Устройство автомобиля: система охлаждения

Для поддержания оптимальной температуры двигателя необходима система охлаждения.

Средняя температура двигателя 800 — 900оС, при активной работе достигает 2000оС. Но периодически необходимо отводить тепло от двигателя. Если этого не делать, двигатель может перегреться.

Но система охлаждения не только охлаждает двигатель, но и участвует в его подогреве, когда тот холодный.

В большинстве автомобилей установлена жидкостная система охлаждения закрытого типа с принудительной циркуляцией жидкости и расширительным бачком (рисунок 7.1).

Рис. 7.1. Схема системы охлаждения двигателя
а) малый круг циркуляции
б) большой круг циркуляции
1 — радиатор; 2 — патрубок для циркуляции охлаждающей жидкости; 3 — расширительный бачок; 4 — термостат; 5 — водяной насос; 6 — рубашка охлаждения блока цилиндров;
7 — рубашка охлаждения головки блока; 8 — радиатор отопителя с электровентилятором; 9 — кран радиатора отопителя; 10 — пробка для слива охлаждающей жидкости из блока; 11 — пробка для слива охлаждающей жидкости из радиатора;
12 — вентилятор

Элементами системы охлаждения являются:
• рубашки охлаждения блока и головки блока цилиндров,
• центробежного насоса,
• термостата,
• радиатора с расширительным бачком,
• вентилятора,
• соединительных патрубков и шлангов.

Под руководством термостата выполняют свои функции 2 круга циркуляции (рисунок 7.1). Малый круг выполняет функцию подогрева двигателя. После нагревания жидкость начинает циркулировать по большому кругу и охлаждается в радиаторе. Нормальная температура охлаждающей жидкости равна 80-90оС.

Рубашка охлаждения двигателя – это каналы в блоке и головке блока цилиндров. По этим каналам циркулирует охлаждающая жидкость.

Насос центробежного типа способствует перемещению жидкости по рубашке и по всей системе двигателя. заставляет жидкость перемещаться по рубашке охлаждения двигателя и всей системе.

Термостат является механизмов, поддерживающим оптимальный тепловой режим двигателя. Когда запускается холодный двигатель, термостат закрыт и жидкость перемещается по малому кругу. Когда температура жидкости превышает 80-85оС, то термостат открывается, жидкость начинает циркулировать по большому кругу, попадая в радиатор и охлаждаясь.

Радиатор представляет собой множество трубок, образующих большую поверхность охлаждения. Здесь и охлаждается жидкость.

Расширительный бачок. С его помощью происходит компенсация объема жидкости, когда она нагревается и охлаждается.
Вентилятор увеличивает поток воздуха в радиатор, при помощи которого и охла

ждается жидкость.

Патрубки и шланги являются соединительным механизмом рубашки охлаждения с термостатом, насосом, радиатором и расширительным бачком.

Основные неисправности системы охлаждения.

Течь охлаждающей жидкости. Причина: повреждения радиатора, шлангов, уплотнительных прокладок и сальников. Способы устранения: подтянуть хомуты крепления шлангов и трубок, поврежденные детали заменить на новые.

Перегрев двигателя. Причина: недостаточный уровень охлаждающей жидкости, слабое натяжения ремня вентилятора, засорение трубок радиатора, неисправность термостата. Способы устранения: восстановить уровень жидкости в системе охлаждения, отрегулировать натяжение ремня вентилятора, промыть радиатор, заменить термостат.

Устройство и принцип работы системы охлаждения двигателя в автомобиле

Несмотря на то, что автомобиль – это механизм, ему не чужды некоторые человеческие черты. Например, во время движения машина расходует топливо и выделяет огромное количество тепла. Наш организм аналогично использует питательные вещества и также выделяет энергию, которая расходуется на всевозможные процессы. Чтобы поддерживать постоянную температуру тела, излишки тепла выводятся с потом, этот процесс испарение весьма энергозатратный.

А как автомобилю удается поддерживать постоянную температуру и не перегреваться? Это возможно благодаря такому важному элементу, как система охлаждения двигателя.

Что это такое, каково устройство, какой у нее принцип работы, и как диагностировать возможные неисправности, постараемся разобраться в статье ниже.

✔️ Что такое система охлаждения

✔️ Ее устройство и принцип работы

✔️ Принцип работы системы охлаждения воздушного типа

✔️ Возможные неполадки в работе и их последствия

Это система, посредством которой достигается отведение избытка тепла от автомобильного двигателя и других деталей.

