12.02.2022 4 923 Система охлаждения
Автор:Виктор
Циркуляция Тосола в двигателе — основное требование, предъявляемое к системе охлаждения (СО). Благодаря тому, что жидкость проходит по всем компонентам СО, обеспечивается стабильная работа мотора и предотвращение его перегревания. Из каких элементов состоит система охлаждения и как происходит циркуляция расходного материала, мы расскажем ниже.
[ Скрыть]
Основные элементы
Система охлаждения двигателя содержит следующие элементы:
- Рубашка охлаждения или «водяная рубашка». Представляет собой систему каналов проходящих в блоке цилиндров.
- Радиатор охлаждения — устройство для охлаждения самой жидкости. Состоит из каналов изогнутых труб и металлических рёбер для лучшей теплоотдачи. Охлаждение происходит как благодаря встречному потоку воздуха, так и внутренним вентилятором.
- Вентилятор. Элемент системы охлаждения, предназначенный для усиления потока воздуха. На современных автомобилях он включается только при срабатывании температурного датчика, когда радиатор неспособен полноценно охладить жидкость встречным потоком воздуха. В старых моделях автомобилей вентилятор работает постоянно. Вращение на него передаётся от коленчатого вала через ременной привод.
- Насос или помпа. Обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости по каналам системы. Приводится в действие с помощью ременного или шестерёнчатого привода от коленчатого вала. Как правило, мощные двигателя с прямым впрыском топлива комплектуются дополнительным насосом.
- Термостат. Важнейшая деталь системы охлаждения, контролирующая циркуляцию по большому кругу охлаждения. Основной задачей является обеспечение нормального температурного режима при эксплуатации транспортного средства. Обычно установлен на стыке входного патрубка и рубашки охлаждения.
- Расширительный бачок — ёмкость необходимая для сбора избытка охлаждающей жидкости возникающего в процессе её нагревания.
- Радиатор отопления или печка. По своему устройству похож на радиатор охлаждения в меньшем размере. Однако, используется исключительно для обогрева салона автомобиля в зимний период и непосредственной роли в охлаждении ДВС не играет.
Применение ”большого” круга
Охлажденный антифриз снова поступает в мотор благодаря закачиванию водяным насосом. Однако может возникнуть ситуация, при которой этого недостаточно для нормального охлаждения. На помощь придут вентиляторы, а их включение обеспечит специальный датчик. Он так и называется ”датчик включения вентиляторов” и расположен под радиатором. Когда происходит замыкание его контактов, эти приборы включаются, обеспечивая дополнительное принудительное охлаждение.
Спустя время, температура антифриза падает, и вентиляторы отключаются. Условно приемлемой для большинства ДВС считается показатель в районе 90 градусов, хотя некоторые термостаты рассчитаны на поддержание 87 градусов. Эффективная работа всей системы охлаждения в целом достигается применением вышеописанной схемы. Когда движок не разогрет, отвод тепла не требуется. Но при дальнейшей работе понадобится включение в охлаждающий процесс дополнительного оборудования.
Круги циркуляции
Система охлаждения в автомобиле имеет два круга циркуляции: большой и малый. Основным считается именно малый, поскольку при запуске агрегата по нему сразу же начинает циркулировать охлаждающая жидкость. В работе малого круга задействованы только каналы блока цилиндров, помпа, а также радиатор отопления салона. Циркуляция проходит по малому кругу до тех пор, пока ДВС не достигнет нормальной рабочей температуры, после чего срабатывает термостат и открывает большой круг. Благодаря такой системе прогрев двигателя значительно сокращается, а в зимнюю пору система не столько охлаждает агрегат, сколько поддерживает его нормальный температурный режим.
Малый и большой круги циркуляции охлаждающие жидкости
В работе большого круга задействованы вентилятор, радиатор охлаждения, впускные и выпускные каналы, термостат, расширительный бочок, а также те элементы, которые принимают участие в функционировании малого круга. Внешний круг, он же большой круг, начинает работать, когда температура охлаждающей жидкости достигает 80-90оС, и обеспечивает её охлаждение.
Компоненты СО
Схемы работы охлаждающих механизмов включают в себя множество элементов. Каждая из деталей выполняет свои функции, соответственно, для идеальной работы всех систем элементы должны быть в хорошем состоянии, а также они не должны поддаваться воздействию внешних негативных факторов. Бывают случаи, когда не циркулирует охлаждающая жидкость и это является признаком того, что работа одного из компонентов проходит неправильно.
