Назначение и принцип работы системы охлаждения

Назначение и принцип работы системы охлаждения

Система охлаждения служит для принудительного отвода от цилиндров двигателя тепла и передачи его окруячающему воздуху. Необходимость в системе охлаждения вызывается тем, что детали двигателя, соприкасающиеся с раскаленными газами, при работе сильно нагреваются. Если не охлаждать внутренних деталей двигателя, то вследствие перегрева может произойти выгорание слоя смазки между деталями и заедание движущихся деталей вследствие чрезмерного их расширения.

Система охлаждения может быть воздушной или жидкостной.

При воздушной системе охлаждения (рис. 1, а) тепло от цилиндров двигателя передается непосредственно обдувающему их воздуху. Для этого с целью увеличения поверхности теплоотдачи на цилиндрах и головке делают охлаждающие ребра, изготовляемые путем отливки. Цилиндры окружены металлическим кожухом. Через образовавшуюся воздушную рубашку просасывается с помощью вентилятора воздух, охлаждающий двигатель. Вентилятор приводится в действие ременной передачей от шкива коленчатого вала.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Воздушная система охлаждения получила применение лишь на двигателях небольшой мощности. Достоинством такой системы является простота устройства, некоторое снижение веса двигателя и удобство обслуживания. Для’более мощных двигателей применение воздушной системы охлаждения встречает ряд трудностей ввиду необходимости отвода большого количества тепла и обеспечения равномерности охлаждения всех нагревающихся точек двигателя.

В систему жидкостного охлаждения с принудительной циркуляцией жидкости входят водяные рубашки соответственно головки и блока, радиатор, нижний и верхний соединительные патрубки со шлангами, водяной насос с водораспределительной трубой, вентилятор и термостат.

Водой заполняются водяные рубашки головки и блока, патрубки и радиатор. При работе двигателя приводимый от него в действие водяной насос создает круговую циркуляцию воды через водяную рубашку, патрубки и радиатор. По водораспределительной трубе вода в первую очередь направляется к наиболее нагреваемым местам блока. Проходя по водяной рубашке блока и головки, вода омывает стенки цилиндров и камер сгорания и охлаждает двигатель. Нагретая вода по верхнему патрубку поступает в радиатор, где, разветвляясь по трубкам на тонкие струйки, охлаждается воздухом,

который просасывается между трубками вращающимися лопастями вентилятора. Охлаяеденная вода вновь поступает в водяную рубашку двигателя.

В некоторых двигателях с верхними клапанами вода от насоса принудительно направляется только в рубашку головки, седел и патрубков выпускных клапанов, и далее по отводящему патрубку отводится в радиатор. Охлаждение цилиндров при этом производится водой, циркулирующей в ее рубашке вследствие наличия разности температур воды в водяной рубашке блока и головки. Более нагретая вода из водяной рубашки блока вытесняется более холодной водой, поступающей из водяной рубашки головки, чем обеспечивается естественная — конвекционная циркуляция воды (термосифонная). При таком охлаждении условия работы цилиндров двигателя улучшаются.

Термостат, установленный в верхнем водяном патрубке, регулирует циркуляцию воды через радиатор, поддерживая наивыгоднейшую ее температуру.

В V-образных карбюраторных двигателях общий водяной насос, соединенный нижним патрубком с радиатором и установленный на одном валу с вентилятором, нагнетает воду по двум патрубкам и водораспределительным каналам в водяные рубашки обеих секций блока. Нагретая вода отводится от головок по каналам, обычно отлитым в верхней крышке блока, и через общий термостат и верхний патрубок поступает обратно в радиатор. На дизелях компоновка элементов системы охлаждения несколько видоизменена.

В зависимости от способа соединения полости системы охлаждения с атмосферой принудительная система охлаждения делится на два типа —открытую и закрытую. В открытой системе полость верхнего бачка радиатора постоянно сообщается с атмосферой. В закрытой системе охлаждения, получившей применение на всех автомобилях, полость бачка может сообщаться с атмосферой только через специальный паровоздушный клапан.

Рис. 1. Схемы систем охлаждения двигателей

Система охлаждения



Система охлаждения

Система охлаждения
служит для поддержания оптимального теплового режима двигателя с помощью
регулируемого отвода тепла от наиболее нагретых деталей двигателя. Высокая
температура газов вызывает интенсивный нагрев деталей. До 35% тепла от сгорания
топлива в цилиндрах идет на нагрев деталей. Температурный режим двигателя не
должен меняться в зависимости от нагрузки, и температуры окружающего воздуха.
Принудительный отвод тепла предотвращает заедание (заклинивание) подвижных
деталей при их расширении, выгорания масла, уменьшает трение и интенсивность
износа.

