Система охлаждения двигателя описание и принцип работы

Радиатор Системы Охлаждения Двигателя Автомобиля, Устройство и Принцип Работы, Размеры и Материал Из

Радиатор является ключевым важнейшим элементом в системе охлаждения ДВС. Его задача — передача избыточного тепла, возникающего при сгорании топлива, атмосферному воздуху. Устройства, напоминающие современный радиатор, имели даже самые ранние автомашины с ДВС, потому что в случае отсутствия специального элемента, обеспечивающего охлаждение силовых агрегатов, работа последних, как было установлено, оказалась просто невозможной. Автомобильный радиатор обеспечивает поддержание температуры работающего двигателя в определенных строго заданных рамках, предотвращая его перегрев и неизбежное в этом случае заклинивание.

История появления радиатора

Использовать систему охлаждения ДВС, в которой теплоносителем являлась вода, стали еще на заре автомобилестроения. Впервые радиатор установили на автомобиле Benz Velo, свободно продававшимся начиная с 1886 года. Эта техническая идея в дальнейшем была развита немецким предпринимателем Вильгельмом Майбахом, сконструировавшим охлаждающее устройство с сотами. Его разработку вскоре применили в конструкции автомобиля Mercedes 35HP (цифра «35» в его обозначении, должна была говорить, что его мощность в лошадиных силах равна 35). В дальнейшем, вплоть до нашего времени, конструкция радиатора охлаждения существенно не изменялась.

Первые водяные системы охлаждения для автомобильных двигателей не имели насосов (помп), принуждающих охлаждающую жидкость (ОЖ) к движению по замкнутому кругу, и работали по принципу термосифона. То есть, движение воды возникало из-за того, что при нагреве ее плотность уменьшалась, и она начинала перемещаться вверх. В результате подогретая жидкость попадало в охлаждающее устройство, проходя через его верхний патрубок.

Оказавшись внутри радиатора, вода становилась более прохладной, ее плотность возрастала, и она опускалась вниз, а пройдя нижний патрубок, снова проникала в рубашку двигателя. Но в связи с постоянным ростом мощности ДВС системы, использующие эффект термосифона, очень скоро стали не пригодными для более новых автомобилей. Они достаточно быстро были вытеснены решениями, включавшими жидкостные насосы (помпы) центробежного типа.

Устройство современного радиатора

Радиатор охлаждения ДВС, как правило, имеет два бачка (нижний и верхний), сердцевину, в которой охлаждается жидкость (антифриз или тосол), и несколько дополнительных деталей для крепления. Жидкость от охлаждающей рубашки двигателя поступает в радиатор, где ее температура понижается до требуемого значения, затем антифриз снова передается двигателю. Для изготовления сердцевины и бачков используются легкие металлы: или алюминий, или латунь. Благодаря их высокой теплопроводности они обеспечивают эффективное и быстрое охлаждение антифриза.

Сердцевина радиатора состоит из горизонтально расположенных металлических пластин, соединенных с полыми трубками, идущими вертикально вниз от верхнего бачка к нижнему бачку. Таким образом, при движении через сердцевину жидкость разбивается на несколько потоков, и происходит увеличение площади ее соприкосновения с воздухом атмосферы, ведущее к повышению интенсивности охлаждения.

Патрубки радиатора позволяют соединять бачки с рубашкой охлаждения двигателя. Нижний бачок имеет, как правило, сливной краник, через который можно слить жидкость. Подобным краником снабжена и рубашка двигателя. Антифриз заливается внутрь системы охлаждения через горловину верхнего бачка.

Функционирование систем охлаждения современных автомобилей происходит с учетом значения температуры:

  • двигателя;
  • охлаждающей жидкости;
  • окружающей среды;
  • масла и т. д.

Действие системы охлаждения можно объяснить следующим образом. Нагретая двигателем жидкость направляется насосом через патрубки в радиатор, в котором обеспечивается понижение ее температуры. После чего охлажденная жидкость (антифриз) снова подается в рубашку двигателя, и далее цикл повторяется.

Для повышения эффективности теплообмена на автомобилях перед радиатором устанавливается вентилятор иногда с механическим, но чаще с электрическим приводом, нагнетающий воздух в его сердцевину.

Сердцевины радиаторов автомашин могут быть:

  • трубчато-пластинчатыми;
  • трубчато-ленточными.

В первом случае охлаждающие трубки могут иметь расположение:

  • шахматное;
  • под углом;
  • в ряд.

Ребра у радиаторов, относящихся к типу трубчато-пластинчатых, бывают либо плоскими, либо волнистыми, и могут иметь разный размер. Кроме того, для усиления теплопередачи на них иногда делают специальные турбулизаторы (просечки, отогнутые и образующие узкие проходы для воздуха).

У радиаторов, называемых, трубчато-ленточными, охлаждающие трубки всегда расположены в ряд, а для изготовления ленты их решеток используется медный лист толщиною от 0,05 миллиметра до 0,1 миллиметра. Чтобы усилить теплоотдачу с помощью завихрений, на ленте выполняют фигурные отверстия методом штамповки или создают отогнутые просечки.

Сегодня наибольшее распространение получили радиаторы охлаждения автомобиля, изготовленные на основе алюминиевых сплавов. Такие устройства дешевле и легче латунных аналогов, но уступают последним по надежности и сроку службы. Еще одним достоинством радиаторов из латуни является то, что они проще ремонтируются: их можно паять. В то время как радиатор системы охлаждения, известный как алюминиевый, более сложен в ремонте, так как его детали и конструктивные элементы соединяют между собой с использованием завальцовки и герметизирующих материалов.

Читайте также:  Как отремонтировать рулевую рейку в Тойота Королла пошаговая инструкция

Можно ли смешивать антифриз и тосол или добавлять в них воду?

Как известно, антифризом называют охлаждающую жидкость для ДВС. Есть много различных составов антифризов, имеющих кроме отличий в цвете и цене, также и разные температурные режимы.

Тосол также является разновидностью антифриза. Но заливать тосол в автомобили зарубежного производства не рекомендуется, так как тосол, являясь чрезвычайно едкой жидкостью, может повредить не только шланги, но и патрубки, и пластиковые датчики, установленные в системах охлаждения иномарок.

Смешивать тосол с антифризом нельзя, в том числе и потому, что при взаимодействии этих химических веществ, может образоваться осадок, способный забить радиатор автомобиля, в результате чего неизбежно произойдет перегрев мотора.

Добавлять воду в тосол и в антифриз (особенно если он в виде концентрата) можно. Главное обеспечивать необходимое соотношение компонентов, которое зависит от того, насколько низкая температура воздуха «за бортом». Летом в жару H2O понемногу испаряется из антифриза, поэтому полезно небольшое добавление дистиллированной воды, чтобы понизить концентрацию действующего вещества до нормального значения. Зимой же сильно разбавленный антифриз может замерзнуть уже и при пяти градусах мороза. При этом всегда нужно добавлять тосол в тосол, а антифриз в антифриз, и цвет добавляемой жидкости должен совпадать с цветом жидкости уже залитой в систему охлаждения.

Итак, если у вас наблюдается иногда перегрев или даже кипение двигателя или вы просто хотите чтобы ваш двигатель никогда не «заглох» по «непонятным причинам», то, прежде всего, изучите систему охлаждения ДВС и устройство радиатора охлаждения автомобиля. И тогда вы не попадете в ситуацию с отказом двигателя своего авто в самый неподходящий момент.

Устройство системы охлаждения двигателя. Основные части

Система охлаждения двигателя состоит из следующих основных частей:

  • радиатора
  • расширительного бачка
  • насоса охлаждающей жидкости
  • вентилятора
  • термостата
  • подающих магистралей

Система охлаждения двигателя дает возможность быстрого прогрева двигателя и предохраняет его от перегрева, поддерживая оптимальную температуру. Радиатор соединен трубкой с расширительным бачком. Горловину радиатора закрывает пробка, оснащенная предохранительным клапаном, сбрасывающем излишек нагретой жидкости из радиатора в расширительный бачок, а также впускной клапан, дающий возможность возврата жидкости в радиатор в случае снижения температуры двигателя.

У пробки в положении «закрыто» выступы должны прилегать к бачку. Уровень жидкости проверяется на расширительном бачке. В случае снижения уровня жидкости ниже метки «LOW», необходимо ее долить столько, чтобы уровень поднялся до отметки «FULL».

Насос охлаждающей жидкости, установленный в передней части корпуса двигателя, приводится в движение зубчатым ремнем механизма газораспределения.

Рис. Составные части системы охлаждения в машине (радиатор, расширительный бачок, вентилятор): 1 — радиатор, 2 — пробка радиатора, 3,4,5 — элементы крепления, 6 — кожух вентилятора, 7 — крыльчатка вентилятора, 8 — двигатель вентилятора, 9 — расширительный бачок, 10 — трубка, соединяющая радиатор с расширительным бачком

Рис. Составные части системы охлаждения (магистрали подачи жидкости): 1 — крышка термостата, 2 — прокладка крышки, 3 — термостат, 4 — подводящий шланг радиатора, 5 — отводящий шланг радиатора, 6 — подводящий шланг двигателя, 7 — приемный патрубок двигателя, 8 — прокладка, 9 — подводящий шланг радиатора обогревающего устройства, 10 — отводящий подводящий шланг радиатора обогревающего устройства.

Основные элементы жидкостной системы охлаждения и их назначение

В жидкостных системах охлаждения поршневых двигателей охлаждающая жидкость циркулирует по замкнутому контуру, а тепло рассеивается в окружающую среду с помощью обдуваемого воздухом радиатора.

Основные части жидкостной системы охлаждения:

  • Рубашка охлаждения (1) представляет собой полость, огибающую части двигателя, требующие охлаждения. Циркулирующая по рубашке охлаждения жидкость отбирает у них тепло и переносит его к радиатору.
  • Насос охлаждающей жидкости, или помпа (5) — обеспечивает циркуляцию жидкости по контуру охлаждения. В некоторых двигателях, например мини-тракторов, может применяться термосифонная система охлаждения — то есть система с естественной циркуляцией охлаждающей жидкости, в которой этот насос отсутствует. Может приводиться в движение либо через ременную передачу от вала двигателя, либо от отдельного электродвигателя.
  • Термостат (2) — предназначен для поддержания рабочей температуры двигателя. Термостат перенаправляет охлаждающую жидкость по малому кругу — в обход радиатора, если температура не достигла рабочей.
  • Радиатор системы охлаждения (3) обычно имеет пластинчатую структуру, которая обдувается снаружи потоком воздуха. Обычно для изготовления радиатора используют алюминий, но могут применить и другие материалы хорошо проводящие тепло. К примеру, для изготовления масляных радиаторов не редко применяют медь.
  • Вентилятор (4) необходим для нагнетания дополнительного воздуха для обдува радиатора, в том числе во время остановок и при движении на малой скорости. В старых моделях автомобилей вентилятор приводили в движение от вала двигателя с помощью ременной передачи, но в современных автомобилях, за исключением крупных грузовиков, он работает от электродвигателя.
  • Расширительный бак содержит запас охлаждающей жидкости. С атмосферой расширительный бак сообщается через клапан, поддерживающий избыточное давление охлаждающей жидкости при работе, что позволяет двигателю работать при большей температуре, не допуская кипения охлаждающей жидкости. В старых моделях автомобилей часто расширительные бачки отсутствовали и запас охлаждающей жидкости находился в верхнем бачке радиатора. С распространением антифризов на основе этиленгликоля использование расширительного бака стало обязательным, т.к. при нагреве специальная жидкость имеет свойство расширяться.
Читайте также:  Потерял чип-ключ Автоблог

Система охлаждения двигателя: устройство, типы и принцип работы

Во время работы двигателя автомобиля в цилиндрах сгорает топливная смесь. Это требует их охлаждения. Если оно не будет обеспечено, цилиндры расширятся и движение по ним поршня будет невозможно. Понижение температуры обеспечивает система охлаждения. Поговорим более подробно, как она устроена, как работает, каких типов бывает и какие неисправности у нее чаще всего возникают.

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.

Похожие статьи

  • Масляный автомобильный насос: устройство, принцип работы и виды
  • Сцепление автомобиля — принцип работы и устройство
  • Автомобильные цепи противоскольжения: история, установка, применение
  • Клапан EGR — что это такое и для чего он нужен

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.

Принцип работы системы охлаждения двигателя

Принцип работы узла (на примере жидкостной системы) выглядит следующим образом.

  • При пуске двигателя начинает вращаться коленвал, а вместе с ним и насос. В результате в системе образуется давление, достаточное для циркуляции по ней охладителя.
  • По патрубкам жидкость идет сперва к наиболее горячим частям мотора (то есть к цилиндровой группе). Когда она их полностью омывает и забирает большую часть тепла на себя, она направляется к радиатору.
  • В радиаторе охладитель теряет накопленное тепло за счет распределения по системе трубок. Это происходит благодаря прохождению через нее воздуха в результате движения транспортного средства, а также с помощью вентилятора.
  • После того, как охлаждение завершено, жидкость опять поступает в насос. Цикл повторяется снова.

При этом необходимая температура поддерживается термостатом. Чем горячее цилиндровый блок, тем больше просвет его клапана, благодаря чему охладитель циркулирует по контуру более интенсивно. При относительно холодном цилиндроблоке просвет клапана уменьшается, а вместе с ним уменьшается и циркуляция. В современных моделях транспортных средств роль термостата выполняет термодатчик, который посылает информацию о температуре на блок управления, контролирующий клапаны.

Кроме того, при низкой температуре цилиндров жидкость может циркулировать по так называемому малому кругу. Это означает, что она не поступает в радиатор, а протекает между цилиндроблоком и насосом. Подобная схема функционирования необходима для достижения мотором оптимальной температуры работы. Когда желаемая температура обеспечена, термостат (или клапан под управлением ЭБУ) открывают охладителю путь для циркуляции по большому кругу, после чего он начинает поступать в том числе в радиатор и охлаждаться более интенсивно.

В расширительный бачок при сильном нагреве охладителя отводят его излишки, а также образовавшийся в ходе работы пар. Кроме того, эта деталь содержит некоторый запас жидкости, предназначенный для восполнения ее потерь (они могут происходить в результате испарения или утечек).

Читайте также:  Как Сбросить Ошибки На Вебасто ~

Виды систем охлаждения двигателя в автомобиле

На сегодняшний день самыми распространенными являются следующие типы охлаждения:

  • воздушная;
  • жидкостная.

Рассмотрим их особенности, преимущества и недостатки.

Воздушное охлаждение

Воздушная система встречается крайне редко. Это обусловлено спецификой этого вида охлаждения и меньшей эффективностью по сравнению с жидкостной. Ее можно встретить на старых моделях ЗАЗ, малолитражных автомобилях ОКА, а также грузовых машинах чешского производства Tatra. Кроме того, она применяется на подавляющем большинстве мопедов, мотороллеров и мотоциклов.

Конструкция несколько отличается от жидкостной. В ней отсутствует радиатор. Вместо него имеется специальная рубашка цилиндроблока, снабженная направляющими ребрами. Они обеспечивают максимально эффективное омывание цилиндров воздухом. Его нагнетает вентилятор. Чтобы потоки воздуха не рассеивались и имели постоянную силу, цилиндры скрыты специальным кожухом.

Таким образом, в воздушной системе цилиндроблок охлаждается воздухом без посредничества жидкости.

К достоинствам этого типа охлаждения можно отнести:

  • простоту конструкции (и, как следствие, техобслуживания);
  • малый вес;
  • надежность.

Однако она имеет и недостатки:

  • меньшую эффективность по сравнению с жидкостной;
  • высокий уровень шума при запущенном двигателе;
  • невозможность использования тепла мотора для обогрева авто;
  • большую потерю мощности, которая уходит на вращение вентилятора;
  • чувствительность к перепадам температуры окружающей среды (в мороз запустить мотор гораздо сложнее).

Как можно заметить, минусы в данном случае перевешивают плюсы. Это и обусловило столь малое распространение охлаждения двигателя внутреннего сгорания этой разновидности.

Жидкостное охлаждение

Устройство и принцип действия жидкостной охладительной системы ДВС более подробно описаны выше. Здесь стоит сказать о ее преимуществах и недостатках.

К числу плюсов можно отнести следующие:

  • легкий пуск в мороз;
  • равномерное охлаждение;
  • возможность использование блочной конструкции цилиндровой группы, которая делает компоновку мотора более простой;
  • малый уровень шума при работе ДВС;
  • отсутствие механической нагрузки в деталях узла;
  • меньшая потеря мощности.

А это – недостатки подобного типа систем:

  • более сложная конструкция (а значит, и техническое обслуживание);
  • необходимость периодической смены жидкости;
  • возможность подтекания или замерзания охладителя, которые нарушают общую работу системы;
  • увеличенный коррозийный износ, возникающий вследствие постоянного контакта металлических элементов конструкции с жидкостью.

Неисправности системы охлаждения

Итак, каковы «симптомы» неисправности системы? В их роли могут выступать следующие признаки:

  • перегрев ДВС;
  • переохлаждение мотора;
  • видимая утечка охладителя.

Не заметить поломку очень сложно – мотор будет работать некорректно и нормальное передвижение на автомобиле станет попросту затруднительным.

Чаще всего встречаются следующие неисправности.

  • Проблемы с радиатором. Здесь спектр поломок довольно большой: это и засорение патрубков, и загрязнение решетки, и нарушение целостности устройства.
  • Поломка насоса. Чаще всего возникают загрязнение, нарушение центробежности или физический износ вследствие продолжительного срока эксплуатации.
  • Проблемы с вентиляторов. Наиболее часто ослабевает привод или выходит из строя подшипник вентилятора. В результате он вращается не в полную силу.
  • Нарушение целостности одного из элементов системы. В данном случае в роли поломки может выступать трещина в рубашке цилиндров, в патрубках, насосе или любой другой детали. Она приводит к утечке охладителя и менее эффективному снижению температуры.
  • Поломка термостата или температурного датчика. Если один из этих компонентов перестанет корректно работать, то жидкость будет циркулировать только по одному замкнутому кругу (обычно большому).

Неисправности выявляются в ходе тщательного осмотра всех деталей системы и их последующего ремонта или замены (в случае, если отремонтировать устройство не представляется возможным).

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.

Ссылка на основную публикацию
Система непосредственного впрыска топлива в бензиновых двигателях принцип работы
Как работает непосредственный (прямой) впрыск топлива и чем он лучше Если Вы читали статью о том, как работает двигатель, то...
Сигнализация Шерхан магикар
Инструкция к сигнализации Scher-Khan Magicar 7 с автозапуском программирование, настройка по времени Противоугонный комплекс Sherhan Magicar является надежным вариантом для...
Сигналы регулировщика Автошкола водитель ABC
Жесты регулировщика в картинках и с пояснениями Здравствуйте уважаемые посетители блога. Недавно мы с Вами узнали, что такое срок давности...
Система отопления и вентиляции Hyundai Accent
Блок предохранителей под капотом где находится, расшифровка В Хёндай Акцент два блока предохранителей. Один находится в салоне автомобиля, второй под...
Adblock detector