Двигателя практически идентичны на всех машинах. На современных автомобилях применена гибридная система. Да, именно такая, потому что в охлаждении участвует не только жидкость, но и воздух. Им производится обдув ячеек радиатора. За счет этого охлаждение получается намного эффективнее. Не секрет, что при малой скорости движения циркуляция жидкости не спасает - приходится дополнительно устанавливать вентилятор на радиаторе.

Вентилятор радиатора

Поговорим об отечественных автомобилях, к примеру о «Ладе». Для обеспечения лучшего теплообмена система охлаждения двигателя («Калина»), схема которой имеет стандартную конфигурацию, содержит в себе вентилятор. Его основная функция - это обдув ячеек радиатора потоком воздуха при достижении жидкостью критического значения температуры. Управление работой производится при помощи датчика. На отечественных автомобилях он устанавливается в нижней части радиатора. Другими словами, там находится жидкость, которая отдала тепло в атмосферу. И она должна иметь в этой точке контура температуру 85-90 градусов. При превышении этого значения необходимо провести дополнительное охлаждение, иначе в рубашку двигателя поступит кипяток. Следовательно, работа мотора будет происходить при критических температурах.

Радиатор охлаждения

Он служит для отдачи тепла в атмосферу. Жидкость проходит по сотам, которые имеют узкие каналы. Все эти ячейки соединены тонкими пластинами, которые улучшают отдачу тепла. При движении с большой скоростью воздух проходит между сотами и способствует быстрому достижению результата. Этот элемент содержит любая схема системы охлаждения двигателя. «Фольксваген», к примеру, также не является исключением.

Выше был рассмотрен вентилятор, который монтируется на радиаторе. Он производит обдув воздухом при достижении критического значения температуры. Для улучшения эффективности работы элемента необходимо следить за чистотой радиатора. Его соты забиваются мусором, ухудшается теплообмен. Воздух плохо проходит через ячейки, отдача тепла не производится. Результат - повышается температура двигателя, его работа нарушается.

Термостат системы

Это не что иное, как клапан. Он реагирует на изменение температуры в контуре системы охлаждения. Подробнее о них будет рассказано ниже. Схема системы охлаждения двигателя УАЗ основана на использовании качественного термостата, который изготовлен из биметаллической пластины. Под действием температуры эта пластина деформируется. Сравнить ее можно с автоматическим выключателем, используемым в электроснабжении домов и предприятий. Единственное отличие - производится управление не контактами выключателя, а клапаном, который осуществляет подачу горячей жидкости в контуры. В конструкции имеется еще и возвратная пружина. При остывании биметаллической пластины она возвращается в исходное положение. А вернуться ей помогает пружина.

Датчики, используемые в охлаждении

В работе участвуют всего два датчика. Один устанавливается на радиаторе, а второй - в рубашке блока двигателя. Вернемся опять к отечественным автомобилям и вспомним «Волгу». Схема системы охлаждения (405) двигателя тоже имеет два датчика. Причем тот, который находится на радиаторе, имеет более простую конструкцию. В его основе тоже лежит биметаллический элемент, который деформируется при повышении температуры. Этот датчик производит включение электрического вентилятора.

На автомобилях классической серии ВАЗ ранее применялся прямой привод вентилятора. Крыльчатка устанавливалась непосредственно на оси помпы. Вращение вентилятора производилось постоянно, независимо от того, какая температура в системе. Второй же датчик, устанавливаемый в рубашке двигателя, служит для одной цели - передачи сигнала на индикатор температуры в салоне.

Жидкостный насос

Вернемся снова к «Волге». Система охлаждения схема которой содержит в себе циркуляционный жидкостный насос, не может попросту без него функционировать. Если не придавать жидкости движение, то она не сможет перемещаться по контурам. Следовательно, появится застой, тосол начнет закипать, а мотор может заклинить.

Конструкция жидкостного насоса очень проста - алюминиевый корпус, ротор, шкив привода с одной стороны и пластиковая крыльчатка - с другой. Установка производится либо внутри блока двигателя, либо снаружи. В первом случае привод осуществляется, как правило, от ремня ГРМ. Например, на автомобилях ВАЗ, начиная с модели 2108. Во втором случае привод осуществляется от шкива

Контур печки

На некоторых автомобилях, произведенных несколько десятилетий назад, устанавливались двигатели с воздушным охлаждением. Неудобство в этом случае одно: приходилось использовать бензиновую печку, которая «съедала» немало топлива. Но если применяются жидкостные схемы систем охлаждения двигателя, можно взять горячий тосол, который подается в радиатор. Благодаря вентилятору печки производится подача горячего воздуха в салон.

Во всех автомобилях радиатор печки монтируется под панелью приборов. Сначала устанавливается электровентилятор, затем на него - радиатор, а сверху подходят воздуховоды. Они необходимы для распределения горячего воздуха по салону. В новых автомобилях управление распределением его производится при помощи микропроцессорных систем и шаговых двигателей. Они открывают или закрывают заслонки в зависимости от температуры в салоне.

