Здравствуйте, в этой статье мы постараемся ответить на вопрос: «Система охлаждения ДВС: как устроена и надо ли промывать ее зимой?». Если у Вас нет времени на чтение или статья не полностью решает Вашу проблему, можете получить онлайн консультацию квалифицированного юриста в форме ниже.
Система охлаждения двигателя — это комплекс устройств, позволяющих поддерживать оптимальную температуру работающего двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Перегрев способен вывести ДВС из строя, поскольку его компоненты сохраняют заданные характеристики только до определенного температурного порога. Излишки тепла отводятся в атмосферу.
Виды систем охлаждения двигателя
Регулирование температуры автомобильного двигателя может осуществляться при помощи охлаждающей жидкости (антифриза, ОЖ) и посредством циркуляции воздуха. Исходя из этого различают три вида систем:
- Воздушная. Физически представляет собой обдув, благодаря которому происходит вытеснение горячего воздуха из подкапотного пространства в атмосферу. Воздушное охлаждение может быть естественным и принудительным (с использованием вентилятора). В силу низкой эффективности как самостоятельная система практически не применяется.
- Жидкостная. Представляет собой систему трубчатых контуров, по которым циркулирует охлаждающая жидкость. Жидкостное охлаждение может быть принудительным (перекачка насосом), термосифонным (за счет разности в плотности нагретой и охлажденной жидкостей) и комбинированным (охлаждение головки блока цилиндров осуществляется принудительно, а остальные узлы термосифонным принципом). Такая система более эффективна в сравнении с воздушной, но при определенных режимах работы (длительный простой с включенным двигателем, повышенные температуры окружающей среды) может быть недостаточной для качественного охлаждения.
- Комбинированная. Представляет собой использование и воздушного обдува, и жидкостных контуров.
Системы охлаждения на основе жидкости также разделяются на открытые и закрытые. Первые имеют сообщение с атмосферой при помощи пароотводной трубки, а во вторых жидкость полностью изолирована от окружающей среды. В закрытых системах давление антифриза больше, а следовательно, выше и температура кипения. Это позволяет использовать их при высоких температурах нагрева жидкости (до 120°C).
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 охлаждения
Циркуляцию жидкости в системе охлаждения осуществляют по двум кругам: малому и большому.
По малому кругу жидкость циркулирует при пуске холодною двигателя, обеспечивая его быстрый прогрев в такой последовательности: жидкостной насос — распределительные трубы — рубашка охлаждения блока цилиндров — рубашка охлаждения головки блока цилиндров — верхний патрубок термостата (клапан закрыт) — перепускной шланг приемная полость жидкостного насоса.
По большому кругу жидкость циркулирует при прогретом двигателе: жидкостной насос (как и по малому кругу) — термостат (клапан открыт) — резиновый шланг — патрубок радиатора — верхний бачок радиатора — сердцевина радиатора — нижний бачок радиатора — патрубок — шланги — приемная полость жидкостного насоса.
Типичные поломки в системе охлаждения
Любая неисправность может серьезно сказаться на работе силового агрегата. Самое первое, к чему веден поломка СО – перегрев ДВС.
Промывка системы охлаждения двигателя
Отдельно стоит упомянуть промывку системы. Эта профилактическая процедура позволяет сохранить полости магистрали в чистоте. Многие автомобилисты пренебрегают этой процедурой. В зависимости от модели авто промывать систему нужно раз в год или через каждые три года.
Что заливать в систему охлаждения?
В качестве ОЖ используются тосол или антифриз. Они имеют в составе химические элементы и соединения, не позволяющие воде превращаться в лёд даже при самых низких температурах. ОЖ также содержат вещества, благодаря которым предотвращается:
- Вспенивание;
- Появление коррозии и ржавчины;
- Смазывается водяной насос.
