Принцип работы системы охлаждения автомобиля

Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания: как это работает

Назначение системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания состоит в отводе тепла от нагретых деталей мотора с помощью охлажденной среды (жидкости, газа или того и другого вместе) для сохранения рабочего диапазона температур двигателя и защиты его от перегрева независимо от условий эксплуатации. Как устроена система охлаждения, какие её виды бывают и в чем заключается принцип работы подробно разобрано в этой статье.

Устройство и принцип работы насоса системы охлаждения двигателя (помпы)

Для обеспечения циркуляции жидкости в системе охлаждения двигателя автомобиля применяется центробежный насос, или помпа. Он может иметь механический или электрический тип привода. Если помпа неисправна, вся система охлаждения будет находиться в нерабочем состоянии, что приведет к перегреву двигателя.

Как работает система охлаждения двигателя

Система охлаждения двигателя автомобиля разработана для того, чтобы избежать перегрева ДВС. Во время работы двигатель непрерывно производит тепло и преобразует его в мощность. Это тепло получается при сжигании топлива в двигателе. Но в мире нет двигателя, который был бы на 100% эффективен. Всегда остается некоторое количество тепловой энергии, которая теряется в процессе работы.

Система охлаждения двигателя

Если не передать ее в атмосферу, это тепло будет перегревать двигатель, что приведет к его заклиниванию. При заклинивании из-за перегрева поршень расплавляется внутри цилиндра. Во избежание этой проблемы в автомобиле и стоит система охлаждения.

Очистка и промывка радиатора автомобиля

Для промывки радиатора необходимо полностью слить охлаждающую жидкость. После этого система охлаждения заполняется чистой водой (желательно дистиллированной). При промывке радиатора воду следует лить в заливную горловину радиатора.

Чем промыть радиатор автомобиля? Очень часто в воду при промывке добавляют каустическую соду для более эффективной очистки внутренних поверхностей. Пропорция, в которой необходимо приготавливать смесь – 50 грамм соды на 1 литр чистой воды.

Теперь нужно запустить двигатель, дать ему поработать на холостом ходу порядка 10-15 минут.

Средство для промывки радиатора

Существуют также специальные химические средства для очистки радиаторов, например, всем известный «Hi-Gear». Они также добавляются в воду, которой промывается радиатор. Благодаря своей высокой концентрации они позволяют значительно ускорить весь процесс. С их помощью радиатор промывается всего около 7 минут, однако при использовании подобных химикатов нужно четко следовать инструкции, иначе можно повредить внутренние поверхности системы охлаждения.

Для того чтобы слить воду из системы, на нижнем бачке радиатора и блоке цилиндров есть специальные краники. При сливе жидкости заливную горловину следует держать открытой. После того, как жидкость слита, заливается новая порция, и процесс промывки продолжается до тех пор, пока из радиатора не будет сливаться чистая вода.

После окончания промывки вся вода сливается, и система промывается обычной чистой водой 4-5 раз.

Зачастую причиной перегрева двигателя автомобиля являются загрязнения наружной поверхности радиатора. Это может быть пыль, гряз, пух, останки различных насекомых и т. д.

Чтобы очистить радиатор снаружи, его продувают или промывают. Чистка радиатора сжатым воздухом может осуществляться непосредственно на автомобиле, однако такой способ малоэффективен. Промывают радиатор снаружи чаще всего водой под давлением с помощью обычных мини-моек, например, всем известный «Керхер». Однако здесь будьте аккуратны с давлением – слишком сильный напор способен повредить мягкие соты радиатора.

Водные процедуры для радиатора никогда не повредят

По завершении промывки радиатора система охлаждения заполняется свежей жидкостью. Для того чтобы избавиться от завоздушивания системы, следует открыть пробку радиатора, завести двигатель и дать ему поработать несколько минут. Лишний воздух выйдет, а вам лишь останется долить необходимое количество охлаждающей жидкости.

Структура системы

радиатор авто

Подавляющее большинство ДВС имеют жидкостную систему охлаждения (закрытого типа), использующую принцип принудительной циркуляции. Именно она, с одной стороны, способно обеспечить максимально эффективное охлаждение, а с другой, — является более эргономичным и комфортным способом отвода избыточного тепла от двигателя.