Расширительный бачок

Всем известно, что любая жидкость при нагревании расширяется - увеличивается в объеме. Поэтому необходимо, чтобы она куда-то уходила. Но с другой стороны, при остывании жидкости объем ее уменьшается, следовательно, необходимо ее вновь добавлять в систему. Вручную сделать это невозможно, но вот при помощи расширительного бака данную процедуру можно автоматизировать.

В большинстве современных автомобилей применяются схемы систем охлаждения двигателя герметичного типа. Для этих целей предусмотрено наличие на расширительном бачке пробки с двумя клапанами: один на впуск, второй - на выпуск. Это позволяет обеспечить в системе давление, близкое к одной атмосфере. При снижении его показателя происходит всасывание воздуха, при повышении - сброс.

Патрубки систем охлаждения

При сгорании топлива внутри цилиндра температура газов поднимается до 2000°С. Тепло расходуется на механическую работу, частично уносится с выхлопными газами, тратится на лучеиспускание и нагрев деталей двигателя. Если его не охлаждать, то он теряет мощность (ухудшается наполнение цилиндров рабочей смесью, возникает преждевременное самовоспламенение смеси и т. д.), усиливается изнашивание деталей (выгорает масло в зазорах) и возрастает вероятность поломки их в результате снижения механических свойств материалов.

Если же двигатель переохлажден, уменьшается количество тепла, переходящего в работу, топливо конденсируется на холодных стенках цилиндров, стекает в картер (масляный резервуар) и разжижает смазку, что также приводит к увеличению износа трущихся деталей и снижению мощности двигателя. Таким образом, поддержание определенного теплового режима двигателя является важным и обязательным делом. Поэтому все автомобильные двигатели имеют систему охлаждения.

Существуют жидкостные и воздушные системы охлаждения. Жидкостные системы охлаждения получили большее распространение, так как с их помощью создается более благоприятный тепловой режим для деталей двигателя возможность изготовления деталей двигателя из сравнительно недорогих материалов. Такие двигатели при при работе создают меньше шума за Счет наличия двойных стенок (рубашки) и слоя охлаждающей жидкости.

1 - радиатор отопителя 2 - пароотводящий шланг радиатора отопителя 3 - шланг отводящий 4 - шланг подводящий 5 - датчик температуры охлаждающей жидкости (в головке блока) 6 - шланг подводящей трубы насоса 7 - термостат 8 - заправочный шланг 9 - пробка расширительного бачка 10 - датчик указателя уровня охлаждающей жидкости 11 - расширительный бачок 12 - выпускной патрубок 13 - жидкостная камера пускового устройства карбюратора 14 - отводящий шланг радиатора 15 - подводящий шланг радиатора 16 - пароотводящий шланг радиатора 17 - левый бачок радиатора 18 - датчик включения электровентилятора 19 - электродвигатель вентилятора 20 - крыльчатка электровентилятора

21 - правый бачок радиатора 22 - сливная пробка 23 - кожух электровентилятора 24 - зубчатый ремень привода механизма газораспределения 25 - крыльчатка насоса охлаждающей жидкости 26 - подводящая труба насоса охлаждающей жидкости 27 - подводящий шланг к жидкостной камере пускового устройства карбюратора 28 - отводящий шланг 27 - шланг подвода охлаждающей жидкости к дроссельному патрубку 28 - шланг отвода охлаждающей жидкости от дроссельного патрубка 29 - датчик температуры охлаждающей жидкости в выпускном патрубке 30 - трубки радиатора 31 - сердцевина радиатора

Система охлаждения - жидкостная, закрытого типа, с принудительной циркуляцией. Герметичность системы обеспечивается впускным и выпускным клапанами в пробке расширительного бачка. Выпускной клапан поддерживает повышенное (по сравнению с атмосферным) давление в системе на горячем двигателе (за счет этого температура кипения жидкости становится выше, уменьшаются паровые потери). Он открывается при давлении 1,1-1,5 кгс/см2. Впускной клапан открывается при понижении давления в системе относительно атмосферного на 0,03-0,13 кгс/см2 (на остывающем двигателе).

Тепловой режим работы двигателя поддерживается термостатом и электровентилятором радиатора. Последний включается датчиком, ввернутым в левый бачок радиатора (на двигателе ВАЗ-2110) или через реле по сигналу электронного блока управления двигателем (на двигателях ВАЗ-2111, -2112). Контакты датчика замыкаются при температуре 99±2°С, а размыкаются при температуре 94±2°С.

Для контроля температуры охлаждающей жидкости в головку блока цилиндров двигателя ввернут датчик, связанный с указателем температуры на приборной панели. В выпускном патрубке впрыскных двигателей (ВАЗ-2111, -2112) установлен дополнительный датчик температуры, выдающий информацию для электронного блока управления двигателем.

Насос охлаждающей жидкости - лопастной, центробежного типа, приводится от шкива коленчатого вала зубчатым ремнем привода газораспределительного механизма. Корпус насоса - алюминиевый. Валик вращается в двухрядном подшипнике с «пожизненным» запасом пластичной смазки. Наружное кольцо подшипника стопорится винтом. На передний конец валика напрессован зубчатый шкив, на задний - крыльчатка. К торцу крыльчатки прижато упорное кольцо из графитосодержащей композиции, под которым находится сальник. При выходе насоса из строя рекомендуется заменять его в сборе.