А вот воду использовать в качестве ОЖ нельзя, поскольку она очень скоро разрушит металл СО. Нагреваясь, ОЖ увеличивается в объёме, и её излишки начинают выбрасываться в расширительный бачок, соединённый с горловиной радиатора гибким шлангом. Через расширительный бачок ОЖ заливают и, при необходимости, доливают.
В салоне машины есть ещё один радиатор, так называемая печка. Зимой автовладельцы, как правило, открывают заслонку печки и нагретая ОЖ циркулирует по теплообменнику, согревая и воздух салона в автомобиле.
СО довольно проста и практически не требует никакого обслуживания. При отсутствии утечек ОЖ система работает без проблем 2 года. По истечении двух лет ОЖ в системе следует заменять, и при этом постоянно отслеживать состояние патрубков: резина от старости может пересохнуть и растрескаться, и произойти это может в дороге. Тогда продолжать движение будет невозможно. Следовательно, через каждые 5 – 6 лет надо производить замену всех резиновых патрубков.
В транспортных средствах, выпущенных недавно, СО ещё работает и для:
- Охлаждения масла;
- Воздуха системы вентиляции;
- Турбонаддува;
- Кондиционера;
- Печки салона;
- Газа в рециркуляционной системе;
- Рабочей жидкости АКПП.
В техобслуживание автомобилей всё шире внедряются методы диагностики с использованием электронной аппаратуры. Диагностика позволяет своевременно выявить неисправности агрегатов и систем автомобиля и устранить их до того, как они вызовут серьёзные нарушения. Объективные методы оценки технического состояния агрегатов и узлов автомобиля помогают вовремя устранить дефекты, которые способны вызвать аварийную ситуацию, что повышает безопасность дорожного движения.
Применение современного оборудования для выполнения работ по техническому обслуживанию и ремонту автомобилей облегчает и ускоряет многие производственные процессы, но требует от обслуживающего персонала усвоения определённого круга знаний и навыков: устройство автомобиля, основные технологические процессы техобслуживания и ремонта, умение пользоваться современными контрольно-измерительными приборами, инструментами и приспособлениями.
Для изучения устройства и процессов работы механизмов автомобиля необходимы знания физики, химии, основ электротехники в объёме программ средних школ.
Работа жидкостной системы охлаждения
Топливо сгорает внутри цилиндров, которые располагаются в блоке, его стенки образуют, так называемую «рубашку блока». Полость сложной формы между гильзами цилиндров и стенками блока — это зарубашечное пространство. В нем циркулирует охлаждающая жидкость, которая приводится в движение насосом. Это малый круг: насос ОЖ (помпа) — рубашка блока — возвратный патрубок — снова насос.
Пока двигатель холодный, ОЖ перемещается по малому кругу. Тепло отводится в атмосферу через стенки блока, головки блока и другие поверхности. Циркуляция обеспечивает более или менее равномерное соблюдение температурного режима. В целом жидкость нагревается, поскольку не идет в радиатор — ее ток перекрывает клапан термостата. Термостат — это механизм, который расширяясь от тепла, открывает большой круг охлаждения и перекрывает малый. При падении температуры он открывает малый и закрывает большой.
В качестве рабочей жидкости для охлаждения двигателя применяют раствор антифриза или тосол.
Антифриз обязательно нужно разбавлять водой в концентрации, зависящей от погодных условий. Не вдаваясь в химический процесс, отметим: концентрат антифриза замерзает! Кроме того, вязкая жидкость создает очень большую нагрузку на помпу и хуже циркулирует по системе. А чрезмерное количество присадок только навредит двигателю.
- Охлаждающая жидкость подлежит замене, а внутренние полости — промывке в соответствии с регламентом технического обслуживания.
- Применение в качестве ОЖ воды приводит к образованию вредоносных отложений внутри системы, а в первую очередь выводит из строя помпу.
