Пристрій системи охолодження двигуна

В процесі роботи деталі мотора піддаються не тільки механічним, але і серйозним термічним навантаженням. Крім сили тертя, через яку деякі елементи нагріваються, в двигуні згорає повітряно-паливна суміш. У цей момент виділяється величезна кількість тепловий енергії. Температура в залежності від модифікації двигуна в деяких її відділах може перевищуватиме показник в 1000 градусів.

Металеві елементи при нагріванні розширюються. Перегарту підвищує їх крихкість. У надмірно гарячому середовищі повітряно-паливна суміш буде безконтрольно займатися, приводячи до детонації в агрегаті. Щоб усунути проблеми, пов'язані з перегрівом двигуна, і підтримувати оптимальну температуру агрегату, автомобіль оснащується системою охолодження.

Розглянемо будову цієї системи, які в ній з'являються поломки, як за нею доглядати і які існую різновиди.

Що таке система охолодження

Призначення охолоджуючої системи в машині - відводити надлишок тепла від працюючого двигуна. Незалежно від типу ДВС (дизельний або бензиновий), він обов'язково матиме цю систему. Вона дозволяє підтримувати робочу температуру силового агрегату (про те, яким повинен бути цей параметр, читайте в іншому огляді).

Крім основної функції, дана система в залежності від моделі авто забезпечує:

• Охолодження трансмісії, турбіни;
• Обігрів салону в зимовий період;
• Охолодження мастила ДВС;
• Охолодження системи рециркуляції відпрацьованих газів.

До даної системи пред'являються наступні вимоги:

1. Вона повинна підтримувати робочу температуру ДВС в різних умовах експлуатації;
2. Чи не повинна переохолоджувати двигун, що знизить його ефективність, особливо якщо це дизельний агрегат (про принцип роботи цього типу моторів розповідається тут);
3. Повинна дозволяти мотору швидко прогріватися (низька температура моторного масла підвищує знос деталей агрегату, тому що воно густе, і насос погано його прокачує до кожного вузла);
4. Повинна витрачати мінімум енергетичних ресурсів;
5. Тривалий час підтримувати температуру мотора після його зупинки.

Пристрій і принцип роботи системи охолодження

Хоча конструктивно СО окремих моделей авто можуть відрізнятися, їх принцип залишається ідентичним. У пристрій системи входять наступні елементи:

