Работа систем охлаждения в различных режимах. Как это работает: система охлаждения ДВС. Жидкостная система охлаждения

Работа двигателя внутреннего сгорания (ДВС) приводит к чрезмерному нагреванию всех его деталей и без их охлаждения функционирование главного агрегата транспортного средства невозможно. Эту роль выполняет система охлаждения двигателя, которая также отвечает за обогревание салона авто. В турбированных двигателях с ее помощью снижается температура воздуха, нагоняемого в цилиндры, а в АКПП эта система охлаждает жидкость, которая применяется для ее работы. Отдельные модели машин оснащают масляным радиатором, который принимает участие в терморегуляции масла, использующегося для смазки двигателя.

Система охлаждения ДВС бывает воздушная и жидкостная

Обе эти системы не идеальны и имеют как достоинства, так и недостатки.

Преимущества воздушной системы охлаждения:

• небольшой вес двигателя;
• простота устройства и его обслуживания;
• невысокая требовательность к температурным изменениям.

Недостатки воздушной системы охлаждения:

• большой шум от работы двигателя;
• перегрев отдельных деталей мотора;
• невозможность выстроить цилиндры блоками;
• затруднительность в использовании выделяемого тепла для обогревания салона авто.

В современных условиях автопроизводители предпочитают оснащать свои машины преимущественно двигателями с системами жидкостного охлаждения. Воздушные конструкции, охлаждающие узлы мотора, встречаются очень редко.

Преимущества жидкостной системы охлаждения:

• не такой шумный двигатель по сравнению с воздушной системой;
• высокая скорость начала работы при запуске мотора;
• равномерное охлаждение всех деталей силового механизма;
• меньшая предрасположенность к детонации.

Недостатки жидкостной системы охлаждения:

• дорогое техническое обслуживание и ремонт;
• возможное вытекание жидкости;
• частые переохлаждения мотора;
• замерзание системы в периоды морозов.

Структура жидкостной системы охлаждения двигателя

К основным составляющим жидкостной системы охлаждения ДВС относятся следующие детали:

• «водяная рубашка» двигателя
• вентилятор;
• радиатор;
• помпа (центробежный насос);
• термостат;
• бачок расширительный;
• теплообменник отопителя;
• составляющие элементы управления.

Водяная рубашка двигателя – это плоскость между стенками агрегата в тех местах, которым требуется охлаждение.

Радиатор системы охлаждения – это механизм, который предназначен для отдачи созданного работой двигателя тепла. Узел представляет собой конструкцию из многих изогнутых алюминиевых трубой, которые также имеют дополнительные ребра, способствующие большей теплоотдаче.

Вентилятор используется для ускорения циркуляции воздуха, обволакивающего радиатор. Вентилятор включается при граничном нагревании охлаждающей жидкости.

Центробежный насос (другими словами – помпа) обеспечивает беспрерывное движение жидкости во время работы двигателя. Привод для помпы может быть разным: ременной, например, или шестеренный. На авто с турбированными двигателями часто устанавливают добавочные насосы, которые способствуют циркуляции жидкости и запускаются из блока управления.

Термостат – это устройство в виде биметаллического (или электронного) клапана, расположенного между входным отверстием радиатора и «рубашкой охлаждения». Этот прибор обеспечивает нужную температуру жидкости, служащей для охлаждения ДВС. Когда мотор остывший, термостат закрыт, поэтому принудительная циркуляция остужающей жидкости проходит внутри двигателя, не затрагивая радиатор. В момент нагревания жидкости до граничной температуры клапан открывается. В этот момент система начинает функционировать во всю свою мощь.

Расширительный бачок используется для заливания охлаждающей жидкости. Этот узел компенсирует также изменение количества жидкости в системе во время изменения температуры.

Радиатор отопителя – механизм, предназначенный для подогрева воздуха в салоне транспортного средства. Его рабочая жидкость набирается непосредственно возле входа в «рубашку» мотора.

Главным элементом координации системы охлаждения ДВС есть датчик (температурный), электронный блок управления, а также исполнительные устройства.

