Система охлаждения двигателя и ее работа

Система охлаждения

Система охлаждения предназначена для охлаждения деталей двигателя, нагреваемых в результате его работы. На современных автомобилях система охлаждения, помимо основной функции, выполняет ряд других функций, в том числе:

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

В зависимости от способа охлаждения различают следующие виды систем охлаждения: жидкостная (закрытого типа), воздушная (открытого типа) и комбинированная. В системе жидкостного охлаждения тепло от нагретых частей двигателя отводится потоком жидкости. Воздушная система для охлаждения использует поток воздуха. Комбинированная система объединяет жидкостную и воздушную системы.

На автомобилях наибольшее распространение получили система жидкостного охлаждения. Данная система обеспечивает равномерное и эффективное охлаждение, а также имеет меньший уровень шума. Поэтому, устройство и принцип действия системы охлаждения рассмотрены на примере системы жидкостного охлаждения.

Конструкция системы охлаждения бензинового и дизельного двигателей подобны. Система охлаждения двигателя включает множество элементов, среди которых радиатор охлаждающей жидкости, масляный радиатор, теплообменник отопителя, вентилятор радиатора, центробежный насос, а также расширительный бачок и термостат. В схему системы охлаждения включена «рубашка охлаждения» двигателя. Для регулирования работы системы используются элементы управления.

Радиатор предназначен для охлаждения нагретой охлаждающей жидкости потоком воздуха. Для увеличения теплоотдачи радиатор имеет специальное трубчатое устройство.

Наряду с основным радиатором в системе охлаждения могут устанавливаться масляный радиатор и радиатор системы рециркуляции отработавших газов. Масляный радиатор служит для охлаждения масла в системе смазки.

Радиатор системы рециркуляции отработавших газов охлаждает отработавшие газы, чем достигается снижение температуры сгорания топливно-воздушной смеси и образования оксидов азота. Работу радиатора отработавших газов обеспечивает дополнительный насос циркуляции охлаждающей жидкости, включенный в систему охлаждения.

Теплообменник отопителя выполняет функцию, противоположную радиатору системы охлаждения. Теплообменник нагревает, проходящий через него, воздух. Для эффективной работы теплообменник отопителя устанавливается непосредственно у выхода нагретой охлаждающей жидкости из двигателя.

Для компенсации изменения объема охлаждающей жидкости вследствие температуры в системе устанавливается расширительный бачок. Заполнение системы охлаждающей жидкостью обычно осуществляется через расширительный бачок.

Циркуляция охлаждающей жидкости в системе обеспечивается центробежным насосом. В обиходе центробежный насос называют помпой. Центробежный насос может иметь различный привод: шестеренный, ременной и др. На некоторых двигателях, оборудованных турбонаддувом, для охлаждения наддувочного воздуха и турбокомпрессора устанавливается дополнительный насос циркуляции охлаждающей жидкости, подключаемый блоком управления двигателем.

Термостат предназначен для регулировки количества охлаждающей жидкости, проходящей через радиатор, чем обеспечивается оптимальный температурный режим в системе. Термостат устанавливается в патрубке между радиатором и «рубашкой охлаждения» двигателя.

На мощных двигателях устанавливается термостат с электрическим подогревом, который обеспечивает двухступенчатое регулирование температуры охлаждающей жидкости. Для этого в конструкции термостата предусмотрено три рабочих положения: закрытое, частично открытое и полностью открытое. При полной нагрузке на двигатель с помощью электрического подогрева термостата производится его полное открытие. При этом температура охлаждающей жидкости снижается до 90°С, уменьшается склонность двигателя к детонации. В остальных случаях температура охлаждающей жидкости поддерживается в пределах 105°С.

Вентилятор радиатора служит для повышения интенсивности охлаждения жидкости в радиаторе. Вентилятор может иметь различный привод:

• механический (постоянное соединение с коленчатым валом двигателя);
• электрический (управляемый электродвигатель);
• гидравлический (гидромуфта).

Наибольшее распространение получил электрический привод вентилятора, обеспечивающий широкие возможности для регулирования.

Типовыми элементами управления системы охлаждения являются датчик температуры охлаждающей жидкости, электронный блок управления и различные исполнительные устройства.

Датчик температуры охлаждающей жидкости фиксирует значение контролируемого параметра и преобразует его в электрический сигнал. Для расширения функций системы охлаждения (охлаждения отработавших газов в системе рециркуляции отработавших газов, регулирования работы вентилятора и др.) на выходе радиатора устанавливается дополнительный датчик температуры охлаждающей жидкости.

Сигналы от датчика принимает электронный блок управления и преобразует их в управляющие воздействия на исполнительные устройства. Используется, как правило, блок управления двигателем с устанавленным соответствующим программным обеспечением.