Перераспределением потоков жидкости управляет термостат. На холодном двигателе перепускной клапан термостата перекрывает патрубок, ведущий к радиатору, и жидкость циркулирует только по малому кругу (через байпасный патрубок термостата), минуя радиатор. На двигателе ВАЗ-2110 малый круг включает радиатор отопителя, впускной коллектор, блок подогрева карбюратора и жидкостную камеру полуавтоматического пускового устройства. На двигателях ВАЗ-2111, -2112 жидкость, кроме отопителя, подается к блоку подогрева дроссельного узла (подогрев впускного коллектора не предусмотрен).

При температуре 87±2°С перепускной клапан термостата начинает перемещаться, открывая основной патрубок; при этом часть жидкости циркулирует по большому кругу, через радиатор. При температуре около 102°С патрубок полностью открывается, и вся жидкость циркулирует по большому кругу. Ход основного клапана должен составлять не менее 8 мм.

Термостат двигателя ВАЗ-2112 имеет повышенное сопротивление байпасного клапана (дроссельное отверстие), за счет чего увеличивается поток жидкости через радиатор отопителя.

Охлаждающая жидкость заливается в систему через расширительный бачок. Он изготовлен из полупрозрачного полиэтилена, что позволяет визуально контролировать уровень жидкости. Бортовая система контроля также сообщает о падении уровня жидкости, для этого в крышке бачка предусмотрен датчик. С бачком также соединены две пароотводные трубки: одна - от радиатора отопителя, другая - от радиатора охлаждения двигателя.

Радиатор состоит из двух вертикальных пластмассовых бачков (левый - с перегородкой) и двух горизонтальных рядов круглых алюминиевых трубок с напрессованными охлаждающими пластинами. Для повышения эффективности охлаждения пластины штампуются с насечкой. Трубки соединены с бачками через резиновую прокладку. Жидкость подается через верхний патрубок, а отводится через нижний. Рядом с впускным патрубком расположен тонкий патрубок пароотводной трубки.

Емкость системы жидкостного охлаждения зависит от размеров и степени форсирования (например, степени сжатия) двигателя и в среднем составляет 0,2.,.0,3 л на лошадиную силу. Поэтому у легковых автомобилей она содержит до 8...12 л жидкости, у грузовых машин с бензиновым карбюраторным двигателем — до 30 л, а у грузовиков с дизельным двигателем — до 50 л. Антифриз, содержащий антикоррозийные и антивспенивающие добавки, а также добавки, исключающие образование накипи, марки тосол А-40 или А-65 имеет температуру загустения соответственно — 40 и — 65°С. При работе двигателя жидкость, омывающая его цилиндры и головку, нагревается и открывает автоматический клапан (термостат), расположенный в трубопроводе, соединяющем двигатель с радиатором. Насос, при-вводимый в действие от коленчатого вала, создает циркуляцию жидкости в системе. Горячая жидкость, проходя по трубкам радиатора, отдает тепло воздуху, подаваемому в него вентилятором. Интенсивность охлаждения двигателя можно менять, изменяя интенсивность циркуляции жидкости или интенсивность воздушного потока, проходящего через радиатор, в зависимости от температуры воздуха окружающей среды или условий движения (скорость, нагрузка и т.д.).

Как отмечалось ранее, существует два типа систем охлаждения двигателей - жидкостные и воздушные. Они отличаются тепловым контуром и теплоносителем, обеспечивающим отвод теплоты от наиболее нагреваемых деталей. Основные компоненты типов систем охлаждения представлены на рис. 1.7. В зависимости от типа системы охлаждения могут иметь разное конструктивное исполнение.

В системах жидкостного охлаждения теплоноситель циркулирует по контуру «рубашка охлаждения - радиатор». Жидкостный теплоноситель нагревается вследствие перепада температур между стенками цилиндров и теплоносителем. Нагретый теплоноситель

Рис. 1.7.

переносит теплоту к радиатору, где она частично рассеивается в окружающую среду потоком воздуха, проходящим через радиатор. Этот процесс является непрерывным вследствие постоянной циркуляции жидкости. Отвод теплоты осуществляется принудительно и регулируется.

Системы жидкостного охлаждения могут быть проточными, испарительными и замкнутыми.

Проточные системы охлаждения забирают охлаждающую жидкость (воду) из естественных водоемов, направляют в рубашку охлаждения двигателя и после нагрева выбрасывают в водоем (рис. 1.8). Эти системы просты по конструкции, их эффективность зависит от качества и температуры воды. Применяются они в стационарных, судовых и лодочных навесных двигателях.

Рис. 1.8.

В проточных системах охлаждения температура воды на выходе из двигателя составляет около 85 °С. Перепад температур воды, выходящей из двигателя и входящей в него, не превышает

15...20 °С. Принято, что при охлаждении жесткой пресной и морской водой температура па выходе из двигателя не должна превышать 55 °С во избежание интенсивного выделения накипи и солей на внутренних полостях охлаждающих систем. Этот недостаток в судовых двигателях частично устраняется за счет использования проточно-замкнутых систем охлаждения.