Особенность работы системы охлаждения двигателя

Система охлаждения работает под контролем системы управления силовым агрегатом. Насос запускает циркуляцию жидкости в «рубашке охлаждения» двигателя. Учитывая степень нагрева, жидкость перемещается либо по малому, либо по большому кругу.

Чтобы двигатель быстрее прогрелся после запуска, жидкость циркулирует по кругу малому. После ее нагревания термостат открывается, предоставляя жидкости возможность циркулировать через радиатор, на выходе с которого на жидкость воздействует поток воздуха (встречного или от работающего вентилятора), который ее охлаждает.

В моторах с турбонаддувом может использоваться двухконтурная система охлаждения. Особенностью ее работы есть то, что один контур контролирует охлаждение нагнетаемого воздуха, а второй – охлаждение двигателя.

В процессе работы подвергаются воздействию очень высоких температур, и без отвода излишнего тепла его функционирование невозможно. Основным назначением системы охлаждения двигателя является охлаждение деталей работающего двигателя. Следующей по важности функцией системы охлаждения является нагрев воздуха в салоне. В двигателях с турбонаддувом система охлаждения снижает температуру нагнетаемого в цилиндры воздуха, в автомобилях с охлаждает рабочую жидкость в . В некоторых моделях автомобилей для дополнительного охлаждения масла в устанавливается масляный радиатор.

Системы охлаждения подразделяются на два основных типа:

1. жидкостную;
2. воздушную.

Каждая из этих систем имеет свои достоинства и недостатки.

Воздушная система охлаждения имеет следующие преимущества : простота конструкции и обслуживания, меньший вес двигателя, пониженные требования к температурным колебаниям окружающей среды. Недостатками двигателей с воздушным охлаждением являются большая потеря мощности на приводе охлаждающего вентилятора, шумная работа, чрезмерная тепловая нагрузка на отдельные узлы, отсутствие конструктивной возможности организации цилиндров по блочному принципу, сложности с последующим использованием отводимого тепла, в частности – для обогрева салона.

В современных двигателях автомобилей система воздушного охлаждения встречается довольно редко, и основное распространение получила система жидкостного охлаждения закрытого типа.

Устройство и схема жидкостной (водяной) системы охлаждения двигателя

Система жидкостного охлаждения позволяет равномерно забирать тепло у всех узлов двигателя, независимо от тепловых нагрузок. Двигатель водяного охлаждения является менее шумным относительно двигателя с воздушным охлаждением, менее склонен к детонации, быстрее разогревается при запуске.

Основными элементами системы жидкостного охлаждения двигателя как бензинового, так и дизельного являются:

1. «водяная рубашка» двигателя;
2. радиатор системы охлаждения;
3. вентилятор;
4. центробежный насос (помпа);
5. термостат;
6. расширительный бачок;
7. радиатор отопителя;
8. элементы управления.

