой, которая взаимодействует с системой охлаждения. Неисправности датчика температуры двигателя или проблемы с указателем температуры на приборной панели достаточно распространены. Добавим, что неполадки или сбои в работе температурных датчиков могут приводить к тому, что вентилятор охлаждения может работать некорректно, в результате чего происходят отклонения от оптимального температурного диапазона во время работы двигателя.