- Радиатор. Его задача — снижение температуры хладагента под постоянным потоком холодного воздуха. Отдача тепла увеличивается, тем самым повышая эффективность и охладительные возможности, позволяя выполнять больше работы за меньший срок.
- Масляный радиатор может быть установлен наряду с основным. Он предназначен для охлаждения смазывающего вещества.
- Еще один вид устройства того же типа, радиатор, предназначенный для охлаждения отработанных газов. Он необходим для снижения температуры горения топливной смеси.
- Задача теплообменника — нагревать воздух. Функционирование этого устройства будет более эффективным в случае его установки на месте выхода хладагента из мотора.
- Расширительный бачок помогает компенсировать изменяющийся объем ОЖ в результате ее расширения.
- Циркуляция и перемещение ОЖ обеспечивается насосом с центробежной тягой. Такой насос очень часто называют помпой. Система работы может различаться в зависимости от вида устройства. В частности, бывают насосы на ремне, а бывают — на шестернях. Некоторые мощные двигатели требуют установки дополнительного насоса того же типа.
- Термостат. Цель работы данного приспособления заключается в установке уровня и количества хладагента. Весь хладагент контролируется, благодаря чему поддерживается наиболее приемлемый режим температуры. Найти термостат можно посередине между радиатором и охлаждающей рубашкой в патрубке.
- Термостат с электроподогревом тоже встречается на мощных моторах. Полное открытие такого термостата происходит при сильной нагрузке на ДВС.
- Вентилятор – важная деталь радиатора. Он повышает интенсивность охлаждения и может работать на разных приводах, таких как механический, электрический или гидравлический. Чаще всего автомобили оснащены электроприводом.
- Элементы системы управления имеют свое предназначение и позволяют пользоваться всей системой на полную мощность. Датчик температуры выводит необходимую информацию на экран, преобразовав ее в сигнал.
- Электронный блок управления принимает сигналы от датчика, преобразовывает их в исполняющие сигналы и передает кодированный сигнал на такие же устройства.
- Исполняющие устройства выполняют поставленные на них задачи, получив определенный сигнал. Среди них есть: нагреватель, реле, БУ вентилятора, другое реле для двигателя.
Принцип работы системы
В целом работа системы довольно проста. Приведённый в действие гидравлический насос обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости по рубашке блока цилиндров. Скорость циркуляции зависит от количества оборотов коленчатого вала ДВС.
Антифриз, проходящий по каналам в блоке цилиндров, отводит излишек тепла от агрегата и поступает обратно в приёмный отсек помпы, минуя термостат. Когда температура охлаждающей жидкости достигает 80-90оС, термостат открывает большой круг циркуляции, блокируя малый. Таким образом, жидкость после блока цилиндров направляется в радиатор охлаждения, где её температура снижается благодаря встречному потоку воздуха и вентилятору. Далее, процесс повторяется.
Несмотря на простоту конструкции, система охлаждения силового агрегата способна дать сбой во время эксплуатации транспортного средства. В связи с этим двигатель будет работать в повышенном температурном режиме, из-за чего ресурс его деталей значительно снизится. Причины некорректной работы охлаждения могут быть совершенно разные.
Роль антифриза
Как уже было сказано, основная задача системы охлаждения – отводить избыток тепла от двигателя, не давая ему перегреваться. Плохая циркуляция антифриза может привести к серьезным проблемам с силовым агрегатом.
Кроме теплоотвода, у охлаждающей жидкости есть и другие функции:
- Нагревание воздуха, необходимое для нормальной работы системы отопления, кондиционирования и вентиляции
- Охлаждение моторного масла, помогающее обеспечить равномерное и стабильное смазывание деталей двигателя
- Охлаждение газов в механизме рециркуляции в целях снижения температуры горения топливной смеси
- Охлаждение жидкости в коробке передач
Износ термостата
Наиболее часто неполадки в системе связаны именно с клапаном переключающим круги циркуляции, он же термостат. Если деталь заклинивает в одном положении или клапан перекрывает каналы кругов циркуляции неплотно, прогрев двигателя может занять значительно больше времени или наоборот, агрегат начнёт сильно перегреваться без достаточного охлаждения.
