Устройство и принцип работы системы охлаждения двигателя

Авторемонт

Процесс сгорания топливной смеси в цилиндрах двигателя сопровождается высвобождением большого количества тепла, которое нагревает двигатель. Если не охлаждать двигатель во время работы, то через несколько минут его температура превысит критическую, и он разрушится. Чтобы этого не произошло, в автомобиле применяется система охлаждения двигателя.

Состав системы охлаждения двигателя:

• охлаждающая жидкость (тосол или антифриз);
• радиатор;
• вентилятор;
• термостат;
• водяной насос (помпа);
• соединительные патрубки;
• расширительный бачок;
• отопитель салона.

Водяной насос (помпа) начинает работать вместе с двигателем. Как только двигатель заработал, вращающиеся лопасти помпы заставляют охлаждающую жидкость циркулировать по малому кругу системы охлаждения (минуя радиатор). Это надо для того, чтобы двигатель как можно быстрее прогрелся и вышел на свою рабочую температуру.

Когда температура охлаждающей жидкости работающего двигателя достигла рабочего значения, открывается термостат и охлаждающая жидкость начинает циркулировать по большому кругу — через радиатор.

Охлаждающая жидкость (тосол, антифриз) подается в радиатор через верхний патрубок, проходит сверху вниз по его сотам, и через нижний патрубок (уже охлажденная жидкость) подается обратно в рубашку двигателя.

Когда температура охлаждающей жидкости поднимается к верхним значениям (100 °C и более), включается вентилятор, который усиливает поток воздуха через решетку радиатора и увеличивает эффективность охлаждения. На старых машинах вентилятор соединен жестко ремнем с валом помпы и вращается постоянно.

Чтобы жидкость в системе охлаждения не замерзала при низких температурах и не закипала при 100 °C, применяются специальные охлаждающие жидкости: тосол или антифриз. Эти жидкости содержат этиленгликоль или пропиленгликоль — химические соединения, не дающие воде замерзать. Кроме того, охлаждающие жидкости содержат ингибиторы ржавчины, коррозии и вспенивания, что предотвращает образование ржавчины на металлических поверхностях двигателя и радиатора, смазывает водяной насос и не дает жидкости вспениваться, циркулируя по системе.

ВНИМАНИЕ! Не используйте в качестве охлаждающей жидкости воду!!!!. Вода — довольно агрессивная среда, которая быстро разрушает все металлические детали системы охлаждения

При нагреве охлаждающая жидкость расширяется и увеличивается в объеме. Поскольку система охлаждения является герметичной, то излишки охлаждающей жидкости выталкиваются в расширительный бачок, который соединен гибким шлангом в горловиной радиатора. Когда охлаждающая жидкость остывает, она опять подается в систему охлаждения через нижний патрубок расширительного бачка. Расширительный бачок служит также для залива и долива охлаждающей жидкости в систему охлаждения. При открытии крышки расширительного бачка надо быть очень осторожным, т.к. горячие пары могут ошпарить вашу руку.

В салоне автомобиля находится еще один небольшой радиатор, спрятанный под торпедо, который принято называть отопителем салона автомобиля, или просто — печкой. В холодное время года водитель открывает заслонку печки, и нагретая охлаждающая жидкость начинает циркулировать через теплообменник, нагревая воздух в салоне автомобиля.

Система охлаждения довольно проста и при нормальной работе не требует какого-либо обслуживания. Если утечек охлаждающей жидкости нет, то можно спокойно ездить пару лет. Раз в два года рекомендуется полностью менять охлаждающую жидкость в системе охлаждения автомобиля. Также, надо следить за состоянием резиновых патрубков, поскольку резина со временем пересыхает и растрескивается. Очень будет неприятно, если в дороге вдруг произойдет разрыв патрубка — дальнейшее движение будет практически невозможно. Поэтому, имеет смысл через 5-6 лет проводить полную замену всех резиновых патрубков на новые.

В начало страницы

Какой ДВС воткнуть в Оку?

