Posted in: Разное

Система охлаждения что такое: Система охлаждения двигателя: описание и принцип работы

Содержание

Система охлаждения двигателя: описание и принцип работы

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

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).

Устройство и принцип работы системы охлаждения ДВС

Устройство комбинированной системы охлаждения ДВСУстройство комбинированной 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).

Система охлаждения двигателя | Системы охлаждения автомобиля

Система охлаждения — это совокупность устройств, обеспечивающих принудительный отвод теплоты от нагревающихся деталей двигателя.

Потребность в системах охлаждения для современных двигателей вызвана тем, что естественное рассеивание теплоты наружными поверхностями двигателя и теплоотвод в циркулирующее моторное масло не обеспечивают оптимального температурного режима работы двигателя и некоторых его систем. Перегрев двигателя связан с ухудшением процесса наполнения цилиндров свежим зарядом, пригоранием масла, увеличением потерь на трение и даже заклиниванием поршня. На бензиновых двигателях возникает также опасность калильного зажигания (не от искры свечи, а вследствие высокой температуры камеры сгорания).

Система охлаждения должна обеспечивать автоматическое поддержание оптимального теплового режима двигателя на всех скоростных и нагрузочных режимах его работы при температуре окружающего воздуха -45…+45 °С, быстрый прогрев двигателя до рабочей температуры, минимальный расход мощности на приведение в действие агрегатов системы, малую массу и небольшие габаритные размеры, эксплуатационную надежность, определяемую сроком службы, простотой и удобством обслуживания и ремонта.

На современных колесных и гусеничных машинах применяются воздушная и жидкостная системы охлаждения.

При использовании воздушной системы охлаждения (рис. а) теплота от головки и блока цилиндров передается непосредственно обдувающему их воздуху. Через воздушную рубашку, образов ванную кожухом 3, охлаждающий воздух прогоняется с помощью вентилятора 2, приводимого в действие от коленчатого вала с использованием ременной передачи. Для улучшения теплоотвода цилиндры 5 и их головки снабжены ребрами 4. Интенсивность охлаждения регулируется специальными воздушными заслонками 6, управляемыми автоматически с помощью воздушных термостатов.

Большинство современных двигателей имеет жидкостную систему охлаждения (рис. б). В систему входят рубашки охлаждения 11 и 13 соответственно головки и блока цилиндров, радиатор 18, верхний 8 и нижний 16 соединительные патрубки со шлангами 7 и 15, жидкостный насос 14, распределительная труба 72, термостат 9, расширительный (компенсационный) бачок 10 и вентилятор 77. В рубашке охлаждения, радиаторе и патрубках находится охлаждающая жидкость (вода или антифриз — незамерзающая жидкость).

Схемы воздушной и жидкостной систем охлаждения двигателя

Рис. Схемы воздушной (а) и жидкостной (б) систем охлаждения двигателя:
1 — ременная передача; 2, 17 — вентиляторы; 3 — кожух; 4 — ребра цилиндра; 5 — цилиндр; 6 — воздушная заслонка; 7, 15 — шланги; 8, 16 — верхний и нижний соединительные патрубки; 9 — термостат; 10 — расширительный бачок; 77, — рубашки охлаждения головки и блока цилиндров; 12 — распределительная труба; 14 — жидкостный насос; 18 — радиатор

При работе двигателя приводимый в действие от коленчатого вала жидкостный насос создает в системе циркуляцию охлаждающей жидкости. По распределительной трубе 12 жидкость направляется сначала к наиболее нагретым деталям (цилиндры, головка блока), охлаждает их и по патрубку 8 поступает в радиатор 18. В радиаторе поток жидкости разветвляется по трубкам на тонкие струйки и охлаждается воздухом, продуваемым через радиатор. Охлажденная жидкость из нижнего бачка радиатора по патрубку 16 и шлангу 15 снова поступает в жидкостный насос. Поток воздуха через радиатор обычно создает вентилятор 77, приводимый в действие от коленчатого вала или специального электродвигателя. На некоторых гусеничных машинах для ,обеспечения потока воздуха применяется эжекционное устройство. Принцип действия этого устройства заключается в использовании энергии отработавших газов, вытекающих с большой скоростью из выпускной трубы и увлекающих за собой воздух.

Регулирует циркуляцию жидкости в радиаторе, поддерживая оптимальную температуру двигателя, термостат 9. Чем выше температура жидкости в рубашке, тем значительнее открыт клапан термостата и больше жидкости поступает в радиатор. При низкой температуре двигателя (например, непосредственно после его пуска) клапан термостата закрыт, и жидкость направляется не в радиатор (по большому кругу циркуляции), а сразу в приемную полость насоса (по малому кругу). Этим достигается быстрый прогрев двигателя после пуска. Интенсивность охлаждения регулируется также с помощью жалюзи, установленных на входе воздушного тракта или выходе из него. Чем больше степень закрытия жалюзи, тем меньше воздуха проходит через радиатор и хуже охлаждение жидкости.

В расширительном бачке 10, расположенном выше радиатора, имеется запас жидкости для компенсации ее убыли в контуре из-за испарения и утечек. В верхнюю полость расширительного бачка часто отводят образовавшийся в системе пар из верхнего коллектора радиатора и рубашки охлаждения.

Жидкостное охлаждение по сравнению с воздушным имеет следующие преимущества: более легкий пуск двигателя в условиях низкой температуры окружающего воздуха, более равномерное охлаждение двигателя, возможность применения блочных конструкций цилиндров, упрощение компоновки и возможность

изоляции воздушного тракта, меньший шум от двигателя и более низкие механические напряжения в его деталях. Вместе с тем жидкостная система охлаждения, имеет ряд недостатков, таких, как более сложная конструкция двигателя и системы, потребность в охлаждающей жидкости и более частой смене масла, опасность подтекания и замерзания жидкости, повышенный коррозионный износ, значительный расход топлива, более сложное обслуживание и ремонт, а также (в ряде случаев) повышенная чувствительность к изменению температуры окружающего воздуха.

Жидкостный насос 14 (см. рис. б) обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости в системе. Обычно применяются центробежные крыльчатые насосы, но иногда используются шестеренные и поршневые насосы. Термостат 9 может быть одно- и двухклапанным с жидкостным термосиловым элементом или элементом, содержащим твердый наполнитель (церезин). В любом случае материал для термосилового элемента должен иметь очень большой коэффициент объемного расширения, чтобы при нагреве стержень клапана термостата мог перемещаться на довольно большое расстояние.

Практически, все двигатели наземных ТС с жидкостным охлаждением снабжены так называемыми закрытыми системами охлаждения, которые не имеют постоянной связи с атмосферой. При этом в системе образуется избыточное давление, что приводит к повышению температуры кипения жидкости (до 105… 110°С), увеличению эффективности охлаждения и уменьшению потерь, а также снижению вероятности появления в потоке жидкости пузырьков воздуха и пара.

Поддержание необходимого избыточного давления в системе и обеспечение доступа в нее атмосферного воздуха при разрежении осуществляется с помощью двойного паровоздушного клапана, который устанавливается в самой высокой точке жидкостной системы (обычно в крышке наливной горловины расширительного бачка или радиатора). Паровой клапан открывается, позволяя избытку пара уйти в атмосферу, если давление в системе превышает атмосферное на 20… 60 кПа. Воздушный клапан открывается, когда давление в системе снижается на 1… 4 кПа по сравнению с атмосферным (после остановки двигателя охлаждающая жидкость остывает, и ее объем уменьшается). Перепады давления, при которых открываются клапаны, обеспечиваются подбором параметров клапанных пружин.

В жидкостной вентиляционной системе охлаждения радиатор омывается потоком воздуха, создаваемым вентилятором. В зависимости от взаимного расположения радиатора и вентилятора могут применяться следующие типы вентиляторов: осевые, центробежные и комбинированные, создающие как осевой, так и радиальный потоки воздуха. Осевые вентиляторы устанавливают перед радиатором или за ним в специальном воздухоподводящем канале. К центробежному вентилятору воздух подводится по оси его вращения, а отводится — по радиусу (или наоборот). При нахождении радиатора перед вентилятором (в области всасывания) поток воздуха в радиаторе более равномерный, а температура воздуха не повышена из-за его перемешивания вентилятором. При нахождении радиатора за вентилятором (в области нагнетания) поток воздуха в радиаторе турбулентный, что повышает интенсивность охлаждения.

На тяжелых колесных и гусеничных ТС приведение вентилятора в действие обычно осуществляется от коленчатого вала двигателя. Могут использоваться карданные, ременные и зубчатые (цилиндрические и конические) передачи. В целях снижения динамических нагрузок на вентилятор в его приводе от коленчатого вала часто применяются разгружающие и демпфирующие устройства в виде торсионных валиков, резиновых, фрикционных и вязкостных муфт, а также гидромуфт. Для привода вентилятора относительно маломощных двигателей широко используются специальные электродвигатели, питание которых осуществляется от бортовой электросистемы. Это, как правило, уменьшает массу силовой установки и упрощает ее компоновку. Кроме того, применение электродвигателя для привода вентилятора позволяет регулировать частоту его вращения, а следовательно, и интенсивность охлаждения. При низкой температуре охлаждающей жидкости возможно автоматическое отключение вентилятора.

Радиаторы связывают друг с другом воздушный и жидкостный тракты системы охлаждения. Назначение радиаторов — передача теплоты от охлаждающей жидкости атмосферному воздуху. Основные части радиатора — входной и выходной коллекторы, а также сердцевина (охлаждающая решетка). Сердцевина изготавливается из меди, латуни или алюминиевых сплавов. По типу сердцевины различают следующие виды радиаторов: трубчатые, трубчато-пластинчатые, трубчато-ленточные, пластинчатые и сотовые.

В системах охлаждения колесных и гусеничных машин наибольшее распространение получили трубчато-пластинчатые и трубчато-ленточные радиаторы. Они жестки, прочны, технологичны в производстве и обладают высокой тепловой эффективностью. Трубки таких радиаторов имеют, как правило, плоскоовальное сечение. Трубчато-пластинчатые радиаторы могут также состоять из трубок круглого или овального сечения. Иногда трубки плоскоовального сечения располагают под углом 10… 15° к воздушному потоку, что способствует турбулизации (завихрению) воздуха и повышает теплоотдачу радиатора. Пластины (ленты) могут быть гладкими или гофрированными, с пирамидальными выступами или отогнутыми просечками. Гофрирование пластин, нанесение просечек и выступов увеличивают охлаждающую поверхность и обеспечивают турбулентное течение потока воздуха между трубками.

Решетки трубчато-пластинчатого и трубчато-ленточного радиаторов

Рис. Решетки трубчато-пластинчатого (а) и трубчато-ленточного (б) радиаторов

Видео-урок: Система охлаждения двигателя

Система охлаждения автомобиля – из чего она состоит и принцип ее работы

Содержание статьи:

Добрый день, дорогие друзья. Сегодня речь пойдет о системе охлаждения автомобиля, а конкретнее – из чего она состоит, принцип ее работы. Рассмотрим и другие полезные вопросы, которые не раз возникают у владельцев авто. Назначение этой системы обсуждать не будем, если вы читаете эту статью, то это уже известно вам. Коснемся вопроса: «Чем ее промывать, как часто это нужно делать и как»? – предложу подробные рекомендации.

Система охлаждения автомобиля – устройство и принцип работы

Устройство автомобильной системы охлаждения

В большинстве случаев, она состоит из двух контуров. Это малый и большой круг. Давайте рассмотрим назначение каждого из них, и почему их несколько, если двигатель один, радиатор один и т.д.

Малый контур охлаждения

Его назначение – как можно быстрее нагреть двигатель до оптимальной температуры. Если этого не сделать, то будет повышенный износ деталей ДВС и большой расход топлива.