- Зимой, как известно, вода замерзает и расширяется, превращаясь в лед. Этой энергии достаточно, чтобы разорвать блок цилиндров. Обычно мотор оснащен предохранительными заглушками, которые выдавливает застывающая вода, но надеяться на них нельзя. Зачастую заглушка выходит наружу, но и блок тоже трескается.
- Помпа, выходя из строя, подтекает или издает скрежет. Это разваливается подшипник и перекошенная крыльчатка цепляет корпус. Водяной насос нужно срочно менять. Это грозит не только потерей ОЖ и перегревом. Часто вал помпы вращается при помощи ремня ГРМ. Попадание на него антифриза и перекос зубчатого колеса приводят к его провороту и выходу из строя механизма ГРМ.
- Механический вентилятор часто расположен на валу помпы, а его лопасти — близко к радиатору. Из-за перекоса вала помпы, лопасти крыльчатки могут повредить радиатор.
- При выходе из строя термостата многие водители снимают его, чтобы избежать перегрева. Они считают, что ОЖ будет идти постоянно по большому кругу через радиатор. Это может быть не совсем так, или даже совсем не так. Если термостат снят, то путь для жидкости открыт как по большому, так и по малому кругу. Антифриз течет туда, куда легче, а значит, в радиатор попадает только частично.
- Если радиатор засорен — дело плохо. При такой вынужденной мере малый круг нужно глушить. А вообще, ездить без термостата нельзя. За включение и выключение электровентилятора отвечает реле вентилятора, которое чаще называют датчиком вентилятора.
Крутящий момент автомобиля
Условно всю систему можно разделить на отдельные детали и рассмотреть их по отдельности:
Радиатор
– снижает температуру благодаря постоянному потоку холодного воздуха. По сути, исполняет роль огромного кондиционера или вентилятора. Без него невозможно охлаждение жидкости, а значит – и работы двигателя, в общем. Высокая вероятность взрыва автомобиля. Наряду с ним возможна установка масляного радиатора. Они предназначены для охлаждения масла и смазывающих веществ. Существует так же радиатор для охлаждения отработанных газов. Работа этой детали крайне важна.
Теплообменник
– эта деталь наоборот нагревает воздух. Она предназначена, чтобы нагревать воздух именно внутри системы. Благодаря ему, машину легко заводить в холодную пору года. Жидкость поглощает горячий воздух, постепенно нагреваясь.
Благодаря тому, что охлаждающая жидкость в двигателе циркулирует все процессы в системе происходит очень быстро.
Насос
– обеспечивает перемещение жидкости и ее циркуляцию. Длительный застой заставляет ее закипать, а двигатель перегреваться, что производит к многочисленным поломкам внутри системы. Циркуляция ОЖ это главный процесс в двигателе, благодаря которому обеспечивается его правильная работа, нагревание и охлаждение.
Термостат
– регулирует количество хладагента. Благодаря контролю его уровня имеем наиболее удобный способ регуляции температуры.
Температурный датчик исполняет регулировочную функцию. Он, как мозг, отвечает за своевременное срабатывание охлаждающих механизмов.
Помпа и термостат системы охлаждения
Итак, мы выяснили, что двигатель не перегревается благодаря циркуляции ОЖ. Но что заставляет жидкость двигаться? Ответ – помпа. Это такой специальный насос, который приводится в движение двигателем через ремень, но бывают помпы и с электромотором. Основные неисправности помпы связанные с течью сквозь дренажное отверстие и износом подшипника (сопровождается писком). Также бывают помпы с пластиковой крыльчаткой, которая разъедается от некачественного антифриза.
Термостат, этот самый клапан, который открывается при нагреве ОЖ и пускает ее по большому кругу. Состоит из цилиндра с веществом, которые расширяется при нагреве; достигнув определенной температуры, оно выдавливает шток и открывает клапан. Остыв, шток втягивается, а клапан закрывается.