В работе системы управления могут использоваться следующие исполнительные устройства: нагреватель термостата, реле дополнительного насоса охлаждающей жидкости, блок управления вентилятором радиатора, реле охлаждения двигателя после остановки.

Принцип работы системы охлаждения

Работу системы охлаждения обеспечивает система управления двигателем. В современных двигателях алгоритм работы реализован на основе математической модели, которая учитывает различные параметры (температуру охлаждающей жидкости, температуру масла, наружную температуру и др.) и задает оптимальные условия включения и время работы конструктивных элементов.

Охлаждающая жидкость в системе имеет принудительную циркуляцию, которую обеспечивает центробежный насос. Движение жидкости осуществляется через «рубашку охлаждения» двигателя. При этом происходит охлаждение двигателя и нагрев охлаждающей жидкости. Направление движения жидкости в “рубашке охлаждения” может быть продольным (от первого цилиндра к последнему) или поперечным (от выпускного коллектора к впускному).

В зависимости от температуры жидкость циркулирует по малому или большому кругу. При запуске двигателя сам двигатель и охлаждающая жидкость в нем холодные. Для ускорения прогрева двигателя охлаждающая жидкость движется по малому кругу, минуя радиатор. Термостат при этом закрыт.

По мере нагрева охлаждающей жидкости термостат открывается, и охлаждающая жидкость движется по большому кругу – через радиатор. Нагретая жидкость проходит через радиатор, где охлаждается встречным потоком воздуха. При необходимости жидкость охлаждается потоком воздуха от вентилятора.

После охлаждения жидкость снова поступает в «рубашку охлаждения» двигателя. В ходе работы двигателя цикл движения охлаждающей жидкости многократно повторяется.

На автомобилях c турбонаддувом может применяться двухконтурная система охлаждения, в которой один контур отвечает за охлаждение двигателя, другой – за охлаждение наддувочного воздуха.

Blog-Mycar.ru

Все о ремонте, тюнинге, устройстве, эксплуатации автомобиля, советы, автоновости, автофакты

Система охлаждения двигателя: как она работает?

При работе автомобиля сгорает топливная смесь, освобождая огромное количество тепла. Чтобы не перегревался и не подвергался разрушению двигатель, в транспортные средства устанавливается система охлаждения (СО), состоящая из нескольких элементов, о функциях каждого из них расскажем подробно.

Работа системы охлаждения

Как только запускается мотор, начинают вращение лопасти помпы. Они принуждают охлаждающую жидкость (ОЖ) циркулировать по малому кругу обращения СО. Мотор прогревается и выходит на отметки рабочей температуры. После этого открывается термостат, ОЖ переходит в режим циркуляции по большому кругу СО, уже включая и радиатор. Уже в охлаждённом виде технические жидкости попадают в рубашку мотора. Если температура ОЖ поднимается до 100 градусов и выше, включается вентилятор, усиливающий воздушные потоки, которые проходят через радиатор, тем самым, делая процесс охлаждения намного эффективней. У автомобилей, выпущенных пару десятков лет назад, вентилятор соединён с валом помпы ремнём, и потому вращение происходит постоянно.

Что заливать в систему охлаждения?

В качестве ОЖ используются тосол или антифриз. Они имеют в составе химические элементы и соединения, не позволяющие воде превращаться в лёд даже при самых низких температурах. ОЖ также содержат вещества, благодаря которым предотвращается:

• Вспенивание;
• Появление коррозии и ржавчины;
• Смазывается водяной насос.

А вот воду использовать в качестве ОЖ нельзя, поскольку она очень скоро разрушит металл СО. Нагреваясь, ОЖ увеличивается в объёме, и её излишки начинают выбрасываться в расширительный бачок, соединённый с горловиной радиатора гибким шлангом. Через расширительный бачок ОЖ заливают и, при необходимости, доливают.

В салоне машины есть ещё один радиатор, так называемая печка. Зимой автовладельцы, как правило, открывают заслонку печки и нагретая ОЖ циркулирует по теплообменнику, согревая и воздух салона в автомобиле.

СО довольно проста и практически не требует никакого обслуживания. При отсутствии утечек ОЖ система работает без проблем 2 года. По истечении двух лет ОЖ в системе следует заменять, и при этом постоянно отслеживать состояние патрубков: резина от старости может пересохнуть и растрескаться, и произойти это может в дороге. Тогда продолжать движение будет невозможно. Следовательно, через каждые 5 – 6 лет надо производить замену всех резиновых патрубков.

