Рубрика: 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… 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...

Система охлаждения двигателя состоит из следующих основных частей: радиатора расширительного бачка насоса охлаждающей жидкости вентилятора термостата подающих магистралей Система охлаждения двигателя дает возможность быстрого прогрева двигателя и предохраняет его от перегрева, поддерживая оптимальную температуру. Радиатор соединен трубкой с расширительным бачком. Горловину радиатора закрывает пробка, оснащенная предохранительным клапаном, сбрасывающем излишек нагретой жидкости из радиатора в расширительный бачок, а также впускной клапан, дающий возможность возврата жидкости в радиатор в случае снижения температуры двигателя. У пробки в положении «закрыто» выступы должны прилегать к бачку. Уровень жидкости проверяется на расширительном бачке. В случае снижения уровня жидкости ниже метки «LOW», необходимо ее долить столько, чтобы уровень поднялся до отметки «FULL». Насос охлаждающей жидкости, установленный в передней части корпуса двигателя, приводится в движение зубчатым ремнем механизма газораспределения. Рис. Составные части системы охлаждения в машине (радиатор, расширительный бачок, вентилятор): 1 — радиатор, 2 — пробка радиатора, 3,4,5 — элементы крепления, 6 — кожух вентилятора, 7 — крыльчатка вентилятора, 8 — двигатель вентилятора, 9 — расширительный бачок, 10 — трубка, соединяющая радиатор с расширительным бачком Рис. Составные части системы охлаждения (магистрали подачи жидкости): 1 — крышка термостата, 2 — прокладка крышки, 3 — термостат, 4 — подводящий шланг радиатора, 5 — отводящий шланг радиатора, 6 — подводящий шланг двигателя, 7 — приемный патрубок двигателя, 8 — прокладка, 9 — подводящий шланг радиатора обогревающего устройства, 10 — отводящий подводящий шланг радиатора обогревающего устройства. Основные элементы жидкостной системы охлаждения и их назначение В жидкостных системах охлаждения поршневых двигателей 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 системы охлаждения (3) обычно имеет пластинчатую структуру, которая обдувается снаружи потоком воздуха. Обычно для изготовления радиатора используют алюминий, но могут применить и другие материалы хорошо проводящие тепло. К примеру, для изготовления масляных радиаторов не редко применяют медь. Вентилятор (4) необходим для нагнетания дополнительного воздуха для обдува радиатора, в том числе во время остановок и при движении на малой скорости. В старых моделях автомобилей вентилятор приводили в движение от вала двигателя с помощью ременной передачи, 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. В старых моделях автомобилей часто расширительные бачки отсутствовали и запас охлаждающей жидкости находился в верхнем бачке радиатора. С распространением антифризов...

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). 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...