Схематическое изображение малого контура системы охлаждения автомобиля

В себя включает:

  • Рубашка охлаждения двигателя
  • Жидкостный насос, он же помпа
  • Шланги
  • Радиатор салонной печки (отопителя салона)
  • Термостат

Рассмотрим каждый из компонентов в отдельности

Охлаждающая рубашка ДВС

Она расположена в корпусе двигателя. В нем вырезаны или отлиты на заводе специальные каналы. По ним протекает охлаждающая жидкость (вода, антифриз или тосол). Эта жидкость отбирает тепло от цилиндров двигателя во время его работы, не давая ему перегреваться, позволяет работать в оптимальных температурных режимах.

Расположение рубашки системы охлаждения в блоке двигателя и головке блока цилиндров

Эти каналы отделены от головки блока цилиндра резиновой, а в большинстве случаев металлической прокладкой. Она герметизирует блок двигателя от головки, не давая жидкости перетекать в цилиндры, клапана. Если эта прокладка «рассохнется» и потеряет герметичность, то последует немедленный перегрев движка и попадание тосола в цилиндры.

Это чревато дорогостоящим ремонтом, так как охлаждающая жидкость по стенкам цилиндров стекает в масленый поддон, разбавляя моторное масло. Из-за этого оно теряет свои смазывающие свойства, а это задиры на трущихся деталях.

Помпа или циркуляционный насос

Из его названия следует и его назначение. Он заставляет циркулировать «охлаждайку» по системе. На некоторых автомобилях в действие его приводит либо ремень ГРМ, либо ремни навесных агрегатов.

Где находится и из чего состоит помпа системы охлаждения автомобиля

Читайте также: Что такое помпа в автомобиле и зачем она нужна, возможные поломки и как их избежать, описание ее конструкции

Чем опасно его поломка? – Нарушение циркуляции и гарантированный перегрев двигателя со всеми последствиями.

Из частых неисправностей можно отметить:

  1. Выход из строя подшипника. Он начинает гудеть, а со временем его просто заклинивает. Насос перестает работать.
  2. Износ сальника крыльчатки. В подкапотное пространство течет охлаждающая жидкость во время работы насоса.

Помпа является расходным материалом, поэтому ее ремонтом никто не занимается. Есть, конечно, гаражные умельцы, но срок отремонтированной детали не велик. Стоимость относительно не большая, поэтому меняется целиком.

Радиатор печки

Он, вместе с вентилятором обогрева салона встроен в малый контур системы охлаждения автомобиля. Это сделано для того, чтобы можно было нагреть салон уже в первые минуты работы двигателя. На большинстве современных автомобилях радиатор салонного отопителя не оснащается кранами, для перекрытия циркуляции жидкости через него. Он нагрет постоянно, при помощи заслонок водитель может контролировать температуру, перекрывая поток воздуха, проходящий через него.

Радиатор отопителя салона (печки) встроен в малый контур системы охлаждения авто

В отечественных авто, например в систему охлаждения ВАЗ 2101-07, встроен кран. При помощи его можно перекрыть подачу тосола в радиатор печки, но это сопровождается определенными трудностями, о которых поговорим в следующих статьях.

Термостат

Это механическое устройство. Контролирует температуру жидкости в системе охлаждения автомобиля. При необходимости открывается клапан и тосол течет по большому контуру, снижая температуру.

На разных моделях он расположен по-разному. В некоторых он вынесен наружу, например классические авто ВАЗ, в некоторых встроен в корпус блока цилиндров. В системе он может находиться до или после основного радиатора охлаждения. Устройство и принцип работы термостата читайте в следующих статьях.

Назначение термостата в системе охлаждения двигателя

В современных машинах часто стали применять термостаты с электронным управлением, при необходимости закрывая его, чтобы быстрее подогреть жидкость в системе.

Большой контур системы охлаждения

Он нужен для понижения температуры тосола или антифриза (смотря что залито в систему) до оптимальных параметров, чтобы не допустить перегрева двигателя.

Основной радиатор с вентилятором системы охлаждения автомобиля

Существуют модификации автомобилей, где за включение вентилятора радиатора отвечает сам датчик. При достижении определенной температуры антифриза, в корпусе его соединяются пластины, замыкающие электрическую цепь, вентилятор включается.

Расширительный бачок

Он служит для запаса охлаждающей жидкости и для сброса давления. В системе охлаждения автомобиля оно должно поддерживаться определенного значения, для оптимального температурного режима двигателя и сохранения герметичность системы в целом.

Из курса физики помните, что при нагревании любая жидкость расширяется. Так как автомобильная охлаждающая система мотора замкнутая, то при нагреве, антифриз или вода расширяются, излишки нужно куда-то девать. Это все перетекает в расширительный бачок. Если этого не будет, то при достижении высокого давления, в слабом месте может появиться течь. По-простому – тосол будет хлестать из сальников, порвутся шланги и т.д.

Но если вся жидкость при малейшем подогреве будет перетекать в расширительный бачок, то не будет достаточного давления для оптимальной работы. Как говорилось выше – это важный момент для хорошего охлаждения двигателя. Почему? – Чем выше давление, тем выше температура закипания тосола, тем больше тепла он сможет забрать из двигателя, не превратившись в пар.

Если в системе давление будет атмосферное, то при незначительном нагреве в жидкости будут образовываться пузырьки, она начнет кипеть. Это повышенный износ крыльчатки помпы, худшее охлаждение ДВС и т.д.

Система охлаждения автомобиля – расширительный бачок с крышкой радиатора

За его регулировку отвечает крышка (пробка) радиатора. В некоторых моделях она устанавливается на расширительный бачок. Состоит из двух клапанов: впускного и выпускного. Более детально о конструкции, принципе работы и назначению в других статьях.

Видео устройства и принципа работы системы охлаждения автомобиля:

Неисправности системы охлаждения

Одной из главных проблем, «выносящих» мозг автовладельцу – течь в местах соединения элементов системы охлаждения. Загляните под капот и вы будете в шоке. Куча хомутов, соединяющих шланги, патрубки, радиаторы, расширительный бачок и все это может начать течь.

Кроме этого радиаторы тоже подвержены этой болячке, что основной, что отопителя. Резина рассыхается, краны отопления закисают, их внутренние втулки разъедает агрессивная среда антифриза и высокая температура – они текут при открытии или закрытии.

Система охлаждения автомобиля и ее основные неисправности

Сальник помпы изнашивается, тосол попадает на подшипник. В результате ее заклинит и придется ее менять. В некоторых случаях жидкость вытекает в подкапотное пространство и под машиной нередко можно найти лужу.

Термостат – маленький прибор тоже может принести немало хлопот автовладельцу. Заклинивший клапан не откроется или не закроется в нужный момент. Автомобиль не будет прогреваться до оптимальных температур, если будет открыт большой контур системы охлаждения. Или наоборот, машина будет кипеть, жидкость будет «ходить» по малому кругу, минуя основной радиатор не охлаждаясь.

Даже маленькая пробка радиатора или расширительного бочка может преподнести неприятный сюрприз. Заклинившие внутренние клапаны не будут создавать оптимального давления в системе, или приведут к его сильному повышению. Результат – закипание авто или разрыв шланг и хомутов.

Как и чем промывать систему охлаждения автомобили и как часто это нужно делать

Все производители рекомендую менять тосол или антифриз раз в 5 лет. Это связано с химическим составом «охлаждайки». При постоянном нагреве и остывании она постепенно меняет свой состав. Как и любая другая жидкость она имеет свой срок службы.

Замена охлаждающей жидкости производится при каждой смене деталей системы охлаждения двигателя. А промывку нужно производить в случае:

  • Если приходилось доливать ОЖ неизвестного производителя или марки, отличающейся от той, которая залита в авто
  • При перегреве двигателя
  • Если заливалась или доливалась вода
  • При случайном смешивании тосола и антифриза (это разные жидкости, как по составу, так и по характеристикам).
  • Если в систему охлаждения попало масло

Для промывки системы применяются специализированные промывочные средства. Но их стоимость может быть высокой для некоторых автовладельцев. Некоторые для этих целей используют лимонную кислоту или Кока-Кола. Эти два ингредиента легко разъедают накипь в трубках радиатора и выводят ее. Можно промыть водой, но удалить накипь ей не получится. Подробная инструкция с рекомендациями, как правильно промывать систему охлаждения читайте в другой статье.

Видео по теме:


Система охлаждения

Содержание статьи

Назначение и классификация систем охлаждения

Температура газов в цилиндрах работающего двигателя достигает 1800-2000 градусов. Только часть выделенного при этом тепла преобразуется в полезную работу. Оставшаяся часть отводится в окружающую среду системой охлаждения, системой смазки и наружными поверхностями двигателя.

Чрезмерное повышение температуры двигателя приводит к выгоранию смазки, нарушению нормальных зазоров между его деталями следствием чего является резкое возрастание их износа. Возникает опасность заедания и заклинивания. Перегрев двигателя вызывает уменьшение коэффициента наполнения цилиндров, а в бензиновых двигателях еще и детонационное сгорание рабочей смеси.

Большое снижение температуры работающего двигателя также нежелательно. В переохлажденном двигателе мощность снижается из-за потерь тепла; вязкость смазки увеличивается, что повышает трение; часть горючей смеси конденсируется, смывая смазку со стенок цилиндра, повышая тем самым износ деталей. В результате образования серных и сернистых соединений стенки цилиндров подвергаются коррозии.

Система охлаждения предназначена для поддержания наивыгоднейшего теплового режима. Системы охлаждения подразделяются на воздушные и жидкостные. Воздушные в настоящее время на автомобилях встречаются крайне редко. Системы жидкостного охлаждения могут быть открытыми и закрытыми. Открытые системы – системы, сообщающиеся с окружающей средой через пароотводную трубку. Закрытые системы разобщены от окружающей среды, а поэтому давление охлаждающей жидкости в них выше. Как известно, чем выше давление, тем выше температура закипания жидкости. Поэтому закрытые системы допускают нагрев ОЖ до более высоких температур (до 110-120 градусов).

По способу циркуляции жидкости системы охлаждения могут быть:

  • принудительными, в которых циркуляция обеспечивается насосом, расположенным на двигателе;
  • термосифонными, в которых циркуляция жидкости происходит за счет разницы плотности жидкости, нагретой деталями двигателя и охлажденной в радиаторе. Во время работы двигателя жидкость в рубашке охлаждения нагревается и поднимается в верхнюю ее часть, откуда через патрубок поступает в верхний бачок радиатора. В радиаторе жидкость отдает теплоту воздуху, плотность ее повышается, она опускается вниз и через нижний бачок вновь возвращается в систему охлаждения.
  • комбинированными, в которых наиболее нагретые детали (головки блоков цилиндров) охлаждаются принудительно, а блоки цилиндров – по термосифонному принципу.

Устройство системы охлаждения

Наибольшее распространение в автомобильных ДВС получили закрытые жидкостные системы с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости (ОЖ). В состав таких систем входят: рубашка охлаждения блока и головки цилиндров, радиатор, насос ОЖ, вентилятор, термостат, патрубки, шланги, расширительный бачок. В систему охлаждения также включается радиатор отопителя.

ОЖ, находящаяся в рубашке охлаждения, нагреваясь за счет тепла, выделяемого в цилиндре двигателя, поступает в радиатор, охлаждается в нем и возвращается в рубашку охлаждения. Принудительная циркуляция жидкости в системе обеспечивается насосом, а усиленное охлаждение ее – за счет интенсивного обдува воздухом радиатора. Степень охлаждения регулируется при помощи термостата и путем автоматического включения или выключения вентилятора. Жидкость в систему охлаждения заливают через горловину радиатора или расширительный бачок. Емкость системы охлаждения легкового автомобиля, в зависимости от объема двигателя – от 6 до 12 литров. Сливают ОЖ через пробки, расположенные обычно в блоке цилиндров и нижнем бачке радиатора.