1. «Водяная рубашка» представляет собой сообщающиеся полости между двойными стенками двигателя в местах, откуда необходим отвод избыточного тепла посредством циркуляции охлаждающей жидкости.
2. Радиатор системы охлаждения служит для отдачи тепла в окружающую среду. Радиатор выполняется из большого количества изогнутых (в настоящее время чаще всего алюминиевых) трубок, имеющих дополнительные ребра для повышения теплоотдачи.
3. Вентилятор предназначен для усиления потока набегающего воздуха на радиатор системы охлаждения (работает в сторону двигателя) и включается посредством электромагнитной (иногда – гидравлической) муфты от сигнала датчика при превышении порогового значения температуры охлаждающей жидкости. Вентиляторы охлаждения с постоянным приводом от двигателя встречаются в настоящее время довольно редко.
4. Центробежный насос (помпа) служит для обеспечения бесперебойной циркуляции охлаждающей жидкости в системе охлаждения . Привод помпы от двигателя осуществляется механическим путем: ремнем, реже - шестернями. Некоторые двигатели, такие как: двигатели с турбонаддувом, непосредственным впрыском топлива, могут оснащаться двухконтурной системой охлаждения - дополнительной помпой для указанных агрегатов, подключаемой по команде с электронного блока управления двигателем при достижении порогового значения температур.
5. Термостат – прибор, представляющий собой биметаллический, реже - электронный клапан, установленный между «рубашкой» двигателя и входным патрубком радиатора охлаждения. Назначение термостата – обеспечение оптимальной температуры охлаждающей жидкости в системе. При холодном двигателе термостат закрыт, и циркуляция охлаждающей жидкости происходит «по малому кругу» - внутри двигателя, минуя радиатор. При увеличении температуры жидкости до рабочего значения термостат открывается, и система начинает работать в режиме максимальной эффективности.
6. Системы охлаждения двигателей внутреннего сгорания в большинстве своем представляют собой системы закрытого типа, а потому в их состав включается расширительный бачок , компенсирующий изменение объема жидкости в системе при изменении температуры. Через расширительный бачок обычно и заливается охлаждающая жидкость в систему.
7. Радиатор отопителя – это, по сути, радиатор системы охлаждения, уменьшенный в размерах и установленный в салоне автомобиля. Если радиатор системы охлаждения отдает тепло в окружающую среду, то радиатор отопителя – непосредственно в салон. Для достижения максимальной эффективности отопителя забор рабочей жидкости для него из системы осуществляется в самом «горячем» месте - непосредственно на выходе из «рубашки» двигателя.
8. Основным элементом в цепи устройств управления системой охлаждения является температурный датчик . Сигналы с него поступают на контрольный прибор в салоне автомобиля, электронный блок управления (ЭБУ) с настроенным соответствующим образом программным обеспечением и, через него - на иные исполнительные устройства. Список этих исполнительных устройств, расширяющих стандартные возможности типовой системы жидкостного охлаждения достаточно широк: от управления вентилятором, до реле дополнительной помпы в двигателях с турбонаддувом или непосредственным впрыском топлива, режимом работы вентилятора двигателя после остановки, и так далее.

Принцип работы системы охлаждения

Здесь дана только общая, упрощенная схема работы системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Современные системы управления двигателем на самом деле учитывают множество параметров, как то: температуру рабочей жидкости в системе охлаждения, температуру масла, температуру за бортом и прочее, и уже на основе собранных данных реализуют оптимальный алгоритм включения в работу тех или иных устройств.

Общее устройство и работа жидкостной системы охлаждения

Система охлаждения предназначена для принудительного отвода от деталей двигателя лишнего тепла и передачи его окружающему воздуху. Благодаря этому создается определенный температурный режим, при котором двигатель не перегревается и не переохлаждается. Тепло в двигателях отводится двумя способами: жидкостью (жидкостная система охлаждения) или воздухом (воздушная система охлаждения). Эти системы поглощают 25-35% тепла, выделяющегося во время сгорания топлива. Температура охлаждающей жидкости, находящейся в головке блока цилиндров, должна быть равна 80-95 °С. Такой температурный режим наиболее выгоден, обеспечивает нормальную работу двигателя и не должен изменяться в зависимости от температуры окружающего воздуха и нагрузки двигателя. Температура в течение рабочего цикла двигателя изменяется от 80-120 °С (минимальная) в конце впуска до 2000-2200 °С (максимальная) в конце сгорания смеси.

Если двигатель не охлаждать, то газы, имеющие высокую температуру, сильно нагревают детали двигателя и они расширяются. Масло на цилиндрах и поршнях выгорает, их трение и износ возрастают, а от чрезмерного расширения деталей происходит заклинивание поршней в цилиндрах двигателя, и двигатель может выйти из строя. Чтобы избежать отрицательных явлений, вызываемых перегревом двигателя, его необходимо охлаждать.

Однако чрезмерное охлаждение двигателя вредно отражается на его работе. При переохлаждении двигателя на стенках цилиндров конденсируются пары топлива (бензина), смывая смазку, разжижают масло в картере. В этих условиях происходит интенсивный износ поршневых колец, поршней цилиндров и снижается экономичность и мощность двигателя. Нормальная работа системы охлаждения способствует получению наибольшей мощности, снижению расхода топлива и увеличению срока службы двигателя без ремонта.