Проточно-замкнутая система охлаждения состоит из двух жидкостных контуров, один из которых замкнутый, использующий пресную нежесткую воду, другой - проточный, использующий воду из водоема (рис. 1.9). Вода замкнутого контура из рубашки охлаждения двигателя охлаждается в холодильнике, циркуляция воды осуществляется принудительно и обеспечивается водяным насосом. К холодильнику вторым насосом подается вода из водоема, которая охлаждает воду замкнутого контура. В замкнутом контуре охлаждения предусмотрен расширительный бачок для компенсации увеличения объема воды при нагревании, отвода из воды воздуха и компенсации утечек воды из системы.

Температура воды, выходящей из двигателя, в сообщающихся с атмосферой замкнутых системах не поднимается выше 85...90 °С. При оснащении расширительного бачка паровоздушным клапа-

Рис. 1.9. Схема комбинированной проточно-замкнутой системы охлаждения пом давление в системе превышает атмосферное и составляет 0,12...0,13 МПа, температура воды увеличивается до 105 °С.

Рис. 1.10.

Перепад температур воды па выходе из двигателя и входе после холодильника должен быть не более 10... 15°.

Испарительные системы охлаждения (рис. 1.10) обеспечивают отвод теплоты за счет испарения охлаждающей жидкости (воды), омывающей наиболее нагреваемые детали двигателя. Выделяющиеся пары конденсируются в холодильнике системы охлаждения. Циркуляция воды происходит за счет перемещения слоев жидкости при образовании и перемещении паровой фракции. Испарительные системы охлаждения отличаются простотой конструкции, требуют большого количества воды вследствие испарения. Используются испарительные системы преимущественно па стационарных небольшой мощности калоризаторпых двигателях с низкой степенью сжатия и воспламенением рабочей смеси от калильной (калоризаторной) головки.

Замкнутой системой охлаждения с естественной циркуляцией охлаждающей жидкости является тер моей фон пая система охлаждения (рис. 1.11). Циркуляция жидкости осуществляется вследствие напора, возникающего при разной плотности нагретой и охлажденной жидкости. Охлаждающая жидкость в полостях вокруг цилиндров и в головке при работе двигателя нагревается, поднимается вверх и поступает в верхний бак радиатора. В радиаторе жидкость под действием гравитационных сил опускается в нижний бачок. Потоком воздуха, который под воздействием вентилятора проходит через сердцевину радиатора, жидкость охлаждается. Из нижнего бачка радиатора охлажденная жидкость поступает в рубашку охлаждения двигателя, вытесняя нагретые слои жидкости в верхний бачок радиатора.

Термосифонпая система охлаждения обладает несложным устройством, менее эпергозатратна, но удовлетворительно работает

Рис. 1.11.

охлаждения

при большом объеме жидкости и значительной поверхности охлаждения радиатора. Перепад температур охлаждающей жидкости на выходе из двигателя и на входе после радиатора достигает 30 °С. На тракторах и автомобилях термосифонная система охлаждения вследствие больших габаритно-массовых параметров, нерегулируемое™ и большого перепада температур охлаждающей жидкости нс применяется.

Система охлаждения с принудительной циркуляцией жидкости (рис. 1.12) отличается от термосифонной тем, что после радиатора устанавливается насос. Жидкость из нижнего бачка под давлением нагнетается в нижнюю полость рубашки охлаждения, а затем проходит в верхнюю полость и головку

Циркуляция жидкости из нижней полости рубашки охлаждения в верхнюю является недостатком этой системы, так как в зону камеры сгорания и к поверхностям головки, имеющим наибольшую температуру, жидкость поступает уже нагретой. Такая циркуляция охлаждающей жидкости нс способствует эффективному протеканию рабочего процесса двигателя.

Система охлаждения с принудительной циркуляцией жидкости может выполняться как открытой, так и закрытой. Закрытая система разобщена с атмосферой и работает при избыточном давлении, вследствие чего температура кипения при заправке системы

Рис. 1.12.

жидкости

водой повышается до 105... 107 °С. Рабочая температура охлаждающей воды в закрытой системе составляет 98... 100 °С, а в открытой, сообщающейся с атмосферой, - 90...95 °С.

Комбинированная система охлаждения (рис. 1.13) отличается тем, что охлаждающая жидкость насосом подастся в верхнюю полость рубашки охлаждения. Водяной насос обеспечивает принудительную циркуляцию жидкости. В отводящем патрубке

Рис. 1.13.

устанавливается термостат, от полости установки термостата выполняется канал (патрубок), соединенный с всасывающей полостью водяного насоса. При прогреве двигателя термостат направляет жидкость, минуя радиатор, к насосу, чем обеспечивается интенсивный прогрев двигателя. После достижения рабочей температуры в системе охлаждения клапан термостата открывается и направляет жидкость через радиатор. В системе охлаждения поддерживается избыточное давление 0,045...0,05 МПа, вследствие чего температура кипения воды повышается до 107...110 °С, что снижает вероятность ее закипания при повышенных нагрузочных режимах.