Доработка системы охлаждения автомобиля «Лада Калина»

Учитывая тот факт, что у владельцев «Калины» такая проблема не редкость, можно предположить, что это просчёт тольяттинских инженеров. Исправлять данную неточность разработки придётся владельцу.

1. Сливаем ОЖ.
2. Демонтируем и устанавливаем заглушку на широкий патрубок, который подсоединяется к нижней части расширительного бачка.
3. В нижний шланг печки устанавливаем тройник.
4. Устанавливаем подходящий по размеру шланг, который одним своим концом присоединяется к тройнику, а вторым – к нижней части расширительного бачка.
5. Устанавливаем заглушку в обратную магистраль подогрева дроссельной заслонки, а на её место устанавливаем дополнительный шланг.
6. В верхней части расширительного бачка необходимо установить дополнительный штуцер, к которому нужно прикрепить патрубок для подогрева дроссельной заслонки. Также существует вариант, который не требует врезания дополнительного штуцера. Для этого нужно соединить новую магистраль с верхним патрубком расширительного бачка посредством тройника.
7. Заливаем ОЖ немного выше максимальной отметки, заводим мотор и прогреваем до включения вентилятора.
8. Выгоняем воздух из системы, продавливая все магистрали, и при необходимости доливаем ОЖ до уровня.

Данный вариант доработки будет препятствовать образованию воздушной пробки, а при попадании воздуха в ходе планового ремонта его удаление не составит особого труда. После проведения такой модернизации возможен небольшой негативный эффект в виде долгого прогрева мотора. Но несомненными плюсами станут хорошо греющая печка и отсутствие воздушных пробок.

Насос охлаждающей жидкости

Для разборки насоса: — отсоедините корпус насоса от крышки; — закрепите крышку в тисках, используя прокладки, и снимите крыльчатку валика съёмником А.40026; — снимите ступицу шкива вентилятора с валика при помощи съёмника А.40005/1/5; — выверните стопорный винт и выньте подшипник с валиком насоса; — удалите сальник из крышки корпуса.

Проверьте осевой зазор в подшипнике (не должен превышать 0,13 мм при нагрузке 49Н (5 кгс)), особенно если отмечался значительный шум насоса. При необходимости подшипник замените. Сальник насоса и прокладку между насосом и блоком цилиндров при ремонте рекомендуется заменять. Осмотрите корпус и крышку насоса деформации или трещины не допускаются

Сборка насоса: — установите оправкой сальник, не допуская перекоса, в крышку корпуса; — запрессуйте подшипник с валиком в крышку так, чтобы гнездо стопорного винта совпало с отверстием в крышке корпус насоса; — заверните стопорный винт подшипника и зачеканьте контуры гнезда, чтобы винт не ослабевал; — напрессуйте с помощью приспособления А.60430 на валик ступицу шкива, выдержав размер 84,4+0,1 мм. Если ступица из металлокерамики, то после снятия напрессовывать только новую; — напрессуйте крыльчатку на валик с помощью приспособления А.60430, обеспечивающего технологически зазор между лопаткам крыльчатки и корпусом насоса 0,9-1,3 мм; — соберите корпус насоса с крышкой, установите между ними прокладку.

Регулировка температуры охлаждающей жидкости

За поддержание постоянной температуры в системе охлаждения  двигателя отвечает термостат. Данный элемент распределяет движение охлаждающей жидкости по контурам. Эти контуры называются малый и большой круг. Рубашку двигателя можно считать малым кругом, движение потока через радиатор-большой круг. Возникает такая ситуация, когда охлаждения  наружным воздухом при движении ОЖ по большому кругу в жаркую погоду или при нагрузках  оказывается недостаточно. Чтобы обеспечить эффективный отвод нагретого воздуха и поддерживать постоянную температуру охлаждающей жидкости дополнительно устанавливается один или целый ряд вентиляторов. Такие вентиляторы  могут иметь механический привод (вискомуфту) или электрический привод. 