На параметры работы двигателя, среди прочего, существенно влияет оптимальный температурный режим охлаждающей жидкости.  Повышенная температура охлаждающей жидкости при частичной нагрузке обеспечивает благоприятные условия для работы двигателя, что положительно влияет на расход топлива и токсичность отработавших газов. Благодаря пониженной температуре охлаждающей жидкости при полной нагрузке мощность двигателя увеличивается, вследствие  охлаждения всасываемого воздуха и тем самым увеличения его количества, поступающего в двигатель. Применение системы охлаждения с электронным регулированием температуры позволяет регулировать температуру жидкости при частичной нагрузке двигателя в пределах от 95 до 110°C и при полной нагрузке – от 85 до 95°C. Система охлаждения двигателя с электронным регулированием оптимизирует температуру охлаждающей жидкости в соответствии с нагрузкой двигателя. Согласно программе оптимизации, заложенной в память блока управления двигателем, посредством действия термостата и вентиляторов достигается требуемая рабочая температура двигателя. Таким образом, температура охлаждающей жидкости приведена в соответствие с нагрузкой двигателя. Схематично система охлаждения с электронным управлением показана на рисунке. Рис. Система охлаждения с электронным управлением: 1 – расширительный бачок; 2 – радиатор системы отопления; 3 – клапан отключения радиатора системы отопления; 4 – распределитель охлаждающей жидкости с электронным термостатом; 5 – масляный радиатор коробки передач; 6 – датчик температуры охлаждающей жидкости (на выходе жидкости из двигателя); 7 –  датчик температуры охлаждающей жидкости (на выходе жидкости из радиатора); 8 – масляный радиатор; 9 – вентиляторы; 10 – основной радиатор системы охлаждения; 11 – жидкостный насос Основными отличительными составляющими системы охлаждения с электронным регулированием от обычной является наличие  распределителя охлаждающей жидкости с электронным термостатом. В связи с введением электронного регулирования системы охлаждения в блок управления двигателем поступает следующая дополнительная информация: электропитание термостата (выходной сигнал) температура охлаждающей жидкости на выходе из радиатора (входной сигнал) управление вентиляторами радиатора (2 выходных сигнала) положение потенциометра у регулятора системы отопления (входной сигнал) Распределитель представляет собой устройство для направления потока охлаждающей жидкости в малый или большой круг. Рис. Принципиальная схема работы распределителя охлаждающей жидкости с электронным термостатом: 1 – поток жидкости от основного радиатора; 2 – зона отстоя охлаждающей жидкости при закрытой клапанной тарелке; 3 – большая клапанная тарелка; 4 – поток жидкости от двигателя; 5 – поток жидкости от системы отопления; 6 – поток жидкости от масляного радиатора; 7 – поток жидкости от жидкостного насоса; 8 – малая клапанная тарелка; 9 – электронный термостат; а – циркуляция жидкости по малому кругу; б – циркуляция жидкости по большому кругу В термостате в отличие от обычных систем охлаждения установлен дополнительное нагревательное сопротивление 3. Рис. Электронный термостат: 1 – штифт; 2 – наполнитель; 3 – дополнительное сопротивление При нагревании охлаждающей жидкости наполнитель 2 разжижается и расширяется, что ведет к подъему штифта 1. Когда к нагревательному сопротивлению не поступает ток, термостат действует как традиционный, однако температура его срабатывания повышена и составляет 110°C (температура охлаждающей жидкости на выходе из двигателя). В наполнитель встроено нагревательное сопротивление 3. Когда на него подается ток, оно нагревает наполнитель 2, который при этом расширяется, в результате чего штифт выдвигается на определенную величину «x» в зависимости от степени нагрева наполнителя.  Штифт 1 теперь перемещается не только под действием нагретой охлаждающей жидкости, но и под действием нагревания сопротивления, а степень его нагревания определяет блок...

Уход за системой охлаждения заключается в поддержания нормального уровня охлаждающей жидкости в радиаторе, проверке и устранении подтекания жидкости в различных соединениях, проверке и регулировке натяжения ремня вентилятора, смазке подшипников водяного насоса, периодической проверке термостата и промывке системы охлаждения для удаления накипи, ржавчины и осадков. В систему охлаждения нужно заливать только мягкую пресную воду. Жесткая вода вызывает значительное отложение накипи на стенках радиатора и в водяной рубашке двигателя и ухудшает условия охлаждения. Уровень охлаждающей жидкости в радиаторе, который должен быть на 10—15 мм ниже торца наливной горловины, надо проверять только на холодном двигателе. Если уровень будет выше, то при прогреве двигателя, когда от нагревания объем жидкости увеличится, избыточная жидкость выйдет через сливную трубку радиатора. При значительном понижении уровня не следует доливать холодную воду в горячий или перегретый двигатель, так как это может привести к появлению трещин или деформации блока цилиндров и головки. Нужно подождать, когда двигатель несколько остынет, или доливать только горячую воду. При сливе воды из краника, установленного на блоке цилиндров, необходимо убедиться в наличии на кранике резиновой удлинительной трубки. В случае отсутствия трубки сливаемая жидкость может проникнуть в масляный картер двигателя через отверстие, предназначенное для маслоизмерительного стержня. Течь охлаждающей жидкости в различных соединениях легче обнаружить на холодном двигателе, так как на горячем двигателе вытекающая жидкость может легко испаряться, и обнаружить ее значительно труднее. Течь из-под шлангов устраняется подтяжкой соединительных хомутиков. Течь по разъемам патрубков и насоса устраняется подтяжкой болтов. Рис. Регулировка натяжения ремни вентилятора Натяжение ремня вентилятора следует проверять периодически. Слабое натяжение ремня приводит к его пробуксовке, перегреву двигателя и к недостаточной зарядке аккумуляторной батареи. Сильное натяжение ремня вызывает быстрый его износ, преждевременный износ подшипников вала водяного насоса и переднего подшипника генератора. При нормальном натяжении ремня прогиб его ветви, расположенной между шкивами водяного насоса и генератора, при небольшом усилии нажатия большим пальцем руки должен быть равен 12—15 мм. При необходимости натянуть ремень отпускают гайку болта шарнирного соединения генератора с регулировочной планкой,гайку шпильки крепления регулировочной планки и корпуса водяного насоса к блоку цилиндров, гайки и контргайки болтов крепления генератора к его кронштейну на блоке цилиндров. Затем перемещают генератор в направлении от блока цилиндров настолько, чтобы ветвь ремня, расположенную между шкивами водяного насоса и генератора, можно было прогнуть на 12—15 мм небольшим усилием большого пальца руки, приложенным к масштабной линейке. После того, как требуемое положение генератора найдено, затягивают гайку болта шарнирного соединения генератора с регулировочной планкой и снова проверяют натяжение ремня. Если регулировка не нарушилась, можно окончательно затянуть гайки и контргайки болтов крепления генератора к кронштейну, а затем гайку регулировочной планки и корпуса насоса. Недопустимо регулировать натяжение ремня при затянутых гайках крепления установочной планки, перемещая генератор с помощью какого-либо рычага. Уход за водяным насосом в эксплуатации заключается в периодической смазке подшипников вала крыльчатки через каждые 12 000 км пробега автомобиля. Для смазки следует применять тугоплавкую водостойкую смазку УТВ (смазка 1-13 жировая) или консталин жировой марок УТ-1 и УТ-2. Смазку с помощью шприца подают через пресс-масленку во внутреннюю полость корпуса насоса. Прекращают набивку в момент, когда смазка появится в контрольном отверстии, сделанном в передней части корпуса насоса, вблизи ступицы шкива вентилятора с...