Принцип работы термостата
Как правило, поломка термостата связана с нарушением его целостности. Основой клапана является термический воск, который при нагревании расширяется и сдавливает мембрану, открывающую большой круг циркуляции. Если воск по какой-либо причине вытек из детали, то клапан перестанет функционировать и антифриз не сможет полноценно охлаждаться. Также причиной износа может стать несвоевременная замена охлаждающей жидкости или её низкое качество. Коррозия пружины термостата вызывает заклинивание детали в открытом или реже закрытом положении. В обоих случаях двигатель не сможет работать в нормальном температурном диапазоне — жидкость будет либо постоянно охлаждаться, даже когда в этом нет необходимости, либо наоборот, всё время будет горячей.
Пружина термостата подверглась коррозии
Определить износ довольно просто и это можно сделать двумя способами. Проще всего проверку произвести несъёмным методом. Для этого сразу после запуска двигателя следует потрогать входной патрубок радиатора. Если он стал тёплым почти сразу после пуска ДВС, это говорит о том, что термостат заклинило в открытом положении. И наоборот, когда патрубок остаётся холодным, даже если показатель температуры находится в пиковом положении, это свидетельствует о неспособности термостата открываться.
Более точно удостовериться в том, что причина некорректной работы системы охлаждения заключается именно в неисправности термостата можно путём его демонтажа. Снятый клапан кладётся в ёмкость с водой и подвергается нагреву. Когда температура воды достигнет 90оС, исправный клапан обязательно должен сработать — шток термостата сместится. Если этого не происходит, можно с уверенностью считать деталь неисправной.
Вышедший из строя термостат не подлежит ремонту, а требует обязательной замены. Его стоимость для большинства автомобилей редко превышает 1000 рублей. Клапан вполне можно заменить самостоятельно, без посещения автосервиса.
Неполадки гидравлического насоса
Одной из причин перегрева силового агрегата машины может стать неисправность помпы системы охлаждения. Чаще всего проблема заключается в том, что приводной ремень гидронасоса оборвался либо его натяг слишком слабый. В таком случае помпа перестанет качать антифриз, либо будет это делать не полноценно. Проверить это довольно просто, стоит лишь завезти двигатель и пронаблюдать за поведением приводного ремня. В случае если он работает с проскоками натяг следует увеличить или вовсе заменить ремень на новый. Наиболее часто это решает проблему.
Возникают ситуации, когда неполадка кроется в самой помпе: износ крыльчатки, подшипника, иногда возможна даже трещина вала. Кроме всего прочего, стыки соединения патрубков с помпой могут быть не герметичны, и создаваемое насосом давление спровоцирует протечку охлаждающей жидкости. Диагностировать протечку довольно просто, необходимо на полу под двигателем положить листы белой бумаги на несколько часов. Если на ней будут видны даже небольшие пятна голубого или зеленоватого цвета, это свидетельствует об износе прокладок помпы.
Проверить работоспособность самого насоса можно зажав пальцами верхний шланг радиатора на несколько секунд при работающем агрегате. Исправная помпа создаст сильное давление и после отпускания шланга появится ощущение, что жидкость быстро побежала по магистрали. Также стоит помнить о том, что повышенная шумность работы ДВС и люфт шкива помпы говорят об износе подшипника. Обычно его износ связан с просачиванием жидкости через сальник, которая смывает смазку с подшипника.
Устройство водяной помпы системы охлаждения двигателя
Насос охлаждающей жидкости в отличие от термостата можно заменить частично, но нередко автовладельцы предпочитают полноценно менять механизм.
Производить замену помпы рекомендуется через каждые пройденные 90 000 км пробега, либо после каждой второй замены ремня ГРМ (газораспределительный механизм).
Замена насоса:
- В первую очередь необходимо отключить массу автомобиля от аккумулятора, а поршень первого цилиндра должен находиться в верхней мёртвой точке. Произвести демонтаж ролика для натяга ремня и снять шкив распредвала.
- Далее, следует слить охлаждающую жидкость с нижней пробки в радиаторе.
- Открутив крепёжные болты помпы её нужно отсоединить от блока цилиндров.
- Оценив визуально снятый механизм важно определить его износ. Если крыльчатка, сальник и приводная шестерня имеют повреждения помпу лучше заменить полностью.
- Новый механизм должен устанавливаться с новой прокладкой, поскольку прежняя может иметь даже мелкие повреждения, которые впоследствии приведут к утечке охлаждающей жидкости. Помпа устанавливается таким образом, чтобы номер, указанный на корпусе, смотрел вверх.