Большинство двигателей имеет жидкостные системы охлаждения (открытые или закрытые). У открытой системы охлаждения внутреннее пространство непосредственно сообщается с окружающей атмосферой. Распространение получили закрытые системы охлаждения, у которых внутреннее пространство только периодически сообщается с окружающей средой при помощи специальных клапанов. В этих системах охлаждения повышается температура кипения охлаждающей жидкости и уменьшается ее выкипание.

Рис. 1. Схема жидкостной системы охлаждения: 1 - радиатор; 2 - верхний бачок; 3 - пробка радиатора; 4 - контрольная трубка; 5 - верхний патрубок радиатора; 6 и 19 - резиновые шланги; 7 - перепускной канал; 8 к 18 - соответственно отводящий и подводящий патрубки; 9 - термостат; 10 - отверстие; 11 - головка блока; 12 - водораспределительная трубка; 13 - датчик указателя температуры жидкости; 14 - блок цилиндров; 15 и 21 - сливные краники; 16 - водяная рубашка; 17 - крыльчатка водяного центробежного насоса; 20 - нижний патрубок радиатора: 22 - нижний бачок радиатора; 23 - ремень привода вентилятора; 24 - вентилятор

Двигатели автомобилей ГАЗ -24 «Волга», ГАЗ -бЗА, ЗИЛ -130, MA3-5335 и КамАЗ-5320 имеют закрытую жидкостную систему охлаждения с принудительной циркуляцией жидкости, создаваемой водяным центробежным насосом. Жидкостная система охлаждения автомобильного двигателя (рис. 1) состоит из водяной рубашки, радиатора, вентилятора, термостата, насоса с крыльчаткой, отводящего и подводящего патрубков, ремня привода вентилятора, датчика указателя температуры жидкости, сливных краников и других деталей. Вокруг цилиндров двигателя и головки блока имеется пространство с двойными стенками (водяная рубашка), где циркулирует охлаждающая жидкость.

Во время работы двигателя охлаждающая жидкость нагревается и водяным насосом подается в радиатор, где охлаждается, а затем снова поступает в рубашку блока цилиндров. Для надежной работы двигателя необходимо, чтобы охлаждающая жидкость постоянно циркулировала по замкнутому кругу: двигатель - радиатор-двигатель. Жидкость может циркулировать по малому кругу, минуя радиатор (непрогретый двигатель, термостат закрыт), или по большому кругу, поступая в радиатор (прогретый двигатель, термостат открыт). Направление движения охлаждающей жидкости показано на рис. 42 стрелками.

Водяная рубашка двигателя состоит из рубашки блока цилиндров и рубашки головки блока, соединенных между собой отверстиями в прокладке между головкой и блоком. Крыльчатка водяного центробежного насоса и вентилятор приводятся в действие клиновидным ремнем. При вращении крыльчатки насоса охлаждающая жидкость нагнетается в водораспределительную трубку, расположенную в головке блока. Через отверстия в трубке жидкость направляется к патрубкам выпускных клапанов, благодаря чему охлаждаются наиболее нагретые части головки блока и цилиндров. Нагретая охлаждающая жидкость проходит в верхний отводящий патрубок. Если термостат закрыт, то по перепускному каналу жидкость снова поступает к центробежному насосу. При открытом термостате охлаждающая жидкость проходит в верхний бачок радиатора, охлаждается, протекая по трубкам, и поступает в нижний бачок радиатора. Охлажденная в радиаторе жидкость по нижнему подводящему патрубку подводится к насосу.

Водяная рубашка двигателя автомобиля ЗИЛ -130 соединена с радиатором гибкими шлангами. Верхний бачок радиатора соединен с рубашкой впускного трубопровода, а нижний бачок - с подводящим патрубком водяного насоса. Левый и правый ряды цилиндров соединены с насосом двумя трубопроводами. В патрубке, по которому нагретая охлаждающая жидкость подводится к верхнему бачку радиатора, установлен термостат. Водяная рубашка компрессора гибкими шлангами постоянно соединена с системой охлаждения двигателя. Радиатор 18 ото-пителя соединен с системой охлаждения двигателя шлангами] включается отопитель в работу краном.

При пуске, прогреве и работе двигателя, пока температура воды в системе охлаждения ниже 73° С, жидкость циркулирует по водяным рубашкам блока, головок блока и компрессора, но не поступает в радиатор, так как термостат закрыт. К водяному насосу (независимо от положения клапана термостата) охлаждающая жидкость подается по перепускному шлангу из рубашки впускного трубопровода, от компрессора и из радиатора отопителя (если он включен).

Рис. 2. Система охлаждения двигателя автомобиля ЗИЛ - 303 1 - радиатор; 2 - жалюзи; 3 - вентилятор; 4 - водяной насос; 5 и 27 - соответственно верхний и нижний бачки радиатора; 6 - пробка радиатора; 7 - отводящий шланг; 8 - компрессор; 9 - подводящий шланг; 10 - перепускной шланг; 11 - термостат; 12 - патрубок; 13 - фланец для установки карбюратора; 14 - впускной трубопровод; 15 - кран отопителя; 16 и 17 - соответственно подводящая и отводящая трубки; 18 - радиатор отопителя; 19 - датчик указателя температуры жидкости; 20 - дозирующая вставка; 21 - водяная рубашка головки блока; 22 - водяная рубашка блока цилиндров; 23 - сливной кран рубашки блока цилиндров; 24 - рукоятка привода сливного крана; 25 - сливной кран патрубка радиатора; 26 = подводящий патрубок

Водяной насос нагнетает жидкость в систему, и основной ее поток проходит по водяной рубашке блока цилиндров от его передней части к задней. Омывая гильзы цилиндров со всех сторон и проходя через отверстия в привалочных поверхностях блока цилиндров и головок блока, а также в прокладке, расположенной между ними, охлаждающая жидкость поступает в рубашки головок блока. При этом значительное количество охлаждающей жидкости подается к наиболее нагретым местам - патрубкам выпускных клапанов и гнездам свечей зажигания. В головках блока охлаждающая жидкость движется в продольном направлении от заднего торца к переднему благодаря наличию отверстий соответствующего диаметра, просверленных в привалочных поверхностях блока цилиндров и головок, и дозирующих вставок, установленных в задних каналах впускного трубопровода. Отверстие во вставке ограничивает количество жидкости, поступающей в рубашку впускного трубопровода. Теплая жидкость, проходящая по рубашке впускного трубопровода, нагревает горючую смесь, поступающую из карбюратора (по внутренним каналам трубопровода), и улучшает смесеобразование.

Перед началом работы необходимо проверить уровень жидкости в радиаторе, так как при недостаточном ее количестве нарушается циркуляция жидкости и двигатель перегревается. В систему ох л а ледени я следует наливать чистую мягкую воду, не содержащую известковых солей. При использовании жесткой воды в радиаторе и водяной рубашке откладывается большое количество накипи, приводящей к перегреву двигателя и снижению его мощности. Частая смена воды в системе охлаждения вызывает усиленное образование накипи. Смягчить воду можно следующими способами: кипячением, добавлением к воде химических веществ и ее магнитной обработкой. Установлено, что, проходя через слабое магнитное силовое’поле,‘вода приобретает новые свойства: теряет способность к накипеобразованию и растворяет ранее образовавшуюся накипь, которая была в системе охлаждения двигателя.

В систему охлаждения воду наливают через горловину радиатора, закрываемую пробкой (рис. 43). Для слива воды из системы охлаждения служат краники, расположенные в самых низких точках системы охлаждения.

Система охлаждения дизеля автомобиля КамАЗ-5320 рассчитана на постоянное использование жидкостей TOCOЛ -A-40 или TOCOЛ -A-65 (замерзающих при низкой температуре). Применение воды в системе охлаждения допускается только в особых случаях и кратковременно. В систему охлаждения входят водяные рубашки блока и головок цилиндров, водяной насос, радиатор, вентилятор с гидромуфтой, жалюзи, два термостата, расширительный бачок, соединительные трубопроводы, шланги, клиноременная передача привода насоса, сливные краны или пробки, датчики температуры охлаждающей жидкости и другие детали.