 Регулирование теплового режима «шторкой»

Жидкостная система охлаждения двигателя внутреннего сгорания может быть оснащена двойным регулированием теплового режима. Первым регулятором выступает термостат, о котором мы уже говорили. Вторым терморегулирующим элементом становится шторка-жалюзи.

Устройства с двойным регулированием конструктивно имеют жалюзи, установленные непосредственно перед радиатором. Благодаря такому решению в сильные морозы радиатор можно прикрыть, уменьшив интенсивность обдува наружным воздухом. Отвод тепла снизится, а само тепло можно более эффективно использовать для поддержания рабочей температуры ДВС и интенсивного отопления салона автомобиля.

Жалюзи представляют собой пластины из металла, которые соединены между собой шарнирами. Эти шторки могут иметь вертикальное или горизонтальное расположение перед устройством. Управление таким решением осуществляется рукояткой из салона автомобиля, а также может быть реализовано автоматически в отдельных конструкциях. Принцип действия механического устройства заключается в том, что задвигая или вытягивая рукоять в салоне, водитель осуществляет поворот пластин. Происходит изменение щели между жалюзи и происходит регулировка интенсивности обдува радиатора воздушными потоками. Результатом становится воздействие на температуру охлаждающей жидкости.

В условиях предельно низких температур на капот и радиаторную решетку дополнительно крепят специальный утеплительный чехол. Такой чехол изготовлен из водонепроницаемой пожаробезопасной ткани. Указанные меры способствуют поддержанию рабочего теплового режима двигателя в необходимых рамках.

Установка дополнительного радиатора

Появление мощных высокофорсированных атмосферных и турбодвигателей, которые работают в самых разных режимах нагрузки,  поставило перед разработчиками задачу установить дополнительные устройства охлаждения. Инженеры реализовали параллельную установку дополнительного радиатора. Такое решение получило свой отдельный электрический вентилятор. Не стоит путать дополнительный радиатор охлаждения с интеркулером, который устанавливается для охлаждения сжатого воздуха в системах с турбонагнетателем.

Самодельный минитрактор с двигателем от Оки

Этот трактор построил умелец Иван, давайте подробно рассмотрим его конструкцию.

На самоделку установлен ДВС и КПП от Оки, раздаточная коробка от Нивы. Количество передач:вперёд 4+4 пониженные; назад 1 + 1 пониженная. Мосты взяты от Москвич-412, укороченные, только полуоси я не сваривал, обрезав стандартную, нарезал шлицы (на вопрос сможем ли такое сделать мне на нашем заводе сказали-как палец об асфальт) вот и сделал не сварные а цельные (колея 700 мм).

Добавочный шкив коленвала от автомобиля Волга, Газель (с генератора под два ремня) пока что один ручей под ремень свободен-в планах помпа для перекачки воды.

Разобрал КПП «Ока» вынял шестерню с корпусом сателитов в сборе из КПП и свариваем шестерни сателитов между собой (но не с корпусом, он чугунный, а шестерни стальные).

В качестве насоса я использовал что было в хозяистве с избытком(насос ГУРа от BMW)насос фирмы ZF лепестковый ,макс. давл. 115bar (плюс я его вскрыл и заглушил редукционный клапан,так что думаю теперь он способен на большее.)

Шкив от мотора к насосу примерно 1к3. Гидрораспределитель Р80-2-022 (с плавающим положением).

Глушитель от китайского скутера (по понятным причинам выбирал самый лёгкий).

Колёсные диски тоже от BMW525 E28(14 дюймов) становятся после лёгкой доработки как родные(заужены с 6 дюймов до 4,5 дюймов).

Крестовина в поворотном узле от переднего нивовского кардана(взяты крайние флянцы и немного подточены-для большего угла излома).

Механизм переключения передач сделан на шаровых шарнирах тяг переднего стабилизатора BMW730 E32.

Гидросистема вся новая,за исключением насоса, передний цилиндр от МТЗ-80, задний от комбайна. Шланги новые подбирал подходящей длины. Распределитель двух секционный с плавающим положением. Гидробак от BMW 528 E28(1,2л).