• Сорочка охолодження. Це частина двигуна. У блоці циліндрів і ГБЦ зроблені порожнини, складові в зібраному ДВС систему каналів, по яких в сучасних моторах циркулює робоча рідина. На сьогоднішній день це найефективніша схема відведення високої температури від блоку циліндрів, в якому відбувається екстремальне підвищення температури. Інженери проектують цей елемент таким чином, щоб ОЖ контактувала з тими частинами стінок блоку, які найбільше повинні охолоджуватися.
• Радіатор охолодження. Це пласка деталь прямокутної форми, яка складається з металевих тонких трубок з нанизаними на них ребрами з алюмінієвої фольги. Додатково про пристрій цього елемента розповідається в іншій статті. У його порожнину надходить гаряча рідина, що йде від мотора. Завдяки тому, що стінки в радіаторі дуже тонкі, а трубок і ребер велика кількість, що проходить через них повітря швидко остуджує робоче середовище.
• Радіатор системи опалення. Даний елемент має конструкцією, ідентичну головного радіатора тільки його розмір у кілька разів менше. Встановлюється він в модулі грубки. Коли водій відкриває заслінку обігріву, вентилятор обігрівача подає потік повітря на теплообмінник. Крім обігріву салону ця деталь виступає в ролі додаткового елемента охолодження мотора. Наприклад, коли машина знаходиться в пробці, ОЖ в системі може закипіти. Деякі водії вмикають опалення салону і відкривають вікна.
• Вентилятор охолодження. Цей елемент встановлюється біля радіатора. Його конструкція ідентична будь-якої модифікації вентиляторів. У старих автомобілях робота цього елемента залежала від мотора - поки обертається колінвал, крутяться і лопаті. У сучасному виконанні це електродвигун з лопатями, розмір яких залежить від площі радіатора. Він спрацьовує, коли рідина в контурі сильно нагрівається, і теплообміну, що відбувається при природному охолодженні теплообмінника, недостатньо. Зазвичай таке трапляється в літній період, коли машина стоїть або повільно пересувається, наприклад, в пробках.
• Насос. Це водяний насос, який постійно працює, поки буде працювати мотор. Дана деталь використовується в силових агрегатах, в яких система охолодження має рідинний тип. У більшості випадків помпа працює від ремінного або ланцюгового приводу (на шків надаватися ремінь або ланцюг ГРМ). В автомобілях з турбованим мотором і безпосереднім уприскуванням може використовуватися додатковий відцентровий насос.
• Термостат. Це невеликий перепускний клапан, який регулює потік ОЖ. Найчастіше ця деталь знаходиться біля виходу сорочки охолодження. Детально про будову та принцип роботи елемента розповідається тут. Залежно від моделі авто він може бути біметалічним або з електронним приводом. Будь-який автомобіль з рідинним охолодженням обладнано системою, в якої є малий і великий круг циркуляції. Коли ДВС заводиться, він повинен прогрітися. Для цього непотрібно, щоб сорочка швидко охолоджувалася. З цієї причини ОЖ циркулює по малому колу. Як тільки агрегат досить нагрівся, клапан відкривається. У цей момент він перекриває доступ до малому колі, і рідина надходить в порожнину радіатора, де швидко охолоджується. Цей елемент також застосовується, якщо система має помповий вид.
• Розширювальний бачок. Це пластмасова ємність, самий верхній елемент системи. Він компенсує збільшення об'єму рідини охолодження в контурі за рахунок її нагрівання. Щоб антифризу було куди розширюватися, автовласникові не варто заповнювати бачок вище максимальної позначки. Але при цьому якщо рідини буде занадто мало, то при охолодженні в контурі може утворюватися повітряна пробка, тому необхідно також стежити і за мінімальним рівнем.
• Пробка танка. Вона забезпечує герметичність системи. Однак це не просто кришка, яку накручують на горловину бачка або радіатора (детальніше про цю деталь розповідається окремо). Вона повинна відповідати параметрам системи охолодження автомобіля. В її пристрій входить клапан, що реагує на тиск в контурі. Крім того, що ця деталь здатна компенсувати надлишковий напір в магістралі, вона дозволяє підвищити температуру закипання ОЖ. Як відомо з уроків фізики, чим вище тиск, тим сильніше потрібно нагріти рідину, щоб вона закипіла, наприклад, в горах кипіти вода починає при показнику в 60 градусів і менше.
• Охолоджуюча рідина. Це не просто вода, а спеціальна рідина, яка не замерзає при негативних температурах і має вищу температуру кипіння.
• Патрубок. Всі вузли системи з'єднані в загальну магістраль за допомогою гумових патрубків великого перерізу. Вони фіксуються за допомогою металевих хомутів, які не дають гумових деталей зірватися при високому тиску в контурі.

Дія системи охолодження наступне. Коли водій запускає мотор, шків коленвала передає крутний момент на привід ГРМ і інше навісне обладнання, наприклад, в більшості машин в цей ланцюг входить і привід водяного насоса. Крильчатка помпи створює відцентрову силу, завдяки якій антифриз починає циркулювати по патрубкам і вузлів системи.

Поки мотор холодний, термостат закритий. У такому положенні він не дає ОЖ надходити в велике коло. Такий пристрій дозволяє мотору швидко прогрітися і вийти на потрібний температурний режим. Як тільки рідина в належному ступені нагріється, клапан відкривається, і починає працювати охолодження ДВС.