Перепад температур жидкости на выходе из двигателя и после радиатора составляет 5...6 °С, что обеспечивает благоприятные условия для работы двигателя. Комбинированные закрытые системы с принудительной циркуляцией и автоматическим регулированием температуры жидкости экономичнее ранее рассмотренных и широко применяются на тракторах и автомобилях.

Воздушные системы охлаждения, в отличие от жидкостных, не имеют многообразия схем по принципу работы. Охлаждение двигателя осуществляется потоком воздуха, проходящим через оребренную поверхность цилиндра. Наружные поверхности блока двигателя воздушного охлаждения имеют кожуха, дефлекторы, которые образуют воздушный тракт. Поток воздуха в воздушном тракте направляется к наиболее нагретым деталям двигателя. Движение потока воздуха может осуществляться путем нагнетания или всасывания. Существенный недостаток второго способа в том, что оребренные поверхности интенсивно загрязняются и эффективность охлаждения уменьшается. Наибольшее применение получил способ нагнетания воздуха в воздушный тракт охлаждения двигателя. Конструкция схем воздушного охлаждения зависит от расположения и компоновки цилиндров .

Схема движения воздушного потока определяется компоновкой вентилятора, его приводом. Вентилятор приводится в движение непосредственно от коленчатого вала или ременной передачей. Для эффективного и равномерного охлаждения двигателя при наименьших затратах мощности воздух должен обдувать поверхности охлаждающих деталей равномерно и с достаточно высокой массовой скоростью. Поток воздуха первоначально должен охладить головку цилиндров, включая свечи зажигания и форсунки.

Рис. 1.14.

На рис. 1.14 представлены компоновочные схемы воздушного охлаждения двигателей с вертикальным рядным расположением цилиндров. Поток воздуха нагнетается в воздушный тракт, который формируется вдоль одной из боковых сторон ряда цилиндров двигателя.

Аэродинамическое сопротивление воздушного тракта зависит от места установки и привода вентилятора. При установке вентилятора на оси коленчатого вала траектория движения частиц воздуха удлиняется, поток воздуха совершает несколько поворотов, прежде чем поступить к оребренной поверхности цилиндров.

При V-образном расположении цилиндров (рис. 1.15) возможно применение одного или двух нагнетательных вентиляторов. Вентилятор может приводиться в движение непосредственно от коленчатого вала или устанавливаться так, чтобы направлять поток воздуха к каждому ряду цилиндров и иметь ременный привод. При оппозитном расположении цилиндров поток воздуха нагнетается в воздушный тракт и поступает на каждый ряд цилиндров (рис. 1.16).

Независимо от схемы компоновки цилиндров, установки и привода вентилятора принцип работы системы охлаждения неизменен. Основным недостатком воздушной системы охлаждения является неравномерность охлаждения и более высокий температурный режим двигателя. Температура внутренних поверхностей цилиндров и головки достигает 130... 140 °С. Температура в системах воздушного охлаждения поддерживается при помощи устройств, регулирующих расход потока воздуха путем движения его по межреберным каналам охлаждающих поверхностей, и другими способами. Воздушное охлаждение широко применяется на малогабаритных двигателях малой мощности, на двигателях большой мощности его использование ограничено.

Рис. 1.15.

(ДВС) и их составные части подвергаются сильному нагреву во время эксплуатации различных транспортных средств. При этом, как перегрев, так и переохлаждение мотора способны спровоцировать выход его из строя. В связи с этим одной из важнейших задач разработчиков силовых агрегатов является обеспечение оптимального теплового режима их работы. Грамотно организованная система охлаждения двигателя способствует получению наилучших эксплуатационных параметров ДВС, к которым относятся:

1. Максимальная мощность.
2. Минимальный расход горючего.
3. Увеличенный срок эксплуатации.

Влияние температурных параметров на работу мотора

За один рабочий цикл температура в цилиндрах ДВС изменяется от 80…120 градусов Цельсия во время впуска горючей смеси до 2000…2200 градусов Цельсия в процессе ее сгорания. При этом силовой агрегат достаточно сильно нагревается.

Если мотор во время работы охлаждается недостаточно интенсивно, то его детали сильно нагреваются и изменяются в размерах. Значительно уменьшается (из-за выгорания) и объем моторного масла, залитого в картер. В итоге увеличивается трение между взаимодействующими деталями, что приводит к их быстрому износу или даже заклиниванию.

Однако и переохлаждение ДВС отрицательно сказывается на его работе. На стенках цилиндров холодного двигателя происходит конденсация паров топлива, которые, смывая слой смазки, разжижают моторное масло, находящееся в картере.

Для исключения негативных последствий, связанных с нарушением теплового режима, системы охлаждения проектируются так, чтобы исключить перегрев и переохлаждение мотора в процессе эксплуатации.

В результате химические свойства последнего ухудшаются, что способствует:

• увеличенному расходу моторного масла;
• интенсивному износу трущихся поверхностей;
• падению мощности силового агрегата;
• увеличению расхода горючего.

Классификация

При работе мотора необходимо обеспечить отвод от 25 до 35% выделяемого тепла. Для его эффективного поглощения (отвода) чаще всего используют воду, воздух или специальную жидкость (тосол, антифриз). Материал теплоносителя определяет способ охлаждения силового агрегата.

Различают системы:

1. Принудительного воздушного охлаждения.
2. Жидкостного охлаждения с замкнутым циклом.

Жидкостная система охлаждения

В настоящее время для эффективного охлаждения автомобильных двигателей используют закрытую систему жидкостного охлаждения с замкнутым циклом.

Конструкция

В обязательном порядке система содержит расширительный бачок, который служит для компенсации изменения объема жидкости при изменении ее температуры. Кроме того, через него заливают теплоноситель.

Также в состав системы входят:

• водяная рубашка силового агрегата (пространство между двойными стенками блока цилиндров и его головки в местах отвода чрезмерного количества тепла);
• датчик температуры;
• биметаллический или электронный термостат, обеспечивающий оптимальную температуру в системе;
• помпа-насос центробежного типа, обеспечивающий принудительную циркуляцию охлаждающей жидкости в системе;
• вентилятор, с помощью которого усиливается поток встречного воздуха на основной радиатор системы;
• радиатор, осуществляющий передачу тепла окружающей среде;
• радиатор отопителя, предназначенный для передачи тепла непосредственно в салон автомобиля;
• контрольный прибор, встроенный в панель приборов автомобиля.

Принцип действия

Охлаждающая жидкость заливается в систему через расширительный бачок. Постоянно циркулируя внутри системы, она отводит тепло от составных частей мотора, нагревающихся в процессе работы, нагревается, попадает в радиатор, охлаждается в радиаторе встречным потоком воздуха и возвращается обратно.

При необходимости включается вентилятор, усиливая эффективность охлаждения. Для замкнутых систем охлаждения температура теплоносителя не должна превышать 126 градусов Цельсия. Таким образом, обеспечивается оптимальный тепловой режим работы силового агрегата.

Дополнительные функции

Кроме своей главной задачи – отвода тепла от нагревающихся элементов, жидкостная система охлаждения двигателя обеспечивает также:

• Прогрев силового агрегата в холодное время года

В современных системах жидкостного охлаждения предусмотрено два контура, по которым может циркулировать охлаждающая жидкость. Это сделано для того, чтобы в момент пуска холодного двигателя, когда его детали и сама жидкость имеют низкую температуру, циркуляция теплоносителя осуществлялась по малому кругу (мимо радиатора).

Обеспечивается это термостатом, который в момент, когда температура поднимется до определенного уровня (70-80 градусов Цельсия), открывается, давая возможность теплоносителю циркулировать по большому кругу (через радиатор). Таким образом, осуществляется ускоренный процесс прогрева двигателя.

• Нагревание воздуха в салоне автомобиля

В холодное время года с помощью горячего теплоносителя происходит нагревание воздуха в салоне автомобиля. Для этого служит дополнительный радиатор, установленный в салоне и оснащенный собственным вентилятором. С их помощью тепло, отобранное от горячей жидкости, распространяется по всему объему салона.

• Снижение температуры нагнетаемого в цилиндры воздуха

Специально для двигателей, оснащенных турбонагнетателями, предусмотрены двухконтурные системы, в которых один контур обеспечивает охлаждение жидкости, а второй – охлаждение воздуха.

Кроме того, контур охлаждения теплоносителя также представляет собой двухконтурную систему, один контур которой охлаждает головку блока цилиндров, а другой – сам блок.

Это вызвано тем, что в турбированном моторе температура головки блока цилиндров должна быть ниже температуры самого блока на 15…20 градусов Цельсия. Особенностью такой системы охлаждения является то, что каждый контур контролируется собственным термостатом.

Достоинства и недостатки

Жидкостная система охлаждения двигателя присутствует практически у всех современных автомобилей. Принципиально отличаясь от систем воздушного охлаждения, она гарантирует:

• равномерное и быстрое прогревание силового агрегата;
• эффективный отвод тепла в любых условиях эксплуатации двигателя;
• снижение затрат мощности;
• стабильный тепловой режим работы мотора;
• возможность использования выделяемого тепла для нагревания воздуха в салоне и пр.

Среди немногочисленных недостатков жидкостной системы охлаждения можно отметить:

• необходимость регулярного обслуживания и сложность ремонта;
• повышенную чувствительность к изменениям температуры.

Неисправности и способы их устранения

Всем системам жидкостного охлаждения свойственны характерные неисправности. Чаще всего встречаются:

1. заклинивание термостата в закрытом положении (циркуляция жидкости осуществляется по малому кругу);
2. поломка помпы;
3. повреждение выпускного клапана, встроенного в пробку расширительного бачка;
4. утечка теплоносителя вследствие разгерметизации системы (повреждение уплотнителей, коррозия и пр.).
5. Кроме того, достаточно часто термостат заклинивает в положении «Открыто» (теплоноситель циркулирует по большому кругу), что увеличивает время прогрева холодного мотора и способствует нестабильности теплового режима при его дальнейшей работе.

Все эти неисправности характеризуются значительным повышением рабочей температуры силового агрегата, что может привести к закипанию теплоносителя и перегреву мотора.

Устраняются все дефекты путем замены неисправных и/или поврежденных деталей или комплектующих.

Воздушная система охлаждения

Моторами воздушного охлаждения оснащались транспортные средства в 50-70 годах прошлого века. Типичными представителями таких автомобилей являются «Запорожец» или FIAT 500. Сейчас моторы с воздушным охлаждением в автомобилестроении практически не встречаются.

Конструкция и принцип действия

Конструктивно система принудительного воздушного охлаждения монтируется в подкапотном пространстве транспортного средства и состоит из:

• отсасывающего или нагнетающего вентилятора;
• направляющих ребер рубашки охлаждения двигателя;
• органов управления (дроссельные заслонки, управляющие подачей воздуха или муфта, регулирующая частоту вращения вентилятора в автоматическом режиме);
• температурного датчика, установленного в силовом агрегате;
• контрольного прибора, выведенного на приборную панель в салоне автомобиля.

Охлаждение мотора осуществляется встречным холодным воздухом. Для усиления его потока чаще всего используют вентилятор нагнетающего типа. Он усиливает поток холодного плотного воздуха и обеспечивает его подачу в больших количествах при малых энергетических затратах.

Отсасывающий вентилятор требует больших затрат мощности, однако обеспечивает более равномерный отвод тепла от деталей силового агрегата.

Достоинства и недостатки

Моторы с принудительным воздушным охлаждением отличаются:

• простотой конструкции;
• низкими требованиями к изменению температуры окружающей среды;
• небольшим весом;
• несложным техническим обслуживанием.

К недостаткам системы воздушного охлаждения относят:

• большую потерю мощности мотора, которая расходуется на обеспечение работы вентилятора;
• высокий уровень шума во время работы вентилятора;
• недостаточное охлаждение отдельных элементов двигателя из-за неравномерного обдува;
• невозможность использования излишков тепла для обогрева салона.

В автомобиле призвана защитить рабочий агрегат от перегрева и тем самым контролирует работоспособность всего моторного блока. Охлаждение является важнейшей функцией в работе двигателя внутреннего сгорания.

Последствия неисправности охлаждения ДВС могут стать фатальными для самого агрегата, вплоть до полного выхода из строя блока цилиндров. Поврежденные узлы уже могут не подлежать восстановительным работам, их ремонтопригодность будет равна нулю. Следует со всей внимательностью и ответственностью отнестись к эксплуатации и проводить периодическую промывку системы охлаждения двигателя.

Контролируя систему охлаждения, автовладелец напрямую заботится о "здоровье сердца" своего железного "коня".

Назначение системы охлаждения

Температура в блоке цилиндров при работающем агрегате может подниматься до 1900 ℃. Из этого объема тепла только часть является полезной и используется в необходимых режимах работы. Остальное выводится системой охлаждения за пределы моторного отсека. Увеличение температурного режима сверх нормы чревато негативными последствиями, которые приводят к прогоранию смазочных материалов, нарушению технических зазоров между определенными деталями, особенно в поршневой группе, что приведет к уменьшению срока их службы. Перегрев мотора, как следствие неисправности системы охлаждения двигателя, является одной из причин детонации горючей смеси, поставляемой в камеру сгорания.

Переохлаждение двигателя также нежелательно. В "холодном " агрегате появляется потеря мощности, густота масла повышается, из-за чего увеличивается трение несмазанных узлов. Рабочая горючая смесь частично конденсируется, тем самым лишая стенки цилиндра смазки. Вместе с тем, поверхность стенки цилиндра подвергается процессу коррозии вследствие образования серных отложений.

Система охлаждения двигателя предназначена стабилизировать тепловой режим, необходимый для нормального функционирования мотора транспортного средства.

Типы системы охлаждения

Система охлаждения двигателя классифицируется по способу отвода тепла:

• охлаждение при помощи жидкостей в закрытом типе;
• охлаждение воздухом в открытом типе;
• комбинированная (гибридная) система отвода тепла.

В настоящее время воздушное охлаждение в автомобилях встречается крайне редко. Жидкостное может быть и открытого типа. В таких системах отвод тепла происходит через пароотводную трубку в окружающую среду. Закрытая система изолирована от внешней атмосферы. Поэтому такого типа намного выше. При высоком давлении увеличивается порог закипания охлаждающего элемента. Температура хладагента в закрытой системе может достигать 120 ℃.

Охлаждение воздухом

Естественное приточное охлаждение воздушными массами являет собой самый простейший способ отвода тепла. Двигатели с данным типом охлаждения выбрасывают тепло в окружающую среду при помощи радиаторных ребер, находящихся на поверхности агрегата. Такая система имеет огромный недостаток в функциональной возможности. Дело в том, что такой способ напрямую зависит от небольшой удельной теплоемкости воздуха. К тому же, присутствуют проблемы с равномерностью отвода тепла от мотора.

Такие нюансы препятствуют монтажу одновременно эффективной и компактной установки. В системе охлаждения двигателя воздух поступает неравномерно на все части, и тогда приходится избегать возможности локального перегрева. Следуя конструктивным особенностям, ребра для охлаждения монтируют в тех местах двигателя, где воздушные массы наименее всего активны, по причине аэродинамических свойств. Те части мотора, которые больше всего подвержены нагреву, располагают навстречу воздушным массам, при этом более "холодные" участки размещают сзади.