Отвал самодельный-листовой металл 4 мм.

Трогается на любой передаче (мин скорость около 1 км/ч на холостых; максимум примерно 35 км/ч). Тормоза на все колёса.

Минитрактор имеет габаритные размеры:

• Длина 2500 мм (с отвалом но пока без плуга).
• Ширина 900 мм.

Далее пару видео про самодельный минитрактор:

Отопитель салона

Смотреть галерею

Это самая важная часть, если смотреть с точки зрения водителя и пассажиров. От эффективности работы печки зависит комфорт при езде в зимнее время года. Отопитель входит в схему циркуляции охлаждающей жидкости и состоит из таких компонентов:

1. Электродвигатель с крыльчаткой. Включается он по специальной схеме, в которой имеется постоянный резистор – он позволяет менять частоту вращения крыльчатки.
2. Радиатор – это элемент, по которому проходит горячий антифриз.
3. Кран – предназначен для открывания и закрывания подачи антифриза внутрь радиатора.
4. Система воздуховодов позволяет направлять горячий воздух в нужном направлении.

Схема циркуляции охлаждающей жидкости по системе такая, что при закрывании всего одного входа в радиатор горячий антифриз никаким образом в него не попадет. Существуют автомобили, в которых кран печки отсутствует – внутри радиатора всегда находится горячий антифриз. А в летнее время просто закрываются воздуховоды и тепло в салон не подается.

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.

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…

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 открытия. Наверное не стоит объяснять устройство радиатора. В нижней части радиатора установлен датчик включения вентилятора. Если температура охлаждающей жидкости достигнет определённой величины — датчик замкнётся, а т.к. электрически он соединён на разрыв цепи питания электровентилятора, то при замыкании — должен включиться вентилятор системы охлаждения. По мере остывания охлаждающей жидкости — вентилятор выключается, а термостат перекрывает длинный путь на короткий. Всё просто, но не очень…

Такая схема является основой, но жизнь не стоит на месте и различные производители усовершенствуют системы охлаждения. На некоторых автомобилях Вы не найдёте датчика включения вентилятора системы охлаждения, т.к. вентилятор включается от ЭБУ двигателем в зависимости от показаний датчика температуры охлаждающей жидкости

Стоит обратить внимание на ситуацию, при которой при вклинении зажигания — сразу включается вентилятор системы охлаждения. Или неисправен датчик температуры, или повреждены его цепи, или неисправен сам ЭБУ двигателем — он «не видит» температуру двигателя и на всякий случай включает сразу вентилятор

На некоторых а\м на пути к отопителю установлены специальные электроклапана, разрешающие или перекрывающие путь охлаждающей жидкости (БМВ, МЕРСЕДЕС). Такие клапана иногда «помогают» системе охлаждения выйти из строя.

Замена жидкости и промывка

Хладагент меняют примерно раз в 2 года (или через каждые 45 000 километров пробега). Для этого сначала необходимо слить жидкость, для чего нужно:

• ослабить пробку, находящуюся в расширительном бачке;
• открыть кран, расположенный в радиаторе, предварительно подставив под него емкость для сбора охладителя.

При сливе лучше обеспечит наклон авто вперед, чуть приподняв его заднюю часть. Так хладагент будет вытекать гораздо быстрее. Наклон обеспечивают путем установки небольших брусочков под задние колеса или с помощью домкрата.

После требуется промыть систему. Для этого надо выполнить следующие действия:

• залить в систему дистиллированную воду (в идеале – чуть подкисленную лимонной или уксусной кислотой);
• запустить мотор и дать ему поработать некоторое время (не больше 20 минут в общей сложности);
• заглушить двигатель и слить воду описанным выше способом.

промывка системы охлаждения

Зачем нужна промывка? Дело в том, что в результате коррозии, а также наличия в охладителе специальных примесей на патрубках узла образуется налет, который существенно затрудняет их проходимость. В результате отъем тепла от цилиндрогруппы и его перенос на радиатор становятся куда менее эффективными. Для очистки можно использовать не только воду, но и специальные составы, которые можно приобрести в автомобильных магазинах. Однако следует учитывать, что это обойдется гораздо дороже. Впрочем, результат очистки будет гораздо лучше.