Помимо традиционных одноконтурных систем охлаждения в автомобильных двигателях могут применяться двухконтурные системы с двумя термостатами. В такой системе охлаждения предусмотрены два контура циркуляции охлаждающей жидкости. Потоки жидкости через головку цилиндров и через блок цилиндров разделены и могут иметь различные температуры. Управление этими потоками осуществляется двумя термостатами, расположенными в общем корпусе. Один из термостатов управляет потоком жидкости через блок цилиндров, а другой – через головку цилиндров. Одна третья часть жидкости направляется к цилиндрам, а остальные две трети  – к камерам сгорания в головке цилиндров. Помимо всего прочего головки цилиндров обоих двигателей охлаждаются поперечными потоками жидкости. Рис. Контур системы охлаждения: 1 – расширительный бачок; 2 – клапан перепуска отработавших газов; 3 – радиатор отопителя; 4 – термостат головки цилиндров; 5 – корпус термостата; 6 –  термостат блока цилиндров; 7 – радиатор; 8 – охладитель масла; 9 – контур охлаждения головки цилиндров; 10 – контур охлаждения блока цилиндров; 11 – жидкостный насос При температурах охлаждающей жидкости ниже 87°C оба термостата закрыты, благодаря чему прогрев двигателя ускоряется. При этом охлаждающая жидкость движется по контуру, включающему: насос охлаждающей жидкости 11 головку цилиндров корпус термостатов 6 радиатор отопителя 3 охладитель масла 8 клапан перепуска отработавших газов 2 расширительный бачок 1 При температурах охлаждающей жидкости от 87 до 105°C термостат 4 головки блока цилиндров открыт, а термостат 6 блока цилиндров закрыт. В результате этого температура охлаждающей жидкости в головке цилиндров стабилизируется на уровне 87°С, а в блоке цилиндров она продолжает повышаться. При этом охлаждающая жидкость движется по контуру, включающему кроме вышеперечисленных составляющих системы охлаждения и через радиатор. При температурах охлаждающей жидкости свыше 105°C оба термостата открыты. В результате этого температура охлаждающей жидкости в головке цилиндров стабилизируется на уровне 87°С, а в блоке цилиндров она устанавливается на уровне 105°C. При этом охлаждающая жидкость движется по контуру, включающему дополнительно к вышеперечисленному и через блок цилиндров. Применение двухконтурной системы охлаждения и электрического насоса имеет следующие преимущества:  ускоряется прогрев блока цилиндров, охлаждающая жидкость через который не прокачивается вплоть до температуры 105°С  повышенные температуры блока цилиндров способствуют снижению потерь на трение в кривошипно-шатунном механизме  сниженный температурный уровень головки цилиндров обеспечивает лучшее охлаждение камер сгорания, в результате чего повышается наполнение цилиндров и снижается склонность смеси к детонации