Излишний отвод тепла не приводит к аварийной
ситуации, но существенно ухудшает топливную экономичность, снижает мощность и
срок эксплуатации двигателя. В этом случае конденсируются пары топлива,
смывается смазка, разжижается масло. Поэтому двигатель следует охлаждать до
оптимальной температуры – обеспечивающей получение максимальной мощности,
экономичности и срока эксплуатации.

На современных поршневых двигателях применяют
жидкостное или воздушное охлаждение. При воздушной системе
охлаждения цилиндры и их головки для увеличения поверхностного охлаждения
снабжены большим количеством ребер. Охлаждающий воздух от вентилятора поступает
к цилиндрам по направляющим кожухам, обеспечивая их равномерное охлаждение.
Нагретый воздух выходит через специальный раструб в котором установлена
воздушная заслонка, поворотом которой (вручную или автоматически) меняется
интенсивность охлаждения. В воздушной системе охлаждения отсутствует радиатор,
жидкостный насос, каналы и трубопроводы для охлаждающей жидкости, поэтому к
преимуществам такой системы относятся простота конструкции, уменьшение массы,
удобство обслуживания и, кроме того, исключается опасность размораживания
двигателя зимой. Размораживание, т.е. замерзание воды в системе водяного
охлаждения, приводит к образованию трещин в блоке цилиндров. К недостаткам
воздушной системы охлаждения относятся необходимость сравнительно большой
мощности двигателя для приведения в действие вентилятора и затрудненный пуск
двигателя при низкой температуре.

Наибольшее распространение получили
жидкостные системы охлаждения с принудительной циркуляцией охлаждающей
жидкости, как более эффективные, менее шумные и обеспечивающие лучшие условия
пуска и прогрева при низких температурах.

Принципиальная схема системы с принудительным
охлаждением приведена на рис. 1. Основные элементы системы: рубашка охлаждения
блока 1 и головки 2 цилиндров; центробежный насос 12,
термостат 5, радиатор 7 объединяются с помощью соединительных
патрубков 11.

Принудительная циркуляция жидкости обеспечивается
насосом 12, приводимом от коленчатого вала двигателя. Жидкость
соприкасается с нагретыми поверхностями рубашек охлаждения, нагревается и
поступает в верхний бачок 6, радиатор по трубкам радиатора, обдувается
воздухом, поступает в нижний бачок 7 радиатора, при этом охлаждается.
Охлажденная жидкость по патрубку 11 поступает в насос 4 и вновь
подводится к наиболее нагретым частям двигателя. Для быстрого прогрева в системе
охлаждения установлен термостат 5. Когда двигатель не прогрет, запорный
клапан закрыт и жидкость не может попасть в радиатор. Она циркулирует по
«малому» кругу, включающему насос, рубашки, термостат. Поэтому она быстро
прогревается, при этом запорный клапан открывается и в круг циркуляции
включается радиатор. Проходное сечение клапана регулируется автоматически, в
зависимости от температуры охлаждающей жидкости. Дополнительно, температурный
режим двигателя внутреннего сгорания может поддерживаться за счет изменения
интенсивности воздушного потока – жалюзями или дополнительным электрическим
вентилятором.

Основная особенность системы охлаждения
современного двигателя – принудительный способ охлаждения каждой из рабочей
поверхностей без смены направления движения жидкости. В этом случае эффективно
используется тепловое движение жидкости (за счет разности температур слоев),
совпадающее по направлению с циркуляцией за счет насоса. Другая особенность –
возможность циркуляции жидкости одновременно по «большому» и «малому» кругу
циркуляции, и по каждому контуру в отдельности.

Большой коэффициент объемного расширения
охлаждающей жидкости делает обязательным применение расширительного бачка 10
в системе охлаждения.

Контроль температуры охлаждающей жидкости
осуществляется с помощью дистанционных магнитоэлектрических термометров,
состоящих из указателей и встроенных в систему охлаждения датчиков. О перегреве
жидкости в системе охлаждения сигнализирует контрольная лампочка, установленная
на щитке приборов (автомобили (ЗИЛ-130, ГАЗ-53-12, ГАЗ-24-10) и соединенная с
термодатчиком, ввернутым в верхний бачок радиатора.

Кроме основного назначения, система охлаждения
двигателя используется для отопления пассажирского помещения кузовов легковых
автомобилей и автобусов, а также кабин грузовых автомобилей. Для этой цели в
отопительной системе имеются специально встроенные в салон кузова или кабины
радиаторы, к которым через кран и шланги нагретая жидкость подается из системы
охлаждения двигателя.

В качестве
охлаждающих жидкостей применяется вода или ее этиленгликолевые смеси –
антифризы. Температура кипения этих
жидкостей значительно превышает 100 °С, а присадки значительно уменьшают
коррозию металлов, трения, вспенивания, стабилизируют химический состав.
Широкое распространение получили смеси, замерзающие
при низкой температуре: ТОСОЛ А-40 и ТОСОЛ А-65. Оба антифриза получаются
разбавлением технического этиленгликоля водой, например ТОСОЛ А-40 представляет
собой 50%-ную смесь воды с этиленгликолем, которая при температуре – 40
°С превращается не в лед, а в густую массу, не вызывающую повреждения блока
цилиндров или радиатора.

Система охлаждения двигателя

Почему ваш автомобиль перегревается? Описание системы охлаждения автомобиля

Перегрев двигателя автомобиля может случиться с каждым. Что угодно, от утечки в одном из шлангов охлаждающей жидкости до неисправности вентилятора радиатора, может привести к тому, что вы застрянете посреди дороги. В большинстве случаев перегрева двигателя проблема кроется в системе охлаждения двигателя автомобиля.

Что такое система охлаждения двигателя?

Большинство автомобилей, работающих на бензине или дизельном топливе, работают с помощью теплового двигателя, называемого двигателем внутреннего сгорания (ДВС). Блок двигателя ДВС содержит цилиндров . Газы расширяются при высокой температуре внутри этих цилиндров, толкая в них поршни . Движение поршней в этих цилиндрах и последующее вращательное движение коленчатого вала генерирует мощность. В результате этого рано или поздно двигатель начнет выделять много тепла.

4-цилиндровый бензиновый двигатель

Чтобы автомобильный двигатель работал плавно, мы должны найти способ что-то сделать с выделяемым им избыточным теплом. Система охлаждения двигателя автомобиля как нельзя лучше подходит для этой работы. Нельзя отрицать, что приличный автомобильный двигатель требует надежной системы охлаждения двигателя в хорошем рабочем состоянии. Итак, приступим к главному вопросу. Как работает система охлаждения двигателя?

Во-первых, давайте рассмотрим различные компоненты, из которых состоит система охлаждения автомобиля.

1. Радиатор
   

   Радиатор | Источник (1)

   Основная задача радиатора — снизить температуру охлаждающей жидкости, протекающей через него. Эта горячая жидкость поступает из двигателя автомобиля. Радиатор имеет огромную площадь поверхности и передает тепло от охлаждающей жидкости в атмосферу.

2. Термостат
   

   Термостат

   Термостат играет большую роль, когда речь идет о подаче охлаждающей жидкости в двигатель. Для двигателя, который работает на холостом ходу или холодный, главный клапан термостата будет закрыт.

3. Охлаждающая жидкость
   

   Coolant Check

   Разбавленный антифриз. Антифриз — это этиленгликоль, смешанный с водой. Охлаждающая жидкость имеет более низкую температуру замерзания по сравнению с водой. Если вместо охлаждающей жидкости использовать воду, в холодные дни вода замерзнет, ​​расширится и вызовет износ двигателя.

4. Датчик/переключатель температуры охлаждающей жидкости
   

   Датчик ЕСТ | Источник (1)

   Датчик ЕСТ — это то, что он говорит, он измеряет температуру охлаждающей жидкости. Мы получаем представление о том, выделяет ли двигатель слишком много тепла или нет.

5. Насос воды/охлаждающей жидкости

   Водяной насос подключен к двигателю для его работы. Он прокачивает смесь антифриза по всей системе охлаждения двигателя автомобиля.

6. Расширительный бак

   Расширительный бачок охлаждающей жидкости регулирует давление в системе. Кроме того, это помогает сбросить давление, созданное в радиаторе. Почти все автомобили имеют расширительный бачок.

Как работает система охлаждения двигателя автомобиля?

Источник (1)

Термостат по сути является клапаном. Кроме того, термостат также определяет температуру охлаждающей жидкости. Когда вы только запускаете двигатель, охлаждающая жидкость будет ну очень холодной. Следовательно, через перепускной клапан охлаждающая жидкость будет поступать прямо к двигателю (все вместе минуя радиатор). Таким образом, двигатель начинает работать, и вскоре двигатель нагревается. А также охлаждающая жидкость в двигателе. Это повышение температуры охлаждающей жидкости может привести к закрытию перепускного клапана термостата и последующему открытию основного клапана. Теперь горячая жидкость должна попасть в радиатор, чтобы остыть.

Через главный клапан термостата и через верхний патрубок радиатора горячая жидкость будет стекать к радиатору. Радиатор будет поглощать избыточное тепло охлаждающей жидкости и отдавать тепловую энергию обратно в воздух. Тем временем холодная охлаждающая жидкость в радиаторе возвращается к двигателю.

Контур обратной связи

Но что происходит, когда охлаждающая жидкость в радиаторе нагревается? Вот где в дело вступают вентилятор радиатора и датчик температуры охлаждающей жидкости. Датчик температуры охлаждающей жидкости обычно находится рядом с корпусом термостата. Датчик температуры определяет, горячая ли охлаждающая жидкость, поступающая из радиатора. Затем включается вентилятор радиатора, подключенный к датчику температуры охлаждающей жидкости. Вентилятор снижает температуру охлаждающей жидкости в радиаторе. Следовательно, эта петля обратной связи продолжается и продолжается в бесконечном цикле, пока работает двигатель. Таким образом, охлаждающая жидкость будет поступать к двигателю от радиатора и течь обратно к радиатору от двигателя автомобиля.

Крышка радиатора

Область высокого давления

Кроме того, мы должны упомянуть, что жидкости имеют свойство расширяться и нагреваться в такой замкнутой системе, как эта. Охлаждающая жидкость ничем не отличается. Когда это произойдет, охлаждающая жидкость должна будет отклониться от вышеупомянутого контура. В радиаторе охлаждающая жидкость расширялась и становилась под давлением. В результате часть охлаждающей жидкости будет поступать в расширительный бачок через впускное отверстие в крышке радиатора. Когда жидкость в радиаторе остывает, образуется пустота. В дальнейшем охлаждающая жидкость из расширительного бачка автоматически перетекала бы в зону низкого давления, образовавшуюся в радиаторе.

Загрузите приложение GoMechanic прямо сейчас!

Почему ваш двигатель перегревается?

9 способов предотвратить перегрев автомобиля

Система охлаждения вашего автомобиля состоит из множества частей, которые дополняют друг друга. Когда в одном из компонентов развиваются осложнения, работа всей системы подвергается опасности. Как и любая другая система, эта тоже подвержена неизбежному обесцениванию. Когда в системе охлаждения двигателя что-то не так, он может перегреться, что вызовет серьезную головную боль.

Вот некоторые проблемы с системой охлаждения двигателя:

1. Утечка жидкостей
   

   Утечка охлаждающей жидкости

   Смесь антифриза в системе охлаждения проходит через несколько клапанов и шлангов внутри системы. Если в каком-либо из них появятся какие-либо разрывы или трещины, охлаждающая жидкость может вытечь, и двигатель в конечном итоге перегреется. Вы можете попытаться обнаружить это по сладкому запаху, который может исходить из передней части автомобиля.

2. Возможно, вам придется пополнить
   

   Низкий уровень охлаждающей жидкости

   Уровень охлаждающей жидкости в системе может упасть. Это может быть проблематично. Но как только вы долейте охлаждающую жидкость, двигатель остынет. Однако не забывайте использовать правильную смесь антифриза для вашего автомобиля. Кроме того, вы должны стараться не ошибиться в пропорции воды к антифризу или использовать другой тип антифриза. В обоих случаях вы столкнетесь с еще некоторыми проблемами с двигателем в будущем.

3. Что-то не так с термостатом

   Термостат вашего автомобиля может быть поврежден. Если один из клапанов в термостате вовремя не откроется, то охлаждающая жидкость не попадет в двигатель или не потечет к радиатору. Тогда двигатель обязательно перегреется.

4. Вентилятор радиатора работает?

   Возможно, проблема в соединении между вентилятором радиатора и датчиком температуры охлаждающей жидкости. В результате вентилятор радиатора может работать неправильно. В итоге двигатель перегревался.

5. Насос для грязной воды возможно

   Что-то могло привести к поломке водяного насоса или насоса охлаждающей жидкости. Поток охлаждающей жидкости по всей системе может быть затруднен, если в насосе скопились какие-либо остатки. Двигатель обязательно перегреется, если охлаждающая жидкость плохо течет.