Устройство и принципиальная схема системы охлаждения двигателя (как дизельного, так и бензинового) включает в себя работу следующих компонентов:

  1. радиатора с вентилятором (электрическим, механическим или гидравлическим);
  2. радиатора отопителя («печки») с электрическим вентилятором;
  3. рубашек охлаждения блока цилиндров и головки блока;
  4. термостата;
  5. циркуляционного (водяного) насоса («помпы»);
  6. расширительного бачка;
  7. крана радиатора «печки»;
  8. соединительных патрубков и шлангов.

термостат

В качестве охлаждающей жидкости может использоваться вода, тосол, антифриз. Система охлаждения подавляющего числа автомобилей использует тосол, как более оптимальный вариант, из-за хорошего соотношения стоимости и функциональных характеристик.

Система воздушного или прямого охлаждения

В системе прямого охлаждения двигатель охлаждается непосредственно с помощью воздуха, проходящего через него. Это такая же система охлаждения, которая используется для мотоциклетных двигателей.

В ней воздух находится в непосредственном контакте с двигателем, следовательно, она также известна как система прямого охлаждения.

Система воздушного охлаждения используется для небольших двигателей, таких как велосипеды, газонокосилки и т. д.

Преимущества системы воздушного охлаждения

  1. Конструкция двигателя становится проще.
  2. Ремонт легко в случае повреждений.
  3. Отсутствие громоздкой системы охлаждения облегчает обслуживание системы.
  4. Нет опасности утечки охлаждающей жидкости.
  5. Двигатель не подвержен заморозкам.
  6. Это автономное устройство, так как оно не требует радиатора, жатки, резервуаров и т.д.
  7. Установка системы воздушного охлаждения проста.

Недостатки двигателей воздушного охлаждения

  1. Их можно использовать только в местах, где температура окружающей среды ниже.
  2. Охлаждение не равномерное.
  3. Более высокая рабочая температура по сравнению с двигателями с водяным охлаждением.
  4. Производят больше аэродинамического шума.
  5. Удельный расход топлива выше.
  6. Более низкие максимально допустимые коэффициенты сжатия.
  7. Вентилятор, если он используется, потребляет почти 5% мощности, вырабатываемой двигателями.

Воздушная система охлаждения

В воздушной системе охлаждения отвод теплоты от стенок камер сгорания и цилиндров двигателя осуществляется принудительно потоком воздуха, создаваемым мощным вентилятором. Для более интенсивного отвода теплоты от цилиндров и головок цилиндров они выполнены с оребрением. Вентилятор у V-образного двигателя установлен в развале между цилиндрами и приводится клиноременной передачей от шкива коленчатого вала. Двигатель сверху, с передней и задней сторон закрыт кожухами, направляющими потоки воздуха к наиболее нагреваемым частям двигателя. Вентилятор отсасывает воздух из внутреннего пространства, ограниченного развалом цилиндров. Поток воздуха, входящий снаружи в пространство между развалом цилиндров, проходит между ребрами цилиндров и головок и охлаждает их. На режиме максимальной мощности вентилятор потребляет 8 % мощности, развиваемой двигателем.

Интенсивность воздушного охлаждения двигателей существенно зависит от организации направления потока воздуха и расположения вентилятора.

В рядных двигателях вентиляторы располагают спереди, сбоку или объединяют с маховиком, а в V- образных – обычно в развале между цилиндрами. В зависимости от расположения вентилятора цилиндры охлаждаются воздухом, который нагнетается или просасывается через систему охлаждения.

Оптимальным температурным режимом двигателя с воздушным охлаждением считается такой, при котором температура масла в смазочной системе двигателя составляет 70. 110°С на всех режимах работы двигателя. Это возможно при условии, что с охлаждающим воздухом рассеивается в окружающую среду до 35 % теплоты, которая выделяется при сгорании топлива в цилиндрах двигателя.