Устройство пробки радиатора Закрытая система охлаждения с принудительной циркуляцией ОЖ Устройство радиатора Виды сердцевин радиатора

Радиатор отдает воздуху тепло от ОЖ. Он состоит из сердцевины, верхнего и нижнего бачков и деталей крепления. Для изготовления радиаторов используются медь, алюминий и сплавы на их основе. В зависимости от конструкции сердцевины радиаторы бывают трубчатые, пластинчатые и сотовые. Наибольшее распространение получили трубчатые радиаторы. Сердцевина таких радиаторов состоит из вертикальных трубок овального или круглого сечения, проходящих через ряд тонких горизонтальных пластин и припаянных к верхнему и нижнему бачкам радиатора. Наличие пластин улучшает теплоотдачу и повышает жесткость радиатора. Трубки овального (плоского) сечения предпочтительнее круглых, так как поверхность охлаждения их больше; кроме того, в случае замерзания ОЖ в радиаторе плоские трубки не разрываются, а лишь изменяют форму поперечного сечения.

В пластинчатых радиаторах сердцевина устроена так, что охлаждающая жидкость циркулирует в пространстве, образованном каждой парой спаянных между собой по краям пластин. Верхние и нижние концы пластин, кроме того, впаяны в отверстия верхнего и нижнего резервуаров радиатора. Воздух, охлаждающий радиатор, просасывается вентилятором через проходы между спаянными пластинами. Для увеличения поверхности охлаждения пластины обычно выполняют волнистыми. Пластинчатые радиаторы имеют большую охлаждающую поверхность, чем трубчатые, но вследствие ряда недостатков (быстрое загрязнение, большое количество паяных швов, необходимость более тщательного ухода) применяются реже.

В сердцевине сотового радиатора воздух проходит по горизонтальным, круглого сечения трубкам, омываемым снаружи ОЖ. Чтобы сделать возможной спайку концов трубок, края их развальцовывают так, что в сечении они имеют форму правильного шестиугольника. Достоинством сотовых радиаторов является большая, чем в радиаторах других типов, поверхность охлаждения.

В верхний бачок впаяны заливная горловина, закрываемая пробкой, и патрубок для подсоединения гибкого шланга, подводящего ОЖ к радиатору. Сбоку наливная горловина имеет отверстие для пароотводной трубки. В нижний бачок впаян патрубок отводящего гибкого шланга. Шланги прикреплены к патрубкам стяжными хомутиками. Такое соединение допускает относительное смещение двигателя и радиатора. Горловину герметически закрывает пробка, изолирующая систему охлаждения от окружающей среды. Она состоит из корпуса, парового (выпускного) клапана, воздушного (впускного) клапана и запорной пружины. В случае закипания жидкости в системе охлаждения давление пара в радиаторе возрастает. При превышении определенного значения открывается паровой клапан и пар выходит через пароотводную трубку. После остановки двигателя жидкость охлаждается, пар конденсируется и в системе охлаждения создается разрежение. При этом возникает опасность сдавливания трубок радиатора. Для предотвращения этого явления служит воздушный клапан, который, открываясь, пропускает внутрь радиатора воздух.

Для компенсации изменения объема охлаждающей жидкости вследствие изменения температуры в системе устанавливается расширительный бачок. В некоторых радиаторах нет заливной горловины, и заполнение системы охлаждающей жидкостью осуществляется через расширительный бачок. В этом случае паровой и воздушный клапаны располагаются в его пробке. Метки, наносимые на расширительном бачке, позволяют контролировать уровень ОЖ в системе охлаждения. Проверка уровня проводится на холодном двигателе.

Расширительный бачок Устройство насоса ОЖ Насос ОЖ

Насос ОЖ обеспечивает ее принудительную циркуляцию в системе охлаждения. Насос центробежного типа устанавливается в передней части блока цилиндров и состоит из корпуса, вала с крыльчаткой и сальника. Корпус и крыльчатку насосов отливают из магниевых, алюминиевых сплавов, крыльчатку, кроме того, – из пластмасс. Привод насоса осуществляется ремнем от шкива коленвала двигателя. Под действием центробежной силы, возникающей при вращении крыльчатки, ОЖ из нижнего бачка радиатора поступает к центру корпуса насоса и отбрасывается к его наружным стенкам. Из отверстия в стенке корпуса насоса ОЖ попадает в отверстие рубашки охлаждения блока цилиндров. Вытеканию ОЖ между корпусом насоса и блоком препятствует прокладка, а в месте выхода вала – сальник.

Для усиления потока воздуха, проходящего через сердцевину радиатора, установлен вентилятор. Его монтируют либо на одном валу с насосом ОЖ, либо отдельно. Он состоит из крыльчатки с лопастями, привернутой к ступице. Для улучшения обдува воздухом двигателя и радиатора на последнем может быть установлен направляющих кожух. Привод вентилятора может осуществляться несколькими способами. Самый простой – механический, когда вентилятор жестко закрепляется на одной оси с насосом ОЖ. В этом случае вентилятор постоянно включен, что приводит к излишнему расходу мощности двигателя. Кроме того, вентилятор работает даже в неоптимальных режимах, например, сразу после запуска двигателя. Поэтому в современных двигателях такое подключение не используется, а вентилятор соединяется с приводом через муфту. Конструкция муфты может быть различной – электромагнитная, фрикционная, гидравлическая, вязкостная (вискомуфта), но все они обеспечивают автоматическое включение вентилятора при достижении определенной температуры ОЖ. Такое включение обеспечивает температурный датчик. Причем использование гидромуфты и вискомуфты делает возможным не только автоматическое включение и выключение вентилятора, но и плавное изменение частоты его вращения в зависимости от температуры.

Вентилятор может приводиться не от коленвала двигателя, а отдельным электродвигателем. Такое подключение используется наиболее часто, так как позволяет довольно просто осуществлять автоматическое регулирование моментов включения и выключения с помощью термисторного датчика (его электрическое сопротивление изменяется в зависимости от нагрева). Если же работой системы охлаждения управляет контроллер двигателя, то появляется возможность изменения и частоты вращения. Кроме того, вентилятор «реагирует» и на режимы движения. Например, он включается на холостом ходу при езде в пробках для предотвращения перегрева и выключается при загородной езде на высокой скорости, когда естественного обдува радиатора вполне достаточно для его охлаждения.

В период пуска двигателя для уменьшения износа необходимо быстрее прогреть его до рабочей температуры и при дальнейшей эксплуатации поддерживать эту температуру. Для ускорения прогрева двигателя и поддержания оптимальной его температуры служит термостат. Термостат устанавливают в рубашке охлаждения головки цилиндров на пути циркуляции жидкости из рубашки в верхний бачок радиатора. В системах охлаждения используются термостаты с жидкостным и с твердым наполнитетелем.

Малый и большой круг охлаждения Работа термостата Термостат Датчик системы охлаждения

Термостат с жидкостным наполнителем состоит из корпуса, гофрированного латунного цилиндра, штока и двойного клапана. Внутри гофрированного латунного цилиндра налита жидкость, температура кипения которой 70-75 градусов. Когда двигатель не прогрет, клапан термостата закрыт и циркуляция происходит по малому кругу: насос ОЖ – рубашка охлаждения – термостат – насос.

При нагреве ОЖ до 70-75 градусов в гофрированном цилиндре термостата жидкость начинает испаряться, давление повышается, цилиндр, разжимаясь, перемещает шток и, поднимая клапан, открывает путь для жидкости через радиатор. При температуре жидкости в системе охлаждения 90 градусов клапан термостата полностью открывается, одновременно скошенной кромкой закрывает выход жидкости в малый круг, и циркуляция происходит по большому кругу: насос – рубашка охлаждения – термостат – верхний бачок радиатора – сердцевина – нижний бачок радиатора – насос.

Термостат с твердым наполнителем состоит из корпуса, внутри которого помещен медный баллон, заполняемый массой, состоящей из медного порошка, смешанного с церезином. Баллон сверху закрыт крышкой. Между баллоном и крышкой расположена диафрагма, сверху которой установлен шток, воздействующий на клапан. В непрогретом двигателе масса в баллоне находится в твердом состоянии, и клапан термостата закрыт под действием пружины. При прогреве двигателя масса в баллоне начинает плавиться, объем ее увеличивается и она давит на диафрагму и шток, открывая клапан.

Контроль температуры ОЖ осуществляется по указателю температуры и при помощи сигнальной лампы перегрева двигателя на щитке приборов. Управление сигнальной лампой и указателем осуществляют датчики, ввернутые в верхний бачок радиатора и в рубашку охлаждения головки цилиндров.

В качестве теплоносителя может применяться вода (в устаревших конструкциях двигателей) или антифриз. Качество ОЖ, применяемой для системы охлаждения двигателя, имеет не меньшее значение для долговечности и надежности его работы, чем качество топлива и смазочных материалов.

Антифризы — охлаждающие жидкости для системы охлаждения автомобиля, не замерзающие при отрицательной температуре. Даже если температура внешней среды будет ниже минимальной рабочей температуры антифриза, он превратится не в лед, а в рыхлую массу. При дальнейшем понижении температуры эта масса затвердеет, не увеличившись в объеме и не повредив при этом двигатель. Основа антифризов — водный раствор этиленгликоля или пропиленгликоля. Пропиленгликолевая основа применяется реже. Ее главное отличие – безвредность для человека и окружающей среды, но и более высокая цена при тех же потребительских качествах. Этиленгликоль агрессивен к материалам двигателя, поэтому в него добавляют присадки. Всего их может быть до полутора десятков – противокоррозионных, антивспенивающих, стабилизирующих. Именно комплектом присадок и определяется качество и область применения антифриза. По типу присадок все антифризы делятся на три большие группы: неорганические, органические и гибридные.

Неорганические (или силикатные) – наиболее «древние» жидкости, в которых в качестве ингибиторов коррозии применяются силикаты, фосфаты, бораты, нитриты, амины, нитраты и их комбинации. К этой группе антифризов относится и широко распространенный у нас Тосол (хотя многие ошибочно считают его особым типом ОЖ). Главный их недостаток – малый срок службы из-за быстрого разрушения присадок. Пришедшие в негодность компоненты присадок образуют отложения в системе охлаждения, ухудшая теплообмен. Также возможно образование силикатных гелей (сгустков) в ОЖ.

В наиболее современных органических (или карбоксилатных) антифризах используются присадки на основе солей карбоновых кислот. Такие антифризы, во-первых, образуют значительно более тонкую защитную пленку на поверхностях системы охлаждения, а во-вторых, ингибиторы действуют только в местах появления коррозии. Следовательно, присадки расходуются намного медленнее, тем самым существенно повышая срок службы антифриза.

Промежуточное положение между органическими и неорганическими антифризами занимают гибридные. Их пакет присадок в основном включает соли карбоновых кислот, но и небольшую долю силикатов или фосфатов.

Антифризы выпускаются либо в виде концентратов, либо в виде готовых к применению жидкостей. Концентрат перед применением нужно разбавить дистиллированной водой. Пропорция определяется необходимой минимальной температурой замерзания антифриза. Основа антифризов бесцветна, поэтому производители окрашивают их в разные цвета с помощью красителей. Это делается для облегчения контроля уровня антифриза и предупреждения о токсичности жидкостей. Совпадение цвета не всегда является свидетельством совместимости антифризов.

В современных двигателях система охлаждения двигателя может использоваться для охлаждения отработавших газов в системе их рециркуляции (EGR), охлаждения масла в автоматической коробке передач, охлаждения турбокомпрессора. Некоторые двигатели с непосредственным впрыском топлива и турбонаддувом имеют двухконтурную систему охлаждения. Один контур предназначен для охлаждения головки блока цилиндров, другой – блока цилиндров. В контуре, охлаждающем ГБЦ, поддерживается температура на 15-20 градусов ниже. Это позволяет улучшить наполнение камер сгорания и процесс смесеобразования, а также снизить риск возникновения детонации. Циркуляция жидкости в каждом из контуров регулируется отдельным термостатом.

Основные неисправности системы охлаждения

Внешними признаками неисправностей системы охлаждения является перегрев или переохлаждение двигателя. Перегрев двигателя возможен в результате следующих причин: недостаточное количество ОЖ, слабое натяжение или обрыв ремня насоса ОЖ, невключение муфты или электродвигателя вентилятора, заедание термостата в закрытом положении, отложение большого количества накипи, сильное загрязнение наружной поверхности радиатора, неисправность выпускного (парового) клапана пробки радиатора или расширительного бачка, неисправность насоса ОЖ.

Заедание термостата в закрытом положении прекращает циркуляцию жидкости через радиатор. В этом случае двигатель перегревается, а радиатор остается холодным. Недостаточное количество ОЖ возможно в случае ее утечки или выкипания. Если уровень ОЖ понизился в результате выкипания – следует долить дистиллированной воды, если жидкость вытекла – доливается антифриз. Открывать пробку радиатора или расширительного бачка можно только когда ОЖ достаточно остынет (10-15 минут после остановки двигателя). В противном случае находящаяся под давлением ОЖ может выплеснуться и причинить ожоги. Вытекание жидкости происходит через неплотности в соединениях патрубков, трещин в радиаторе, расширительном бачке и рубашке охлаждения, при повреждении сальника насоса ОЖ, пробки радиатора или повреждении прокладки головки блока цилиндров. При эксплуатации автомобиля необходимо следить не только за уровнем, но и за состоянием антифриза. Если его цвет становится рыже-бурым, значит, детали системы уже коррозируют. Такой антифриз подлежит немедленной замене.

Переохлаждение двигателя может происходить из-за заедания термостата в открытом положении, а также при отсутствии утеплительных чехлов в зимнее время. Если закрытая система охлаждения негерметична, то повышенное давление в ней не создается и двигатель не прогревается до рабочей температуры. А раз двигатель не прогревается, ЭБУ постоянно обогащает смесь. Таким образом, негерметичная система охлаждения увеличивает расход топлива. Систематическая работа двигателя на обогащенной смеси приводит к разжижению масла, увеличению нагарообразования, быстрому выходу из строя каталитического нейтрализатора.

Система охлаждения двигателя

Система охлаждения двигателя служит для поддержания нормального теплового режима работы двигателей путем интенсивного отвода тепла от горячих деталей двигателя и передачи этого тепла окружающей среде.

Отводимое тепло состоит из части выделяющегося в цилиндрах двигателя тепла, не превращающейся в работу и не уносимой с выхлопными газами, и из тепла работы трения, возникающего при движении деталей двигателя.

Большая часть тепла отводится в окружающую среду системой охлаждения, меньшая часть – системой смазки и непосредственно от наружных поверхностей двигателя.

Принудительный отвод тепла необходим потому, что при высоких температурах газов в цилиндрах двигателя (во время процесса горения 1800–2400 °С, средняя температура газов за рабочий цикл при полной нагрузке 600–1000 °С) естественная отдача тепла в окружающую среду оказывается недостаточной.

Нарушение правильного отвода тепла вызывает ухудшение смазки трущихся поверхностей, выгорание масла и перегрев деталей двигателя. Последнее приводит к резкому падению прочности материала деталей и даже их обгоранию (например, выпускных клапанов). При сильном перегреве двигателя нормальные зазоры между его деталями нарушаются, что обычно приводит к повышенному износу, заеданию и даже поломке. Перегрев двигателя вреден и потому, что вызывает уменьшение коэффициента наполнения, а в бензиновых двигателях, кроме того, – детонационное сгорание и самовоспламенение рабочей смеси.

Чрезмерное охлаждение двигателя также нежелательно, так как оно влечет за собой конденсацию частиц топлива на стенках цилиндров, ухудшение смесеобразования и воспламеняемости рабочей смеси, уменьшение скорости ее сгорания и, как следствие, уменьшение мощности и экономичности двигателя.

 

 

 

Классификация систем охлаждения

В автомобильных и тракторных двигателях, в зависимости от рабочего тела, применяют системы жидкостного и воздушного охлаждения. Наибольшее распространение получило жидкостное охлаждение.

При жидкостном охлаждении циркулирующая в системе охлаждения двигателя жидкость воспринимает тепло от стенок цилиндров и камер сгорания и передает затем это тепло при помощи радиатора окружающей среде.

По принципу отвода тепла в окружающую среду системы охлаждения могут быть замкнутыми и незамкнутыми (проточными).

Жидкостные системы охлаждения автотракторных двигателей имеют замкнутую систему охлаждения, т. е. постоянное количество жидкости циркулирует в системе. В проточной системе охлаждения нагретая жидкость после прохождения через нее выбрасывается в окружающую среду, а новая забирается для подачи в двигатель. Применение таких систем ограничивается судовыми и стационарными двигателями.

Воздушные системы охлаждения являются незамкнутыми. Охлаждающий воздух после прохождения через систему охлаждения выводится в окружающую среду.

Классификация систем охлаждения приведена на рис. 3.1.

По способу осуществления циркуляции жидкости системы охлаждения могут быть:

  • принудительными, в которых циркуляция обеспечивается специальным насосом, расположенным на двигателе (или в силовой установке), или давлением, под которым жидкость подводится в силовую установку из внешней среды;

  • термосифонными, в которых циркуляция жидкости происходит за счет разницы гравитационных сил, возникающих в результате различной плотности жидкости, нагретой около поверхностей деталей двигателя и охлаждаемой в охладителе;

  • комбинированными, в которых наиболее нагретые детали (головки блоков цилиндров, поршни) охлаждаются принудительно, а блоки цилиндров – по термосифонному принципу.

Рис. 3.1. Классификация систем охлаждения

Системы жидкостного охлаждения могут быть открытыми и закрытыми.

Открытые системы – системы, сообщающиеся с окружающей средой при помощи пароотводной трубки.

В большинстве автомобильных и тракторных двигателей в настоящее время применяют закрытые системы охлаждения, т. е. системы, разобщенные от окружающей среды установленным в пробке радиатора паровоздушным клапаном.

Давление и соответственно допустимая температура охлаждающей жидкости (100–105 °С) в этих системах выше, чем в открытых системах (90–95 °С), вследствие чего разность между температурами жидкости и просасываемого через радиатор воздуха и теплоотдача радиатора увеличиваются. Это позволяет уменьшить размеры радиатора и затрату мощности на привод вентилятора и водяного насоса. В закрытых системах почти отсутствует испарение воды через пароотводный патрубок и закипание ее при работе двигателя в высокогорных условиях.

 

 

Жидкостная система охлаждения

На рис. 3.2 показана схема жидкостной системы охлаждения с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости.

Рубашка охлаждения блока цилиндров 2 и головки блока 3, радиатор и патрубки через заливную горловину заполнены охлаждающей жидкостью. Жидкость омывает стенки цилиндров и камер сгорания работающего двигателя и, нагреваясь, охлаждает их. Центробежный насос 1 нагнетает жидкость в рубашку блока цилиндров, из которой нагретая жидкость поступает в рубашку головки блока и затем по верхнему патрубку вытесняется в радиатор. Охлажденная в радиаторе жидкость по нижнему патрубку возвращается к насосу.

Рис. 3.2. Схема жидкостной системы охлаждения

Циркуляция жидкости в зависимости от теплового состояния двигателя изменяется с помощью термостата 4. При температуре охлаждающей жидкости ниже 70–75 °С основной клапан термостата закрыт. В этом случае жидкость не поступает в радиатор 5, а циркулирует по малому контуру через патрубок 6, что способствует быстрому прогреву двигателя до оптимального теплового режима. При нагревании термочувствительного элемента термостата до 70–75 °С основной клапан термостата начинает открываться и пропускать воду в радиатор, где она охлаждается. Полностью термостат открывается при 83–90 °С. С этого момента вода циркулирует по радиаторному, т. е. большому, контуру. Температурный режим двигателя регулируется также с помощью поворотныхжалюзей, путем изменения воздушного потока, создаваемого вентилятором 7 и проходящего через радиатор.

В последние годы наиболее эффективным и рациональным способом автоматического регулирования температурного режима двигателя является изменение производительности самого вентилятора.

Элементы жидкостной системы

Термостат предназначен для обеспечения автоматического регулирования температуры охлаждающей жидкости во время работы двигателя.

Для быстрого прогрева двигателя при его пуске устанавливают термостат в выходном патрубке рубашки головки блока цилиндров. Он поддерживает желательную температуру охлажда-ющей жидкости путем изменения интенсивности ее циркуляции через радиатор.

На рис. 3.3 представлен термостат сильфонного типа. Он состоит из корпуса 2, гофрированного цилиндра (сильфона), клапана 1 и штока, соединяющего сильфон с клапаном. Сильфон изготовлен из тонкой латуни и заполнен легкоиспаряющейся жидкостью (например, эфиром или смесью этилового спирта и воды). Расположенные в корпусе термостата окна 3 в зависимости от температуры охлаждающей жидкости могут или оставаться открытыми, или быть закрытыми клапанами.

При температуре охлаждающей жидкости, омывающей сильфон, ниже 70 °С клапан 1 закрыт, а окна 3 открыты. Вследствие этого охлаждающая жидкость в радиатор не поступает, а циркулирует внутри рубашки двигателя. При повышении температуры охлаждающей жидкости выше 70 °С сильфон под давлением паров испаряющейся в нем жидкости удлиняется и начинает открывать клапан 1 и постепенно прикрывать окна клапанами 3. При температуре охлаждающей жидкости выше 80–85 °С клапан 1 полностью открывается, окна же полностью закрываются, вследствие чего вся охлаждающая жидкость циркулирует через радиатор. В настоящее время данный тип термостатов применяется очень редко.

Рис. 3.3. Термостат сильфонного типа

Сейчас в двигателях устанавливают термостаты, в которых заслонка 1 открывается при расширении твердого наполнителя – церезина (рис. 3.4). Это вещество расширяется при повышении температуры и открывает заслонку 1, обеспечивая поступление охлаждающей жидкости в радиатор.

Рис. 3.4. Термостат с твердым наполнителем

Радиатор является теплорассеивающим устройством, предназначенным для передачи тепла охлаждающей жидкости окружающему воздуху.

Радиаторы автомобильных и тракторных двигателей состоят из верхнего и нижнего резервуаров, соединенных между собой большим количеством тонких трубок.

Для усиления передачи тепла от охлаждающей жидкости воздуху поток жидкости в радиаторе направляют через ряд обдуваемых воздухом узких трубок или каналов. Радиаторы изготовляют из материалов, хорошо проводящих и отдающих тепло (латуни и алюминия).

В зависимости от конструкции охлаждающей решетки радиаторы делят на трубчатые, пластинчатые и сотовые.

В настоящее время наибольшее распространение получили трубчатые радиаторы. Охлаждающая решетка таких радиаторов (рис. 3.5а) состоит из вертикальных трубок овального или круглого сечения, проходящих через ряд тонких горизонтальных пластин и припаянных к верхнему и нижнему резервуарам радиатора. Наличие пластин улучшает теплопередачу и повышает жесткость радиатора. Трубки овального (плоского) сечения предпочтительнее, так как при одинаковом сечении струи поверхность охлаждения их больше, чем поверхность охлаждения круглых трубок; кроме того, при замерзании воды в радиаторе плоские трубки не разрываются, а лишь изменяют форму поперечного сечения.