Обычно это достигается путем кругового движения охлаждающей жидкости (тосол или антифриз), проходящей через специальные охлаждающие каналы. Есть два типа системы охлаждения: воздушный и водяной (жидкостный).

Некоторые двигатели охлаждаются воздушным потоком, проходящим непосредственно через корпуса цилиндров (воздушная система охлаждения).

Помимо поддержания нормальной рабочей температуры движка, данный автомобильный узел выполняет еще несколько важных функций:

• охлаждает автоматическую коробку передач;
• охлаждает выхлопные газы, а также масло;
• обеспечивает работу систем отопления и кондиционирования.

Устройство и принцип работы водяного типа

Для начала, давайте разберем, как работает водяная система охлаждения. На сегодняшний день, она наиболее распространена. Поскольку позволяет равномерно и эффективно охладить все детали, при любых условиях. Ее функционирование обеспечивают следующие элементы:

• термостат с клапаном;
• центробежная помпа;
• радиатор охлаждения масла;
• радиатор охлаждающей жидкости;
• вентилятор;
• расширительный бак;
• теплообменник обогревателя;
• патрубки: верхний, нижний;
• насос ОЖ;
• шланги.

Конструкция и устройство зависят от модели авто.

ГБЦ (головки блока цилиндров) мотора с водяным охлаждением имеют систему каналов, по которым движется тосол. Все они в верхней части конструкции сходятся к одному выходу.

Центробежная помпа, приводимая в движение шкивом и ремнем от коленвала, подает нагретый антифриз из мотора к радиатору, который является разновидностью теплообменника и имеет особую пластинчатую структуру. Такое строение, обеспечивает огромную площадь рабочей поверхности для более эффективного отвода тепла.

Отсюда избыток тепла отправляется в воздушный поток, а затем охлажденная жидкость возвращается во впускное отверстие, в нижней части блока и снова движется к двигателю. Цикл повторяется снова и снова.

Наряду с основным радиатором могут устанавливаться два дополнительных: для охлаждения масла и отработанных газов. Функционирование радиатора отработанных газов обеспечивается дополнительным насосом.

В отличие от радиатора, теплообменник отопителя нагревает проходящий, через него воздух, который направляется в салон. Для наибольшей эффективности он устанавливается на выходе нагретого тосола из мотора.

В исправном двигателе охлаждающая жидкость имеет температуру чуть ниже точки кипения. Закипание антифриза предотвращается повышенным давлением, в результате чего температура кипения также становится несколько выше. Современные модели автомобилей имеют герметичную систему охлаждения, где для компенсации изменений в объеме тосола, используется расширительный бачок. Через него, также проводится долив жидкости в систему.

Чтобы система функционировала, радиатору необходим постоянный доступ сердечника к холодному воздуху. Когда автомобиль находится в движении, то радиатор получает достаточно сильный поток воздуха, но когда машина неподвижна, либо перемещается с малой скоростью, поток воздуха направляется силой вентилятора.

Вентилятор приходит в движение от мотора, но если двигатель работает при малой нагрузке, его использование не всегда является оправданным, поскольку это приводит к бесполезному расходу топлива.

В качестве решения данной проблемы, производители авто используют специальную муфту, работающую от термочувствительного клапана, который не включает вентилятор до тех пор, пока температура охлаждающей жидкости не достигнет заданного значения.

Некоторые машины имеют вентилятор с электроприводом, также включаемый и выключаемый датчиком температуры.

Чтобы, дать двигателю быстро набрать необходимую рабочую температуру, циркуляция жидкости к радиатору перекрывается термостатом, обычно расположенным над помпой. Термостат имеет клапан, работающий от камеры, заполненной воском. Когда движок нагревается, он плавится, расширяется и переводит клапан в положение «открыто», позволяя тосолу течь через радиатор.

Когда работа мотора останавливается, а температура снижается, клапан снова закрывается.

Контроль за работой системы охлаждения осуществляется системой управления двигателем. За основу берется математическая модель, учитывающая в себе множество параметров (температуру антифриза, масла, воздушного потока и многих других). На основании этих данных, рассчитываются наилучшие условия работы всех исполнительных устройств.

Воду не желательно использовать, в качестве охлаждающей жидкости. В летний период, есть вероятность перегрева двигателя. Зимой ее использование, чревато серьезными поломками. Так замерзание в системе, может привести к разрыванию патрубков и даже блока мотора.

Как и все тела, вода при понижении температуры начинает уменьшаться в объеме. Так происходит до 4 °С. При приближении к нулю и переходе в твердое состояние она начинает расширяться. Если она замерзает в моторе, то может разорвать блок или радиатор. Поэтому желательно использовать всевозможные антифризы, которые представляют собой воду с добавлением к ней различных присадок. Их введение снижает температуру замерзания до безопасного уровня и препятствует появлению коррозии.

Антифриз не следует сливать каждое лето, его можно менять один раз в 2-3 года или каждые 40000 км пробега.

Воздушная система охлаждения

В таком моторе ГБЦ имеет на своей наружной поверхности специальные ребра. Они несколько шире в верхней части, где выделяется наибольшее количество тепла.

Основные элементы при данном типе охлаждения:

• ребра на головках цилиндов;
• воздуховоды;
• вентилятор, который приводится в работу мотором;
• масляный радиатор.

Воздуховод проходит вокруг ребер, а вентилятор направляет воздушный поток через него, чтобы отводить тепло.

Термочувствительный клапан контролирует объем воздуха, подаваемого вентилятором, и поддерживает постоянную температуру даже в холодную погоду.

Данный тип охлаждения имеет ряд недостатков:

• потеря мощности на приводе вентилятора;
• чрезмерное нагревание отдельных деталей;
• повышенный шум;
• трудности с использованием полученного тепла для обогрева салона;
• невозможность установить блочный тип расположения цилиндров.

Ввиду данных особенностей, такая система охлаждения используется крайне редко.

Возможные неисправности

Как видим, система охлаждения является очень важной для нормальной работы вашего авто. И любые неисправности могут привести к серьезным последствиям, прежде всего к перегреву двигателя.

Итак, существуют следующие типы неисправностей данного автомобильного узла:

1. Проблемы с радиатором. Наиболее часто причиной выхода из строя данной детали, является наружное и внутреннее загрязнение. Наружное связано с попаданием в него с потоком воздуха грязи, пыли, листьев, насекомых. Внутреннее – с образованием налета из-за использования грязной воды или некачественного тосола, который буквально закупоривает отверстия в сердечнике.
2. Разгерметизация и потеря жидкости. Чаше всего это происходит из-за ослабления стяжки и других соединительных элементов, повреждения соединительных шлангов, износа резиновых элементов, рассыхания пластика.
3. Не работает термостат или его клапан.
4. Поломка насоса, в результате чего будет наблюдаться полное либо частичное прекращение циркуляции охлаждающей жидкости.
5. Сломан вентилятор.  Причин у данной поломки несколько: вышел из строя электродвигатель или муфта, отошла проводка.

Все эти неисправности могут нарушить циркуляцию охлаждающей жидкости, в результате чего температура двигателя повысится до критической. Перегрев ведет к нарушению герметичности, плавлению резиновых деталей, задиру головок блока цилиндров, появлению дефектов в металле, потере масло-смазочных свойств и многих других неприятностей.

Первым, на что стоит обратить внимание при осмотре деталей, следы подтеков охлаждающей жидкости, элемент будет выглядеть «запотевшим». Антифриз является довольно текучей жидкостью, поэтому протекает даже в самые маленькие трещинки и зазоры. Он может распространиться на рабочие узлы, которые находятся далеко за пределами системы охлаждения.

Еще одним важным параметром, выход за нормы которого, может привести к неполадкам — давление. Как известно, оно является довольно высоким и в норме составляет 1,2-2 атм. Для его регулировки используется расширительный бачок с клапаном, куда выводится избыток тосола. Если по какой-то причине клапан не сработал, то значение данного параметра становится критическим. Это может привести к разрыву и поломке многих деталей. В первую очередь страдают резиновые шланги и патрубки, а также прокладки.

Чтобы избежать проблем, регулярно проводите профилактические осмотры, вовремя меняйте износившиеся детали, следите за уровнем антифриза в баке и доливайте при необходимости. Используйте только качественный антифриз и старайтесь, без острой необходимости, не использовать обычную воду, в качестве охлаждающей жидкости.

Регулярно поглядывайте на приборную панель, на термометре охлаждающей жидкости не должно быть резких скачков значений. Если же данное явление имеет место быть, то это свидетельствует о возможной неисправности термостата или помпы, а также о завоздушивании системы. Значительно увеличить срок службы деталей, поможет регулярная промывка системы охлаждения двигателя.

Автомобильная система охлаждения – Детали, работа и общие вопросы

Автомобильная система охлаждения поддерживает работу двигателя при идеальной температуре без каких-либо случаев перегрева. Охлаждение двигателя — гигантская задача, особенно если учесть, сколько тепла он производит. Чтобы привести вам пример, небольшой автомобиль, движущийся со скоростью 50 миль в час, производит около 4000 взрывов в минуту. Наряду со взрывами трение движущихся частей также производит тепло. Все это тепло может серьезно повредить двигатель, если не полностью вывести его из строя.

Современная система охлаждения отводит тепло от двигателя с помощью жидкости. Таким образом, наличие эффективной системы охлаждения автомобиля имеет важное значение для эффективного функционирования транспортного средства.

Давайте рассмотрим различные компоненты, функции и проблемы системы охлаждения автомобиля.

Детали системы охлаждения автомобиля – что в нее входит?

Мы узнали, как двигатель производит большое количество тепла, которое необходимо охладить для эффективного функционирования автомобиля. Охлаждение двигателя включает в себя сложные механизмы и компоненты, которые работают вместе, чтобы гарантировать, что все в пределах температурного диапазона.

Давайте рассмотрим детали и функции системы охлаждения автомобиля, чтобы лучше понять наши любимые машины.

Вот список деталей системы охлаждения:

• Водяной насос
• Радиатор
• Крышка давления/радиатора
• Вентилятор охлаждения
• Сердечник нагревателя
• Переливной бачок (взрывной бачок охлаждающей жидкости)
• Термостат
• Шланги
• Пробка для замораживания

1. Водяной насос

Водяной насос перекачивает охлаждающую жидкость через двигатель. Поскольку горящее топливо выделяет около 4500 градусов тепла, важно отводить тепло от двигателя, чтобы избежать повреждений и отказов. Водяной насос прокачивает охлаждающую жидкость через блок цилиндров, сердцевину отопителя и головку блока цилиндров для поглощения тепла. Охлаждающая жидкость поступает в радиатор, где охлаждается.

Сломанный водяной насос будет препятствовать работе всей системы охлаждения, что приведет к перегреву двигателя, а иногда и к полному отказу. Насос приводится в действие ремнем, который время от времени требует замены.

2. Радиатор

Когда охлаждающая жидкость циркулирует в горячем двигателе, она нагревается. Радиатор помогает охлаждать охлаждающую жидкость до того, как процесс начнется снова. Антифриз проходит через металлические ребра для отвода тепла. Большинство радиаторов имеют два резервуара для охлаждающей жидкости — один сверху и снизу или по одному с обеих сторон.

3. Крышка радиатора

Крышка радиатора также известна как герметичная крышка, поскольку ее основная функция заключается в поддержании давления в системе охлаждения. Высокое давление в системе охлаждения автомобиля повышает температуру кипения охлаждающей жидкости, что способствует более эффективному ее охлаждению. Таким образом, герметичная крышка является важным компонентом, который требует регулярной замены. По вопросам ремонта системы охлаждения автомобиля обращайтесь в сервисный центр.

4. Вентилятор охлаждения

Радиатор содержит вентиляторы, которые направляют свежий воздух через радиатор, позволяя дополнительно охлаждать двигатель. Однако вентилятор работает только тогда, когда температура двигателя достигает 230°F или выше. Дополнительный поток воздуха помогает обеспечить более интенсивное охлаждение. Вентилятор расположен в передней части автомобиля. Он автоматически включается, когда охлаждающая жидкость становится слишком горячей, и выключается, когда охлаждающая жидкость достигает необходимой температуры.

5. Радиатор отопителя

Радиатор отопителя действует как мини-радиатор, извлекая тепло из горячей охлаждающей жидкости и нагнетая его в салон. Это то, как вы получаете поток теплого воздуха в салоне автомобиля, когда на улице мороз.

6. Переливной бачок/расширительный бачок охлаждающей жидкости

Расширительный бачок охлаждающей жидкости действует как резервуар для избыточной охлаждающей жидкости при изменении объема. Например, когда охлаждающая жидкость нагревается, она расширяется. Затем расширительный бачок удерживает дополнительное количество, тем самым поддерживая точный уровень охлаждающей жидкости в системе охлаждения. В крышке бака также используется специальный клапан для поддержания уровня давления и предотвращения попадания воздуха в систему.

Предостережение; НИКОГДА не открывайте крышку радиатора или расширительный бачок при горячем двигателе. Это может привести к некоторым смертельным ожогам и травмам.

7. Термостат

Двигатель должен работать при всех температурах, от очень высоких до очень низких. Термостат — это то, что регулирует поступление охлаждающей жидкости через систему.

При запуске двигателя температура внутри системы низкая, поэтому термостат использует клапан для ограничения потока охлаждающей жидкости. По мере прогрева двигателя клапан открывается, позволяя охлаждающей жидкости проходить по всей системе охлаждения автомобиля.

8. Шланги

Шланги представляют собой ряд труб, которые соединяют радиатор и двигатель, так что через них может проходить охлаждающая жидкость. Они изготовлены из прочного материала, так как им приходится выдерживать большое давление и высокую температуру. Если его не заменить, они могут начать подтекать и даже потерять связь с радиатором.

9. Защитная пробка

Защитная пробка — это еще одна деталь системы охлаждения автомобиля, которая помогает защитить двигатель. Поскольку вода расширяется при замерзании, охлаждающая жидкость также может замерзнуть в холодных местах, когда автомобиль простаивает. Замерзающая охлаждающая жидкость представляет угрозу для блока цилиндров и может даже привести к его растрескиванию. Пробка замерзания выдерживает давление работающего двигателя, но как только охлаждающая жидкость замерзает, она вылетает из блока цилиндров. Небольшое действие может спасти ваш двигатель!

Теперь, когда вы знаете о компонентах системы охлаждения автомобиля и их функциях, давайте в общих чертах посмотрим на работу системы.

| Читайте также: Пробитая прокладка головки блока цилиндров: признаки, симптомы и причины |

Как работает система охлаждения двигателя автомобиля?

В двигателе существует два основных типа систем охлаждения: система воздушного охлаждения и система жидкостного охлаждения. В большинстве современных автомобилей используется жидкостная система охлаждения автомобиля, поскольку она оказывается более эффективной и доступной.

В этом разделе мы будем обсуждать систему жидкостного охлаждения.

Что такое охлаждающая жидкость?

Охлаждающая жидкость – это не просто вода, так как она может испаряться при высоких температурах и замерзать при низких. Кроме того, вода содержит примеси, которые могут вызвать коррозию системы охлаждения и нарушить ее работу. Поэтому охлаждающая жидкость производится из смеси антифриза и воды. Антифриз изготовлен из этиленгликоля и может выдерживать высокие температуры кипения, а также отрицательные температуры.

Для большинства автомобилей и климатических условий соотношение воды и антифриза составляет 50/50. Вы можете купить смесь на улице или сделать ее в собственном гараже. Тем не менее, убедитесь, что вы придерживаетесь 50-50%, так как все, что ниже, снизит эффективность охлаждающей жидкости.

Обращайтесь с антифризом с осторожностью, так как это агрессивное химическое вещество, ядовитое как для людей, так и для животных. Убедитесь, что вы приняли все необходимые меры предосторожности, прежде чем иметь дело с ним.

Автомобильная система охлаждения — работа

Жидкостная система охлаждения автомобиля предназначена для регулирования температуры двигателя с помощью охлаждающей жидкости. Охлаждающая жидкость проходит через весь блок двигателя, поглощая тепло, а затем направляется к радиатору для охлаждения.

Охлаждающая жидкость приводится в действие водяным насосом, который подает ее через блок до попадания в радиатор. Итак, как работает автомобильный радиатор?

Он состоит из охлаждающего вентилятора, который охлаждает горячую жидкость по мере ее прохождения. Как только охлаждающая жидкость проходит через радиатор, она возвращается к своей первоначальной температуре и готова пройти через двигатель, чтобы поглотить больше тепла.

Радиатор соединен с двигателем резиновыми шлангами и оснащен верхним и нижним бачками, соединенными множеством тонких трубок. Трубки проходят через множество тонких ребер из листового металла, так что сердечник имеет большую площадь поверхности, что позволяет ему быстро терять тепло.

Термостат регулирует поступление охлаждающей жидкости в блок цилиндров. Если температура двигателя ниже определенного градуса, клапан, регулируемый термостатом, ограничивает подачу охлаждающей жидкости. Как только температура двигателя начинает повышаться, охлаждающая жидкость проходит через блок цилиндров.

Поскольку горячий двигатель толкает автомобиль вперед, вполне возможно, что охлаждающая жидкость может достичь точки кипения. Однако ситуацию избегают повышением давления в системе, регулирующей температуру кипения. Дополнительное давление сбрасывается с помощью крышки радиатора с напорным клапаном. Охлаждающая жидкость вытекает через переливную трубку в резервный/переливной бачок. После достаточного охлаждения в баке жидкость возвращается обратно в систему охлаждения для циркуляции.

Жидкостная система охлаждения автомобиля приводит к небольшой потере охлаждающей жидкости, поскольку двигатель сильно нагревается. Важно регулярно доливать.

| Читайте также: Как устранить перегрев автомобиля? |

Поиск и устранение неисправностей системы охлаждения автомобиля Общие проблемы

Мы прочитали о различных компонентах системы охлаждения автомобиля и их работе. Давайте двигаться вперед и рассмотрим общие проблемы, с которыми сталкивается система, и способы их проверки.

• Неисправность термостата

Неисправный термостат является одной из наиболее частых причин перегрева двигателей. Если он не работает точно, он будет препятствовать рассеиванию тепла, что приведет к перегреву и отказу двигателя.

Прогрейте двигатель, запустив автомобиль. Найдите патрубки радиатора под капотом и проверьте их температуру термопистолетом. Если двигатель начинает перегреваться, но один из двух шлангов радиатора холодный, необходимо заменить термостат.

• Забитый радиатор

Забитый радиатор однозначно нарушит работу всей системы охлаждения автомобиля. Если вы чувствуете, что перегрев двигателя вызван забитым радиатором, вот как вы можете это проверить.

Припаркуй машину, прежде чем планируешь исследовать радиатор. После остывания снимите крышку радиатора и проверьте, не скопился ли мусор внутри. Аналогичным образом проверьте наличие каких-либо отложений на внешней стороне радиатора. Однако любой вопрос снаружи решается легко. Если вы обнаружите нарост внутри, возможно, его необходимо заменить.

• Утечка системы охлаждения

Утечка в системе охлаждения снижает эффективность системы поддержания температуры двигателя. Поэтому любая утечка должна быть диагностирована и устранена немедленно.

Дайте двигателю остыть, прежде чем снимать герметичную крышку с системы. С помощью манометра системы охлаждения подайте давление в систему. Взгляните на компоненты системы охлаждения автомобиля на наличие утечек. Если утечки не обнаружено, добавьте краситель охлаждающей жидкости в систему охлаждения. Используйте автомобиль как обычно, проверяя наличие следов краски под ним. Если вы заметили краситель, это указывает на утечку.

• Отказ водяного насоса

Водяной насос является неотъемлемой частью системы охлаждения автомобиля. Он проносил охлаждающую жидкость через весь блок цилиндров, и его выход из строя приведет к перегреву двигателя.

Начните с парковки автомобиля и охлаждения двигателя. Снимите герметичную крышку с системы и запустите двигатель. Если визуально осмотреть циркуляцию охлаждающей жидкости, то все хорошо. Однако, если он не течет, водяной насос может нуждаться в замене. Точно так же взгляните на водяной насос, если он показывает какие-либо признаки утечки, влажности или накопления.

Наша машина представляет собой сложную машину, которая работает с помощью различных компонентов, каждый из которых зависит друг от друга. Неисправность в одной из частей может привести к общему выходу из строя или повреждению. Обязательно следите за системой охлаждения автомобиля и принесите ее для быстрой проверки в сервисный центр Acton, если у вас возникнут какие-либо проблемы.

Похожие сообщения

Теги: антифриз, компонент охлаждения автомобиля, функция охлаждения автомобиля, проблемы с охлаждением автомобиля, система охлаждения автомобиля, охлаждающая жидкость, система охлаждения

Конструкция и принцип работы автомобильных систем охлаждения

ТЕОРИЯ АВТОМОБИЛЯ

Автор: Том Бенфорд

Система охлаждения вашего автомобиля действительно замечательна, но большинство людей не понимает, как — и насколько хорошо — она работает. Двигатель вашего автомобиля лучше всего работает при довольно высокой температуре. Когда двигатель холодный, компоненты изнашиваются быстрее, двигатель менее эффективен и выбрасывает больше вредных веществ. Таким образом, важная роль системы охлаждения состоит в том, чтобы позволить двигателю прогреться как можно быстрее, а затем поддерживать его работу при постоянной температуре.

Чтобы лучше понять, как работает система охлаждения, рекомендуется посмотреть на работу двигателя в целом. Внутри работающего двигателя постоянно горит топливо. Много тепла от этого сгорания выходит прямо из выхлопной системы, но часть его впитывается в двигатель, нагревая его. Двигатель работает лучше всего, когда температура его охлаждающей жидкости составляет около 180-220° по Фаренгейту (в зависимости от года выпуска вашего автомобиля). При этой температуре:

• Камера сгорания достаточно горячая, чтобы полностью испарить топливо, обеспечивая лучшее сгорание и снижение выбросов.
• Масло, используемое для смазки двигателя, имеет более низкую вязкость (оно более жидкое), поэтому детали двигателя двигаются более свободно, и двигатель тратит меньше энергии на перемещение собственных компонентов.
• Металлические детали меньше изнашиваются.

В автомобилях используются два типа систем охлаждения: с жидкостным и воздушным охлаждением; но поскольку большинство автомобилей имеют жидкостное охлаждение, мы сосредоточимся здесь исключительно на этой системе.

Кратко о том, как это работает:

В системе охлаждения автомобилей с жидкостным охлаждением жидкость циркулирует по трубам и каналам в двигателе. Когда эта жидкость проходит через горячий двигатель, она поглощает тепло, охлаждая двигатель. После того, как жидкость покидает двигатель, она проходит через теплообменник или радиатор, который передает тепло от жидкости воздуху, проходящему через теплообменник. Система охлаждения включает в себя множество сантехники. Давайте начнем с помпы и рассмотрим систему более подробно.

По сути, насос направляет жидкость в блок цилиндров, где она проходит через каналы в двигателе вокруг цилиндров. Затем он возвращается через головку блока цилиндров двигателя. Термостат находится там, где жидкость выходит из двигателя. Трубопровод вокруг термостата отправляет жидкость обратно в насос напрямую, если термостат закрыт. Если он открыт, жидкость сначала проходит через радиатор, а затем возвращается к насосу. Также имеется отдельный контур для системы отопления. Этот контур забирает жидкость из головки блока цилиндров и пропускает ее через сердечник отопителя, а затем обратно к насосу.

А на автомобилях с АКПП обычно имеется еще и отдельный контур охлаждения трансмиссионной жидкости, встроенный в радиатор. Масло из трансмиссии прокачивается трансмиссией через второй теплообменник внутри радиатора.

Жидкость

Автомобили должны эксплуатироваться при самых разных температурах, от значительно ниже нуля до значительно выше 100° F (38° C), поэтому жидкость, используемая для охлаждения двигателя, должна иметь очень низкую температуру замерзания, высокая температура кипения, и он должен иметь способность удерживать много тепла.

Вода является одной из наиболее эффективных жидкостей для удержания тепла, но вода замерзает при слишком высокой температуре, чтобы ее можно было использовать в автомобильных двигателях. Жидкость, которую используют большинство автомобилей, представляет собой смесь воды и этиленгликоля, также известную как антифриз. При добавлении этиленгликоля в воду температуры кипения и замерзания значительно улучшаются, как вы можете видеть на этой диаграмме:

Температура охлаждающей жидкости иногда может достигать от 250° до 275° F (от 121° до 135° C). Даже с добавлением этиленгликоля при этих температурах охлаждающая жидкость будет кипеть, поэтому необходимо предпринять дополнительные меры, чтобы повысить ее температуру кипения. Система охлаждения использует давление для дальнейшего повышения точки кипения охлаждающей жидкости. Точно так же, как температура кипения воды в скороварке выше, температура кипения охлаждающей жидкости выше, если вы создаете давление в системе. Большинство автомобилей имеют предел давления от 14 до 15 фунтов на квадратный дюйм (psi), что повышает температуру кипения еще на 45 ° F (25 ° C), чтобы охлаждающая жидкость могла выдерживать высокие температуры.
Антифриз также содержит присадки для защиты от коррозии.

Водяной насос

Водяной насос представляет собой простой центробежный насос, приводимый в действие ремнем, соединенным с коленчатым валом двигателя. Насос обеспечивает циркуляцию жидкости при работающем двигателе. Водяной насос использует центробежную силу для подачи жидкости наружу во время вращения, в результате чего жидкость непрерывно вытягивается из центра. Вход в насос расположен ближе к центру, так что жидкость, возвращающаяся из радиатора, попадает на лопасти насоса. Затем лопасти насоса выбрасывают жидкость наружу насоса, где она может попасть в двигатель.

Жидкость, выходящая из насоса, проходит сначала через блок цилиндров и головку цилиндров, затем в радиатор и, наконец, обратно в насос.

Стенки цилиндра достаточно тонкие, а блок цилиндров в основном полый.

Двигатель

В блоке цилиндров и головке блока цилиндров имеется множество каналов, отлитых или обработанных механической обработкой для обеспечения потока жидкости. Эти проходы направляют охлаждающую жидкость к наиболее критическим областям двигателя.

Температура в камере сгорания двигателя может достигать 4500° F (2500° C), поэтому охлаждение области вокруг цилиндров имеет решающее значение. Области вокруг выпускных клапанов особенно важны, и почти все пространство внутри ГБЦ вокруг клапанов, которое не нужно для конструкции, заполнено охлаждающей жидкостью. Если двигатель слишком долго работает без охлаждения, он может заклинить. Когда это происходит, металл нагревается настолько, что поршень приваривается к цилиндру, что обычно приводит к полному разрушению двигателя.

Одним из способов снижения требований к системе охлаждения является уменьшение количества тепла, передаваемого от камеры сгорания к металлическим частям двигателя. Некоторые двигатели делают это, покрывая внутреннюю часть верхней части головки блока цилиндров тонким слоем керамики. Поскольку керамика является плохим проводником тепла, к металлу передается меньше тепла, а через выхлопные газы уходит больше.

Головка двигателя также имеет большие каналы для охлаждающей жидкости.

Радиатор

Как отмечалось ранее, радиатор представляет собой тип теплообменника. Он предназначен для передачи тепла от протекающего через него горячего теплоносителя к воздуху, продуваемому через него вентилятором. Некоторые автомобили (например, Корветы) оснащены алюминиевыми радиаторами, так как они имеют более высокий тепловой коэффициент, чем латунные или медные. Эти радиаторы изготавливаются путем припайки тонких алюминиевых ребер к плоским алюминиевым трубкам. Теплоноситель течет от входа к выходу по множеству труб, установленных параллельно. Ребра отводят тепло от трубок и передают его воздуху, проходящему через радиатор.

В трубки иногда вставляют ребро, называемое турбулизатором, которое увеличивает турбулентность жидкости, протекающей по трубкам. Если бы жидкость текла по трубкам очень плавно, непосредственно охлаждалась бы только та жидкость, которая действительно соприкасается с трубками. Количество тепла, передаваемого трубкам от протекающей по ним жидкости, зависит от разницы температур между трубкой и соприкасающейся с ней жидкостью. Поэтому, если жидкость, находящаяся в контакте с трубкой, быстро остывает, передается меньше тепла. Создавая турбулентность внутри трубки, вся жидкость смешивается, поддерживая температуру жидкости, соприкасающейся с трубкой, чтобы можно было отводить больше тепла, и вся жидкость внутри трубки используется эффективно.

Радиаторы обычно имеют по баку с каждой стороны, а внутри бака находится охладитель трансмиссии. Охладитель коробки передач подобен радиатору внутри радиатора, за исключением того, что вместо теплообмена с воздухом масло обменивается теплом с охлаждающей жидкостью в радиаторе.

Герметичная крышка

Крышка радиатора повышает точку кипения охлаждающей жидкости примерно на 45° F (25° C). Крышка на самом деле представляет собой клапан сброса давления, и на автомобилях он обычно устанавливается на 15 фунтов на квадратный дюйм. Температура кипения воды повышается, когда вода находится под давлением. Когда жидкость в системе охлаждения нагревается, она расширяется, вызывая повышение давления. Крышка — единственное место, откуда может выйти это давление, поэтому положение пружины на крышке определяет максимальное давление в системе охлаждения. Когда давление достигает 15 фунтов на квадратный дюйм, клапан открывается, позволяя охлаждающей жидкости выйти из системы охлаждения. Эта охлаждающая жидкость поступает через переливную трубку в нижнюю часть переливного бачка. Такое расположение предотвращает попадание воздуха в систему. Когда радиатор снова остывает, в системе охлаждения создается вакуум, который открывает другой подпружиненный клапан, всасывая воду обратно со дна переливного бачка, чтобы заменить воду, которая была вытеснена.

Термостат

Основная задача термостата — обеспечить быстрый нагрев двигателя, а затем поддерживать постоянную температуру двигателя. Он делает это, регулируя количество воды, проходящей через радиатор. При низких температурах выход к радиатору полностью перекрывается — вся охлаждающая жидкость рециркулирует обратно через двигатель.

Как только температура охлаждающей жидкости поднимается до 180–195 °F (82–91 °C), термостат начинает открываться, позволяя жидкости течь через радиатор. К тому времени, когда охлаждающая жидкость достигает температуры от 200° до 218° F (93°-103°C), термостат полностью открыт.

Термостат

Вентилятор

Как и термостат, вентилятор охлаждения должен управляться так, чтобы он позволял двигателю поддерживать постоянную температуру.
Автомобили более поздних моделей имеют электрические вентиляторы. Вентиляторы управляются либо термостатическим выключателем, либо компьютером двигателя и включаются, когда температура охлаждающей жидкости превышает заданное значение. Они отключаются, когда температура падает ниже этой точки.

В старых автомобилях установлены вентиляторы охлаждения с приводом от двигателя.