Воздушная система охлаждения уменьшает время прогрева двигателя, обеспечивает стабильный отвод теплоты от стенок камер сгорания и цилиндров двигателя, более надежна и удобна в эксплуатации, проста в обслуживании, более технологична при заднем расположении двигателя, переохлаждение двигателя маловероятно. Однако воздушная система охлаждения увеличивает габаритные размеры двигателя, создает повышенный шум при работе двигателя, сложнее в производстве и требует применения более качественных горюче-смазочных материалов.

Воздушная система охлаждения имеет ограниченное применение в двигателях.

Промывка

Промывка системы охлаждения двигателя — процесс, которым очень многие водители нередко пренебрегают, что рано или поздно может вызвать фатальные последствия.

Производить подобные работы рекомендуется одновременно с заменой охлаждающей жидкости. Принимая во внимание модель автомобиля и его марку, делать это необходимо от 1-го раза в календарный год до одного раза в три года.

Признаки того, что пора промывать

  1. Если стрелка указателя температуры находится не в середине, а стремится к красной зоне во время движения;
  2. В салоне холодно, печка отопления не дает достаточную температуру;
  3. Вентилятор радиатора включается слишком часто

Промыть систему охлаждения простой водой невозможно, поскольку в системе концентрируются загрязнения, которые не удаляются даже водой, нагретой до высоких температур.

Накипь удаляется с помощью кислоты, а жиры и органические соединения – исключительно щелочью, заливать же в радиатор одновременно оба состава нельзя, так как они согласно законам химии взаимонейтрализуются. Производители средств для промывки, пытаясь решить эту проблему, создали целый ряд средств, которые условно можно разделить на:

  • щелочные;
  • кислотные;
  • нейтральные;
  • двухкомпонентные.

Первые два слишком агрессивны и в чистом виде почти не используются, так как опасны для системы охлаждения и требуют нейтрализации после использования. Реже встречаются двухкомпонентные виды очистителей, содержащие оба раствора — щелочной и кислотный, которые заливаются поочередно.

Наибольшую востребованность имеют нейтральные очистители, не содержащие в своем составе сильных щелочей и кислот. Эти средства обладают разной степенью эффективности и могут использоваться как для профилактики, так и для капитальной промывки охлаждающей системы мотора от сильных загрязнений.

Промывка системы охлаждения

Промывка системы охлаждения

  1. Сливается антифриз, тосол или вода. Перед этим необходимо на пару минут завести двигатель.
  2. Залить в систему воду и очиститель.
  3. Включить двигатель на 5-30 минут (зависит от марки очистителя) и включить обогрев салона.
  4. По истечении обозначенного в инструкции времени двигатель нужно заглушить.
  5. Слить отработанный очиститель.
  6. Произвести промывку водой либо специальным составом.
  7. Залить свежую охлаждающую жидкость.

Работы по промывке системы охлаждения просты и доступны: их могут выполнять даже неопытные автовладельцы. Эта операция существенно продлевает моторесурс двигателя и поддерживает его эксплуатационные характеристики на высоком уровне.

Виды насосов охлаждающей системы

Помпы двигателя различных конструкций

Используемые в современном автомобилестроении насосы охлаждающей жидкости не имеют принципиальных конструктивных отличий. Но они могут разделяться в зависимости от типа привода, назначения и конструкции корпуса. Привод насоса может осуществляться двумя способами:

  • Механический – вал помпы соединен при помощи ременной передачи с коленвалом или распредвалом мотора. В этом случае она приводится в движение синхронно с запуском двигателя.
  • Электрический – в такой схеме вал насоса приводится в движение дополнительным электродвигателем, работа которого контролируется электронным блоком управления двигателя (ЭБУ).

По назначению помпа автомобильного двигателя может быть:

  • Основной. Такой насос выполняет непосредственную перекачку жидкости в системе охлаждения.
  • Дополнительной. Устанавливается не на всех автомобилях и может предназначаться для вспомогательного охлаждения в регионах с очень жарким климатом, снижения температуры отработавших газов, охлаждения турбонагнетателя в моторах с турбонаддувом, дополнительного охлаждения двигателя после остановки. В отличие от основного насоса, дополнительный приводится в работу индивидуальным электродвигателем.