Рідина рухається в наступному напрямку. При прогріванні мотора: від насоса до сорочці охолодження, далі до термостата, і на завершення кола - до насоса. Як тільки клапан відкривається, циркуляція проходить по більшій рукаву. У цьому випадку рідина подається на сорочку, потім через термостат і гумовий шланг (патрубок) на радіатор і назад на помпу. Якщо відкривається кран грубки, то паралельно з великим колом антифриз рухається від термостата (але не через нього) до радіатора грубки і назад до насосу.

Коли рідина починає розширюватися, її частина видавлюється через шланг в розширювальний бачок. Зазвичай цей елемент не приймає участі в циркуляції тосола.

У даній анімації наочно показано як працює СО сучасного автомобіля:

Система охолодження двигуна автомобіля. Загальний пристрій. 3D анімація.

Що заливати в систему охолодження?

В систему не можна заливати звичайну воду (хоча в старих машини водії могли використовувати цю рідину), так як мінерали, що входять до її складу, при високих температурах залишаються на внутрішніх поверхнях контуру. Якщо в трубах з великою діаметром це довго не приводить до закупорки протоки, те радіатор швидко заб'ється, через що теплообмін затрудняється, а то і зовсім припиниться.

Також вода закипає при температурі в 100 градусів. Крім цього при негативних температурах рідина починає кристалізуватися. У цьому стані в кращому випадку вона закупорить протоки радіатора, але якщо водій вчасно не зіллє воду перед тим, як залишити машину на стоянці, тонкі трубки теплообмінника просто розірвуться від розширення кристалізується води.

З цих причин в СО використовуються спеціальні рідини (тосоли або антифризи), які мають такі властивості:

• Чи не замерзають при морозі -40 і в деяких випадках нижче;
• Температура кипіння - не менше 115 градусів;
• Чи не вспеніваются;
• Стійкі до окислювальному реакції (не сприяють утворенню корозії в порожній системі, як вода);
• Не випадають в осад при тривалому використанні;
• Не утворюють накип на металевих частинах при високих температурах;
• Змащують рухливі деталі механізмів СО.

Варто згадати, що в екстрених випадках замість тосола або антифризу можна використовувати воду (бажано дистильовану). Прикладом таких ситуацій може бути порив радіатора. Щоб дістатися до найближчого СТО або гаража, періодично по дорозі водій зупиняється і заповнює обсяг води через розширювальний бачок. Це єдина ситуація, в якій допустимо використовувати воду.

 Хоча на ринку технічних рідин для автомобілів багато, не варто купувати найдешевшу продукцію. Вона часто менш якісна і має менший термін служби. Детальніше про те, чим відрізняються рідини для СО, розповідається окремо. Також не можна змішувати різні марки, так як у кожної з них свій хімічний склад, через що при високих температурах може утворитися негативна хімічна реакція.

Види систем охолодження

У сучасних автомобілях використовується водяне охолодження двигуна, але іноді зустрічаються моделі з повітряною системою. Розглянемо, з яких елементів складатиметься кожна з цих модифікацій, а також за яким принципом вони працюють.

Рідинна система охолодження

Причинавикористання рідинного типу полягає у тому, що ОЖ швидше та з більшою ефективністю відводить надлишок тепла від деталей, що вимагають охолодження. Трохи вище було описано пристрій такої системи і принцип її роботи.

Циркуляція ОЖ відбувається весь час, поки двигун працює. Найголовнішим теплообмінником є ​​основний радіатор. Кожна пластина, нанизана на центральній трубці деталі збільшує площу охолодження.

Коли авто коштує з включеним ДВС, пластини радіатора погано обдуваються потоком повітря. Це призводить до швидкого нагріву всієї системи. Якщо нічого в такому випадку не вжити, ОЖ в магістралі закипить. Щоб вирішити цю проблему, інженери оснастили систему примусовим нагнітачем повітря. Їх існує декілька модифікацій.

Одна спрацьовує від муфти, оснащеної термоклапаном, реагує на температуру в системі. Привід цього елемента відбувається за рахунок обертання коленвала. Простіші модифікації мають електричний привід. Він може спрацьовувати від температурного датчика, розташованого усередині магістралі або від ЕБУ.