Принципы построения систем охлаждения
Снижение эффективности работы системы охлаждения приводит к увеличению температуры поршней, уменьшению зазоров между поршнем и цилиндром. Тепловые зазоры уменьшаются до нуля. Поршень задевает за стенки цилиндра, образуются задиры, перегретое масло теряет смазочные свойства и масляная плёнка разрывается. Такой режим работы может привести к заклиниванию двигателя. Перегрев сопровождается неравномерным расширением головки блока, болтов крепления, блока двигателя и пр. В дальнейшем разрушение двигателя неизбежно: трещины в головке блока, деформация плоскостей стыка головки и самого блока цилиндров, образуются трещины сёдел клапанов и т.п. — неприятно даже перечислял, всё это, поэтому лучше до этого не доводить!
Система охлаждения двигателя и масла призвана не допустить подобного развития событий, но для того, чтобы система справилась с поставленными задачами, необходимо использовать качественную охлаждающую жидкость (ОЖ). Низкозамерзающие ОЖ называют антифризами — от английского слова «antifreeze». Ранее ОЖ приготовляли на основе водных растворов одноатомных спиртов, гликолей, глицерина и неорганических солей. В настоящее время предпочтение отдано моноэтиленгликолю — бесцветной сиропообразной жидкости с плотностью примерно 1,112 г\см2 и температурой кипения 198 гр. Задача ОЖ не только охлаждать двигатель, но и не кипеть во всём диапазоне температур работы двигателя и его компонентов, иметь высокую теплоёмкость и теплопроводность, не пениться, не оказывать вредного воздействия на патрубки и уплотнения, обладать смазывающими и антикоррозийными свойствами.
В 70 х годах выпускался антифриз на основе водного раствора моноэтиленгликоля с температурой начала кристаллизации — 40 гр. Он не требовал разбавление водой при добавлении в систему охлаждения. Этот препарат получил название ТОСОЛ — по названию лаборатории «Технология Органического Синтеза». Т.к. название не запатентовано, то ТОСОЛом называют готовый к применению продукт, а «антифризом» — концентрированный раствор (хотя ТОСОЛ тоже антифриз).
Роль охлаждающей жидкости в системе охлаждения
Как уже было сказано, основная задача системы охлаждения – отводить избыток тепла от нагретого двигателя, не давая ему перегреваться. Плохая циркуляция антифриза в двигателе может привести к его поломкам. Однако у современной системы охлаждения функций может быть больше. Среди них:
- Нагревание воздуха. Это необходимо для нормальной работы системы отопления, а также кондиционирования и вентиляции.
- Охлаждение моторного масла. Смазка также нагревается в процессе работы, что ухудшает ее свойства. Охлаждение помогает обеспечить равномерное и стабильное смазывание.
- Охлаждение газов в механизме рециркуляции. Это нужно, чтобы снизить температуру горения топливной смеси.
- Охлаждение жидкости в КПП. От температуры этой жидкости зависит функциональность коробки передач.
Плохая циркуляция охлаждающей жидкости наносит автомобилю вред в целом, поэтому все ее элементы должны функционировать нормально.
Радиатор и вентилятор
Циркуляция охлаждающей жидкости проходит через основной радиатор, который установлен в передней части автомобиля. Такое место выбрано не случайно — при движении с большой скоростью соты радиатора обдуваются встречным потоком воздуха, что обеспечивает снижение температуры двигателя. На радиаторе устанавливается вентилятор. Большая часть таких устройств имеет На «Газелях», например, часто используются муфты, аналогичные тем, которые ставятся на компрессорах кондиционера.
Включение электрического вентилятора происходит с помощью датчика, установленного в нижней части радиатора. Может использоваться на инжекторных машинах сигнал от датчика температуры, который расположен на корпусе термостата или в блоке двигателя. Самая простая схема включения содержит в себе только один термовыключатель — у него нормально разомкнуты контакты. Как только в нижней части радиатора температура достигнет 92 градусов, контакты внутри переключателя замкнутся и произойдет подача напряжения на электродвигатель вентилятора.