- Дальнейшая сборка проводится в обратном порядки разборки. Охлаждающую жидкость лучше залить новую, но можно использовать и ту, которая была, если её ресурс ещё не исчерпан.
Основные компоненты системы охлаждения
Рубашка головки и блока цилиндров представляет собой герметичные каналы, отлитые в алюминиевом или чугунном изделии. Стык блока и головки уплотнен прокладкой.
Насос охлаждающей жидкости лопастной, центробежного типа. Он приводится во вращение ремнем ГРМ или ремнем привода вспомогательных агрегатов.
Термостат представляет собой автоматический клапан, открывающийся при достижении определенной температуры и сбрасывающий часть ОЖ в радиатор. В последнее время управление этим устройством стало электронным. Жидкость начали подогревать специальным ТЭНом для более раннего открытия термостата в случае необходимости.
Радиатор представляет собой теплообменник, содержащий два бачка – входной и выходной. Они соединены множеством алюминиевых трубок, по которым проходит антифриз.
Для увеличения поверхности теплообмена к трубкам присоединены тонкие пластины. С целью улучшения отвода тепла воздух протягивается через радиатор принудительно с помощью электровентилятора.
Радиатор отопителя нагревает воздух, поступающий в салон автомобиля. Краны отопителя сейчас не устанавливают, поэтому радиатор нагрет всегда, когда двигатель включен.
Летом горячий воздух не поступает в салон благодаря заслонкам.
Расширительный бачок – это хранилище охлаждающей жидкости. В зависимости от типа системы охлаждения (см. выше) он может быть циркуляционным или тупиковым. Соответственно, бачок находится под давлением или без него.
Пробка, которая обеспечивает герметичность системы, может быть установлена прямо на радиаторе или на расширительном бачке. Вне зависимости от места расположения эта деталь обеспечивает повышенное давление в системе охлаждения (до 1,1-1,3 бара). Это увеличивает температуру кипения жидкости, улучшает теплопередачу, предотвращает кавитацию насоса.
Главный компонент системы охлаждения – это сама рабочая жидкость.
С точки зрения теплотехники на ее роль идеально подошла бы вода, однако она вызывает коррозию и замерзает зимой. Именно поэтому в систему заливают специальные хладагенты – антифризы. Они обладают низкой температурой замерзания (до -65 °C), а также содержат присадки, снижающими коррозию, пенообразование и т.д.
Проблемы с радиатором и вентилятором
Недостаточное охлаждение двигателя может быть связано с проблемами работы радиатора и вентилятора. В первую очередь стоит помнить, что слишком сильно забитый пылью и насекомыми радиатор неспособен полноценно охлаждаться как встречным потоком воздуха, так и вентилятором. Нередко его чистка решает проблему с охлаждением.
Устройство «классического» радиатора охлаждения двигателя. Во многих современных двигателях, охлаждающая жидкость заливается не через горловину радиатора, а в расширительный бачок
И всё же, возможны и более серьёзные ситуации — трещины радиатора, которые могут возникнуть, как при ДТП, так и в результате коррозии. Радиатор в большинстве случаев можно восстановить. Латунные и медные ремонтируются с помощью пайки, а алюминиевые специальными герметиками.
Перед началом пайки места повреждения тщательно зачищаются наждачной шкуркой, до появления металлического блеска. После, трещина обрабатывается паяльным флюсом и с помощью мощного паяльника наносится равномерный слой припоя (см. видео).
Алюминиевый радиатор запаять не получиться, однако для их ремонта предлагаются специальные герметики или же можно использовать обычную «холодную сварку». Перед началом заделывания трещин важно хорошо зачистить дефектные места. Клеящая масса хорошо разминается до однородного состояния и наносится на проблемный участок. Стоит помнить о том, что эксплуатировать автомобиль можно только на следующие сутки после ремонта – эпоксидный клей высыхает довольно долго.
Советуем прочитать статью «Ремонт радиаторов автомобиля своими руками»
Что касается вентилятора охлаждения, его поломка может быть связана с обрывом электропроводки или нарушением привода от коленчатого вала, если вращение передаётся от силового агрегата.