Сроки эксплуатации насоса для перекачки охлаждающей жидкости зависят от типа конструкции его корпуса. По этому параметру различают:

  • Разборные. Этот тип применяется в старых и отечественных автомобилях. Такая конструкция позволяет выполнить ремонт и промывку помпы.
  • Неразборные. В большинстве стран помпа двигателя считается недорогой расходной запчастью, а потому многие производители перешли к изготовлению неразборных насосов. Их необходимо полностью заменять каждые 60 тысяч километров пробега автомобиля. При установке нового насоса обязательно выполняется замена приводного ремня.

Помимо описанных выше конструкций, также существуют отключаемые насосы. Они позволяют отключать поступление охлаждающей жидкости, пока она не прогреется до температуры 30°С. Это позволяет обеспечить более быстрый прогрев двигателя и улучшить показатели расхода топлива.

Проверка термостата и распространенные неисправности

Неисправности термостата чаще всего связаны с износом или коррозионными образованиями. Это может спровоцировать заклинивание клапана в открытом, закрытом или частично открытом положениях. Признаки постоянно открытого термостата, а также ситуации заклинивания в промежуточном положении, проявляются только при низких температурах (холодной погоде), когда прогрев двигателя становится слишком долгим. Постоянно закрытое положение – более серьезная проблема, которая вызывает перегрев двигателя, что может привести к необратимым поломкам.

Проверка автомобильного термостата со снятием

Также термостат может быть изначально некачественным, что нередко проявляется как несвоевременное открытие. При более раннем срабатывании увеличивается расход топлива, поскольку для выхода на рабочую температуру двигателю потребуется больше времени. Когда же клапан на большом контуре срабатывает позже, повышается износ мотора.

Основной способ проверки термостата предполагает его снятие с двигателя:

  • Термостат демонтируется и помещается вначале в емкость с горячей (кипящей) водой. Если при этом клапан не раскрывается или происходит слишком медленное раскрытие, он потребует замены. Если клапан сработал, выполняют обратную проверку, поместив его в холодную воду и отследив процесс закрытия.

Автомобильные термостаты не подлежат ремонту и при обнаружении неисправностей требуют замены. Также следует знать, что разные марки имеют отличные температурные характеристики открытия и закрытия. Поэтому для обеспечения оптимального режима работы двигателя необходимо устанавливать модели, рекомендуемые производителем автомобиля.

Неисправности

Существует ряд наиболее распространенных неисправностей в системе охлаждения двигателя:

  1. Завоздушивание системы охлаждения двигателя: устранить воздушную пробку.
  2. Недостаточная производительность помпы: заменить помпу. Выбрать помпу с максимальной высотой крыльчатки.
  3. Неисправен термостат: устраняется заменой на новое устройство.
  4. Низкая производительность радиатора охлаждающей жидкости: промывка старого или замена стандартного на модель с более высокими теплоотводящими качествами.
  5. Недостаточный уровень производительности основного вентилятора: установка нового вентилятора с более высокой производительностью.

Видео — определение неисправностей системы охлаждения в автосервисе

Регулярный уход, своевременная замена охлаждающей жидкости гарантирует длительную эксплуатацию автомобиля в целом.

Эффективная система охлаждения двигателя: какая она

Она должна быть способна отводить около 30% тепла, выделяемого двигателем, при этом поддерживая оптимальную рабочую температуру.

Она должна отводить тепло с большей скоростью, когда двигатель горячий, и снимать двигатель с меньшей скоростью, когда двигатель холодный.

Примечание: двигатели в автомобилях повышенной проходимости и внедорожниках необходимо охлаждать по крайней мере по двум причинам. Одна основана на температуре горящих газов в цилиндрах, превышающей температуру плавления материала блока и цилиндров.

Если не убрать тепло, двигатель может выйти из строя. Вторая причина – поддержание оптимальной температуры двигателя помогает поддерживать его эффективную работу (подумайте об экономии топлива) и оптимизирует объемную эффективность (подумайте о лошадиных силах).