а б в

Рис. 3.5. Радиаторы

В пластинчатых радиаторах охлаждающая решетка (рис. 3.5б) устроена так, что охлаждающая жидкость циркулирует в пространстве, образованном каждой парой спаянных между собой по краям пластин. Верхние и нижние концы пластин, кроме того, впаяны в отверстия верхнего и нижнего резервуаров радиатора. Воздух, охлаждающий радиатор, просасывается вентилятором через проходы между спаянными пластинами. Для увеличения поверхности охлаждения пластины обычно выполняют волнистыми. Пластинчатые радиаторы имеют большую охлаждающую поверхность, чем трубчатые, но вследствие ряда недостатков (быстрое загрязнение, большое количество паяных швов, необходимость более тщательного ухода) применяются сравнительно редко.

Сотовый радиатор относится к радиаторам с воздушными трубками (рис. 3.5в). В решетке сотового радиатора воздух проходит по горизонтальным, круглого сечения трубкам, омываемым снаружи водой или охлаждающей жидкостью. Чтобы сделать возможной спайку концов трубок, края их развальцовывают так, что в сечении они имеют форму правильного шестиугольника.

Достоинством сотовых радиаторов является большая, чем в радиаторах других типов, поверхность охлаждения. Из-за ряда недостатков, большинство из которых те же, что и у пластинчатых радиаторов, сотовые радиаторы в настоящее время встречаются крайне редко.

В пробке заливной горловины радиатора установлен паровой клапан 2 и воздушный клапан 1, которые служат для поддержания давления в заданных пределах (рис. 3.6).

Рис. 3.6. Пробка радиатора

Водяной насос обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости в системе. Как правило, в системах охлаждения устанавливают малогабаритные одноступенчатые центробежные насосы низкого давления производительностью до 13 м3/ч, создающие давление 0.05–0.2 МПа. Такие насосы конструктивно просты, надежны и обеспечивают высокую производительность (рис. 3.7).

Корпус и крыльчатку насосов отливают из магниевых, алюминиевых сплавов, крыльчатку, кроме того, – из пластмасс. В водяных насосах автомобильных двигателей обыкновенно применяют полузакрытые крыльчатки, т. е. крыльчатки с одним диском.

Крыльчатки центробежных водяных насосов часто монтируют на одном валике с вентилятором. В этом случае насос устанавливают в верхней передней части двигателя, приводится он в движение от коленчатого вала при помощи клиноременной передачи.

Рис. 3.7. Водяной насос

Ременную передачу можно применять и при установке центробежного насоса отдельно от вентилятора. В некоторых двигателях грузовых автомобилей и тракторов привод водяного насоса осуществляется от коленчатого вала шестеренчатой передачей. Вал центробежного водяного насоса устанавливают обычно на подшипниках качения и снабжают для уплотнения рабочей поверхности простыми или саморегулирующимися сальниками.

Вентилятор в жидкостных системах охлаждения устанавливают для создания искусственного потока воздуха, проходящего через радиатор. Вентиляторы автомобильных и тракторных двигателей делят на два типа: а) со штампованными из листовой стали лопастями, прикрепленными к ступице; б) с лопастями, которые отлиты за одно целое со ступицей.

Число лопастей вентилятора изменяется в пределах четырех – шести. Увеличение числа лопастей выше шести нецелесообразно, так как производительность вентилятора при этом увеличивается крайне незначительно. Лопасти вентилятора можно выполнять плоскими и выпуклыми.

Система охлаждения двигателя автомобиля | Системы охлаждения автомобиля

Назначение системы охлаждения

Большая часть серьёзных неисправностей автомобиля связана с перегревом двигателя. Температура газов в цилиндре достигает 2000 гр. При сгорании топлива в цилиндре образуется большое количество тепла, которое необходимо отвести и тем самым не допустить перегрева деталей двигателя.

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).

Готовые антифризы окрашивают для безопасности и выбирают броские цвета: синий, зелёный, красный. В процессе эксплуатации антифриз теряет полезные свойства — снижаются антикоррозийные свойства, возрастает склонность к пенообразованию. Срок службы отечественных ОЖ от 2 до 5 лет, импортных 5-7 лет.

На рисунке, приведённом ниже, изображена схема системы охлаждения автомобиля. Ничего особенного или сложного в системе охлаждения нет и тем не менее…

Система охлаждения

Рис. 1 — двигатель, 2 — радиатор, 3 — отопитель, 4 — термостат, 5 — расширительный бачок, 6 — пробка радиатора, 7 — верхний патрубок, 8 — нижний патрубок, 9 — вентилятор радиатора, 10 — датчик включения вентилятора, 11 — датчик температуры, 12 — помпа.

При пуске двигателя начинает вращаться помпа (водяной насос). Привод помпы может иметь свой шкивок, приводимый во вращение ремнем вспомогательного оборудования или приводиться вращением ремня ГРМ. В системе охлаждения находится крыльчатка, которая вращаясь, приводит в движение охлаждающую жидкость. Для быстрого прогрева двигателя система «закорочена», т.е. термостат закрыт и не пропускает жидкость в радиатор охлаждения. По мере роста температуры охлаждающей жидкости открывается термостат, переводя систему в другое состояние, когда охлаждающая жидкость проходит по длинному пути — через радиатор системы охлаждения (короткий путь перекрыт термостатом). Термостаты имеют различные характеристики открытия. Обычно на кромке нанесена температура открытия. Наверное не стоит объяснять устройство радиатора. В нижней части радиатора установлен датчик включения вентилятора. Если температура охлаждающей жидкости достигнет определённой величины — датчик замкнётся, а т.к. электрически он соединён на разрыв цепи питания электровентилятора, то при замыкании — должен включиться вентилятор системы охлаждения. По мере остывания охлаждающей жидкости — вентилятор выключается, а термостат перекрывает длинный путь на короткий. Всё просто, но не очень…

Такая схема является основой, но жизнь не стоит на месте и различные производители усовершенствуют системы охлаждения. На некоторых автомобилях Вы не найдёте датчика включения вентилятора системы охлаждения, т.к. вентилятор включается от ЭБУ двигателем в зависимости от показаний датчика температуры охлаждающей жидкости. Стоит обратить внимание на ситуацию, при которой при вклинении зажигания — сразу включается вентилятор системы охлаждения. Или неисправен датчик температуры, или повреждены его цепи, или неисправен сам ЭБУ двигателем — он «не видит» температуру двигателя и на всякий случай включает сразу вентилятор.

На некоторых а\м на пути к отопителю установлены специальные электроклапана, разрешающие или перекрывающие путь охлаждающей жидкости (БМВ, МЕРСЕДЕС). Такие клапана иногда «помогают» системе охлаждения выйти из строя.

Поиск и устранение неисправностей в системе охлаждения

Специалистами фирмы «АБ-Инжиниринг» под руководством Хрулева А.Э. разработала таблица причин и последствий перегрева двигателя. Сам перегрев двигателя — это температурный режим его работы, характеризуемый закипанием охлаждающей жидкости. Но не только перегрев является неисправностью. Работа двигателя при постоянно пониженной температуре тоже считаем неисправностью, т.к. при этом двигатель работает при несвойственном ему температурном режиме. Выход из строя термостата, электровентилятора или вязкостной муфты, термовыключателей и пр. приведет к нештатной работе системы охлаждения. Если водитель вовремя обнаружит признаки нарушения теплового режима работы двигателя и не допустит необратимых процессов, то ремонт системы охлаждения не будет дорогим и долгим. Поэтому настоятельно рекомендуем обратить Ваше (и Ваших клиентов) внимание на температурные режимы двигателя.

Поиск неисправности рекомендуем проводить с «холодного» двигателя до установления рабочего режима.

А. Первым делом необходимо проверить схему соединения патрубков системы охлаждения, если автомобиль не новый или поступил в ремонт после ремонта на другом сервисе.

Кому-то такое предложение покажется смешным, но жизнь показала обратное, примеры:

  • собранный после капремонта автомобиль имел соединение патрубка системы вентиляции картера с расширительным бачком системы охлаждения;
  • установленный нештатный вентилятор с лопастями, направляющими воздушный поток не в ту сторону;
  • лопасти электровентилятора свободно вращаются на валу выключенного двигателя;
  • разъёмы электровентилятора разболтаны или оборваны и т.п.

Осмотреть радиатор на предмет внешнего засорения. Осмотреть зоны и пути естественного охлаждения двигателя. Отрицательным примером может служить мощная защита нижней части двигателя, которая преграждает путь воздушному потоку, охлаждающему двигатель снизу. Иногда поломка бампера, нижняя часть которого имеет направляющие воздушного потока на двигатель, приводит к перегреву (VW «Пассат» Б3).

Б. После осмотра необходимо проверить уровень охлаждающей жидкости в системе, наличие и исправность клапанов крышек радиатора и расширительного бачка, целостность патрубков и шлангов. Уточнить, какой антифриз или просто вода залиты в систему, т.к. температура кипения у каждой жидкости своя.

Если первые два пункта (А или Б) выявили какие-то неисправности, их необходимо устранить или принять к сведению при вынесении «приговора». При добавлении охлаждающей жидкости необходимо помнить, что не все автомобили спроектированы по принципу «просто добавь воды». К примеру на автомобиле БМВ (М20, Е34) при добавлении охлаждающей жидкости необходимо включить зажигание и установить регуляторы температуры печки в режим «максимально тепло», чтобы включились клапана печки и открылись для движения охлаждающей жидкости по системе, к тому же необходимо поднять радиатор вверх, т.к. расширительный бачок, встроенный в радиатор «чудо-проектировщиками» Германии, расположен ниже уровня печки салона и она часто завоздушивается.

Если есть подозрение на то, что двигатель завоздушен (в системе находится воздух, который препятствует движению жидкости), необходимо выкрутить специальные заглушки системы охлаждения для выпуска воздуха. Расположены они обычно в верхней части системы охлаждения двигателя. Запустить двигатель, включить отопители салона, включит вентилятор. Наблюдать за прогревом двигателя, узлов и агрегатов. Если в системе есть расширительный бачок, то проверить циркуляцию жидкости, т.е. её движение по системе. При добавлении оборотов двигателя до 2 500 — 3 000 в бачок должна поступать мощная струя охлаждающей жидкости. Из выкрученных (не полностью!) заглушек может некоторое время выходить воздух и как только польётся жидкость — заглушки необходимо закрутить. По мере прогрева двигателя из отопителя салона должен идти прогревающийся воздух. Если двигатель прогревается, а воздух из отопителя холодный, то это является первым признаком «завоздушивания» системы охлаждения. Необходимо заглушить двигатель и принять меры по поиску и устранению этой неисправности.

При исправном термостате (температура открытия может быть разной от 80 до 95 градусов) после прогрева нижний патрубок радиатора должен иметь примерно такую же температуру, как и верхний. Если это не так, значит плохая прокачка охлаждающей жидкости через радиатор.

При исправном термостате через некоторое время после его открытия должен включиться вентилятор системы охлаждения. Если в системе установлен не электровентилятор, то необходимо проверить датчик включения цепи электромагнитной муфты или работу вязкостной муфты. При неисправности вязкостной муфты вентилятор системы охлаждения на разогретом двигателе можно остановить и удерживать рукой (при остановке соблюдать осторожность — останавливать мягким предметом, чтобы не повредить крыльчатку вентилятора или руку). Необходимо проверить напор воздуха и его температуру — горячий воздух должен быть направлен на двигатель.

Давление в системе охлаждения должно медленно возрастать по мере прогрева двигателя и медленно опускаться после выключения двигателя. Если верхний патрубок, идущий к радиатору раздувается при повышении оборотов двигателя, необходимо проверить, не попадают ли в систему охлаждения часть отработанных газов. Обычно это заметно по масляной плёнке в расширительном бачке или пузырению охлаждающей жидкости. При этом из глушителя обычно интенсивно идёт белый дым от разогретой и испаряющейся охлаждающей жидкости, попадающей в цилиндры двигателя. В таком случае необходимо проверить маслозаливную горловину двигателя и сели на ней белая эмульсия, то охлаждающая жидкость не только в цилиндрах двигателя, но и в системе смазки (необходимо прекратить движение). Приведём несколько примеров из практики различных сервисов, которые «говорят» о том, что диагностика Двигателя неотделима от диагностики всех систем автомобиля, в том числе и системы охлаждения.

А\м МАЗДА 626 — хозяин жалуется на неравномерность оборотов двигателя или повышенные обороты холостого хода. Проверка системы управления (и самодиагностика) не выявили неисправности. Обратили внимание на повышенное напряжение на температурном датчике охлаждающей жидкости.

Система управления добавляет количество топлива, т.к. реагирует на высокое напряжение на датчике (двигатель холодный). Оказалось, что в системе охлаждения мало жидкости, датчик «оголён». Просто добавлен до нормального уровень охлаждающей жидкости и обороты нормализуются.

А\м ФОРД — охлаждающая жидкость попадала в масло нетрадиционным путём — через систему охлаждения масла, расположенную вокруг масляного фильтра.

А\м ФОРД — после прогрева двигателя переставал работать один цилиндр. Замена свечи и другие работы приводили к положительному результату (к определению неисправности это не имело отношения, просто за время проведения работ двигатель остывал) — цилиндр начинал работать и клиент уезжал. На следующий день он снова у нас. Оказалось — трещина в головке блока в районе выпускного клапана неработающего цилиндра. Пока двигатель холодный — всё в норме. При прогреве — трещина увеличивалась и начинала пропускать охлаждающую жидкость в цилиндр. Смесь обеднялась и начинались перебои в работе, а затем полностью отключался цилиндр.

Таких примеров можно приводить много, они есть в практике каждого авторемонтника. Главный вывод должен сделать себе каждый, кто серьёзно занят авторемонтом — замечать и анализировать всё значительное и незначительное, т.к. эти позиции могут резко поменяться местами.

Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания

Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания — совокупность устройств, обеспечивающих подвод охлаждающей среды к нагретым деталям двигателя и отвод от них в атмосферу лишней теплоты, которая должна обеспечивать наивыгоднейшую степень охлаждения и возможность поддержания в требуемых пределах теплового состояния двигателя при различных режимах и условиях работы.

Функции системы охлаждения

В период сгорания рабочей смеси температура в цилиндре достигает 2000 °C и более. Система охлаждения предназначена для поддержания оптимального теплового состояния двигателя в пределах 80-90°C. Сильный нагрев может вызвать нарушения нормальных рабочих зазоров и, как следствие, усиленный износ, заклинивание и поломку деталей, а также снижение мощности двигателя, за счёт ухудшения наполнения цилиндров горючей смесью, самовоспламенения и детонации. Для обеспечения нормальной работы двигателя необходимо охлаждать детали, соприкасающиеся с горячими газами, отводя от них тепло в атмосферу непосредственно, либо при помощи промежуточного тела (воды, низкозамерзающей жидкости). При чрезмерно сильном охлаждении рабочая смесь, попадая на холодные стенки цилиндра конденсируется и стекает в картер двигателя, где разжижает моторное масло. Как следствие этого мощность двигателя уменьшается, а износ увеличивается. При понижении температуры масло густеет. Это является причиной того, что масло хуже подается в цилиндры и увеличивается расход топлива, уменьшается мощность. Поэтому система охлаждения должна ограничивать температурные пределы, обеспечивая наилучшие условия работы двигателя.

Система охлаждения, кроме основной функции охлаждения двигателя, выполняет ряд других функций, к которым относятся:

  • нагрев воздуха в системе отопления, вентиляции и кондиционирования;
  • охлаждения масла в системе смазки;
  • охлаждения отработанных газов в системе рециркуляции отработавших газов;
  • охлаждения воздуха в системе турбонаддува ;
  • охлаждения рабочей жидкости в автоматической коробке передач.

Типы систем охлаждения

Существует три типа систем охлаждения двигателей внутреннего сгорания: воздушная, жидкостная и гибридная.

Термические двигатели для А. требуют охлаждения цилиндров. Только для слабых, велосипедных газолиновых двигателей достаточно воздушного охлаждения при помощи рубцов, прилитых к поверхности цилиндра; для более сильных необходима циркуляция воды с помощью насоса между двойными стенками цилиндров, охлаждаемой в особом трубчатом приборе, помещаемом впереди А. и обдуваемом струей встречного воздуха.

Воздушное охлаждение

6-цилиндровый двигатель с естественным охлаждением на мотоцикле (Honda CBX1000, 105лс) Авиамодельный двигатель O.S. (1,7см3). Pratt and Whitney R-4360 - 28-цилиндровый авиационный двигатель с естественным воздушным охлаждением (3500лс).

Воздушное охлаждение может быть естественным и принудительным. Естественное воздушное охлаждение является самым простым видом охлаждения. Тепло от двигателя с такой системой охлаждения передаётся в окружающую среду через развитое оребрение на внешней поверхности цилиндров. Недостаток системы заключается в том, что она из-за низкой теплоёмкости воздуха не позволяет равномерно отводить от двигателя большое количество тепла и, соответственно, создавать компактные мощные силовые установки. Неравномерность обдува требует дополнительных мер для исключения локальных перегревов - более развитого оребрения в аэродинамической тени, обращения более нагретых выпускных каналов вперёд по потоку, а холодных впускных - назад и т.п. Естественное воздушное охлаждение распространено на двигателях лёгкой высокоподвижной техники: мотоциклы, мопеды, авиа- и автомодели. С систематическим ростом форсировки моторов мотоциклов на наиболее совершенных моделях воздушное охлаждение уступает место жидкостному. По причине малой массы естественное воздушное охлаждение широко применялось и на поршневых авиационных двигателях, где близкие к цилиндрическим и имевшие малую окружную скорость комли лопастей винта практически не работали как вентилятор, но скорость набегающего на самолёт потока была сама по себе очень высока.

Универсальный "стационарный" двигатель воздушного охлаждения, установленный на газонокосилке.

Стационарные или плотно закапотированные двигатели оснащают системой принудительного воздушного охлаждения. В них с помощью вентилятора создаётся поток воздуха, который обдувает рёбра охлаждения. Вентилятор и оребрённые поверхности, как правило, закрыты направляющим кожухом. Достоинства такого двигателя аналогичны двигателям с естественным охлаждением: простота конструкции, малый вес, отсутствие охлаждающей жидкости. Однако такие двигатели отличаются повышенным шумом при работе, большими габаритами. Кроме того, при проектировании таких двигателей возникают проблемы с охлаждением отдельных элементов конструкции двигателя из-за неравномерного обдува. На легковых автомобилях, производимых в Европе, воздушное охлаждение широко применялось в 1950-х — 1970-х годах. В основном это небольшие машины типа Volkswagen Kafer, Fiat 500, Citroën 2CV; особняком стоит представительская Tatra 613. В СССР самым известным автомобилем с воздушным охлаждением был «Запорожец». Выпускались грузовые автомобили с дизелями воздушного охлаждения (например грузовики под маркой «Татра» с момента начала выпуска и до начала 2010 годов оснащались исключительно такими двигателями). Двигатели с воздушным охлаждением имеют многие трактора (иногда - тяжёлые, например Т-330; чаще - малые, от обычных пропашных до мини-тракторов мелких частных хозяйств), для которых характерны установившиеся режимы работы двигателя и специфические требования к простоте обслуживания. В настоящее время (2015-е) принудительное воздушное охлаждение применяется на большинстве скутеров, моторизованном инструменте (бензопилы, газонокосилки и пр.), двигателях малогабаритных генераторных установок, на мотоблоках и прочих самоходных и стационарных малых сельскохозяйственных и коммунальных машинах. Для последних очень распространены унифицированные ряды простых одно-двухцилиндровых двигателей воздушного охлаждения, одинаковые у различных производителей (Briggs & Strattonruen, Honda, Subaru, китайские), в виде компактного законченного блока с креплением на горизонтальную плоскость.

Жидкостное охлаждение

Жидкостное охлаждение морских судов открытого типа

Системы охлаждения классифицируются в соответствии со способом использования теплоносителя в системе.

Замкнутые — в таких системах жидкость-теплоноситель циркулирует по герметичному контуру, нагреваясь от источника тепла (нагревателя) и остывая в охлаждающем контуре (охладителе). В зависимости от устройства системы, теплоноситель может закипать или полностью испаряться, вновь конденсируясь в охладителе. Незамкнутые — в незамкнутых (проточных) системах теплоноситель подается извне, нагревается у источника тепла и направляется во внешнюю среду. В этом случае она играет роль охладителя, предоставляя необходимые объем теплоносителя нужной температуры на входе и принимая нагретый на выходе. Открытые — системы, в которых нагреватель помещен в некоторый объем теплоносителя, а тот заключен в охладителе, если таковой предусмотрен конструкцией. Например, открытая система с маслом в качестве теплоносителя используются для охлаждения мощных электротрансформаторов.

К «чисто жидкостным» системам охлаждения можно отнести лишь открытые системы охлаждения речных и морских судов, где для охлаждения используется забортная вода. В некоторых стационарных двигателях начала XX века мог отсутствовать радиатор, вместо этого имелся расширительный бак большого объёма — отчасти тепло рассеивалось за счёт испарения воды, отчасти — через стенки бака, а отчасти за счёт большого объёма воды, который не успевал достаточно прогреться за время работы двигателя.

Замкнутая система (Гибридный тип)

Тип сочетает вышеуказанные системы: тепло от цилиндров отводится жидкостью, после чего она, на удалении от теплонагруженной части двигателя, охлаждается в радиаторах воздухом. Внутренние и наружные части цилиндров испытывают различный нагрев и обычно выполняются из отдельных частей:

  • внутренняя — рабочая втулка или гильза цилиндра;
  • наружная — рубашка (у двигателей воздушного охлаждения рубашка имеет рёбра для эффективного отвода тепла).

Пространство между ними называется зарубашечным, в двигателе с водяным охлаждением тут циркулирует охлаждающая жидкость.


Система охлаждения состоит из рубашки охлаждения блока цилиндров, головки блока цилиндров, одного или нескольких радиаторов, вентилятора принудительного охлаждения радиатора, жидкостного насоса, термостата, расширительного бачка, соединительных патрубков и датчика температуры. Этот тип используется на всех современных автомобилях. Охлаждающая жидкость прокачивается насосом через рубашку охлаждения двигателя, забирая от неё тепло, а затем охлаждается сама в радиаторе. В этой системе существует два круга циркуляции жидкости — большой и малый. Большой круг составляют рубашка охлаждения двигателя, водяной насос, радиаторы (в том числе — отопителя салона), термостат. В малый круг входит рубашка охлаждения двигателя, водяной насос, термостат (иногда радиатор отопителя салона входит именно в малый круг). Регулировка количества жидкости между кругами циркуляции жидкости осуществляется термостатом. Малый круг охлаждения предназначен для быстрого введения двигателя в эффективный тепловой режим. При этом охлаждающая жидкость фактически не охлаждается, так как не проходит через радиатор. Как только она нагреется до оптимальной температуры, термостат открывается, и охлаждающая жидкость начинает циркулировать также и через радиатор, где непосредственно и охлаждается набегающим потоком воздуха (а в случае длительной стоянки - принудительно вентилятором). При этом, чем сильнее нагревается охлаждающая жидкость, тем сильнее открывается термостат, и тем сильнее жидкость охлаждается в радиаторе. Это и есть принцип поддержания оптимальной температуры двигателя 85-90 °C.

Очень опасным явлением является перегрев двигателя (кипение двигателя)[источник не указан 273 дня]. При этом охлаждающая жидкость в прямом смысле вскипает в рубашке охлаждения, что очень часто приводит к серьёзным последствиям и дорогостоящему ремонту. Для предупреждения перегрева двигателя логично применять жидкости с высокой температурой кипения, однако проще всего оказалось держать всю систему под некоторым избыточным давлением (около 1,1 атм), при котором повышается температура кипения охлаждающей жидкости (около 110 °C и 120 °C для воды и антифриза соответственно). Кроме того, при превышении температуры охлаждающей жидкости более 105 °C, включается принудительный обдув радиатора вентилятором.

Основные части жидкостной системы охлаждения

В жидкостных системах охлаждения поршневых двигателей наземного и воздушного транспорта, а также стационарных установок 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 (3) имеет развитую поверхность, обдуваемую снаружи набегающим потоком воздуха. Радиатор изготавливается из материалов, хорошо проводящих тепло, чаще всего из алюминия (радиатор для охлаждения масла чаще всего делают из меди).
  • Вентилятор (4) создаёт дополнительный поток воздуха для обдува радиатора, в том числе во время остановок и при движении на малой скорости. Может приводиться ременной передачей от вала двигателя, 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, которое может привести к повреждению двигателя. Автомобили начала-середины XX века часто не имели расширительных бачков. В них запас охлаждающей жидкости находился в верхнем бачке радиатора. Это было вполне допустимо, так как в основном в системе охлаждения использовалась вода, и её расширение при нагреве было небольшим. С распространением антифризов на основе этиленгликоля использование расширительного бака стало обязательным. Полупрозрачный бак, расположенный в доступном месте в верхней точке системы, облегчает также контроль уровня жидкости.

В поршневой авиации также применяются двигатели, в которых цилиндры охлаждаются непосредственно набегающим воздухом, а головки цилиндров — с использованием жидкостной системы охлаждения. Такое решение позволяет снизить массу двигателя и одновременно более эффективно охлаждать головки цилиндров, которые являются наиболее теплонагруженными частями двигателя.

Охлаждение масла

В дополнение к основной системе охлаждения в двигателях большой мощности (на грузовиках и тепловозах), а также на двигателях с воздушным охлаждением применяется охлаждение масла. Охлаждение масла необходимо также потому, что оно поступает к па́рам трения — самым чувствительным к перегреву местам двигателя. Масло может охлаждаться охлаждающей жидкостью, либо окружающим воздухом от отдельного радиатора.

Испарительная система охлаждения

Также существует подвид системы охлаждения, называемый испарительной системой охлаждения. Главное отличие её от обычных водяных или этиленгликолевых — доведение температуры охлаждающей жидкости (воды) выше точки кипения, в результате чего при испарении от теплонагруженных деталей отводится большое количество тепла. Пар конденсируется в жидкость в радиаторе и цикл повторяется. Подобные системы использовались в авиастроении в 30-х годах XX века.[1] Кроме того в Китае по состоянию на 2014 год продолжают выпускаться дизели мощностью от 8 до 24 л.с. с испарительным охлаждением, предназначенные для мотоблоков и минитракторов.

См. также

Примечания

Ссылки

Объяснение работы систем охлаждения менее чем за 5 минут

Узнайте, как работает система охлаждения двигателя внутреннего сгорания

Система охлаждения необходима, чтобы двигатель вашего автомобиля продолжал работать. температура без перегрева. Эта система использует охлаждающую жидкость, чтобы помочь передать тепло двигателя радиатор, в котором тепло охлаждающей жидкости отводится, а затем возвращается обратно в двигатель через водяной насос. К системе охлаждения двигателя прикреплен салон автомобиля. обогреватель, который обеспечивает тепло для пассажиров кабины.Каждый компонент системы охлаждения подключается с помощью шлангов охлаждающей жидкости и нагревателя. шланги. Пока двигатель холодный, термостат системы охлаждения блокирует поток охлаждающей жидкости до тех пор, пока двигатель прогрелся до рабочей температуры.

Что идет не так?

Система охлаждения подвержена вибрации и нагреву двигателя. Со временем это может вызывают усталость и выход из строя компонентов, шлангов, прокладок и уплотнений вызывая течь в системе охлаждения. Эти утечки являются распространенной автомобильной проблемой и могут быть предотвращается проверкой системы всякий раз, когда проводится автосервис.

СПОНСОРНЫЕ ССЫЛКИ

Из чего состоит система охлаждения?

Большинство автомобилей (включая гибриды) будут иметь следующие компоненты, включенные в их система охлаждения двигателя.

1. Охлаждающая жидкость двигателя

Охлаждающая жидкость или антифриз (то же самое) используется для передачи тепла от двигатель к радиатора и должны быть добавлены и обслужены Регулярно промывайте охлаждающую жидкость, чтобы предотвратить коррозию и предотвращение перегрева двигателя.

2. Шланги радиатора

СПОНСОРНЫЕ ССЫЛКИ

Шланги охлаждающей жидкости или радиатора используются для подачи охлаждающей жидкости к каждому компоненту и являются удерживаются с помощью хомутов. Эти шланги изготавливаются индивидуально для каждой машины и для каждого применения и представляют собой формованные блоки с двойными стенками, армированными нейлоном, выдерживать температуру двигателя и вибрацию. Верхний и нижний шланги радиатора крупнее отопителя и перепускные шланги и несут больший объем охлаждающей жидкости.Проверить кондиционер шланга дождитесь, пока двигатель остынет, и сожмите шланг. Если шланг хрупкий или очень мягкий шланги радиатора следует заменить.

3. Водяной насос

Насос воды или охлаждающей жидкости используется для циркуляции охлаждающей жидкости двигателя по системе, чтобы помочь сохранить двигатель остывает во время работы. Этот насос может приводиться в движение двигателем. змеевик ремень, ремень ГРМ или цепь ГРМ.На гибридных автомобилях и внедорожниках это насос может приводиться в движение электродвигателем внутри самого насоса. Эти помпы может выйти из строя из-за возраста и протечки или издавать скрип или ворчание, в котором случае водяной насос необходимо заменить.

СПОНСОРНЫЕ ССЫЛКИ

4. Радиатор

Радиатор используется для отвода тепла от охлаждающей жидкости двигателя и передачи его наружу. атмосферы через ребра охлаждения радиатора.Когда воздух проходит через эти плавники либо с помощью охлаждающего вентилятора, либо автомобили вперед Движение снижает температуру охлаждающей жидкости, которая затем возвращается в двигатель. В приведенном ниже примере ребра радиатора заблокированы. грязью и мусором, которые будут вызвать нагрев двигателя. При обнаружении утечки в верхнем или нижнем пластиковом баке или алюминиевом сердечнике радиатор необходимо заменить.

5.Крышка радиатора

Крышка радиатора предназначена для удержания давления в системе охлаждения, которое повысить температуру кипения охлаждающей жидкости двигателя. Эта подпружиненная крышка имеет верхнее и нижнее уплотнение и может располагаться либо на бачке с охлаждающей жидкостью, либо на бачок радиатора.

СПОНСОРНЫЕ ССЫЛКИ

6. Резервуар охлаждающей жидкости

Резервуар для охлаждающей жидкости используется как расширительный бачок для жидкости а также охлаждающая жидкость, которая выталкивается из системы охлаждения, когда двигатель нагревается.Как только двигатель остынет, дополнительная жидкость будет всасывается обратно в радиатор, чтобы предотвратить попадание пузырьков воздуха в система.

7. Термостат двигателя

термостат двигателя - это термочувствительное устройство, которое предназначено для открытия и обеспечения охлаждающая жидкость течет в радиатор при работающем двигателе температура около 200 °. Это устройство находится в корпусе термостата на двигателе, который может быть расположен либо вверху или нижнее соединение шланга радиатора на двигателе.Обычная неисправность термостата - это палка закрыта, вызывая двигатель закипит в течение 15 минут езды. Также термостат может зависнуть, что приведет к работе двигателя в холодном состоянии, что повлияет на работа компьютера и отопителя автомобиля. В любом случае термостат необходимо заменить.

8. Вентиляторы радиатора

Вентилятор охлаждения радиатора может иметь электронный или ручной привод. Вентилятор с приводом от двигателя называется вентилятор сцепления и может заблокироваться, вызывая ревущий звук при ускорении двигателя, в котором чехол клатч вентилятор следует заменить.Эти вентиляторы расположены за радиатором и вытягивают воздух через ребра охлаждения, чтобы снизить температуру охлаждающей жидкости двигателя. Электродвигатель, приводящий в движение вентилятор охлаждения в переднеприводных автомобилях и некоторые автомобили с задним приводом могут выйти из строя из-за использования. Если это сбой происходит, радиатор двигатель вентилятора необходимо заменить, чтобы избежать повреждения двигателя.

СПОНСОРНЫЕ ССЫЛКИ

9. Сердечник нагревателя

Сердцевина нагревателя системы охлаждения предназначена для обеспечения нагретый воздух до пассажиры машины.Сердечник нагревателя обеспечивает небольшое количество охлаждающее действие, которое помогает радиатору и расположено внутри HVAC система, которая также используется в режимах кондиционирования и размораживания. Подключен к системе охлаждения с помощью шланги отопителя когда обогреватель утечки сердечника, это позволит охлаждающей жидкости двигателя проникнуть в салон, который могут быть обнаружены на половице со стороны пассажира.

10. Масляный радиатор

Охладитель моторного масла предназначен для уменьшения нагрева двигателя через моторное масло.Моторное масло проходит через радиатор. который погружен в охлаждающую жидкость. Не все автомобили имеют эти кулеры, которые различаются по размеру и место расположения. Из-за конструкции этого конкретного кулера, когда они выходят из строя, это позволяет масло поступает в систему охлаждения, а охлаждающая жидкость - в моторное масло.

СПОНСОРНЫЕ ССЫЛКИ

Есть вопросы?

Если у вас есть вопросы о систему охлаждения двигателя, посетите наш форум.Если тебе надо совет по ремонту автомобилей, пожалуйста, спросите, наше сообщество механиков будет рад помочь вам, и это всегда на 100% бесплатно.

Статья опубликована 29.06.2018

.

9 мифов и ошибок о системе охлаждения (плюс полезные советы по системе охлаждения)

COOL-LEAD

Существует множество мифов и заблуждений об охлаждении двигателя, но правда в том, что система охлаждения вашего двигателя должна обеспечивать балансировку. Он должен отводить достаточно тепла, чтобы ваш двигатель работал, и в то же время поддерживать достаточно тепла, чтобы он работал эффективно. Это означает, что двигатель должен находиться в диапазоне от 180 до 210 градусов F.

Для достижения и поддержания оптимального температурного диапазона хорошей системе охлаждения требуется комбинация радиатора и вентилятора подходящего размера.Он также должен иметь соответствующую скорость водяного насоса и поток охлаждающей жидкости между двигателем и радиатором.

Обычно, когда двигатели перегреваются или работают слишком холодно, это происходит из-за мифов и заблуждений об этих системах охлаждения. Вот некоторые из наиболее распространенных мифов и ошибок, и почему вам следует их избегать.

Удаление термостата

Один из величайших - или, возможно, худших - мифов о системе охлаждения заключается в том, что вы можете снять термостат , чтобы избежать перегрева.Это только добавит оскорбления к травме! Когда охлаждающая жидкость никогда не отдает тепло через радиатор, она становится все горячее и горячее, особенно если вы застряли в пробке. И даже на открытой дороге охлаждающая жидкость никогда не успевает застрять в радиаторе достаточно долго, чтобы отдать тепловую энергию в атмосферу.

Никогда не эксплуатируйте двигатель без термостата!

Выбор термостата зависит от области применения. Хотя энтузиасты склонны выбирать термостат на 160 градусов F для решения проблем с перегревом, 160-градусный термостат изначально предназначался для спиртового антифриза.На сегодняшний день лучшим термостатом для классических автомобилей является 180-градусный термостат . Если вы испытываете перегрев с 180, у вас более серьезные проблемы с другими компонентами. Более поздние модели автомобилей с компьютерным управлением требуют использования термостата от 192 до 195 градусов F.

Вода - лучшая охлаждающая жидкость

Другой миф - вода - лучшая охлаждающая жидкость .

Это верно с точки зрения теплопроводности; однако это также лучший источник коррозии.Если вы используете прямую воду, вы всегда должны добавлять смазку для водяного насоса и ингибитор коррозии. Также используйте усилитель охлаждающей жидкости, такой как Water Wetter, , который улучшает поверхностное натяжение и теплопроводность.

Производители охлаждающей жидкости часто предлагают смесь этиленгликоля и воды в соотношении 50/50, которая защитит вашу систему охлаждения до -34F. Если вы ожидаете более низких температур, вам понадобится блочный обогреватель или теплый гараж. Марк Джеффри из Trans Am Racing в Южной Калифорнии рассказал нам, что он использует 100-процентный этиленгликоль и не использует воду без последствий, и делал это уже много лет.Его логика заключается в том, что температура охлаждающей жидкости лишь ненамного выше, и такой подход исключает любой риск коррозии.

Если вы выберете смесь 50/50, вы можете для удобства купить антифриз, уже смешанный с водой. Если вы собираетесь использовать смесь этиленгликоля и воды, рекомендуется использовать дистиллированную воду, чтобы минералы не попадали в систему охлаждения.

Summit Racing предлагает вам еще один вариант охлаждающей жидкости, известный как безводная охлаждающая жидкость Evans High Performance. Это последняя охлаждающая жидкость, которую вам когда-либо придется покупать, потому что она долговечна.Вы используете его на 100% в системе охлаждения вашего автомобиля. Начните свой полк Evans с новых шлангов и компонентов системы охлаждения, а также с абсолютно сухой системы. Если вы обслуживаете систему со следами этиленгликоля и воды, лучше всего начать с набора Evans Coolant Conversion Kit .

Неправильная заливка охлаждающей жидкости

Мы видели много людей, у которых охлаждающая жидкость не обслуживалась или использовалась чрезмерно.

При обслуживании холодного двигателя охлаждающую жидкость следует доливать на один дюйм ниже наливной горловины, чтобы обеспечить ее расширение при нагревании двигателя.По мере прогрева двигателя охлаждающая жидкость может подниматься на дюйм. Запустите двигатель, сняв крышку радиатора и оставив охлаждающую жидкость на один дюйм ниже горловины. Затем наблюдайте, как прогревается двигатель. Дайте время, чтобы термостат открылся и двигатель отрыгнул любые воздушные карманы.

Без пружины, предотвращающей обрушение

Есть те, в том числе производители шлангов, которые считают, что в нижнем шланге радиатора не нужна пружина, препятствующая сжатию. По правде говоря, в нижнем шланге радиатора должна быть пружина, предотвращающая разрушение, если у вас старый автомобиль с обычной системой охлаждения.

Поскольку нижний шланг радиатора направляет охлаждающую жидкость к водяному насосу и двигателю, он чувствителен к отрицательному давлению и разрушается при высоких оборотах. Пружина предотвращения развала предотвращает это. Один производитель шлангов говорит, что вам не нужна пружина, предотвращающая смятие, потому что она использовалась только для заводской заливки. Этого никогда не было из-за избыточного давления в нижнем шланге во время заполнения.

Обязательно вставляйте пружину предотвращения смятия в нижний шланг радиатора.

Чем быстрее вентилятор, тем лучше

Насчет электровентиляторов ходит много мифов. Бытует мнение, что чем быстрее вращается вентилятор, тем лучше - но это не совсем так. На высокой скорости поток радиатора должен быть достаточно сильным, чтобы отводить тепло от радиатора. Когда воздух движется слишком быстро, возникают проблемы с пограничным слоем, когда тепло не уносится, потому что воздух на самом деле не касается ребер и труб.

Вы хотите, чтобы воздух двигался достаточно медленно по ребрам и трубам туда, где он уносит тепло.На скорости выше 40 миль в час вашему двигателю не нужен охлаждающий вентилятор. Вот почему лучше всего работает вентилятор с термостатической муфтой или электрический вентилятор.

Чем больше поклонников, тем лучше

Некоторые люди считают, что чем больше фанатов, тем лучше. Но это тоже не совсем так. Вам действительно не нужен вентилятор как за радиатором, так и перед ним. В идеале за радиатором должен быть установлен вентилятор, обеспечивающий охлаждающую способность в зависимости от температуры охлаждающей жидкости. Если вашему автомобилю требуется два охлаждающих вентилятора, проблема глубже, чем мощность вентилятора.

Неправильное расстояние между вентиляторами и кожух

Одно правило, которое мы видим нарушенным снова и снова, - это расстояние между вентиляторами и кожух. В большинстве случаев охлаждающие вентиляторы должны быть закрыты кожухом для правильного направления скорости воздуха через радиатор. Мы рекомендуем вам обратить пристальное внимание на то, что завод делает в любом приложении.

С видом на крышку радиатора

Радиаторы для вторичного рынка - популярные обновления, но вам также следует обратить внимание на крышку радиатора .

Ваша охлаждающая жидкость находится под давлением, чтобы поддерживать как можно более высокую точку кипения. Вот почему вам нужен максимальный предел давления, подходящий для вашего применения. Крышки для старых автомобилей должны быть рассчитаны на 7-12 фунтов; новые автомобили должны иметь крышки радиатора, рассчитанные на 12-18 фунтов.

Дешево это круто

Это клише, но вы получаете то, за что платите. При замене компонентов системы охлаждения, таких как шланги, водяной насос и термостат, не делайте этого дешево.Тратьте хорошие деньги на лучшие компоненты и лучше спите. Шланги системы охлаждения Goodyear Super Hi-Miler служат дольше, чем обычные стандартные шланги, особенно в сочетании с высококачественными зажимами с червячной передачей.

Вы можете найти широкий ассортимент водяных насосов практически для любого вообразимого применения. Независимо от того, какую марку насоса вы выберете, всегда выбирайте высокопроизводительный водяной насос и помните о передаточном числе шкивов (скорости насоса).

Теперь, когда вы знаете, каких подводных камней следует избегать, прокрутите слайд-шоу ниже, чтобы получить несколько ценных советов по выбору компонентов системы охлаждения.

.

Плюсы и минусы бесканальных систем отопления и охлаждения

Бесканальные системы HVAC (или мини-сплит-системы) очень эффективны и обеспечивают постоянный комфорт в помещении. Но решение об установке у каждого домовладельца индивидуальное.

Бесканальный тепловой насос или кондиционер обычно состоит из настенного внутреннего блока, объединенного с внешним компрессором. Чаще всего его используют в ситуации, когда можно рассмотреть оконный кондиционер или обогрев плинтуса, например, новое дополнение к дому.Но в отличие от оконных блоков, для бесканальных блоков требуется только очень маленькое отверстие, которое нужно просверлить в стене, что делает их менее уязвимыми для утечки воздуха и проблем с безопасностью. Кроме того, они менее заметны и слышны.

Они также чрезвычайно энергоэффективны. «В среднем доме вы теряете 25 или более процентов своей энергии на воздуховоды», - говорит Джеймс Боуман, национальный технический менеджер RectorSeal и ветеран индустрии HVAC более 20 лет. «Просто удалив воздуховоды, вы получите более эффективную систему.В бесканальных моделях также есть компрессоры с инверторным приводом, которые ускоряются и замедляются в зависимости от потребностей системы, а не полностью отключаются, как это делают традиционные компрессоры HVAC. При запуске компрессора вы потребляете много энергии ».

Если вы приобретете бесканальную модель ENERGY STAR, вы действительно можете сэкономить до 30 процентов на расходах на отопление и охлаждение для рассматриваемого помещения, а также можете претендовать на получение федерального налогового кредита и льгот для местных коммунальных предприятий.

У большинства домовладельцев есть три препятствия против использования воздуховодов: первоначальные затраты, регулярное обслуживание и эстетика. Для тех, кто работает в чрезвычайно холодном климате, есть четвертое соображение: вам, вероятно, понадобится резервное топливо на основе топлива, если вам нужно бесканальное отопление, хотя некоторые новые модели могут выдерживать нагрузку даже при температуре ниже нуля.

Для однокомнатного решения бесканальные блоки стоят в несколько раз больше, чем сопоставимые оконные блоки или блоки обогрева плинтусов (тысячи долларов против сотен).А если говорить о доме в целом, если вы замените существующую систему центрального отопления / охлаждения на полную бесканальную систему, вы можете заплатить в два-три раза больше стоимости простой замены другим канальным блоком. Взамен вы получите более низкие счета за электроэнергию, но срок окупаемости зависит от вашего климата, использования вами системы и ваших местных тарифов на электроэнергию.

Для проведения расчетов Bowman рекомендует проконсультироваться с профессиональной торговой группой, например, с местным отделением компании Air Conditioners Contractors of America (ACCA) или Общества инженеров по обслуживанию холодильного оборудования (RSES), чтобы найти авторитетного подрядчика по ОВК.Подрядчик также должен быть осведомлен о размерах системы и о том, потребует ли бесканальное отопление дополнительной поддержки в вашем районе.

Для обслуживания вашей системы вам необходимо ежемесячно мыть фильтр каждого блока (чаще, если вы курите или имеете домашних животных). Не пропустите: вентиляторы без воздуховодов не справятся с накопившимся мусором, и если вы проигнорируете обслуживание и потребуется профессиональная чистка, вы потратите сотни долларов и, возможно, сократите срок службы вашей системы.

Многие домовладельцы не решаются устанавливать бесканальные системы, потому что их конструкция не всегда удобна. Они бывают стандартного белого или бежевого цвета и не закрываются. Но Боуман говорит, что, по его опыту, клиенты без воздуховодов, которые изначально сопротивлялись из-за эстетики, сообщают, что после установки они забывают, что устройство вообще есть.

.

Liquid Cooling Basics - Руководство для начинающих по водяному охлаждению вашего ПК

Основы жидкостного охлаждения

Назначение любой системы охлаждения ПК - отвод тепла от компонентов и размещение его в другом месте.

В традиционном воздушном охладителе ЦП тепло передается от ЦП к радиатору. Вентилятор активно протягивает воздух мимо этого радиатора, и когда этот воздух проходит мимо радиатора, он отводит тепло от него. Воздух в корпусе вашего ПК вытягивается из корпуса и обратно другим вентилятором или вентиляторами.Как видите, здесь много движения воздуха:

При жидкостном охлаждении охлаждающая жидкость используется для передачи тепла вместо воздуха. Жидкий теплоноситель перекачивается из резервуара в трубку, по которой теплоноситель направляется туда, где он нужен. Блок жидкостного охлаждения может быть либо в отдельном блоке вне корпуса ПК, либо встроен в корпус ПК. На нашей схеме водоохлаждающий агрегат внешний.

Тепло передается от ЦП в «охлаждающий блок».«Охлаждающий блок - это просто полый радиатор с входом и выходом для жидкого хладагента. Когда жидкость проходит через этот охлаждающий блок, она передает тепло вместе с ним, и работает намного эффективнее, чем воздух.

Нагреваемый Затем охлаждающая жидкость перекачивается в резервуар. Из резервуара он поступает в радиатор, где охлаждается, обычно вентилятором. Затем он снова откачивается в охлаждающий блок, и цикл начинается заново.

Теперь, когда у нас есть хорошее понимание основ жидкостного охлаждения ПК, какие варианты доступны на рынке?

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *