Ремонт и техническое обслуживание системы охлаждения
Признаками неисправности системы охлаждения являются: подтекание охлаждающей жидкости, перегрев или переохлаждение двигателя. Кроме этого повышенный шум при работе жидкостного насоса, который возникает при выходе из строя его подшипников, также свидетельствует о неисправности системы охлаждения.
Протекание охлаждающей жидкости может быть вызвано следующими причинами:
1) негерметичное соединение шлангов системы охлаждения со штуцерами и патрубками;
2) негерметичность спускных пробок и краника отопителя;
3) неплотность соединения фланцев патрубков;
4) повреждение шлангов;
5) трещины в бачках или в середине радиатора;
6) износ самоподжимного сальникового устройства.
Проверка герметичности системы охлаждения осуществляется при помощи специального прибора. Прибор устанавливают вместо пробки на голову радиатора или расширительного бачка, затем устройство создает избыточное давление в системе охлаждения 0,05-0,07 МПа. При таком давлении не допускается протекание жидкости из системы. В случае неисправности системы охлаждения протекание жидкости легко обнаруживается по падению уровня охлаждающей жидкости, а также по мокрым следам. Негерметичность соединений шлангов и фланцев патрубков устраняется подтяжкой их креплений. Поврежденные краники, пробки и шланги подлежат замене на новые.
Протекание жидкости через трещины в баке или в радиаторе устраняют запаиванием или заклеиванием. Незначительное протекание жидкости через радиатор может быть устранено при помощи специального герметика, который добавляется в радиатор вместе с охлаждающей жидкостью. Однако герметик устраняет протекание лишь на время и может оказать вредное воздействие на систему охлаждения в целом. Это вызвано тем, что герметик, попадая в радиатор, откладывается не только на поврежденном участке, но также и на остальных поверхностях, в результате этого увеличивается количество отложений на внутренней поверхности элементов системы охлаждения.
Эти отложения могут ухудшить циркуляцию охлаждающей жидкости в системе охлаждения, и в результате этого нужно будет менять не только негерметичный радиатор, но также и проводить промывку всей системы охлаждения.
При вытекании жидкости через дренажное отверстие жидкостного насоса необходимо снять насос с автомобиля и произвести его ремонт или замену. Если вытекание обнаружилось во время обкатки автомобиля, то оно может быть результатом незаконченной приработки деталей уплотнения, в этом случае нет необходимости устранять протечку, она пропадет сама. Не разрешается устранять протечку закрытием дренажного отверстия, так как в дальнейшем это приведет к попаданию охлаждающей жидкости в подшипники насоса, что, в свою очередь, приведет к их разрушению.
Перегрев двигателя автомобиля характеризуется повышением температуры охлаждающей жидкости, что, в свою очередь, может привести к ее закипанию.
Перегрев может возникнуть в результате следующих причин:
1) недостаточного уровня охлаждающей жидкости;
2) из-за пробуксовки или обрыва ремня привода жидкостного насоса от зубчатого ремня газораспределительного механизма;
3) в результате засорения воздушных проходов в сердцевине радиатора;
4.
) из-за отложений загрязнений и накипи в радиаторе и на стенках рубашки охлаждения;
5) по причине неисправности электровентилятора;
6) в результате поломки крыльчатки жидкостного насоса;
7) из-за неисправности термостата.
При перегреве двигателя охлаждающая жидкость увеличивается в объеме, это может привести к ее вытеканию через пробку распределительного бака. При сильном увеличении температуры (свыше 110 °С) охлаждающая жидкость закипает, значительно увеличивается в объеме, в результате этого происходит сильное увеличение давления внутри системы охлаждения, и герметичность радиатора может нарушиться. Кроме того, в результате перегрева происходит падение мощности двигателя из-за ухудшения наполнения цилиндров горючей смесью. Помимо этого при перегреве падает давление моторного масла и происходит его частичное выгорание, в результате этого происходит усиленное изнашивание поршневой группы и цилиндров. При длительной работе двигателя с повышенной температурой происходит заклинивание поршней в цилиндрах, что приводит к поломке двигателя.
Поэтому при первых признаках перегрева необходимо сразу приступить к их устранению.
Пробуксовка ремня Привода жидкостного насоса может происходить в результате его слабого натяжения или замасливания. Натяжение ремня вентилятора происходит в результате его ослабления. Кроме перегрева двигателя признаками пробуксовки являются подергивание стрелки амперметра, а также недозаряд аккумуляторной батареи. Проверка натяжения ремня осуществляется по прогибу ремня в результате приложения к нему определенного усилия. Для этого лучше всего применять специальное динамометрическое устройство, которое состоит из планки и динамометра со шкалой. При измерении прогиба планку опирают на шкивы ремня, затем, надавливая на ручку до упора, снимают со шкалы значение приложенного к ремню усилия. При регулировке натяжения ремня нужно учитывать, что при недостаточном натяжении ремня на больших оборотах двигателя из-за пробуксовки он будет нагреваться, и это приведет к его износу и расслоению.
Однако при сильном натяжении ремня происходит ускоренный износ подшипников жидкостного насоса и генератора. Кроме того, чрезмерное натяжение приводит к вытягиванию и разрушению ремня.
Для того чтобы удалить замасливание ремня, необходимо протереть ремень и ручьи приводных шкивов тряпкой, смоченной в бензине.
Засорение воздушных проходов в сердцевине радиатора определяют при внешнем осмотре. Засорение проходов удаляют прочисткой щеткой с длинной щетиной, после этого их промывают струей воды и продувают сжатым воздухом. Засорение и образование накипи в рубаке охлаждения и в радиаторе ухудшает теплоотдачу и в результате этого вызывает перегрев двигателя. Для устранения этого необходимо промыть систему охлаждения специальным составом, затем промыть ее чистой водой и заправить охлаждающей жидкостью.
Переохлаждение двигателя, как правило, вызвано неисправностью термостата. Работа двигателя при низкой температуре охлаждающей жидкости может привести с усиленному изнашиванию деталей кривошипно-шатунного механизма и к потере мощности по причине ухудшения условий смазки.
При ремонте или замене элементов системы охлаждения необходимо полностью или частично слить охлаждающую жидкость. Для этого следует отвернуть сливные пробки или краники и открыть крышку радиатора или расширительного бачка. Для того чтобы можно было после ремонта вновь использовать жидкость, сливать ее следует в чистую посуду.
Необходимо ежедневно проверять натяжение ремня привода жидкостного насоса и генератора, а также контролировать уровень охлаждающей жидкости и ее протекание. Во время работы двигателя, а также после его остановки уровень жидкости повышен из-за ее температурного расширения. Поэтому контроль уровня жидкости осуществляется на холодном двигателе. В качестве охлаждающей жидкости чаще всего применяют «Тосол-А40» и «Тосол-А65». Не допускается попадание в охлаждающую жидкость нефтепродуктов, потому что это приводит в резкому вспениванию охлаждающей жидкости, что, в свою очередь, приводит к перегреву двигателя. Кроме этого из-за вспенивания может произойти выброс жидкости из радиатора или расширительного бака.
Для автомобилей, которые эксплуатируются круглогодично в южных регионах страны или в районах средней полосы и Севера в теплое время года, допускается заливать в качестве охлаждающей жидкости чистую или дистиллированную воду. Для этого сливают низкозамерзающую жидкость, затем заливают до полного уровня воду, запускают двигатель и прогревают его до температуры 80-90 °С. После этого двигатель останавливают, воду сливают и окончательно заполняют системы чистой водой. Однако следует учитывать, что применение даже чистой и мягкой воды приводит к образованию накипи, поэтому рекомендуется при заливке добавлять в воду препарат «Антинакипин». Если в системе охлаждения установлен алюминиевый радиатор, то не рекомендуется применять в качестве охлаждающей жидкости воду, так как это может привести к окислению трубок.
Через каждые 60 000 км пробега или через два года эксплуатации необходимо производить замену тосола на новый. Замена охлаждающей жидкости осуществляется в следующем порядке:
1) снимается пробка заливной горловины расширительного бачка;
2) открывается кран отопителя салона кузова;
3) выворачиваются сливные пробки радиатора и блока цилиндров;
4) сливают охлаждающую жидкость в посуду.
После того как старый тосол слить необходимо залить в систему охлаждения воду и дать двигателю поработать 3-4 минуты, после этого воду сливают и заливают новый тосол. При снижении уровня жидкости за счет её испарения в систему охлаждения необходимо долить воды.
Техническое обслуживание системы охлаждения двигателя
Система охлаждения служит для обеспечения нормального теплового режима работы двигателя. От технического состояния системы охлаждения в значительной степени зависят экономичность работы и надежность двигателя.
В двигателе внутреннего сгорания до 25…30 % энергии топлива поглощается системой охлаждения, моторным маслом, стенками цилиндров. При исправной системе охлаждения обеспечивается нормальный тепловой режим (85…95 °С).
Для обеспечения нормальной работы двигателя необходимо, чтобы температура охлаждающей жидкости в системе поддерживалась в определенных пределах: 80…95°С для автомобилей моделей ЗИЛ; 80…98°С для автомобилей моделей КамАЗ-740; 80…90°С для автомобилей моделей 3M3.
При загорании контрольной лампы — сигнализатора аварийного перегрева охлаждающей жидкости двигатель должен быть остановлен для устранения причины перегрева.
Основными неисправностями системы охлаждения являются ее негерметичность и недостаточная эффективность, заключающаяся в повышении или понижении рабочей температуры двигателя.
Герметичность системы охлаждения оценивают визуально по наличию подтеканий из соединений, шлангов, прокладки или сальника жидкостного насоса и т.д. Также ее можно оценить методом опрессовки (рисунок 14), создавая в верхней части радиатора давление 0,06…0,1 МПа, поддерживаемое пневматическим редуктором 1.
Если подтеканий нет, то показания прибора стабильны. При негерметичности прокладки головки блока или наличии трещин в двигателе, куда будет уходить жидкость, наблюдается колебание стрелки манометра и снижение давления.
1 – пневморедуктор; 2 – манометр; 3 – герметизирующая насадка; 4 – радиатор
Рисунок 14– Схема проверки системы охлаждения опрессовкой
При изменении теплового режима проверяют натяжение ремня привода жидкостного насоса, его производительность, охлаждающую способность радиатора, исправность термостата и других деталей.
Натяжение ремня влияет на производительность насоса и определяется по величине прогиба при нажатии на середину ведущей ветви ремня с требуемым усилием. Для легковых автомобилей нормальным считается прогиб 8…12 мм при усилии 20…30 Н, для грузовых – 10…20 мм при усилии 30…40 Н. Прогиб ремня определяется с помощью динамометрического устройства (рисунок 11). Его устанавливают с помощью захвата 7 на середину ветви ремня и нажимают на рукоятку 1 до достижения требуемого усилия, фиксируемого по шкале 2. Прогибающийся ремень воздействует на подвижные лепестки 5, закрепленные на одной оси 6, заставляя их складываться. Устройство снимают и по шкале лепестков 5 (выбирается в зависимости от межцентрового расстояния ременной передачи: 150…250 мм, 250…230 мм и т.д.) считывают величину прогиба в миллиметрах.
1 – динамометрическая рукоятка; 2 – шкала динамометра; 3 – пружина; 4 – шток; 5 – складывающиеся лепестки; 6 – ось лепестков; 7 – захват; 8 – ремень
Рисунок 15 – Схема динамометрического устройства для измерения натяжения ремня
Техническое состояние термостата проверяют в случае замедленного прогрева двигателя или его быстрого перегрева.
При проверке его опускают в ванночку с нагреваемой водой (рисунок 16) и фиксируют температуру. Клапан исправного термостата должен начинать открываться при температуре 75…80 °С. За температуру открытия принимается та, при которой ход клапана составляет 0,1 мм. Полное открытие (ход клапана 6…8 мм) должно осуществляться при температуре 90…95 °С. Допускается потеря хода клапана не более 20 %. Если термостат не соответствует указанным требованиям, его заменяют на новый.
1 – кронштейн; 2 – термометр; 3 – индикатор; 4 – термостат; 5 – ванна с водой; 6 – электронагреватель
Рисунок 16 – Схема проверки термостата
Исправность термостата можно проверить непосредственно на автомобиле. При исправном термостате во время прогрева двигателя верхний резервуар радиатора должен быть холодным. Нагрев резервуара должен начинаться после показания стрелки указателя температуры охлаждающей жидкости на щитке приборов у двигателя КамАЗ-740 — 800С, у двигателей ЯМЗ, ЗИЛ, 3M3-53 – 66…70°С.
Также исправность термостата и системы охлаждения можно проверить по разнице температур верхнего и нижнего резервуаров радиатора, которая должна находиться в пределах 8…120С при полностью прогретом двигателе.
Пробка радиатора (расширительного бачка) должна герметично закрывать систему охлаждения. Паровой клапан, предназначенный для предохранения радиатора от повышенного давления паров охлаждающей жидкости, должен открываться при избыточном давлении 45…70 кПа. Воздушный клапан пробки, предохраняющий радиатор от снижения давления при остывании и конденсации жидкости, должен впускать воздух в систему охлаждения при разрежении 5…10 кПа.
В настоящее время систему охлаждения заполняют специальными незамерзающими жидкостями (антифризами), представляющими собой смесь этиленгликоля с водой (плотность раствора 1067…1085 кг/м3) с добавлением антипенных и антикоррозионных присадок. Однако возможно использование и воды. Но при этом на внутренних поверхностях элементов системы охлаждения образуются отложения солей Са, Мg и других металлов, содержащихся в воде.
Накипь обладает низкой теплопроводностью и затрудняет теплообмен между водой и элементами системы охлаждения, уменьшает сечение трубок радиатора, затрудняет циркуляцию воды. Например, накипь толщиной более 1 мм способствует увеличению расхода топлива до 20…25 %, масла – до 25…30 %, снижению мощности двигателя до 10…20 %. Для уменьшения этой накипи в систему охлаждения заливают «умягченную» воду с малым содержанием солей. Ее получают электромагнитной обработкой воды, когда она многократно прокачивается через силовое магнитное поле в направлении, перпендикулярном силовым линиям. При этом вода приобретает новые свойства: содержащиеся в ней соли не образуют накипи и выпадают в виде шлама. Кроме того, она способствует растворению ранее образовавшейся накипи, превращая ее в легко смываемый порошок. Смягчать воду можно также кипячением, добавлением соды, извести, нашатырного спирта или очисткой воды от солей пропусканием ее через минеральные, глауконитные или натрий-катионовые фильтры.
Если накипь все же есть, то ее удаляют специальными веществами.
Они подразделяются на щелочные и кислотные. Основу щелочных составов составляет каустическая или кальцинированная сода (1 кг соды и 0,15 кг керосина на 10 литров воды). Их заливают в систему на 5…10 часов, затем запускают двигатель на 15…20 минут и раствор сливают. После этого целесообразно провести промывку системы охлаждения водой, так как щелочные растворы вызывают коррозию цветных металлов: алюминиевых сплавов головки цилиндров, латунных элементов радиатора и мест их спайки.
В качестве кислотных используют 5…10 % водный раствор соляной кислоты с добавкой 3…4 грамма на литр утропина для предохранения черных металлов от коррозии. Шлам смывают водой, пропуская ее в направлении, обратном циркуляции охлаждающей жидкости.
При заливке охлаждающей жидкости в систему необходимо открыть кран контроля уровня на расширительном бачке, пробку радиатора, сливные краны радиатора и блока цилиндров и закрыть их после появления из них жидкости. В радиаторе уровень охлаждающей жидкости должен достигать нижнего торца его горловины.
После пуска двигателя и его работы на режиме холостого хода около 1 минуты, нужно проверить уровень жидкости в радиаторе и при необходимости долить ее.
Если необходимо слить жидкость из системы охлаждения, нужно снять пробку радиатора и открыть сливные краны радиатора, блока цилиндров и отопителя. При наличии предпускового подогревателя открыть краны котла, насосного агрегата. После полного слива жидкости у автомобиля на стоянке спускные краны следует оставить открытыми. При замерзании кранов в открытом положении закрывать их нужно после заливки в систему жидкости в процессе прогрева двигателя, когда из кранов потечет жидкость. Необходимо систематически следить за состоянием всех уплотнений, не допускать течи жидкости из системы охлаждения.
Негерметичность соединений шлангов системы охлаждения со штуцерами и патрубками, неплотность соединений фланцев патрубков, негерметичность сливных пробок и крана отопителя, повреждения шлангов, трещины в бачках и сердцевине радиатора, износ сальникового уплотнителя жидкостного насоса вызывают подтекание, утечку охлаждающей жидкости.
Жидкостные насосы проверяют на отсутствие утечек через нижнее контрольное отверстие.
Для поддержания жидкостного насоса в исправном состоянии необходимы его своевременный осмотр и обслуживание. Техническое обслуживание жидкостного насоса заключается в своевременной регулировке натяжения приводного ремня, смазке шариковых подшипников, замене деталей уплотнения крыльчатки насоса. У некоторых автомобилей, чтобы избежать поломки корпуса жидкостного насоса, при его разборке необходимо пользоваться специальным съемником. Крыльчатку жидкостного насоса нельзя снимать съемником, который применяют для снятия приводных шкивов или ступиц, иначе она будет повреждена или выведена из строя, так как изготовлена из пластмассы или чугуна и легко ломается.
Для устранения утечки охлаждающей жидкости из насоса, заменяют текстолитовую шайбу и резиновые манжеты или сальник. Сальник жидкостного насоса, прокладки и зубчатый ремень, если используется ременной привод, а также ременной шкив при ремонте насоса нужно заменить.
Производить разборку и сборку насоса с применением ударов молотка нельзя. Подшипники насоса смазывают до тех пор, пока свежая смазка не появится из контрольного отверстия. Избыток масла нужно удалить, так как оно может попасть на приводной ремень.
Заливать холодную жидкость в горячий двигатель нельзя, так как это может привести к образованию трещин в рубашке охлаждения блока цилиндров.
Запрещается пуск и кратковременная работа двигателя после слива охлаждающей жидкости, так как это может привести к разрушению уплотнительных резиновых колец гильз цилиндров, выпадению седел клапанов, прогоранию прокладок головок блоков и короблению головок блоков цилиндров.
При СО (сезонном техническим обслуживанием автомобиля) для удаления шлама (если в системе охлаждения использовалась вода) систему охлаждения промывают струей воды под давлением 0,15—0,2 МПа (при снятом термостате) раздельно (сначала рубашку охлаждения, а потом радиатор) в направлении, обратном циркуляции охлаждающей жидкости.
Промывку выполняют до появления чистой воды.
В качестве охлаждающей жидкости применяется водный раствор этиленгликоля (антифриз Тосол-40, Тосол-65 и др.). Важно учитывать, что антифриз – как и любая жидкость при нагреве имеет свойство расширяться, поэтому не следует заполнять систему так, чтобы в бачке ее уровень был «под завязку». Обычно на бачке имеется метка максимального заполнения бачка, если таковой нет, его не следует заполнять более чем наполовину. Уровень в бачке должен соблюдаться уже после полного заполнения системы. Периодичность замены антифриза во многом зависит от химического состава и присадок. Некоторые жидкости способны отработать 250 тыс. км. В целом же считается, что ресурс жидкости составляет 100-200 тыс. км. В случае если в процессе использования жидкость изменила цвет и приобрела красновато-коричневый, ржавый оттенок — это является сигналом срочной замены антифриза. Жидкость в таком состоянии принимает не только агрессивный вид, но и разрушает изнутри систему охлаждения.
Просмотров: 2 040
Как работает система охлаждения двигателя
Опубликовано в: Советы по вождению.
Двигатель является важной частью вашего автомобиля, он несет ответственность за выработку энергии, необходимой для движения вашего автомобиля и вас. Для этого он сжигает топливо для работы и в процессе вырабатывает тепло. Для поддержания работы двигателя транспортного средства, а также обеспечения максимальной производительности вашего автомобиля необходимо поддерживать работу двигателя в оптимальном диапазоне рабочих температур, и именно здесь система охлаждения двигателя становится важной.
Вас интересует, как работает система охлаждения двигателя? Читайте дальше и узнайте, как поддерживать правильную работу двигателя, чтобы поршневые кольца не приварились к стенкам цилиндра двигателя.
Компоненты системы охлаждения
Радиатор
Как работает система охлаждения двигателя
Работа радиатора заключается в отводе тепла, выделяемого двигателем, в окружающую среду.
Обычно он состоит из плоских алюминиевых ребер и пластикового верха или, в старых моделях автомобилей, из медного сердечника и латунного верха. Он состоит из различных частей, в том числе впускного и выпускного отверстий, герметизирующей крышки и сливной пробки.
Вентиляторы охлаждения радиатора
Вентиляторы охлаждения радиатора
Радиатор оснащен вентиляторами, которые нагнетают холодный воздух через ребра радиатора. Вентиляторов может быть один или два, но все они имеют крышку, предназначенную для защиты пальцев и прямого потока воздуха. В более старых моделях вентилятор включается всякий раз, когда работает двигатель, но в более новых моделях вентилятор управляется компьютером, который изменяет скорость вращения вентилятора в зависимости от температуры двигателя.
Герметичная крышка и резервный бак для воды
Крышка под давлением и вода в резервном баке
По мере повышения температуры двигателя по сравнению с начальной температурой запуска температура охлаждающей жидкости, циркулирующей вокруг блока цилиндров, также увеличивается, что приводит к расширению охлаждающей жидкости.
Поскольку это расширение происходит в герметичной системе, внутреннее давление будет увеличиваться, позволяя охлаждающей жидкости безопасно достигать температуры 240 градусов без кипения.
Если давление продолжает увеличиваться, клапан в крышке давления выпускает некоторое количество охлаждающей жидкости в резервный резервуар для воды. Это одна из причин, по которой вы должны заполнять этот бак только до рекомендуемого максимума, если вы заполните отмеченную линию, есть вероятность, что ваша охлаждающая жидкость будет потрачена впустую, когда уровень жидкости начнет увеличиваться.
Датчик температуры охлаждающей жидкости
Датчик температуры охлаждающей жидкости
Одно только название должно дать вам представление о том, что делает этот компонент, это датчик температуры, который служит для считывания температуры двигателя. Это компонент, который предоставляет необходимые данные, используемые компьютером автомобиля для управления работой вентилятора радиатора, оптимизации впрыска топлива и опережения зажигания двигателя, а также источник показаний температуры двигателя, отображаемых на консоли водителя.
Насос
Насос
Насос служит той же цели, что и сердце – циркулирует охлаждающая жидкость. В его корпусе находится радиальное рабочее колесо, которое с помощью поликлинового ремня приводится в движение вращательным движением двигателя. При работающем двигателе насос поддерживает циркуляцию охлаждающей жидкости.
Охлаждающая жидкость
С технической точки зрения охлаждающая жидкость не считается частью системы охлаждения. Но именно это делает возможным охлаждение двигателя. Если помпу считать сердцем системы охлаждения, то охлаждающей жидкостью будет кровь, без нее помпа бесполезна. Он может быть в газообразном или жидком состоянии. Когда он циркулирует в двигателе, он поглощает выделяемое тепло и передает тепло радиатору, чтобы избавиться от него.
Термостат
Термостат
Термостат — это просто клапан, который проверяет температуру охлаждающей жидкости и пропускает ее к радиатору только при превышении определенного значения температуры. Это означает, что когда вы впервые запускаете двигатель, охлаждающая жидкость циркулирует в двигателе (во избежание горячих точек) до тех пор, пока двигатель не прогреется до эффективной рабочей температуры, только тогда охлаждающая жидкость может протекать через радиатор и сбрасываться.
жара.
Обходная система
Обходная система — это то, на что она похожа. Это канал, который перенаправляет охлаждающую жидкость к насосу, а не к радиатору. Когда двигатель только запускается и его температура не достигает эффективной рабочей температуры, термостат закрывается, поэтому охлаждающая жидкость может рециркулировать вокруг двигателя без потери тепла на радиаторе.
Шланги
Поскольку охлаждающая жидкость должна выйти из емкости для хранения и пройти через насос, блок цилиндров и радиатор, для нее нужна соединительная цепь, и шланг делает это, соедините эти отдельные части.
В большинстве автомобилей используется устойчивая к высоким температурам резина, но некоторые двигатели имеют встроенный проход в передней части корпуса или используют металлическую трубу. В любом случае, все они рассчитаны на то, чтобы выдерживать давление в системе охлаждения. Если вы заметили, что резина начинает выглядеть потрескавшейся и сухой, или становится рыхлой и мягкой, или немного вздувается на любом из концов, то пришло время заменить их.
Собираем все вместе
Собираем все вместе
Как только вы запускаете двигатель и поршни начинают двигаться, выделяется тепло. Благодаря движению поршня насос охлаждающей жидкости получает питание для циркуляции охлаждающей жидкости вокруг блока цилиндров.
Предполагая, что двигатель имел очень низкую начальную температуру, термостат блокирует протекание охлаждающей жидкости к радиатору (где она потеряла бы тепло), направляя уже теплую охлаждающую жидкость обратно к насосу, который рециркулирует ее.
Когда температура охлаждающей жидкости оптимальна, термостат пропускает ее к радиатору для поддержания этой рабочей температуры.
Поддерживать оптимальную температуру двигателя несложно. Если система неисправна, она будет перегреваться. Самые важные советы по техническому обслуживанию просты: перед поездкой убедитесь, что уровень охлаждающей жидкости находится на рекомендуемом уровне, периодически промывайте и доливайте охлаждающую жидкость, а также проверяйте шланги и ремни на наличие утечек или признаков ослабления.
Теги: Как работает система охлаждения двигателя
Дело больше в трансмиссии, чем в температуре обычная автомобильная система охлаждения может быть улучшена. Конечно, наша непосредственная мысль заключается в том, как система охлаждения может охлаждать двигатель. Согласно одной газете, это не так. Наоборот, ключевое слово не о «температуре»; речь идет о «трансмиссии». Учитывая передовое состояние технологии двигателей внутреннего сгорания (ДВС), некоторые недавние инновации в системе охлаждения фактически увеличат крутящий момент двигателя и экономию топлива при одновременном снижении выбросов выхлопных газов. Позвольте мне упростить эту идею: новая технология системы охлаждения заставит ДВС работать лучше и чище. Итак, давайте перейдем к той же странице, рассмотрев некоторые основы.
Статус-кво
В то время как настройка системы охлаждения для большей мощности и экономичности является головокружительной задачей, большая часть этой истории заключается в том, что текущая технология системы охлаждения не продвинулась так далеко от простых термосифонных систем, представленных во время начало 1900-х годов.
Термосифонная система обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости, позволяя термически расширенной охлаждающей жидкости подниматься из горячего двигателя в расширительный бачок латунного радиатора с вертикальным сердечником. Когда охлаждающая жидкость начинает опускаться из-за теплового сжатия, охлаждающая жидкость излучает тепло в воздушную массу, проходящую через сердцевину радиатора. После того как сердцевина радиатора рассеивает тепло охлаждающей жидкости, поток охлаждающей жидкости возвращается в нижний блок двигателя, чтобы повторить цикл. Но, какими бы простыми они ни были, термосифонные системы хорошо работали только с двигателями мощностью менее 30 л.с.
Водяные насосы
С появлением большей мощности центробежные водяные насосы с ременным приводом превратили термосифонную систему в современную систему охлаждения с принудительным потоком, которая может работать практически в любом климате. К сожалению, центробежный водяной насос обеспечивает большую циркуляцию охлаждающей жидкости, чем требуется двигателю в большинстве дорожных ситуаций, что делает его крайне неэффективным с точки зрения современного энергосбережения.
Распределение охлаждающей жидкости
Распределение воды через головку блока цилиндров контролируется каналами , отлитыми в блоке, и каналами, выштампованными в прокладке головки блока цилиндров. Независимо от системы, распределение равномерного потока охлаждающей жидкости через блок цилиндров, головку блока цилиндров и вокруг горячих выпускных отверстий остается основной задачей любой современной системы охлаждения.
Термостаты
В идеале ДВС должен работать при температуре, близкой к температуре кипения воды, чтобы вода, побочный продукт сгорания, испарялась из моторного масла при нормальной работе. Без установки высокой температуры охлаждающей жидкости моторное масло быстро превращается в черную высоковязкую грязь, которая забивает жизненно важные масляные каналы и вызывает коррозию внутренних деталей. Сегодня термостаты, управляемые восковыми гранулами, являются стандартным методом механического управления потоком и температурой охлаждающей жидкости.
Байпасы охлаждающей жидкости
Термостат блокирует подачу охлаждающей жидкости во время прогрева двигателя, что вызывает заметную разницу в скорости теплового расширения между чугунными блоками цилиндров и алюминиевыми головками цилиндров. Это неравенство теплопередачи может в конечном итоге вызвать усталость металла в головке блока цилиндров и выход из строя прокладки головки блока цилиндров. Перепускной контур охлаждающей жидкости позволяет водяному насосу равномерно прогревать двигатель в сборе за счет циркуляции охлаждающей жидкости через блок цилиндров и головку цилиндров при закрытом термостате. В большинстве байпасных контуров охлаждающая жидкость циркулирует непосредственно от напорного патрубка водяного насоса к основанию термостата, что обеспечивает точную температуру открытия термостата.
Радиаторы
Радиатор отводит тепло от охлаждающей жидкости, передавая его в относительно холодную атмосферу. Радиаторы эволюционировали от латунных радиаторов прошлого к современным радиаторам с алюминиевым сердечником и пластиковыми головными баками.
На практике в свое время радиаторы устанавливались в передней части листового металла кузова, чтобы собирать свободный поток воздуха на скорости. В настоящее время радиаторы размещаются за листовым металлом кузова для достижения аэродинамических целей, что создает серьезные проблемы с конструкцией, связанные с емкостью охлаждающей жидкости радиатора и воздействием свободного потока воздуха.
Охлаждающие жидкости
Хотя чистая вода является наиболее экономичным теплоносителем для системы охлаждения, она замерзает при 32º по Фаренгейту и закипает при 212º по Фаренгейту на уровне моря. Он также быстро разъедает внутренние детали системы охлаждения. Спирт, который первоначально использовался для предотвращения замерзания системы охлаждения в первых автомобилях, очень быстро выкипает при высоких рабочих температурах. Со временем спирт был заменен охлаждающими жидкостями на основе гликоля, которые при 50-процентной концентрации с водой снижают температуру замерзания примерно до -34,2º по Фаренгейту и повышают температуру кипения примерно до +225º по Фаренгейту в системе охлаждения без давления.
Системы под давлением
В 1950-х годах системы охлаждения под давлением были разработаны для предотвращения выкипания охлаждающей жидкости в жаркую погоду и на больших высотах. Кроме того, повышение давления в системе охлаждения помогает предотвратить гидравлическую эрозию крыльчатки водяного насоса при высоких оборотах двигателя и подавляет просачивание охлаждающей жидкости вокруг камеры сгорания и области выпускного отверстия головки блока цилиндров при высокой нагрузке двигателя.
Электрические вентиляторы охлаждения
Электровентилятор стал широко использоваться, когда в 1980-х годах появились переднеприводные автомобили с поперечным расположением двигателей. В отличие от вентиляторов с механическим приводом, электрические вентиляторы могут полностью контролироваться системой управления двигателем. Электрические вентиляторы охлаждения с импульсной модуляцией и переменной скоростью — это еще один элемент в наборе инструментов инженера для управления потоком охлаждающей жидкости и температурой под капотом.
Тенденции современного двигателя
Теперь мы можем перейти к изменениям в конструкции современной системы охлаждения. Короче говоря, уменьшение рабочей площади цилиндров и открытой площади камеры сгорания уменьшает тонкий слой несгоревших углеводородов (НС), прилипающих к металлическим поверхностям цилиндров, что создает выбросы выхлопных газов в пограничном слое.
С помощью компьютеризированных систем управления двигателем турбонаддув с приводом от выхлопных газов отвечает за производство двигателей с малым рабочим объемом и очень высоким выходным крутящим моментом. Благодаря прямому впрыску бензина (GDI), системе изменения фаз газораспределения (VVT) и степени сжатия до 14:1 эти малолитражные двигатели внутреннего сгорания не только обеспечивают более высокую выходную мощность при более низком уровне выбросов выхлопных газов, но и в более критической экономической плоскости. им также требуется меньше места под капотом, чем их аналогам с большим рабочим объемом.
Поскольку охлаждающая способность зависит от мощности двигателя, а не от объема двигателя, система охлаждения должна обмениваться таким же количеством тепла, как и двигатель большого объема.
Программируемые системы охлаждения
Увеличение степени механического сжатия ДВС увеличивает выходную мощность и экономию топлива. Но с увеличением степени сжатия также увеличиваются выбросы оксидов азота (NOx). Более высокие степени сжатия также требуют более дорогого высокооктанового бензина для предотвращения разрушительной детонации, которая представляет собой самовоспламенение топлива при сильном давлении в цилиндре по окружности поршня.
В то время как охлаждение головки блока цилиндров необходимо для предотвращения детонации при высоком крутящем моменте двигателя, сохранение горячего состояния головки блока цилиндров необходимо для повышения экономии топлива при низком крутящем моменте двигателя. Некоторые производители пробовали систему охлаждения с обратным потоком, при которой относительно холодная охлаждающая жидкость подается от нижнего радиатора непосредственно к головке блока цилиндров.
У меня нет данных, подтверждающих результаты обратного охлаждения при обычном использовании, но теория верна. Тем не менее, контроль температуры головки блока цилиндров остается основной целью эффективного управления охлаждающей жидкостью в современных двигателях.
Электрические термостаты
Контроль температуры головки цилиндров не является устойчивым состоянием. Теоретически, если температура головки блока цилиндров может быть снижена с помощью электроники, степень сжатия может быть увеличена. Обратной стороной этого утверждения является то, что при чрезмерном снижении температуры охлаждающей жидкости страдает экономия топлива и выбросы выхлопных газов, поскольку бензин не испаряется достаточно быстро, чтобы обеспечить эффективное сгорание топлива. Поскольку ДВС развивает наилучшую экономию топлива при высоких температурах системы охлаждения и в условиях низкого крутящего момента, из этого следует, что реальное изменение температуры охлаждающей жидкости двигателя в соответствии с условиями работы двигателя улучшает крутящий момент двигателя и увеличивает экономию топлива, поэтому мы наблюдаем компьютерную управляемые электрические термостаты в некоторых европейских приложениях.
Электрические водяные насосы
Электрические водяные насосы не новы. В настоящее время они используются в гибридных приложениях и в некоторых автомобилях класса люкс. Но само собой разумеется, что управляемый компьютером электрический водяной насос с импульсной модуляцией может работать по запросу и с переменной скоростью, в отличие от центробежного водяного насоса с ременным приводом, который постоянно работает с максимальной производительностью. Еще одним преимуществом электрического водяного насоса является то, что он может быть расположен удаленно, что, безусловно, является плюсом в сегодняшних переполненных моторных отсеках.
В настоящее время электрические водяные насосы используются в качестве вспомогательных водяных насосов в некоторых обычных силовых агрегатах. Это позволяет инженерам уменьшить паразитное сопротивление насоса с ременным приводом за счет снижения его производительности. В этой конфигурации электрический насос увеличивает поток воды в ситуациях повышенного спроса.