Затем необходимо заправить новый хладагент. Это делают через расширительный бачок, предварительно отсоединив его с посадочного места и освободив одно из отверстий. Когда заправка завершена, бачок устанавливают на прежнее место и на некоторое время запускают мотор. Это необходимо для того, чтобы охладитель равномерно разошелся по системе. После заправки обязательно нужно проверить уровень хладагента и убедится в отсутствии подтеканий.

Какую крышку радиатора поставить

Многих автолюбителей, затеявших проверку и замену упомянутой крышки, интересует вопрос о том, какие лучшие крышки для радиатора? Перед тем, как ответить на этот вопрос, необходимо сразу обратить внимание на то, что новая крышка должна обладать теми же эксплуатационными характеристиками, что и заменяемая. В частности, иметь аналогичный диаметр, шаг резьбы, размер внутреннего клапана, а самое главное — должна быть рассчитана на аналогичное давление

Как правило, для большинства современных легковых автомобилей в продаже реализуются крышки, предназначенные для работы в диапазоне давлений 0,9…1,1 Бара. Однако перед покупкой необходимо дополнительно уточнить эту информацию, поскольку иногда встречаются исключения. Соответственно, и выбирать новую крышку нужно с аналогичными характеристиками.

Обратите внимание, что также в продаже можно встретить так называемые тюнингованные крышки радиатора, рассчитанные на работу при повышенном давлении, в частности, до 1,3 Бара. Это сделано для того, чтобы еще больше повысить температуру кипения тосола и тем самым поднять КПД двигателя автомобиля

Такие крышки могут применяться на спортивных автомобилях, двигатели которых предназначены для работы на большой мощности, однако в кратковременном режиме.

Для обычных автомобилей, используемых в городском цикле, такие крышки категорически не подходят. При их установке возникает ряд негативных факторов. Среди них:

• Работа элементов системы охлаждения «на износ». Это приводит к снижению их общего ресурса и риску преждевременного выхода из строя. И если от чрезмерного давления лопнет патрубок или хомут — это половина беды, но гораздо хуже такая ситуация может закончиться, например, в случае, если лопнет радиатор или расширительный бачок. Это уже грозит дорогостоящими ремонтами.
• Снижение ресурса антифриза. У любой охлаждающей жидкости есть определенный рабочий диапазон температур. Выход за его пределы снижает эксплуатационные характеристики антифриза и значительно сокращает время его использования. Поэтому при использовании тюнингованных крышек придется чаще менять антифриз.

Таким образом, лучше не экспериментировать, и следовать рекомендациям завода-изготовителя вашего автомобиля. Что касается конкретных торговых марок крышек радиаторов, то их существует достаточно много, и для разных машин они разные (для европейских, американских, азиатских автомобилей). Лучше всего покупать оригинальные запасные части. Их артикулы можно найти в документации или на специальных ресурсах в интернете.

Заключение

Помните, что исправная крышка радиатора — залог нормальной работы двигателя любого автомобиля с замкнутой системой охлаждения. Поэтому проверять ее состояние имеет смысл не только, когда она вышла из строя (или начались проблемы в работе системы охлаждения), но и периодически. Особенно это касается старых машин, и/или машин, у которых в системе охлаждения используется вода или разведенный антифриз. Эти составы со временем повреждают материал крышки, и она выходит из строя. А поломка ее отдельных частей грозит снижением температуры кипения охлаждающей жидкости и перегреву двигателя.

Выбирать новую крышку необходимо по заранее известным параметрам. Это касается как ее геометрических размеров (диаметра крышки, диаметра прокладок, усилия пружины), так и давления, на которое она рассчитана. Эту информацию можно узнать из мануала или попросту купить крышку радиатора, аналогичную установленной прежде.