Устройство и принцип работы системы охлаждения двигателя

Устройство и принцип работы системы охлаждения двигателя

Помимо главной функции отвода тепла от основных узлов двигателя автомобиля, система охлаждения решает ряд дополнительных задач. Фактически она участвует в работе системы смазки, отопления салона, выхлопа и рециркуляции отработавших газов, турбонаддува и коробки передач. О том, как она устроена, а также в чем заключается принцип работы охлаждающей системы и пойдет речь далее.

1. Виды систем охлаждения двигателя
2. Устройство и принцип работы системы охлаждения ДВС
3. Как устроен радиатор охлаждения двигателя
4. Особенности работы датчика температуры ОЖ
5. Что используют в качестве охлаждающих жидкостей

Поломки СО не относятся к неисправностям, с которыми движение запрещено, однако, каждый разумный автовладелец весьма заинтересован в продлении срока службы своего железного коня, и его сердца – двигателя. И в первую очередь, это касается необходимости интенсивного отвода тепла.

К самым распространённым причинам поломок в СО относится:

Это может произойти из-за резкой смены температуры окружающей среды. Ещё одна популярная поломка – закоксованность шлангов и патрубков системы. Они теряют эластичность под воздействием тех же высоких температур. ОЖ может протекать и ввиду повреждений радиатора от удара, или в результате химического воздействия составляющими тосола. Из строя может выйти и термостат. Он находится в контакте с жидкостью, и потому коррозирует, а потом может и заклинить. Серьёзная неприятность для системы – поломка помпы, или циркуляционного насоса из-за некачественной запчасти, или износа. Понять и уловить это можно по характерному свисту подшипника. Это означает, что пришло время замены циркуляционного насоса. Иногда СО банально засоряется из-за отложения солей в каналах. Циркуляция ОЖ нарушается, отвод тепла при этом ухудшается, что приводит к перегреву двигателя.

Устройство, конструкция, принцип работы

Жидкостная система охлаждения

Достоинством жидкостной системы охлаждения как раз и является возможность поддержания температуры в заданном диапазоне, поэтому она лучше воздушной. Но конструкция этой системы значительно сложнее.

В ее состав входит:

1. Рубашка охлаждения
2. Водяной насос
3. Термостат
4. Радиаторы
5. Соединяющие патрубки
6. Вентилятор

При этом основным рабочим элементом такой системы является специальная жидкость – антифриз, при помощи которой и осуществляется отвод тепла. Раньше вместо него использовалась обычная вода, но из-за низкого температурного порога замерзания и образования накипи от воды постепенно отказались.

1. Рубашка охлаждения

Рубашка охлаждения – специальная система каналов в блоке цилиндров и головке блока, по которой движется жидкость. Если рассматривать все по-простому, то выглядит это так: имеется блок, в который устанавливаются цилиндры, а также основные узлы и механизмы. Поверх этого блока сделана оболочка, а пространство между ними и используется как каналы для движения жидкости. Такая конструкция позволяет жидкости омывать цилиндры, проходить рядом с узлами, установленными в блоке и головке, что обеспечивает отвод тепла от них.

2. Помпа

Так выглядит водяная помпа

В рубашку охлаждения установлена водяная помпа. Она состоит из приводного зубчатого колеса (шкива) и крыльчатки, которая помещается внутрь рубашки, посаженных на одну ось. Привод ее осуществляется от коленчатого вала при помощи ремня.

Именно водяной насос и обеспечивает циркуляцию жидкости по системе. Получая вращение от коленчатого вала, крыльчатка заставляет двигаться жидкость по каналам рубашки.

3. Радиатор

При этом антифриз циркулирует не только по рубашке. Если бы так и было, то жидкости некуда было бы отдавать тепло, то есть двигатель быстро бы перегревался. Чтобы этого не происходило, в конструкцию включен радиатор.

Представляет он собой конструкцию из двух бачков – в один подается жидкость из рубашки, а из второго она возвращается обратно. Эти бачки между собой соединены большим количеством трубок, по которым жидкость перемещается между ними. Чтобы обеспечить лучший теплообмен, радиатор изготавливают из металлов, обладающих высокой теплопроводностью (медь, алюминий, латунь). Также чтобы повысить теплообмен между трубками располагаются специальные ленты, уложенные определенным образом и имеющие большое количество мест контакта с трубками.

Жидкость, проходя через трубки, часть тепла отдает лентам. Проходящий сквозь радиатор воздух отбирает тепло и отводит его в окружающую среду. Для обеспечения хорошего потока воздуха радиатор устанавливают в передней части авто. Радиатор с рубашкой охлаждения соединяется при помощи резиновых патрубков.

Отдельно отметим, что благодаря жидкостной системе удалось обеспечить и отопление салона. Для этого в систему охлаждения включили еще один радиатор, который поместили в салоне. Конструктивно он такой же, как и основной радиатор, но по габаритам меньше. Поток воздуха же для него создается при помощи электромотора с вентилятором.

Видео: Перегрев двигателя. Последствия перегрева.

4. 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.

5. Вентилятор, датчики

Принцип работы вентилятора системы охлаждения

Бывает так, что потока воздуха недостаточно, чтобы обеспечить нормальный отвод тепла от радиатора. К примеру, такое случается в пробке, когда двигатель постоянно работает, а вот встречного потока воздуха нет, поскольку авто обездвижено.

Чтобы не дать жидкости перегреться, используется вентилятор, создающий принудительно поток воздуха. Размещается он за основным радиатором и приводится в движение электромотором. Включение же его в работу осуществляется за счет установленного в радиаторе температурного датчика.

Дополнительно в конструкцию входит также температурный датчик, который передает данные о температуре на приборную панель в салоне, поэтому водитель может постоянно контролировать температурный режим мотора и своевременно заметить появление неисправности, из-за чего температура мотора «пошла вверх».

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.

Охлаждение масла

Система смазки в современных автомобильных моторах, помимо своей главной задачи — смазки трущихся деталей, — выполняет еще одну – теплоотводную: моторное масло отбирает часть тепла от работающих сопряженных частей мотора. Во многих современных двигателях даже предусмотрен собственный маслоохладитель, который в иных технологических картах и наставлениях так и называется — масляный радиатор.

Применяется ли сегодня воздушное охлаждение?

Да, применяется, и вполне успешно. В современном моторостроении различают два их типа: естественное (обдувом набегающего воздуха) и принудительное (при помощи вентиляторов).

Естественное охлаждение чаще применяется в моторной авиации. Принудительное — например, в таких конструкциях, как водные и колесные скутеры (мотороллеры), в мотоблоках и других сельхоз- и коммунальных агрегатах и механизмах.

В автомобилестроении можно вспомнить некоторые модели Volkswagen Group — Porsche, Beetle, он же – Kafer, а также итальянский Fiat-500, французский Citroën 2CV, чешскую легковушку Tatra-613 или родной и до боли знакомый всенародный автомобиль СССР — Запорожец.

История моторостроения может вспомнить и тракторные двигатели с воздушным охлаждением, а также грузовые автомобили с многоцилиндровыми дизельными моторами. Та же, например, чешская 12-тонная Tatra выпускалась вплоть до 2010 годов и до сих пор «в строю». К слову, кабина водителя этого самосвала нагревается специальным электрическим отопителем, а салон Запорожца — автономным… бензиновым.

Основные проблемы

Рассмотрим основные проблемы с системой охлаждения, возникающие у автомобилей.

• Поврежденный шланг. Шланги изнашиваются и могут потечь. После потери охлаждающей жидкости, система больше не может охлаждать двигатель и он перегревается.
• Обрыв ремня вентилятора. Водяной насос приводится в действие мотором через ременную передачу. Если ремень рвется, то водяной насос не сможет вращаться, и охлаждающая жидкость не будет циркулировать по двигателю. Это может привести к перегреву двигателя.
• Неисправность корпуса радиатора. Корпус радиатора предназначен для выдерживания давления в системе охлаждения. Давление поднимает температуру, при которой охладитель закипает и, таким образом, поддерживает устойчивость системы. Если корпус не выдержит давления, то машина может перегреться в жаркие дни.
• Отказ водяного насоса. Чаще всего вы услышите скрип и обнаружите утечку охлаждающей жидкости из передней части насоса или под автомобилем. Первыми признаками являются небольшие пятна охлаждающей жидкости под машиной после ночи на парковке и сильный запах охлаждающей жидкости во время вождения.
• Прокладка головки цилиндра. Замечаете много белого дыма из Вашей выхлопной трубы? Возможно это прокладка головки. Прокладка головки уплотняет головку цилиндра, а также каналы охладителя. В случае повреждения прокладки охладитель может попасть в цилиндр и превратиться в пар. Прокладка головки повреждается наиболее часто после того, как двигатель перегревается. Когда очень жарко, головка цилиндра может деформироваться и прокладка повредится.

Система охлаждения. Радиатор и его принцип работы

Как только водитель поворачивает ключ зажигания, сразу запускается процесс подогрева двигателя до оптимальной рабочей температуры. Чтобы мотор бесперебойно работал и не перегревался, в машинах предусмотрена система охлаждения. В ней важным элементом является радиатор. Из статьи Вы узнаете, какие функции выполняет система охлаждения, какие есть виды системы охлаждения, а также устройство и принцип работы радиатора.

Система охлаждения

Во время работы мотора, все детали нагреваются и помимо основной функции, система охлаждает:

• масло в системе смазки;
• воздух в системе турбонаддува;
• отработанные газы в системе рециркуляции отработанных газов;
• жидкость в АКП.

А также система охлаждения нагревает воздух в системе вентиляции, кондиционирования и отопления.

Систему охлаждения можно разделить на несколько видов:

• воздушная – тепло от нагретых деталей отводит поток воздуха;
• жидкостная — тепло от нагретых деталей отводит поток жидкости;
• комбинированная — тепло от нагретых деталей отводит поток воздуха и жидкости.

В основном машины оборудуют жидкостной системой из-за равномерного охлаждения и низкого уровня шума.

В состав системы входят:

• радиатор;
• расширительный бачок;
• теплообменник отопителя;
• термостат;
• масляный радиатор;
• патрубки;
• вентилятор;
• центробежный насос;
• рубашка «охлаждения» мотора;
• элементы управления.

Конструкция системы охлаждения остается неизменной, даже если вместо бензинового мотора будет стоять дизельный.

Устройство радиатора

Радиатор системы охлаждения поддерживает рабочую температуру двигателя и защищает его от перегрева. Без радиатора силовой агрегат функционировать не сможет.

Внешне радиатор состоит из верхнего и нижнего баков, сердцевины и деталей крепления. Сплав латунь – отличный теплопроводник, поэтому элементы радиатора изготавливают из этого материала.

Сердцевина состоит из плоских вертикальных трубок, которые припаяны к тонким поперечным пластинам. Охлаждающая жидкость поступает в сердцевину, а затем растекается на множество потоков. Из-за большой площади соприкосновения жидкости со стенками трубок, процесс охлаждения становится интенсивнее.

С помощью патрубков баки радиатора соединяются с рубашкой охлаждения. Нижний бак имеет краник для слива жидкости, а чтобы спускать воду из водяной рубашки, снизу также есть краник.

Охлаждающую жидкость заливают в систему через горловину бака. Жидкостная система отличается присутствием регулирования теплового режима: шторкой и термостатом. Шторка – это такое полотно, где один конец крепится на сматывающем механизме монтированный в барабан, а другой неподвижно соединен снизу радиатора.

Принцип работы

Система охлаждения предназначена для контроля температуры двигателя, масла, жидкости, снаружи салона и т.д. Каков же принцип работы радиатора?

Жидкостный насос заставляет охлаждающую жидкость циркулировать по кругу и омывать нагревшиеся стенки головки блока и цилиндров. От нагревшихся запчастей отходит тепло и мотор не перегревается. Затем огненная жидкость протекает в радиатор и он помогает отвести тепло в окружающую среду. Процесс заканчивается, но охлажденная жидкость проходит все сначала.

Получается, что радиатор выступает в роли теплообменника и охлаждает жидкость. Для того, чтобы улучшить работу радиатора перед мотором крепят автомобильный вентилятор. С помощью датчика он запускается автоматически как только рабочая температура заходит за допустимые границы. С ним теплообмен увеличивается в несколько раз.

Без радиатора система охлаждения не сможет существовать, а соответственно и машина далеко не уедет. Если в системе произойдет сбой, то лучше Вы это заметите первым. Поэтому время от времени поглядывайте на приборку и следите за температурой. А запчасти для системы охлаждения Вы можете купить на нашем сайте в разделе «Категория запчастей».

Особенности конструкции системы охлаждения автомобиля

Конструктивно системы для бензинового и дизельного мотора не отличаются между собой. Они работают с одинаковой эффективностью.

Можно выделить основные элементы системы охлаждения современного транспортного средства:

• радиатор;
• теплообменник;
• помпа;
• расширительный бачок;
• термостат.

Все они объединены в единую систему, обеспечивающую эффективное отведение избыточного количества тепла от мотора.

Замена жидкости и промывка

Хладагент меняют примерно раз в 2 года (или через каждые 45 000 километров пробега). Для этого сначала необходимо слить жидкость, для чего нужно:

• ослабить пробку, находящуюся в расширительном бачке;
• открыть кран, расположенный в радиаторе, предварительно подставив под него емкость для сбора охладителя.

При сливе лучше обеспечит наклон авто вперед, чуть приподняв его заднюю часть. Так хладагент будет вытекать гораздо быстрее. Наклон обеспечивают путем установки небольших брусочков под задние колеса или с помощью домкрата.

После требуется промыть систему. Для этого надо выполнить следующие действия:

• залить в систему дистиллированную воду (в идеале – чуть подкисленную лимонной или уксусной кислотой);
• запустить мотор и дать ему поработать некоторое время (не больше 20 минут в общей сложности);
• заглушить двигатель и слить воду описанным выше способом.

Зачем нужна промывка? Дело в том, что в результате коррозии, а также наличия в охладителе специальных примесей на патрубках узла образуется налет, который существенно затрудняет их проходимость. В результате отъем тепла от цилиндрогруппы и его перенос на радиатор становятся куда менее эффективными. Для очистки можно использовать не только воду, но и специальные составы, которые можно приобрести в автомобильных магазинах. Однако следует учитывать, что это обойдется гораздо дороже. Впрочем, результат очистки будет гораздо лучше.

Затем необходимо заправить новый хладагент. Это делают через расширительный бачок, предварительно отсоединив его с посадочного места и освободив одно из отверстий. Когда заправка завершена, бачок устанавливают на прежнее место и на некоторое время запускают мотор. Это необходимо для того, чтобы охладитель равномерно разошелся по системе. После заправки обязательно нужно проверить уровень хладагента и убедится в отсутствии подтеканий.