В первом случае, стоит визуально оценить состояние проводов идущих к мотору вентилятора, при обнаружении обрыва нужно заново соединить повреждённые контакты. Если состояние проводов нормальное, а вентилятор всё равно не работает, возможно, поломался сам двигатель или датчик, отвечающий за его своевременное включение. При этом лучше обратиться в автосервис, где определят причину, по которой вентилятор не включается. При проблемах с датчиком обдув может как беспрерывно, так и не включаться вовсе.
В автомобилях, где вентилятор начинает вращаться при передаче крутящего момента от двигателя, поломка чаще всего связана с обрывом приводного ремня. Его замена довольно проста: необходимо ослабить натяг шкива и поставить новый ремень.
Более подробно об устройстве и ремонте вентилятора охлаждения читайте тут.
Гидравлическая система охлаждения требует своевременного промывания магистралей, в противном случае на стенках каналов может образоваться коррозия, солевые отложения, и другие загрязнения.
Причины засорения
Основной причиной загрязнения системы является использование в качестве охлаждающей жидкости обычной воды. Проточная вода из крана имеет в составе большое количество солей, создаёт накипь и ржавчину на стенках магистралей. Использование дистиллированной воды менее пагубно, но полноценное охлаждение в жаркий период она не способна обеспечить. Кроме того, зимой при минусовой темпе вода замёрзнет и расширяясь может нарушить целостность отдельных деталей и соединений.
Применение качественного антифриза или тосола более целесообразно. Специальные вещества для охлаждения имеют значительный ресурс и не замерзают даже при очень низких температурах. Однако присадки содержащиеся в составе, с течением времени начинают выпадать в осадок засоряя систему.
Процесс промывки
В первую очередь, перед промывкой сливается вся охлаждающая жидкость через выпускную пробку на радиаторе, расположенную в самом низу, и на блоке цилиндров для удаления остатков.
Важно помнить, что слив жидкости должен проводиться только на холодном двигателе!
После слива пробки заново закручиваются и в расширительный бачок заливается вода с лимонной кислотой или лучше специальная очищающая жидкость.
Процесс заливки очистителя PRESTONE Super Radiator Flush в расширительный бачок
Далее, двигатель запускается и работает в холостом режиме на протяжении 15 минут. При этом следует проследить за тем, чтобы открылся большой круг циркуляции. Также при промывке не стоит забывать о том, что салонная печка должна работать в режиме максимального обогрева. Когда агрегат остыл жидкость можно слить, открыв пробки радиатора и блока цилиндров. Этот процесс рекомендуется повторять до тех пор, пока при сливе не будет вытекать чистая жидкость без видимых загрязнений.
Залив новой охлаждающей жидкости можно проводить сразу же после окончания промывки. Наливать тосол или антифриз в расширительный бочок следует аккуратно и медленно во избежание образования воздушных пробок в системе.
При заливке антифриза или тосола воспользуйтесь воронкой — это позволит избежать попадания охлаждающей жидкости на детали двигателя
Когда бачок заполниться почти полностью его нужно закрыть и запустить ДВС на несколько минут чтобы жидкость равномерно распространилась по системе. Далее, после отключения агрегата, тосол или антифриз доливаются до уровня между отметками максимума и минимума на бочке.
В заключение стоит сказать, что принципиальной разницы в использовании тосола или антифриза нет. Однако во многих странах мира автопроизводители давно перестали использовать тосол, поскольку его эффективность несколько ниже. Современный антифриз изготавливается с применением новейших технологий и в большей степени защищает двигатель от перегрева, а магистрали системы охлаждения от загрязнения.
Крышка расширительного бачка
Еще один незаменимый компонент системы – это пробка. Существует два типа конструкции – герметичная и негерметичная. В том случае, если на автомобиле применяется последняя, пробка расширительного бачка имеет только дренажное отверстие, через которое уравновешивается давление в системе.
Но если герметичная система применена, то в пробке имеется два клапана – впускной (забирает внутрь воздух из атмосферы, работает при давлении ниже 0,2 бар) и выпускной (срабатывает при давлении свыше 1,2 бар). Он выбрасывает из системы излишки воздуха.
Получается так, что в системе всегда давление больше, чем в атмосфере. Это позволяет немного повысить температуру кипения антифриза, что благоприятно сказывается на работе двигателя. Особенно это хорошо для движения по пробкам в городских условиях. Пример герметичной системы – автомобили ВАЗ-2108 и аналогичные. Негерметичной – модели классической серии ВАЗ.