Принудительное охлаждение воздухом

Двигатели с таким типом отвода излишнего тепла оборудованы вентилятором и ребрами охлаждения. Такой набор конструктивных узлов позволяет искусственно нагнетать воздух в систему охлаждения двигателя для обдува охлаждающих ребер. Над вентилятором и ребрами устанавливается защитный кожух, который участвует в направлении воздушных масс для охлаждения и препятствует попаданию тепла извне.

Положительными моментами в данном типе охлаждения принимается простота конструктивных особенностей, малый вес, отсутствие узлов подачи и циркуляции хладагента. Недостатками считаются высокий шумовой уровень функционирования системы и громоздкость устройства. Также в принудительном воздушном охлаждении не решена проблема с локальным перегревом агрегата и рассеянностью обдува, несмотря на установленные кожухи.

Такой тип предупреждения перегрева двигателей активно применялся вплоть до 70-х годов. Работа системы охлаждения двигателя с принудительным воздушным типом была популярна на малолитражных транспортных средствах.

Охлаждение при помощи жидкостей

Жидкостная система охлаждения на сегодня является самой популярной и распространенной. Процесс отвода тепла происходит при помощи жидкого хладагента, циркулирующего по основным элементам двигателя по специальным закрытым магистралям. Гибридная система сочетает в себе элементы воздушного охлаждения одновременно с жидким. Жидкость охлаждается в радиаторе, имеющем ребра и вентилятор с кожухом. Также такой радиатор охлаждается приточными воздушными массами при движении транспортного средства.

Жидкостная система охлаждения двигателя выдает минимальный уровень шума при эксплуатации. Данный тип повсеместно собирает тепло и отводит его от двигателя с высокой эффективностью.

По методу движения жидкого хладагента системы классифицируются:

Устройство системы охлаждения двигателя

Конструкция жидкостного охлаждения имеет одинаковую структуру и элементы, как для бензинового двигателя, так и для дизельного. Система состоит из:

• радиаторного блока;
• масляного радиатора;
• вентилятора, с установленным кожухом;
• помпы (насос с центробежной силой);
• бачок для расширения нагретой жидкости и контроля уровня;
• термостат циркуляции хладагента.

При промывке системы охлаждения двигателя затрагиваются все данные узлы (кроме вентилятора) для более эффективной дальнейшей работы.

Охлаждающая жидкость циркулирует по магистралям внутри блока. Совокупность таких проходов называется "рубашкой охлаждения". Она охватывает наиболее подверженные нагреву участки двигателя. Хладагент, двигаясь по ней, вбирает в себя тепло и несет его к радиаторному блоку. Охлаждаясь, он повторяет круг.

Функционирование системы

Одним из основных элементов в устройстве системы охлаждения двигателя считается радиатор. Его задачей является остужать хладагент. Он состоит из радиаторной обрешетки, внутри которой проложены трубки для движения жидкости. Охлаждающая жидкость попадает в радиатор через нижний патрубок и выходит через верхний, который вмонтирован в верхний бачок. Сверху бачка имеется горловина, закрытая крышкой со специальным клапаном. Когда возрастает давление в системе охлаждения двигателя, клапан приоткрывается и жидкость поступает в расширительный бачок, прикрепленный отдельно в моторном отсеке.

Также на радиаторе находится датчик температуры, который сигнализирует водителю о предельном нагреве жидкости посредством прибора, установленного в салоне на информационной панели. В большинстве случаев к радиатору крепится вентилятор (бывает два) с кожухом. Вентилятор активируется автоматически при достижении критической температуры охлаждающей жидкости или работает принудительно от привода с помпой.

Помпа обеспечивает постоянную циркуляцию охлаждающей жидкости по всей системе. Энергию вращения насос получает путем ременной передачи от шкива коленвала.

Термостат управляет большим и малым кругом циркуляции хладагента. При первом пуске двигателя термостат пускает жидкость по малому кругу для того, чтобы моторный агрегат быстрее прогрелся до рабочей температуры. После этого термостат открывает большой круг системы охлаждения двигателя.

Антифриз или вода

В качестве охлаждающей жидкости используется вода или антифриз. Современные автовладельцы стали все чаще применять последнее. Вода замерзает при минусовых температурах и является катализатором в процессах коррозии, что негативно сказывается на системе. Единственным плюсом является ее высокая теплоотдача и еще, пожалуй, доступность.

Антифриз не замерзает при холоде, предотвращает коррозию, препятствует серным отложениям в системе охлаждения двигателя. Но имеет более низкую теплоотдачу, что негативно сказывается в жаркое время года.

Неисправности

Последствиями неисправности охлаждения становятся перегрев или переохлаждение двигателя. Перегрев может быть вызван недостаточностью жидкости в системе, нестабильной работой помпы или вентилятора. Также неправильной работой термостата, когда он должен открыть большой круг охлаждения.

Могут быть вызваны сильным загрязнением радиатора, зашлакованностью магистралей, плохой работой крышки радиатора, расширительного бачка или некачественным антифризом.