Повітряна система охолодження

Повітряне охолодження має більш просту будову. Так, двигун з такою системою має зовнішні ребра. До верху вони збільшені, щоб поліпшити теплообмін в тій частині, яка сильніше нагрівається.

У пристрій такої модифікації СО будуть входити наступні елементи:

• Ребра на голівці і на блоці циліндрів;
• Патрубки для подачі повітря;
• Вентилятор охолодження (в цьому випадку він працює від мотора на постійній основі);
• Радіатор, який приєднаний до системи змащення агрегату.

Працює така модифікація за наступним принципом. Вентилятор нагнітає повітря за повітроводи на ребра ГБЦ. Щоб ДВС не переохолоджуватися, і не зазнавав труднощів з запалюванням повітряно-паливної суміші, в повітроводах можуть встановлюватися клапани, що перекривають доступ свіжого повітря до агрегату. Це необхідно для того, щоб підтримувати більш-менш постійну робочу температуру.

Хоча така СО і здатна відводити надлишок тепла від мотора, в порівнянні з рідинним аналогом у неї є кілька суттєвих недоліків:

1. Щоб вентилятор міг працювати, використовується частина потужності ДВС;
2. У деяких вузлах деталі надмірно нагріваються;
3. Через постійну роботи вентилятора і максимально відкритого мотора такий транспорт сильно шумить;
4. Складно одночасно забезпечити якісний обігрів салону і охолодження агрегату;
5. У таких конструкціях циліндри для кращого охолодження повинні бути окремими, що ускладнює конструкцію двигуна (не можна використовувати блок циліндрів).

З цих причин автовиробники вкрай рідко використовують таку систему в своїй продукції.

Типові поломки в системі охолодження

Будь-яка несправність може серйозно позначитися на роботі силового агрегату. Найперше, до чого введено поломка СО - перегрів ДВС.

Ось найпоширеніші поломки в системі охолодження силового агрегату:

1. Поломка радіатора. Це найпоширеніша несправність, так як дана деталь складається з тонких трубок, які розриваються при надмірному тиску в сукупності з руйнуванням стінок через накипу і інших відкладень.
2. Порушення герметичності контуру. Таке часто відбувається при недостатній затягуванні хомутів на патрубках. Через тиск тосол починає просочуватися через слабке з'єднання. Поступово об'єм рідини знижується. Якщо у машині стоїть старий розширювальний бачок, від напору повітря він може лопнути. В основному це відбувається на шві, що не завжди помітно (якщо порив утворився у верхній частині). Так як в системі не створюється належне тиск, ОЖ може закипіти. Також розгерметизація може статися через природне старіння гумові деталі системи.
3. Вихід з ладу термостата. Він призначений для того, щоб переключити режим прогріву системи на охолодження ДВС. Він може залишитися в закритому чи відкритому положенні. У першому випадку двигун швидко перегріється. Якщо термостат залишається відкритим, двигун занадто довго буде прогріватися, через що буде відчувати утруднення із запалюванням ВТС (в холодному моторі паливо погано змішується з повітрям, так як розпорошені краплі не випаровуються, і не утворюють однорідне хмара). Це впливає не тільки на динаміку і стабільність агрегату, але і на ступеня забруднення викиду. Якщо у вихлопній системі машини є каталізатор, то погано згоріле паливо прискорить засмічення цього елемента (про те, навіщо машині каталітичний нейтралізатор, розповідається тут).
4. Поломка помпи. Найчастіше в ній виходить з ладу підшипник. Так як даний механізм знаходиться в постійному підключенні до приводу ГРМ, те заклинив підшипник швидко зруйнується, що призведе до рясної витоку ОЖ. Щоб такого не відбувалося, більшість автомобілістів при заміні ременя ГРМ також змінюють і помпу.
5. Чи не спрацьовує вентилятор, навіть коли температура антифризу підвищилася до критичних значень. У цій поломки є кілька причин. Наприклад, може окислюватися контакт проводки або вийти зі строю клапан муфти (якщо вентилятор установлений на привід мотора).
6. Завоздушіваніе системи. Повітряні пробки можуть з'явитися в процесі заміни тосола. Найчастіше у цьому випадку страждає контур системи опалення.

Правила дорожнього руху не обмежують використання транспортних засобів з несправним охолодженням двигуна. Однак кожен автомобіліст, який береже свої кошти, не затягуватиме з ремонтом конкретного вузла СО.

Перевірити герметичність контуру можна наступним чином:

• У холодній магістралі рівень антифризу повинен знаходитися між позначками МАХ і MIN. Якщо після поїздки в остигнула системі рівень змінився, значить, рідина випаровується.
• Будь-які патьоки рідини на патрубках або на радіаторі - ознака розгерметизації контуру.
• Після поїздки деякі види розширювальних бачків деформуються (стають більш округлими). Це свідчить про те, що в контурі підвищився тиск. При цьому бачок не повинен шипіти (у верхній частині є тріщина або не тримає клапан затори).

Якщо була виявлена ​​несправність, зламану деталь потрібно замінити на нову. Що стосується освіти повітряних пробок, то вони блокують рух рідини в контурі, через що двигун може перегрітися або перестане працювати обігрів салону. Цю несправність можна визначити і усунути наступним чином.

Знімаємо пробку бачка, заводимо мотор. Агрегат працює протягом пари хвилин. При цьому відкриваємо заслінку обігрівача. Якщо в системі є пробка, повітря повинне продавлюватися в бачок. Щоб прискорити цей процес, потрібно поставити машину передньою частиною на височини.

Завоздушіваніе радіатора отопітеля можна усунути, якщо поставити автомобіль боком на невелику піднесеність так, щоб патрубки були розташовані вище теплообмінника. Це забезпечить природне переміщення бульбашок повітря по каналам до розширювача. При цьому мотор повинен працювати на холостих обертах.

Догляд за системою охолодження

Зазвичай поломки СО відбуваються при максимальних навантаженнях, а саме під час їзди. В дорозі деякі несправності неможливо усунути. З цієї причини не варто чекати, коли потрібен буде ремонт машини. Щоб продовжити термін служби всіх елементів системи, її необхідно вчасно обслуговувати.

Виконуючи профілактичні роботи, необхідно:

• Перевіряти стан антифризу. Для цього крім візуального огляду (він повинен зберігати свій первісний колір, наприклад, червоний, зелений, синий) варто скористатися ареометром (як він працює, читайте тут) І заміряти щільність рідини. Якщо тосол або антифриз змінив свій колір і став брудним або взагалі чорним, то він непридатний для подальшого використання.
• Перевіряти ступінь натягу приводного ременя. У більшості автомобілів помпа працює синхронно з газорозподільним механізмом і колінчастим валом, тому слабке натяг ременя ГРМ в першу чергу вплине на стабільність роботи двигуна. Якщо ж помпа має індивідуальний привід, то його натяг потрібно перевіряти ще раз.
• Періодично очищати двигун і теплообмінник від сміття. Наявність бруду на поверхні мотора заважає обміну тепла. Також ребра радіатора повинні бути чистими, особливо якщо машина експлуатується в місцевості, де рясно цвіте тополя або летить дрібна листя. Такі дрібні частинки перешкоджають якісному проходженню повітря поміж трубками теплообмінника, через що температура в магістралі буде підвищуватися.
• Перевіряти роботу термостата. Коли заводиться автомобіль, необхідно звертати увагу на те, як швидко він прогрівається. Якщо він дуже швидко нагрівся до критичної температури, то це перший ознака не спрацював термостата.
• Перевіряти працездатність вентилятора. У більшості випадків цей елемент спрацьовує від термодатчика, встановленого на радіаторі. Буває так, що вентилятор не включається через окислилися контактів, і на нього не надходить напруга. Ще один причина - непрацюючий термодатчик. Цю несправність можна виявити наступним чином. Замикаються контакти на датчику. При цьому вентилятор повинен включитися. Якщо це сталося, значить, необхідно замінити датчик. В іншому випадку необхідно відвезти машину на автомобільний сервіс для діагностики. В деяких автомобілях робота вентилятора контролюється електронним блоком керування. Іноді збої в ньому призводять до нестабільної роботи вентилятора. Діагностичний прилад виявить цю неполадку.

Промивання системи охолодження двигуна

Окремо стоїть згадати промивку системи. Ця профілактична процедура дозволяє зберегти порожнини магістралі в чистоті. Багато автомобілісти нехтують цією процедурою. Залежно від моделі авто промивати систему потрібно раз на рік або через кожних три роки.

В основному її поєднують із заміною антифризу. Коротко розглянемо, які ознаки вказують на необхідність в промиванні, і як її правильно виконати.

Признаки того, що пора промивати

1. В процесі роботи мотора стрілка температури ОЖ постійно показує сильне нагрівання ДВС (наближений до максимального значення);
2. Піч стала погано віддавати тепло;
3. Незалежно від того, прохолодно на вулиці або тепло, вентилятор став частіше працювати (звичайно, це не відноситься до тих ситуацій, коли машина знаходиться в заторі).

Промивання системи охолодження

Для промивки СО не можна використовувати звичайну воду. Часто до засмічення можуть призвести не сторонні частинки, а накип і відкладення, що зібралися у вузькій частині контуру. З накипом відмінно справляється кислота. Жир і мінеральні відкладення усуваються лужними розчинами.

Так як при змішуванні дію цих речовин нейтралізується, їх не можна використовувати одночасно. Однак не варто користуватися чисто кислотним або лужним розчинами. Вони дуже агресивні, і після їх використання потрібно провести процес нейтралізації, перш ніж заливати свіжий антифриз.

Краще скористатися нейтральними промивками, які можна знайти в будь-якому магазині автохімії. На упаковці кожного речовини виробник вказує, для яких видів забруднень можна його використовувати: або в якості профілактики, або для боротьби зі складними відкладеннями.

Сама промивка повинна виконуватися відповідно до інструкції, зазначеної на тарі. Основна послідовність наступна:

1. Прогріваємо ДВС (не доводячи до включення вентилятора);
2. Зливаємо старий тосол;
3. Залежно від засобу (це може бути ємність з уже розведеним складом або концентрат, який потрібно розбавляти у воді) розчин заливається в розширювальний бачок, як при звичайній заміні тосола;
4. Заводимо мотор і даємо їй попрацювати до півгодини (цей час вказується виробник промивання). В процесі роботи мотора також включаємо опалення салону (відкриваємо кран обігрівача, щоб промивка циркулювала і по контуру обігріву салону);
5. Очищаюча рідина зливається;
6. Промиваємо систему спеціальним розчином або дистильованою водою;
7. Заливаємо свіжий тосол.

Не обов'язково їхати на СТО, щоб виконати дану процедуру. Її можна виконати і самостійно. Від чистоти магістралі залежить продуктивність мотора і його моторесурс.

Додатково подивіться коротке відео про те, як бюджетно і без шкоди для системи виконати її промивку:

НІКОЛИ НЕ промивають СИСТЕМУ ОХОЛОДЖЕННЯ ПОКИ НЕ ПОДИВІТЬСЯ ЦЕ ВІДЕО

Питання та відповіді:

Як влаштовано систему охолодження? Рідина складається з радіатора, магістралі великого і малого кола, патрубків, водяної охолоджувальної сорочки блоку циліндрів, водяної помпи, термостата, вентилятора.

Які бувають системи охолодження двигуна? Мотор може охолоджуватися повітрям чи рідиною. Залежно від конструкції системи мастила ДВС він також може охолоджуватися за рахунок циркуляції олії каналами блоку.

Які рідини, що охолоджують, застосовуються в системі охолодження легкового автомобіля? Для системи охолодження використовується суміш дистильованої води та незамерзаючої речовини. Залежно від складу ОЖ називається тосолом чи антифризом.