Жидкость системы охлаждения двигателя

Основные неисправности системы

Если обратиться к пункту 2.3.1 ПДД и к «Перечню неисправностей…», с которыми ограничивается движение транспортных средств, то в них можно обнаружить полное отсутствие упоминаний о проблемах, связанных с системой охлаждения двигателя. Это означает, что поломки системы не позиционируются в качестве неисправностей, с которыми запрещается движение. А, следовательно, система охлаждения и ее ремонт – это личное дело каждого водителя, степень его комфорта на дороге.

Каковы же основные «несерьезные» проблемы, которые может испытывать система охлаждения ДВС?

заклинило термостат

Во-первых, наиболее распространена негерметичность или течь охлаждающей жидкости. Причем, ее причины могут заключаться в смене уличной температуры (чаще – наступления сезона морозов). Среди популярных причин – и закоксованность патрубков и шлангов, которые под постоянным воздействием высокой температуры теряют эластичность. Протекание охлаждающей жидкости обуславливается и физическими повреждениями основного радиатора и радиатора «печки», полученными либо химическим путем (например, реактивами, входящими в состав тосола), либо посредством механического воздействия (например, удара).

Во-вторых, не менее популярная неисправность – выход из строя (или заклинивание) термостата. Клапан термостата (устройство, находящееся в постоянном контакте с жидкостью), постепенно коррозирует. В конечном счете, происходит его заклинивание, что исключает срабатывание в системе «открыто-закрыто». Результаты подобного состояния термостата двояки:

  1. при заклинивании в положении «открыто» охлаждающая жидкость двигается только по большому кругу (с постоянным использованием радиатора), что приводит к слабому и длительному прогреву двигателя и, соответственно, плохой обогреваемости салона автомобиля;
  2. при заклинивании в положении «закрыто» охлаждающая жидкость, напротив, двигается только по малому кругу (без использования радиатора), что обусловливает перегрев двигателя и может привести к необратимым изменениям в структуре металла, уменьшению ресурса силового агрегата и даже к его поломке.

сломаная помпа

В-третьих, серьезной неприятностью представляется поломка циркуляционного насоса (или «помпы»). Чаще всего эта неисправность связана с выходом из строя подшипника «помпы» — ее основной детали. Причины банальны – износ или некачественная запчасть. Спрогнозировать поломку затруднительно, но уловить начало нестандартной работы «помпы» более чем возможно – по характерному свистящему звуку подшипника. Он означает, что циркуляционный насос требует немедленной замены.

В-четвертых, при определенных условиях возможно засорение системы охлаждения двигателя. Причинами подобного состояния является, как правило, отложение солей в каналах системы охлаждения (радиатора, блока, головки блока). При этом нарушается циркуляция охлаждающей жидкости и отвод излишнего тепла от двигателя и его деталей ухудшается. В конечном счете, это приводит к перегреву двигателя со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Возможные неисправности помпы системы охлаждения

Поломка насоса охлаждающей жидкости может привести к остановке всей системы. Это может серьезно отразиться на состоянии двигателя. Наиболее частыми проблемами помпы являются:

  • Износ уплотнителя (сальника). В этом случае происходит утечка охлаждающей жидкости.
  • Поломка рабочего колеса. При разрушении крыльчатки нагнетание жидкости становится хуже (падает давление) или вовсе прекращается.
  • Заклинивание подшипников. Если смазка насоса ухудшается, что также может быть следствием подтекания жидкости охлаждения, помпа начинает работать с перебоями.
  • Увеличение люфта между крыльчаткой и валом насоса. В процессе работы рабочее колесо, закрепленное на валу, может разболтаться, что приводит к нестабильной работе помпы и другим поломкам.
  • Химическая коррозия. Чаще всего эта проблема затрагивает рабочее колесо насоса и возникает, если используются жидкости низкого качества.
  • Разрушение под действием кавитации. Пузырьки воздуха, которые могут возникать при работе насоса, интенсивно разрушают его изнутри, что приводит к ломкости деталей и их поражению коррозией.
  • Загрязнение системы. Химические отложения и просто грязь, попадающая внутрь насоса, со временем образуют твердый налет на его деталях, что затрудняет вращение рабочего колеса и прохождение жидкости.
  • Разрушение подшипников. В этом случае при работе насоса появляется характерный свист. Заменить такие подшипники сложно, а потому в этом случае насос просто меняют.
  • Обрыв ремня привода. При использовании некачественного ремня или несвоевременной его замене может произойти разрыв или проскальзывание.

При остановке работы системы охлаждения двигателя всего на 5-6 минут может произойти перегрев двигателя. Действие высоких температур нарушает геометрию головки блока цилиндров и ведет к повреждениям кривошипно-шатунного механизма. Не стоит игнорировать мелкие неисправности системы охлаждения, так как в дальнейшем они могут привести к серьезному ремонту.

Основы эксплуатации и обслуживания системы

Контроль за состоянием системы охлаждения – это необходимое условие комфортного движения на транспортном средстве. Несмотря на то, что неисправности указанной системы не запрещают эксплуатации автомобиля, водитель должен понимать опасность перспективы выхода ее из строя. Перегрев двигателя, более чем возможный в теплое время года, и недостаточный обогрев салона автомобиля в зимнюю пору приводит к необходимости ремонта, порой весьма дорогостоящего.
Соблюдение элементарных правил эксплуатации системы охлаждения двигателя позволит избежать, вовремя предупредить или минимизировать воздействие неисправностей на нормальную работу автомобиля.

Постоянный контроль уровня охлаждающей жидкости

Расширительный бачок служит для визуального контроля за уровнем жидкости в системе охлаждения. Дело в том, что объем системы охлаждения постоянен, а вот объем жидкости изменяется в зависимости от условий эксплуатации. При понижении или повышении уровня охлаждающей жидкости (указанного на расширительном бачке) необходимо корректировать ее количество в системе.

Диагностика негерметичности системы

Постоянное понижение уровня охлаждающей жидкости чаще всего связано с ее протеканием. Многочисленные соединения патрубков с элементами системы охлаждения, коррозия основного радиатора или радиатора «печки» приводят к постоянному уменьшению уровня жидкости в расширительном бачке. Диагностирование проблемы связано с обнаружением темных пятен на узлах и агрегатах, расположенных в моторном отсеке, мокрым следам на проезжей части, а также по характерному сладковато-приторному запаха тосола. Более серьезный характер носит обнаружение следов тосола на масляном щупе, что приводит к дорогостоящему ремонту двигателя.

Симптомы перегрева или недостаточного нагрева двигателя

Перегрев может быть связан с несколькими причинами:

  1. заклиниванием термостата в положении «закрыто»;
  2. засорением каналов системы;
  3. недостаточным уровнем жидкости в системе.

А вот недостаточный нагрев двигателя автомобиля свидетельствует исключительно о заклинивании термостата, который работает только в положении «открыто».

Подведем итог. Система охлаждения двигателя выполняет функции отвода излишнего тепла от силового агрегата, образовавшегося в процессе работы, и поддержания нормального (рабочего) режима его эксплуатации.

Вентиляторы для системы охлаждения

Вентиляторы различаются по многим параметрам, включая материал, из которого они состоят, и способ их изготовления или сборки, по диаметру, количеству лопастей, длине лопасти, шагу лопасти и типу ступицы. Материалы включают нейлон или пластик, металл и гибридные материалы, например, вентилятор Horton HTEC (термореактивный композит).

Работа системы охлаждения двигателя

Формованные вентиляторы являются наиболее распространенными и интенсивно используются как на дорогах, так и вне дорог. Они изготавливаются из пластика или нейлона и имеют цельный дизайн.

Модульные вентиляторы обычно используются в условиях бездорожья и обеспечивают значительную гибкость конструкции. При этом в одной и той же втулке могут использоваться различные длины лезвий, их шаг, конфигурации и материалы для оптимизации производительности. Различные варианты ступиц увеличивают их пригодность для многих применений.

Металлические вентиляторы используются в внедорожных транспортных средствах, а также в транспортных средствах, предназначенных для дорог. Прочные и относительно легкие, они могут быть изготовлены по индивидуальному заказу с учетом точных требований к воздушному потоку, размеру, длине лопасти, ширине лопасти, типу кожуха, зазору наконечника, диапазону скоростей передаточного числа вентилятора и другим факторам.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий