Системы охлаждения двигателя: структура, принцип действия

Содержание

Автомасла и все, что нужно знать о моторных маслах

Системы охлаждения двигателя: структура, принцип действия

Система охлаждения двигателя

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.

Как работает система охлаждения двигателя

/> Принцип работы системы охлаждения

Поддержание оптимальной температурной среды необходимо для стабильного функционирования и долгой эксплуатации ДВС. От этого также зависят эффективность масла, обогрев салона, газовая рециркуляция, работа коробки и турбонадува. Система обеспечивает оптимальный тепловой режим даже при 45 градусах Цельсия, дает мотору быстро нагреваться до рабочей нормы и способствует минимальному расходу мощности на “включение” отдельных элементов и пр.

Узнайте стоимость диагностики двигателя онлайн за 3 минуты

Не тратьте время впустую – воспользуйтесь поиском Uremont и получите предложения ближайших сервисов с конкретными ценами!

Как работает охлаждение автомобильного двигателя

Для обеспечение нормальной “охлаждающей” деятельности необходим блок управления. Она учитывает температуру окружающей среды, смазки, рабочей жидкости и пр. После математической оценки различных параметров подаются команды, а также производится регулировка для компенсации отклонений.

Элементы узла перечислены ниже:

  • радиаторы (трубчатый, масляный, газовый);
  • вентилятор (возможно механическое, гидравлическое или электрическое приводное устройство);
  • насос (необходим для циркуляции жидкости);
  • термостат (регулирует объем раствора в радиаторе, вариант с электрическим подогревом позволяет использовать три его рабочих положения);
  • отопительный теплообменник (позволяет использовать тепло из воздуха для последующего обогрева);
  • бачок расширителя (компенсирует изменение объема воздушной массы);
  • рубашка охлаждения мотора (магистрали для жидкости, проходящие через цилиндрический блок и головку блока ДВС);
  • система управления (в том числе датчики).

Как работает ЭБУ охлаждения двигателя? Температурный сенсор посылает в блок управления электрический сигнал, опираясь на тепловые данные.

При необходимости на выходе радиатора монтируют дополнительное считывающее устройство.

Блок реагирует на сигналы, подключая различные части агрегата. Автоматизацию работы обеспечивает специальная программа, обрабатывающая сигналы и отслеживающая настройки. Здесь также могут “привлекаться” реле (послеостановочного охлаждения и вспомогательного насоса), нагреватель термостата и “мозги” радиаторного вентилятора.

Виды способов охлаждения двигателя

Температура мотора регулируется за счет хладагента с воздухом. Основываясь на этом, разделяют три вида процессов:

  • жидкостный (выполняется принудительно или благодаря разнице плотности холодного и горячего растворов, комбинированный вариант неэффективен при включенном моторе/+40 градусах Цельсия за окном);
  • воздушный (обдув вытесняет из-под капота теплый воздух, происходит естественным путем или при помощи вентилятора, как самостоятельный “охладитель” не используется — низкая эффективность);
  • комбинированный (включает “воздушный” и “жидкий” контуры одновременно).

Системы охлаждения двигателя на основе раствора бывают открытыми или закрытыми.

В первых участвует большее количество хладагента (высокая температура кипения). Во втором случае пароотводная трубка обеспечивает взаимодействие с атмосферой.

Работа системы охлаждения двигателя

Рассмотрим комбинированный способ, так как он самый популярный из-за своей эффективности. При запуске ДВС включается насос, который перекачивает жидкость через малый контур. После прогрева мотора начинает работать термостат, активируя большой “холодный” контур. Раствор “омывает” узлы двигателя и расширяется из-за нагрева. Доля жидкости попадает в бачок. В результате компенсируется лишний объем жидкости (это не зависит от давления).

Проходя через радиатор системы охлаждения двигателя автомобиля, антифриз теряет температуру, “перетекая” на новый цикл. При недостаточности работы такого алгоритма специальный датчик передает сигнал на управляющий блок, чтобы запустить вентилятор. В случае, когда такая мера не помогает, на “приборке” загорается лампочка перегрева мотора.

Рециркулирующие радиаторы, синхронизирующие температуру смазки и выхлопа, присутствуют не всегда. А жаль — при наличии подобных агрегатов эксплуатация авто становится безопаснее и экономичнее. Если автомобиль комплектуется турбонадувом, конструкция включает допконтур для снижения воздушной температуры.

Система охлаждения двигателя

Система охлаждения двигателей стандартного типа охлаждает его нагреваемые детали. В системах современных автомобилей она выполняет и другие функции:

  • охлаждает масло системы смазки;
  • охлаждает воздух, циркулирующий в системе турбонаддува;
  • охлаждает отработавшие газы в системе их рециркуляции;
  • охлаждает рабочую жидкость автоматической коробки передач;
  • нагревает воздух, циркулирующий в системах вентиляции, отопления и кондиционирования.

Особенности жидкостного охлаждения двигателя

Сначала для этих целей использовали деионизированную или дистиллированную воду. Сегодня этого недостаточно: в современных авто рабочий температурный диапазон шире. Еще один недостаток “прародителей” антифриза — отсутствие антикоррозийного свойства. В настоящее время спец. средства содержат присадки, обеспечивающие необходимые технические характеристики рабочего раствора, например:

  • этиленгликоль;
  • ингибиторы коррозии.

При жидкостной системе охлаждения двигателя допустимо добавление чистой воды в экстренном случае. После этого рекомендуем заменить хладагент на качественный, чтобы не допустить перегрева и окисления составных элементов.

Помните о регулярном ТО. Чаще всего производители рекомендуют проводить плановую замену каждые 70-100 тыс. км пробега. Опытные автолюбители советуют регулярно измерять уровень антифриза. Это делают на холодном ДВС. Нормой считается уровень нижнего края трубки расширительного бачка. Для ориентира есть пометки “минимум” и “максимум”. Если после долива уровень быстро падает, потеряна герметичность. Необходим ремонт или замена запчастей.

Что такое система охлаждения и для чего она нужна

В процессе работы ДВС вырабатывает много тепла. Температура в цилиндрах может достигать 900 градусов! Если с этим ничего не делать и агрегат никак не охлаждать, показатель зашкаливает, что может привести мотор к поломкам и выходу из строя.

Чтобы отводить тепло от работающего агрегата и охлаждать его, была придумана система охлаждения. Первоначально она была воздушной – то есть, грубо говоря, мотор охлаждался с помощью обдува. Теперь же в современных транспортных средствах используется жидкостная система охлаждения.

В нее заливается специальная жидкость – антифриз. Температура ее застывания ниже, а закипания – выше, чем у обычной воды, а также отличные теплоотводные, защитные, антикоррозионные и другие полезные свойства. Омывая работающий двигатель, ОЖ забирает у него тепло, не давая перегреваться и выходить из строя.

Основные элементы системы охлаждения

В систему циркуляции охлаждающей жидкости входят следующие элементы:

  1. Радиатор. Этот элемент охлаждает антифриз, нагревшийся от мотора, возвращая ему нормальную температуру. Помимо него могут быть установлены еще масляный радиатор – для охлаждения смазывающего вещества, и радиатор для охлаждения отработанных газов.
  2. Теплообменник. Используется для нагрева воздуха, устанавливается там, где выходит горячий антифриз.
  3. Расширительный бачок. Через него антифриз поступает в систему. В процессе работы ОЖ может расширяться и сжиматься, бачок компенсирует изменения объема.
  4. Центробежный насос, он же помпа. Именно он «гоняет» охлаждающую жидкость по системе.
  5. Термостат. Поддерживает нормальную температуру в системе, регулируя поток ОЖ.
  6. Датчик температуры ОЖ. Подает сигналы об изменении температуры на панель приборов и на реле включения вентилятора.
  7. Вентилятор. Помогает охлаждать чрезмерно нагревшуюся жидкость.

Все эти элементы связаны с общим блоком управления. Также для их работы есть вспомогательные устройства – реле, нагреватели и т.д.

Устройство и принцип работы системы охлаждения ДВС


Система охлаждения двигателя
Наиболее популярной в современных автомобилях является комбинированная система охлаждения двигателя с принудительной циркуляцией воздуха и жидкости. Она состоит из следующих элементов:

  • Радиатор системы охлаждения.
  • Вентилятор радиатора.
  • Малый и большой охлаждающие контуры.
  • Рубашка системы охлаждения (система каналов в блоке цилиндров).
  • Датчик температуры.
  • Термостат.
  • Расширительный бачок.
  • Насос (помпа).
  • Радиатор печки.
  • Масляный радиатор (опционально).
  • Радиатор системы рециркуляции отработавших газов (опционально).

В момент запуска двигателя насос начинает перекачку жидкости по малому контуру. Когда двигатель нагревается до рабочей температуры, срабатывает термостат и открывает второй (большой) контур охлаждения. Проходя через узлы мотора, охлаждающая жидкость нагревается и расширяется. При увеличении температуры часть жидкости поступает в расширительный бачок. Это позволяет компенсировать излишний объем, независимо от того, какое давление установилось в системе.


Большой и малый круги циркуляции ОЖ

Проходя через участок радиатора системы охлаждения, антифриз вновь остывает и возвращается на новый цикл. Если этот режим снижения температуры оказывается недостаточным, срабатывает температурный датчик, передающий сигнал блоку управления двигателя и запускающий вентилятор воздушного охлаждения. Если и его оказывается недостаточно, на приборную панель (индикатор) поступает сигнал о перегреве двигателя.

Масляный радиатор и радиатор рециркуляции отработавших газов может присутствовать не во всех системах охлаждения. Они необходимы для синхронного снижения температуры смазки и выхлопа, что делает эксплуатацию автомобиля более безопасной и экономичной. В автомобилях с турбонаддувом также может присутствовать еще один охлаждающий контур для снижения температуры воздуха наддува.

Как устроен радиатор охлаждения двигателя


Устройство радиатора системы охлаждения ДВС
Радиатор системы охлаждения ДВС состоит из следующих элементов:

  • Сердцевина. Она может быть трубчатой (вертикальные трубки овального или круглого сечения, объединенные тонкими горизонтальными пластинами), пластинчатой (изогнутые пары пластин, спаянные по краям) и сотовой (спаянные трубки с сечением в виде правильного шестиугольника).
  • Верхний бачок. Оснащен заливной горловиной с герметичной пробкой, а также патрубком для установки шланга, подводящего антифриз. В горловине выполнено отверстие для установки пароотводящей трубки. Последняя имеет паровой клапан, который открывается в случае закипания.
  • Воздушный клапан. Он необходим для наполнения радиатора воздухом после остановки двигателя. Когда охлаждающая жидкость полностью остывает, без подачи дополнительного объема воздуха в системе может возникнуть сильное разрежение, провоцирующее сдавливание трубок.
  • Нижний бачок. Оснащен патрубком для крепления шланга отвода жидкости.
  • Крепления.

Принцип работы радиатора основан на многоуровневой циркуляции воздуха в его сердцевине, что делает снижение температуры охлаждающей жидкости, проходящей через него, более интенсивным.

Наиболее эффективными являются радиаторы пластинчатого типа, но они подвержены быстрому загрязнению, а потому самой популярной конструкцией стали трубчатые.

Особенности работы датчика температуры ОЖ


Датчик температуры системы охлаждения
Температурный датчик позволяет контролировать состояние системы. Определить, где находится датчик температуры охлаждающей жидкости просто: как правило, он расположен в канале головки блока цилиндров. Он представляет собой терморезистор в герметичном корпусе, который может быть изготовлен из бронзы, пластика и латуни. На корпусе имеется резьба для установки в канал.

Принцип работы датчика основан на следующем эффекте: при повышении температуры сопротивление чувствительного элемента снижается, а при ее уменьшении увеличивается. Показатель сопротивления передается на электронный блок управления двигателем. Чтобы при этом данные состояния охлаждающей жидкости были точными, датчик должен быть полностью погружен в нее. При температуре 100°C сопротивление датчика температуры охлаждающей жидкости должно быть порядка 177 Ом. С учетом погрешностей измерения допускается показатель сопротивления 190 Ом. Если же отклонения больше допустимых, датчик необходимо заменить.

В некоторых моделях автомобилей может быть предусмотрено два датчика температуры. Один отвечает исключительно за включение вентилятора радиатора, а второй представляет собой датчик указателя текущей температуры охлаждающей жидкости.

Что используют в качестве охлаждающих жидкостей


Расширительный бачок системы охлаждения
В роли рабочей жидкости в системах охлаждения изначально применялась дистиллированная или деионизированная вода. Однако для современных двигателей она не обеспечивает нужный диапазон рабочих температур. Помимо этого, она склонна к коррозионной активности в отношении металлов, что снижает срок эксплуатации системы охлаждения. Для устранения этих недостатков в качестве охлаждающей жидкости сегодня применяются составы со специальными присадками (этиленгликоль, ингибиторы коррозии), что повышает характеристики всей системы. Чаще всего используется антифриз, который имеет более низкий порог замерзания.

При возникновении ситуации, когда требуется экстренный долив охлаждающей жидкости, можно использовать обычную чистую воду. Однако для корректной работы системы при первой возможности такой раствор необходимо заменить на качественный антифриз.

Замена охлаждающей жидкости проводится каждые 60-100 тысяч километров пробега. В охлажденном состоянии (при выключенном двигателе) ее количество должно быть на уровне нижнего края патрубка расширительного бачка охлаждающей системы. Для удобства на нем выполнены отметки “Min” и “Max”. Когда количество жидкости ниже минимальной отметки – выполняют долив. Если после работы уровень вновь упал – это свидетельствует о разгерметизации системы.

Значимость системы охлаждения двигателя не вызывает сомнений. А потому стоит регулярно проводить профилактический осмотр ее основных узлов. Это позволит избежать перегрева двигателя и возникновения критических поломок.

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:

  1. Нагревание воздуха. Это необходимо для нормальной работы системы отопления, а также кондиционирования и вентиляции.
  2. Охлаждение моторного масла. Смазка также нагревается в процессе работы, что ухудшает ее свойства. Охлаждение помогает обеспечить равномерное и стабильное смазывание.
  3. Охлаждение газов в механизме рециркуляции. Это нужно, чтобы снизить температуру горения топливной смеси.
  4. 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.

Проверка уровня и плотности жидкости в системе охлаждения

Правильность заправки системы охлаждения проверяется по уровню жидкости в расширительном бачке, который на холодном двигателе (при 15-20°С) должен находиться на 3-4 мм выше метки «MIN», нанесённой на расширительном бачке.

Предупреждение.

Уровень охлаждающей жидкости рекомендуется проверять на холодном двигателе, т.к. при нагревании её объём увеличивается и у прогретого двигателя уровень жидкости может значительно подняться.

При необходимости проверяйте ареометром плотность охлаждающей жидкости, которая должна быть 1,078-1,085 г/см³. При низкой плотности и при высокой (больше 1,085-1,095 г/см³) повышается температура начала кристаллизации жидкости, что может привести к её замерзанию в холодное время года. Если уровень жидкости в бачке ниже нормы, то доливайте дистиллированную воду. Если плотность нормальная, доливайте жидкость той же плотности и марки, какая находится в системе. Если ниже нормы, доведите её до неё, используя жидкость ТО-СОЛ-А.

Как циркулирует ОЖ в системе охлаждения

Схема циркуляции охлаждающей жидкости состоит из большого и маленького круга. К малому относятся только рубашка охлаждения и радиатор, там требуется меньшее количество жидкости.

При холодном моторе циркуляция охлаждающей жидкости в двигателе происходит по малому кругу. Когда мотор нагревается, открывается термостат и пускает антифриз по большому кругу.

Вот как циркулирует охлаждающая жидкость в двигателе:

  1. Двигатель заводится, и антифриз начинает ходить по малому кругу. Этим процессом руководит насос.
  2. Проходя по цилиндрам, ОЖ нагревается от них, затем возвращается к насосу и повторяет круг.
  3. Когда хладагент достигает определенной температуры, термостат перекрывает малый круг и открывает большой, по которому жидкость и направляется далее.
  4. Насос закачивает жидкость в двигатель, она забирает тепло и попадает в радиатор, где охлаждается за счет окружающей среды и воздушной системы.
  5. Оставленное антифризом тепло используется для обогрева салона, если включена печка.
  6. Остывшая охлаждающая жидкость отправляется насосом на следующий круг.
  7. Если радиатора недостаточно для охлаждения антифриза до нужной температуры, включаются вентиляторы. Отключаются они по достижении ОЖ нужной температуры.
  8. Если же антифриз, наоборот, слишком остывает, то термостат закрывает большой круг и вновь пускает жидкость по малому.

Таким образом, антифриз нужен автомобилю для того, чтобы поддерживать внутри мотора нормальную рабочую температуру. Она должна быть одинаковой, постоянной и составляет в среднем 90 градусов Цельсия. Благодаря этому мотор способен выдавать хорошую скорость и экономно расходовать горючее.

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.

Плохая циркуляция ОЖ: из-за чего бывает, чем опасна и как ее избежать

Если не циркулирует охлаждающая жидкость вообще или же плохо циркулирует, то у этого могут быть разные причины:

  1. Проблемы с насосом циркуляции охлаждающей жидкости. Поломки этого агрегата приводят к тому, что он перестает закачивать антифриз в двигатель или начинает делать это хуже.
  2. Забитая система. В процессе эксплуатации антифриза в системе охлаждения могут скапливаться различные отложения, осадки. Особенно, если антифриз – низкого качества. Это могут быть и примеси из самого антифриза, и частички коррозии, и частички разрушившегося в результате кавитации металла, изношенных уплотнителей и шлангов и т.д. Эти взвеси оседают везде, забивая протоки и узлы. В результате жидкость с трудом «протискивается».
  3. Утечки антифриза. Течь может возникнуть по причине коррозии, трещин, разрывов в расширительном бачке, шлангах и патрубках, в других элементах системы. При постоянной течи оставшегося объема ОЖ недостаточно для того, чтобы нормально циркулировать.

Заправка системы охлаждения жидкостью

Заправка производится при смене охлаждающей жидкости или после ремонта двигателя. Операции по заправке выполняйте в следующем порядке:

1. Снимите пробки с радиатора и с расширительного бачка и откройте кран отопителя;

2. Залейте охлаждающую жидкость в радиатор, а затем и в расширительный бачок, предварительно поставив пробку радиатора. Закройте пробкой расширительный бачок;

3. Запустите двигатель и дайте ему поработать на холостом ходу 1-2 мин для удаления воздушных пробок. После остывания двигателя проверьте уровень охл. жид. Если уровень ниже нормального, а в системе охлаждения нет следов подтекания, то долейте жидкость.

Регулировка натяжения ремня привода насоса

Натяжение ремня проверяется прогибом между шкивами генератора насоса или между насоса и коленчатого вала. При нормальном натяжении ремня прогиб «А»

под усилием 10 кгс (98Н) должен быть в пределах 10-15 мм, а прогиб «
В»
в пределах 12-17 мм. Для увеличения натяжения ремня ослабив гайки крепления генератора, сместите его от двигателя и затяните гайки.

Воздушка или водянка

Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания предназначена для отвода излишнего тепла от деталей и узлов двигателя. На самом деле эта система вредна для вашего кармана. Приблизительно треть теплоты, полученной от сгорания драгоценного топлива, приходится рассеивать в окружающей среде. Но таково устройство современного ДВС. Идеальным был бы двигатель, который может работать без отвода теплоты в окружающую среду, а всю ее превращать в полезную работу. Но материалы, используемые в современном двигателестроении, таких температур не выдержат. Поэтому по крайней мере две основные, базовые детали двигателя — блок цилиндров и головку блока — приходится дополнительно охлаждать. На заре автомобилестроения появились и долго конкурировали две системы охлаждения: жидкостная и воздушная. Но воздушная система охлаждения постепенно сдавала свои позиции и сейчас применяется, в основном, на очень небольших двигателях мототранспорта и генераторных установках малой мощности. Поэтому рассмотрим подробнее систему жидкостного охлаждения.

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.

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.

Рекомендуем: В каких случая использовать молибденовую присадку?

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.

Устройство системы охлаждения

Система охлаждения современного автомобильного двигателя включает в себя рубашку охлаждения двигателя, насос охлаждающей жидкости, термостат, соединительные шланги и радиатор с вентилятором. К системе охлаждения подсоединен теплообменник отопителя. У некоторых двигателей охлаждающая жидкость используется еще и для обогрева дроссельного узла. Также у моторов с системой наддува встречается подача охлаждающей жидкости в жидкостно-воздушные интеркулеры или в сам турбокомпрессор для снижения его температуры.

Работает система охлаждения довольно просто. После запуска холодного двигателя охлаждающая жидкость начинает с помощью насоса циркулировать по малому кругу. Она проходит по рубашке охлаждения блока и головки цилиндров двигателя и возвращается в насос через байпасные (обходные) патрубки. Параллельно (на подавляющем большинстве современных автомобилей) жидкость постоянно циркулирует через теплообменник отопителя. Как только температура достигнет заданной величины, обычно около 80–90 ˚С, начинает открываться термостат. Его основной клапан направляет поток в радиатор, где жидкость охлаждается встречным потоком воздуха. Если обдува воздухом недостаточно, то вступает в работу вентилятор системы охлаждения, в большинстве случаев имеющий электропривод. Движение жидкости во всех остальных узлах системы охлаждения продолжается. Зачастую исключением является байпасный канал, но он закрывается не на всех автомобилях.

Схемы систем охлаждения в последние годы стали очень похожи одна на другую. Но осталось два принципиальных различия. Первое — это расположение термостата до и после радиатора (по ходу движения жидкости). Второе различие — это использование циркуляционного расширительного бачка под давлением, либо бачка без давления, являющегося простым резервным объемом.

На примере трех схем систем охлаждения покажем разницу между этими вариантами.

Применение системы охлаждения

Сама система усложняет процесс изготовления, делая его более энергоемким, что ведет к удорожанию всей конструкции. Во время эксплуатации требуется проводить регулярное наблюдение, устранение неисправностей и ремонт. Поэтому систему охлаждения стремятся сделать наиболее простой. Все системы можно разделить на три вида:

  • воздушная;
  • жидкостная;
  • комбинированная.

Использование воздуха

Воздушная система — самая простая и дешевая, в основном не требует дополнительного оборудования и присмотра. Используется два способа циркуляции:

  • естественный;
  • принудительный.

Естественный способ широко используется на скоростных и легких подвижных транспортных средствах, например, в самолетах, которые, как правило, летают в более холодных слоях атмосферы.

Применение системы охлаждения

Двигатель охлаждается воздухом, который нагнетается винтом. К легким транспортным средствам можно отнести мототранспорт и всевозможные модели. Мощность двигателя таких конструкций небольшая, естественного обдува, в основном, хватает. Для увеличения теплоотдачи цилиндры выносятся из двигателя и снабжаются ребрами.

Отрицательной чертой такого охлаждения является отсутствие возможности регулировать температуру двигателя. В холодную погоду требуется много времени на его прогрев, а в жаркую приходится глушить двигатель, чтобы он остыл.

Эта проблема частично решается принудительным способом. Он используется в двигателях, которые установлены стационарно. В этом случае на двигатель направляется поток воздуха, идущего от вентилятора. Этим потоком можно управлять, меняя скорость вращения вентилятора.

Употребление жидкости

Чтобы охлаждающая система была более регулируемой и эффективной, применяют жидкостный охладитель. Кроме того, схема движения тосола в системе охлаждения имеет два круга: большой и малый, что также способствует равномерности температуры. В этом качестве раньше использовали воду. В отличие от воздуха у воды лучшая теплопроводимость, что повышает КПД. Используемая система может быть:

  • замкнутая;
  • незамкнутая.

При использовании первой системы жидкость циркулирует по замкнутой цепи. Движется по трубам или шлангам самотеком или благодаря водяному насосу. Нагреваясь от работающего двигателя, она расширяется, создавая давление, превышающее атмосферное. Поэтому точка кипения достигает 110 — 120 градусов. Для охлаждения используется теплообменник, который, в свою очередь, охлаждается воздушным потоком. Для регулировки температуры (ОЖ) меняют скорость воздуха, проходящего через теплообменник. Это можно делать, открывая и закрывая жалюзи или меняя скорость потока воздуха. Используется в мощных двигателях.

Незамкнутая система используется там, где нет недостатка в воде — это плавсредства. Вода поступает с водоема и с помощью насоса передается к двигателю. После охлаждения двигателя она выбрасывается наружу.

Преимущество в том, что не нужно устанавливать теплообменник и вентилятор для его охлаждения.

Работа комбинированной схемы

Такая система в основном используется в автомобилях и некоторых мотоциклах. Она включает в себя как жидкостное, так и воздушное охлаждение. В блоке цилиндров делаются окна, по которым вода протекает и нагревается.

Чтобы не нарушать естественное движение нагреваемой жидкости, ее подводят к нижнему краю цилиндра, далее она поднимается к головке и выходит наружу. После чего движение продолжается по трубке к верхнему бачку радиатора. Опускаясь вниз по трубкам радиатора, жидкость охлаждается и по трубке подходит к водяному насосу, также именуемому помпой. От помпы по трубке проходит в нижний край блока цилиндров, и схема движения охлаждающей жидкости в двигателе замыкается.

Употребление жидкости для охлаждения двигателя

В зимнее время, и когда мотор еще не нагрелся, необходимости в охлаждении мотора нет.

Чтобы отключить на это время радиатор, используют термостат. Таким образом, он является регулятором для определения большого и малого круга системы охлаждения. Он расположен на выходе охлаждающей жидкости из мотора. Термостат устроен таким образом, что при невысокой температуре охлаждающей жидкости перекрывает ей доступ к радиатору, образуя малый круг охлаждения двигателя.

Компоненты

Рубашка головки и блока цилиндров

представляют собой каналы, отлитые в алюминиевом или чугунном изделии. Каналы герметичны, а стык блока и головки цилиндров уплотнен прокладкой.

Насос охлаждающей жидкости

лопастной, центробежного типа. Приводится во вращение либо ремнем ГРМ, либо ремнем привода вспомогательных агрегатов.

представляет собой автоматический клапан, срабатывающий при достижении определенной температуры. Он открывается, и часть горячей жидкости сбрасывается в радиатор, где и остывает. В последнее время стали применять электронное управление этим простым устройством. Охлаждающую жидкость начали подогревать специальным ТЭНом для более раннего открытия термостата в случае потребности.

Неисправности системы охлаждения

Все, что может потечь, рано или поздно потечет. Это не только одна из интерпретаций закона Мерфи, но и четкое описание главной неисправности системы охлаждения. Система, включающая в себя порой более 10 резиновых шлангов, постепенно старея, начинает терять герметичность. Текут сами шланги, пропуская жидкость через нитяное армирование, текут хомутовые соединения. Со временем под воздействием противогололедных реагентов и летящих с дороги камней теряет герметичность радиатор. Особенно он страдает на автомобилях без кондиционера, где его не прикрывает теплообменник этой системы. Также радиатор принимает на себя все «удары судьбы» даже при небольших авариях. Течь теплообменника отопителя, хотя он и стоит в более «защищенном» от внешнего воздействия месте, также встречается нередко. Тот же антифриз, просочившийся сквозь сальниковое уплотнение насоса, выводит из строя подшипник, и — «Здравствуй, замена помпы». И хорошо, если вовремя уследите за признаками выхода из строя насоса, а то его поломка приведет или к обрыву ремня ГРМ и аварии двигателя, или к невозможности двигаться дальше на автомобилях, где установлен цепной привод газораспределительного механизма.

Термостат, этот маленький точный приборчик, тоже может начать хандрить. Его клапан может зависнуть или в закрытом, или в открытом состоянии. В первом случае неминуем перегрев двигателя даже в холодную погоду, а во втором двигатель не будет прогреваться до рабочей температуры. Повышенные износ мотора и расход топлива, негреющая печка — вот что гарантирует нам постоянно открытый термостат. Еще остается расширительный бачок. Течь его встречается только в схеме системы охлаждения, где он находится под рабочим давлением.

И последний узел, который может терять герметичность, — это пробка радиатора или расширительного бачка. И хотя жидкость через нее сразу не потечет, но это произойдет после первого же закипания двигателя. А закипит он быстро. Помните назначение пробки? Правильно: обеспечивать повышение температуры кипения жидкости. Ни один современный мотор не может работать без герметичной пробки, кроме случаев очень низкой температуры окружающей среды и небольшой нагрузки на двигатель.

Источник https://prem-motors.ru/sistemy-ohlazhdenija-dvigatelja-struktura-princip-dejstvija/

Источник https://automotokit.ru/avtodvigatel/ustrojstvo-sistemy-ohlazhdeniya-dvigatelya.html

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *