Система охлаждения двигателя

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.

Автомасла и все, что нужно знать о моторных маслах

Системы охлаждения двигателя: структура, принцип действия

Общие сведения

Сгорание топлива в цилиндрах двигателя сопровождается огромным выделением тепловой энергии, и только 25–40% от ее объема считается полезной составляющей. Температура газов в камере сгорания автомобильного силового агрегата может достигать 1900–2400°C. Проектируемое среднее значение этого параметра должно составлять 650–920°C. Дальнейшее увеличение теплового режима может нанести вред силовому агрегату. Поэтому лишние 60% тепла необходимо удалить из подкапотного пространства.

Перегрев двигателя может привести к следующим последствиям:

1. Увеличение силы трения в местах контакта соприкасающихся деталей.
2. Повышенный износ элементов конструкции.
3. Уменьшение допустимого теплового зазора между рабочими элементами.
4. Воспламенение моторного масла и др.

Для поддержания теплового баланса двигателя и эффективного отвода лишнего тепла в атмосферу предусмотрена система охлаждения. В задачи системы входит не только защита агрегата от перегрева. Чрезмерный отвод тепла также отрицательно сказывается на работе мотора: увеличивается вязкость масла, повышается коэффициент трения, влияющий на величину износа трущихся поверхностей.

Температура ОЖ, а значит и тепловой баланс двигателя должны находится в границах 85–95°C.
Тип структуры, ее конструктивные особенности зависят от мощности и условий эксплуатации мотора.

Характерные особенности

Основное предназначение оборудования, способствующее комплексному охлаждению мотора – это быстрый запуск двигателя, нагрев до нужной температуры, а впоследствии – сохранение этих параметров на протяжении всей работы агрегата. На всех современных ДВС устанавливают два типа устройств, которые по способу действия делятся на воздушные и жидкостные системы.

Воздушная схема для современного легкового и грузового транспорта применяется не часто. Все больше для сохранения теплового баланса применяют способ охлаждения двигателя с использованием низкозамерзающих жидкостей, это:

1. Открытый, где контакт с внешним контуром происходит посредством паровыпускного патрубка.
2. Закрытый. Смесь движется в замкнутом пространстве по кругу без контакта с атмосферным воздухом.

В зависимости от схемы циркуляции ОЖ способы охлаждения мотора разделяют на следующие виды:

1. Принудительные. Оборот охлаждающих жидкостей реализуется с помощью водяной помпы, размещенной на корпусе двигателя.
2. Термосифонные. Здесь перемещение охладителя осуществляется за счет разницы температур и изменения плотности ОЖ. В течение функционирования агрегата раствор, омывающий корпус двигателя в случае повышения температуры устремляется вверх и самопроизвольно перемещается в верхнюю емкость радиатора. Продвигаясь через сердцевину радиатора, она теряет тепловую энергию и попадает в нижнюю секцию, а затем самотеком возвращается в каналы охлаждения блока цилиндров.
3. Комбинированные. В этом случае головку мотора охлаждают по принудительной схеме, а сам корпус агрегата кондиционируется по термосифонной схеме.

Воздушные системы

Способ воздушного охлаждения мотора предусматривает оребрение поверхности головки и блока цилиндров двигателя. В этом случае излишки тепла выводятся в атмосферу при помощи мощного вентилятора, который создавая плотный воздушный поток для обдува ребер мотора, способствует стабилизации теплового баланса работающего агрегата.

Воздушное охлаждение отличается своей компактностью, так как в его конструкции отсутствует радиатор, помпа и подводящие патрубки. В результате получаем ряд преимуществ, это:

• снижение веса агрегата;
• простота обслуживания;
• из-за отсутствия жидкости, исключается риск размораживания агрегата.

Из недостатков такой схемы – это сравнительно сложный запуск мотора в случае низкой температуры воздуха, и падение производительности механизма в момент запуска вентилятора.

Сегодня обдув применяется только на отдельных моделях мотоциклов, лодочных моторов, мотоблоков и др.

Охлаждение жидкостное

Структура жидкостного охлаждения устроена следующим образом:

• рубашка охлаждения;
• вентилятор;
• диффузор;
• насос;
• отопитель салона;
• термостат;
• резиновые патрубки;
• расширительный бачок.

Нагретый антифриз по отводящим патрубкам перемещается в радиаторный отсек двигателя, где производится забор лишней тепловой энергии и затем, уже охлажденная смесь, подается в рубашку блока цилиндров. Кругооборот охладителя осуществляется благодаря присутствию перекачивающего устройства (помпы), а отвод тепла от сердцевины радиатора осуществляется за счет потока воздуха, проходящего через соты устройства. Эффективность отвода тепла контролируется термостатом и реле запуска вентилятора.

Для наполнения систем охлаждения применяют спиртосодержащие низкозамерзающие жидкости – антифризы. Количество заливаемого антифриза зависит от типа транспортного средства и производительности агрегата (2–15 л). Для слива антифриза в корпусе мотора предусмотрены заглушки, расположенные в теле блока цилиндров и нижней секции радиатора.

Радиатор

Присутствие радиатора в подкапотном пространстве сводится к его способности отводить лишнюю тепловую энергию от нагретых элементов двигателя. Оптимальные тепловые режимы для систем охлаждения находятся в границах 85–95°C. Поэтому, одна из главных задач устройства – поддержание расчетных показателей на протяжении всего рабочего цикла независимо от температуры атмосферного воздуха и условий эксплуатации механизма.

Каркас радиаторной секции производят из медного или алюминиевого сплава. Его конструкция комплектуется из следующих элементов:

• верхнего и нижнего бачка;
• сердцевины;
• отводов для соединительных патрубков;
• проушин для крепления корпуса.

Классифицируют радиаторы с учетом строения их средней части, это:

• трубчатая;
• пластинчатая;
• сотовая.

Устройство трубчатых моделей вмещает в себя квадратную или прямоугольную рамку, вверху и внизу которой размещаются емкости для приема нагретого раствора. Средняя секция собрана из вертикально установленных медных или алюминиевых профилей овального или круглого сечения, соединенных между собой горизонтально размещенными пластинами, выполненными из того же материала.

Концы профилей запаяны в верхнюю и нижнюю емкости. Установленные пластины способствуют усилению прочности конструкции, и повышения коэффициента теплоотдачи для протекающей сквозь профили ОЖ.

Средняя секция пластинчатого радиатора монтируется из вертикальных, полых внутри, пластинчатых профилей волнистой формы. Внутренняя часть устройства омывается антифризом, наружная – атмосферным воздухом. Верхние и нижние части плоского каркаса соединяются в единую конструкцию при помощи бачков для приема жидкости.

Сотовые радиаторы представляют собой набор шестигранных профилей с круглым внутренним сечением. Трубки в каркасе расположены горизонтально, навстречу движения автомобиля. Внутренняя круглая часть сердцевины обдувается проходящим атмосферным воздухом, а по каналам, расположенным в стенках профиля поступает нагретый антифриз.

Вверху радиатора находится горловина с заливным отверстием и впускным патрубком. Горловина оснащается крышкой, устройство которой включает в себя паровой и воздушный клапаны, пружину и паровыпускную трубку. При сильном нагреве двигателя антифриз начинает кипеть, напор в шлангах увеличивается, в это время срабатывает паровой дроссель, и выводит излишки пара наружу.

После удаления пара в каналах создается разряжение, способное отрицательно повлиять на состояние резиновых отводов. Для защиты подводящих трубок от повреждения служит воздухоспускной дроссель, который срабатывает в нужный момент, и поступающий внутрь воздух стабилизирует обстановку в магистрали.

Для регулирования объема ОЖ в двигателе предусмотрена расширительная емкость. Корпус бачка изготавливают из полимерных материалов. Вверху резервуара находится заливное отверстие с пробкой, конструкция которой аналогична устройству крышки радиатора.

С радиаторной секцией емкость соединяется посредством резиновой трубки, по которой добавленный антифриз попадает в общую систему. На боковую плоскость резервуара наносятся ограничительные метки (max, min), обозначающие оптимальный объем антифриза.

Помпа для антифриза

Насос, установленный в передней части мотора, предназначен для перекачивания ОЖ от двигателя к радиатору и затем – обратно. Структура насоса содержит в себе корпус, рабочий вал, опирающийся на подшипники и крыльчатку. В верхней части кожуха находится уплотнительное кольцо и приводное колесо, установленное на центральной оси. Кожух перекачивающего устройства выполнен из алюминиево-магниевого сплава, крыльчатка – из полимерного композита.

Запуск механизма производится посредством клинообразного ремня, соединяющим шкив устройства с приводным колесом, расположенным на коленчатом валу. Лопасти помпы захватывают антифриз из нижней емкости радиатора, и перекачивают его к блоку цилиндров, где он нагревается и переходит в верхний резервуар радиаторного отсека, там охлаждается и перетекает обратно.

Вентилятор

Для интенсификации восстановления теплового баланса мотора к радиатору подсоединяют электровентилятор с диффузором. Быстрое вращения лопастей увеличивает объем воздушной массы, проходящей через соты приспособления. Запуск вентилятора происходит при повышении температуры работающего мотора, вследствие этого срабатывает датчик, расположенный в корпусе блока цилиндров, и включает электродвигатель, вращающий лопасти прибора.

Современные модели автомобилей укомплектовываются электровентиляторами, работающими под управлением бортового компьютера. Время пуска электроприбора в этом случае зависит не только от температуры, но и от скорости движения. Если скорость автомобиля ниже 60 км/ч – электродвигатель отключается.

Термостат

Назначение устройства заключается в регулировании термических параметров силового агрегата, и форсирования нагрева мотора в случае запуска его в зимний период. Термостат устанавливается в рубашку охлаждения, перед отрезком, осуществляющим подачу охладителя в верхнюю емкость радиатора.

Устройства регулирования тепловых параметров двигателя изготавливаются двух видов – с жидким и твердым заполнителем. Модели, заполненные жидкостью, включают в себя следующие элементы:

• кожух;
• латунную гофрированную гильзу;
• клапан;
• шток.

Внутри гофры находится жидкое химическое вещество, которое может кипеть при +75°C. При пуске холодного мотора заслонка прибора закрыта, и смесь движется в замкнутом пространстве: помпа – рубашка блока – терморегулятор – помпа. Когда термические параметры ОЖ достигнут верхней границы со значением +75°C, состав в гильзе закипает, гофра разжимается и воздействует на стержень управления дросселем. Заслонка открывает проход, и раствор подается в верхнюю емкость радиатора.

Образец с твердым реагентом представляет собой кожух из алюминиево-магниевого соединения, внутри у него находится медный или латунный баллон, заполненный сухим раствором, состоящим из медной пудры и церезина (разновидность воска). Между емкостью и крышкой располагается резиновая мембрана с управляющим стержнем. Стержень верхним концом соединяется с клапаном. Над крышкой установлена прижимная пружина, фиксирующая тарелку дросселя в закрытом положении.

Разогретая ОЖ, омывающая баллон с реагентом, расплавляет церезин, который расширяясь воздействует на резиновую перепонку. Перепонка, изгибаясь поднимает стержень, и заслонка освобождает выпускное отверстие, что позволяет жидкой смеси перетекать в верхнюю емкость радиатора. С уменьшением температурного показателя до значения +65°C, воск кристаллизуется, дроссель закрывает окошко, и раствор продолжает уже двигаться по малой схеме.

Антифриз для автомобиля

Антифризы – это морозоустойчивые жидкие растворы, предназначенные для регулирования термического состояния двигателя, и сохраняющие свои эксплуатационные характеристики на протяжении всего срока службы. Основным преимуществом охлаждающих жидкостей является их способность в момент кристаллизации превращаться в пластичную массу, которая при расширении не разрушает каналы рубашки охлаждения.

Основой для производства антифризов служат одно- и двухатомные спиртовые соединения:

• этиленгликоль;
• пропиленгликоль;
• соли органических карбоновых кислот.

Для придания перечисленным веществам морозостойкости, их смешивают с дистиллированной водой и модифицирующими присадками. Применение модификаторов обусловлено приданием антифризу специальных свойств с учетом технических требований, предъявляемых к автомобилю в период эксплуатации. Тип добавок и их структурные составляющие определяют сферу использования ОЖ.

В зависимости от материала, на базе которого изготавливались реагенты, они делятся на три вида:

1. Органические.
2. Гибридные.
3. Неорганические.

Охлаждающие смеси на основе неорганических веществ – это составы с пакетом присадок, в которых присутствуют соли силикатных соединений. Примером низкозамерзающих жидкостей этой группы служит – Тосол. Применение «Тосола» допускается только для старых моделей автомобилей, укомплектованных медным радиатором.

Жидкость не рекомендуется применять для моторов, корпус и радиатор которых изготовлен из алюминиевых сплавов. Кроме того, ОЖ с неорганическими присадками быстро теряют свои свойства. Результатом таких изменений могут быть: помутнение раствора, появление осадка, кислотные или щелочные отложения на внутренних поверхностях рубашки охлаждения блока цилиндров.

Хорошей заменой неорганическим смесям служат карбоксилатные антифризы, изготовленные на основе производных органических карбоновых кислот. Отличие таких растворов в том, что они создают защитную пленку не по всей поверхности, а только на участках, где активно коррозионное воздействие. Это свойство жидкостей позволяет сократить расход модификаторов и тем самым увеличить срок использования ОЖ.

Средний вариант между органическими и неорганическими смесями занимают жидкости, изготовленные по гибридной технологии. Набор добавок у таких композитов может включать как соли силикатов, фосфатов, аминов, так и соли органических кислот.

Охлаждающие жидкости производятся в форме готовых к применению растворов, тарой для них служат емкости, изготовленные из химически стойких полимерных материалов. Отдельный вид антифриза составляют концентрированные составы, которые для приведения в рабочее состояние необходимо разбавить дистиллированной водой. Соотношение веществ рассчитывается заводом изготовителем и указывается на тыльной стороне резервуара.

Для удобства применения смесей, отличающихся между собой свойствами, их принято окрашивать в разные цвета. У каждого из производителей ОЖ может быть своя цветовая гамма, поэтому совпадение колера жидкости не может служить показателем совместимости растворов.

Зачем нужно охлаждение двигателя и как это работает

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания (далее — ДВС) представляет собой строгую очередность микровзрывов горючей смести в цилиндрах. Соответственно повышается и температура двигателя, которая становится критической. Подобные процессы неминуемо приводят к выходу из строя силового агрегата любого транспортного средства. Именно поэтому во всех современных ДВС обязательно применяется система охлаждения.

1. Функции и виды системы
2. Структура системы
3. Принцип работы системы
4. Основные неисправности системы
5. Основы эксплуатации и обслуживания системы
6. Постоянный контроль уровня охлаждающей жидкости
7. Диагностика негерметичности системы
8. Симптомы перегрева или недостаточного нагрева двигателя

Функции и виды системы

Основное назначение системы охлаждения и бензинового, и дизельного ДВС сводится к принудительному отводу тепла от деталей двигателя, которые нагреваются в процессе его работы, и поддержанию его рабочего температурного режима.
Помимо данной функции, система охлаждения автомобиля выполняет и ряд иных сопутствующих задач:

1. ускорение прогрева двигателя до рабочей температуры;
2. нагрев воздуха для отопления салона;
3. охлаждение системы смазки ДВС;
4. охлаждение выхлопных газов (при применении рециркуляции);
5. охлаждение воздуха (при турбонаддуве);
6. охлаждение смазки в коробке передач (при АКПП).

В зависимости от принципа действия и способа функционирования принято различать следующие системы охлаждения:

• жидкостную (основанную на отводе тепла потоком жидкости);
• воздушную (базирующуюся на охлаждении воздушным потоком);
• комбинированную (сочетающую в себе принцип действия жидкостной и воздушной систем).

Структура системы

Подавляющее большинство ДВС имеют жидкостную систему охлаждения (закрытого типа), использующую принцип принудительной циркуляции. Именно она, с одной стороны, способно обеспечить максимально эффективное охлаждение, а с другой, — является более эргономичным и комфортным способом отвода избыточного тепла от двигателя.

Устройство и принципиальная схема системы охлаждения двигателя (как дизельного, так и бензинового) включает в себя работу следующих компонентов:

1. радиатора с вентилятором (электрическим, механическим или гидравлическим);
2. радиатора отопителя («печки») с электрическим вентилятором;
3. рубашек охлаждения блока цилиндров и головки блока;
4. термостата;
5. циркуляционного (водяного) насоса («помпы»);
6. расширительного бачка;
7. крана радиатора «печки»;
8. соединительных патрубков и шлангов.

В качестве охлаждающей жидкости может использоваться вода, тосол, антифриз. Система охлаждения подавляющего числа автомобилей использует тосол, как более оптимальный вариант, из-за хорошего соотношения стоимости и функциональных характеристик.

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.

Основные неисправности системы

Если обратиться к пункту 2.3.1 ПДД и к «Перечню неисправностей…», с которыми ограничивается движение транспортных средств, то в них можно обнаружить полное отсутствие упоминаний о проблемах, связанных с системой охлаждения двигателя. Это означает, что поломки системы не позиционируются в качестве неисправностей, с которыми запрещается движение. А, следовательно, система охлаждения и ее ремонт – это личное дело каждого водителя, степень его комфорта на дороге.

Каковы же основные «несерьезные» проблемы, которые может испытывать система охлаждения ДВС?

Во-первых, наиболее распространена негерметичность или течь охлаждающей жидкости. Причем, ее причины могут заключаться в смене уличной температуры (чаще – наступления сезона морозов). Среди популярных причин – и закоксованность патрубков и шлангов, которые под постоянным воздействием высокой температуры теряют эластичность. Протекание охлаждающей жидкости обуславливается и физическими повреждениями основного радиатора и радиатора «печки», полученными либо химическим путем (например, реактивами, входящими в состав тосола), либо посредством механического воздействия (например, удара).

Во-вторых, не менее популярная неисправность – выход из строя (или заклинивание) термостата. Клапан термостата (устройство, находящееся в постоянном контакте с жидкостью), постепенно коррозирует. В конечном счете, происходит его заклинивание, что исключает срабатывание в системе «открыто-закрыто». Результаты подобного состояния термостата двояки:

1. при заклинивании в положении «открыто» охлаждающая жидкость двигается только по большому кругу (с постоянным использованием радиатора), что приводит к слабому и длительному прогреву двигателя и, соответственно, плохой обогреваемости салона автомобиля;
2. при заклинивании в положении «закрыто» охлаждающая жидкость, напротив, двигается только по малому кругу (без использования радиатора), что обусловливает перегрев двигателя и может привести к необратимым изменениям в структуре металла, уменьшению ресурса силового агрегата и даже к его поломке.

В-третьих, серьезной неприятностью представляется поломка циркуляционного насоса (или «помпы»). Чаще всего эта неисправность связана с выходом из строя подшипника «помпы» — ее основной детали. Причины банальны – износ или некачественная запчасть. Спрогнозировать поломку затруднительно, но уловить начало нестандартной работы «помпы» более чем возможно – по характерному свистящему звуку подшипника. Он означает, что циркуляционный насос требует немедленной замены.

В-четвертых, при определенных условиях возможно засорение системы охлаждения двигателя. Причинами подобного состояния является, как правило, отложение солей в каналах системы охлаждения (радиатора, блока, головки блока). При этом нарушается циркуляция охлаждающей жидкости и отвод излишнего тепла от двигателя и его деталей ухудшается. В конечном счете, это приводит к перегреву двигателя со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Основы эксплуатации и обслуживания системы

Контроль за состоянием системы охлаждения – это необходимое условие комфортного движения на транспортном средстве. Несмотря на то, что неисправности указанной системы не запрещают эксплуатации автомобиля, водитель должен понимать опасность перспективы выхода ее из строя. Перегрев двигателя, более чем возможный в теплое время года, и недостаточный обогрев салона автомобиля в зимнюю пору приводит к необходимости ремонта, порой весьма дорогостоящего.
Соблюдение элементарных правил эксплуатации системы охлаждения двигателя позволит избежать, вовремя предупредить или минимизировать воздействие неисправностей на нормальную работу автомобиля.

Постоянный контроль уровня охлаждающей жидкости

Расширительный бачок служит для визуального контроля за уровнем жидкости в системе охлаждения. Дело в том, что объем системы охлаждения постоянен, а вот объем жидкости изменяется в зависимости от условий эксплуатации. При понижении или повышении уровня охлаждающей жидкости (указанного на расширительном бачке) необходимо корректировать ее количество в системе.

Диагностика негерметичности системы

Постоянное понижение уровня охлаждающей жидкости чаще всего связано с ее протеканием. Многочисленные соединения патрубков с элементами системы охлаждения, коррозия основного радиатора или радиатора «печки» приводят к постоянному уменьшению уровня жидкости в расширительном бачке. Диагностирование проблемы связано с обнаружением темных пятен на узлах и агрегатах, расположенных в моторном отсеке, мокрым следам на проезжей части, а также по характерному сладковато-приторному запаха тосола. Более серьезный характер носит обнаружение следов тосола на масляном щупе, что приводит к дорогостоящему ремонту двигателя.

Симптомы перегрева или недостаточного нагрева двигателя

Перегрев может быть связан с несколькими причинами:

1. заклиниванием термостата в положении «закрыто»;
2. засорением каналов системы;
3. недостаточным уровнем жидкости в системе.

А вот недостаточный нагрев двигателя автомобиля свидетельствует исключительно о заклинивании термостата, который работает только в положении «открыто».

Подведем итог. Система охлаждения двигателя выполняет функции отвода излишнего тепла от силового агрегата, образовавшегося в процессе работы, и поддержания нормального (рабочего) режима его эксплуатации.

Источник Источник http://carspec.info/sistema-ohlazhdeniya
Источник Источник Источник Источник Источник http://prem-motors.ru/sistemy-ohlazhdenija-dvigatelja-struktura-princip-dejstvija/
Источник Источник http://znanieavto.ru/otvod-tepla/sistema-oxlazhdeniya-dvigatelya-avtomobilya.html