В транспортных средствах, выпущенных недавно, СО ещё работает и для:

Виды систем охлаждения

Нужно отметить, что современное автомобилестроение использует три вида систем охлаждения:

Жидкостная СО, которая отводит тепло потоком жидкости, применяется чаще всех остальных. Она функционирует с гораздо меньшим шумом, чем её воздушная сестра, причём, равномерно и очень эффективно охлаждает детали мотора.

Типичные поломки в системе охлаждения

Поломки СО не относятся к неисправностям, с которыми движение запрещено, однако, каждый разумный автовладелец весьма заинтересован в продлении срока службы своего железного коня, и его сердца – двигателя. И в первую очередь, это касается необходимости интенсивного отвода тепла.

К самым распространённым причинам поломок в СО относится:

Это может произойти из-за резкой смены температуры окружающей среды. Ещё одна популярная поломка – закоксованность шлангов и патрубков системы. Они теряют эластичность под воздействием тех же высоких температур. ОЖ может протекать и ввиду повреждений радиатора от удара, или в результате химического воздействия составляющими тосола. Из строя может выйти и термостат. Он находится в контакте с жидкостью, и потому коррозирует, а потом может и заклинить. Серьёзная неприятность для системы – поломка помпы, или циркуляционного насоса из-за некачественной запчасти, или износа. Понять и уловить это можно по характерному свисту подшипника. Это означает, что пришло время замены циркуляционного насоса. Иногда СО банально засоряется из-за отложения солей в каналах. Циркуляция ОЖ нарушается, отвод тепла при этом ухудшается, что приводит к перегреву двигателя.

Уход за системой охлаждения

Элементарные правила эксплуатации СО и их соблюдение позволяет автовладельцам избегать, или минимизировать негативное воздействие неисправностей на работу машины. Следует постоянно контролировать уровень охлаждающей жидкости в системе. Её объём может меняться, а зависит это от условий эксплуатации автомобиля. Если уровень ОЖ понижается постоянно, значит, нужно искать место утечки тосола. Нередко пятна ОЖ обнаруживаются на узлах и агрегатах в моторном отсеке. Перегрев двигателя может происходить, когда:

• Заклинивает термостат,
• Засоряются каналы,
• Уровня ОЖ в системе недостаточно.

Причину же недостаточного нагрева двигателя следует искать в заклиненном термостате.

Система охлаждения двигателя — принцип работы

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

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

Как работает охлаждение автомобильного двигателя

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

Элементы узла перечислены ниже:

радиаторы (трубчатый, масляный, газовый);

вентилятор (возможно механическое, гидравлическое или электрическое приводное устройство);

насос (необходим для циркуляции жидкости);

термостат (регулирует объем раствора в радиаторе, вариант с электрическим подогревом позволяет использовать три его рабочих положения);

отопительный теплообменник (позволяет использовать тепло из воздуха для последующего обогрева);

бачок расширителя (компенсирует изменение объема воздушной массы);

рубашка охлаждения мотора (магистрали для жидкости, проходящие через цилиндрический блок и головку блока ДВС);

система управления (в том числе датчики).

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

При необходимости на выходе радиатора монтируют дополнительное считывающее устройство.

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

Виды способов охлаждения двигателя

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

жидкостный (выполняется принудительно или благодаря разнице плотности холодного и горячего растворов, комбинированный вариант неэффективен при включенном моторе/+40 градусах Цельсия за окном);

воздушный (обдув вытесняет из-под капота теплый воздух, происходит естественным путем или при помощи вентилятора, как самостоятельный “охладитель” не используется — низкая эффективность);

комбинированный (включает “воздушный” и “жидкий” контуры одновременно).

Системы охлаждения двигателя на основе раствора бывают открытыми или закрытыми.

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

Работа системы охлаждения двигателя

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

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

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

Особенности жидкостного охлаждения двигателя

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

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

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

Для чего нужна рубашка охлаждения двигателя

Этот элемент используется при “воздушном” варианте. Тепло от цилиндрического блока и головки “переходит” обдувающему воздуху. Через рассматриваемое устройство при помощи вентилятора прогоняется холодная воздушная масса. Это происходит благодаря связи с коленчатым валом при участии ременной передачи. Чтобы улучшить теплоотвод, цилиндры с головками снабжают “ребрами”. Заслонки, управляемые термостатами, регулируют интенсивность процесса.

Такой вариант используют реже, предпочитая “жидкостный” аналог.

Агрегатор Uremont.com предлагает автовладельцам инструменты для решения вопросов любой сложности:

интерактивная карта (для быстрого определения подходящего по расположению варианта — актуально для России, Беларуси и Казахстана);

оценки и отзывы пользователей (дают возможность проанализировать качество услуг, предоставляемых партнерскими СТО);

онлайн-заявка (оформляя запрос через специальный бланк, вы получаете отклики в течение нескольких минут) и пр.