Завод допускает работу двигателя при температуре охлаждающей жидкости не более 105 °С. Температурный режим работы двигателя поддерживается двумя термостатами, гидромуфтой включения вентилятора и жалюзи. Если двигатель не прогрет, то охлаждающая жидкость, подаваемая насосом, поступает в левый ряд цилиндров и по нагнетательному патрубку в правый ряд. Омывает наружные поверхности гильз цилиндров обоих рядов, затем через отверстия в верхней плоскости блока цилиндра, прокладке головки блока поступает в головки цилиндров, охлаждая наиболее нагретые места - выпускные каналы и гнезда форсунок. Нагретая жидкость проходит от головок цилиндров в правую и левую трубы, расположенные в «развале» двигателя, затем по соединительной трубе подается в водораспределительную коробку (или коробку термостатов). Клапаны термостатов закрыты, и по перепускному патрубку 6 охлаждающая жидкость снова подается к водяному насосу.

Рис. 3. Система охлаждения дизеля автомобиля КамАЭ-5320: 1 - шкив коленчатого вала; 2 - нижний бачок; 3 - жалюзи; 4 - радиатор; 5 - гидромуфта привода вентилятора; 6 - перепускной патрубок; 7 - нагнетательный патрубок; в - верхний бачок; 9 - верхний патрубок; 10 - термостат; 11 - водораспределительная коробка; 12 - соединительная труба; 13 - подводящая трубка; 14 - правая водяная труба; 15 - отводящая трубка; 16 - впускной коллектор; 17 - датчик контрольной лампы перегрева жидкости; 18 - расширительный бачок; 19 - горловина с герметизирующей пробкой; 20 - пробка с клапанами; 21 - отводящая трубка от компрессора; 22 - отводящая трубка левой водяной трубы; 23 - компрессор; 24 - левая водяная труба; 25 - крышка головки; 26 - головка цилиндра; 27 - водяной насос; 28 - сливной кран или пробка; 29 - шкив водяного насоса; 30 - вентилятор; 31 - нижний патрубок

Термостаты установлены в отдельной коробке, укрепленной на переднем торце правого ряда цилиндров. Расширительный бачок расположен на двигателе с правой стороны и соединен с верхним бачком радиатора, водораспределительной коробкой, компрессором и водяной рубашкой блока цилиндров. Расширительный бачок компенсирует изменение объема жидкости при ее нагревании, позволяет контролировать ее уровень в системе охлаждения. В бачок отводится и в нем конденсируется пар из верхних участков радиатора и системы. Собирающийся в бачке воздух улучшает работу системы охлаждения. TOCOJ1-A-40 или ТОСОЛ -А-65 в систему охлаждения наливают через горловину, имеющую герметизированную пробку на резьбе. Паровой и воздушный клапаны установлены в пробке.

В системе охлаждения дизеля применена гидромуфта привода вентилятора, которая передает крутящий момент от коленчатого вала двигателя к вентилятору. Используя гидромуфту, поддерживают наивыгоднейший температурный режим в системе охлаждения и гасят возникающие колебания при резком изменении частоты вращения коленчатого вала. Гидромуфта привода вентилятора имеет автоматическое управление.

В движение гидромуфта приводится от коленчатого вала двигателя через шлицевой ведущий вал. Вентилятор, расположенный соосно с коленчатым валом, укреплен на ступице, установленной на ведомом валу. Ведущую часть гидромуфты составляют: ведущий вал в сборе с кожухом; ведущее колесо, соединенное болтами с кожухом и валом шкива; шкив привода насоса и генератора, привернутый к валу болтами. Ведущая часть гидромуфты вращается на шарикоподшипниках. Ведомую часть гидромуфты составляют: ведомое колесо в сборе, соединенное болтами с ведомым валом. Ведомая часть гидромуфты привода вентилятора вращается на шарикоподшипниках. Уплотнение гидромуфты осуществлено двумя уплотнительными кольцами и самоподжимными сальниками.

Рис. 4. Гидромуфта привода вентилятора: 1 - передняя крышка; 2 - корпус; 3 - кожух; 4, 7, 13 и 20 - шарикоподшипники; 5 - трубка подвода масла; 6 - ведущий вал; 8 - уплотнительные кольца; 9 - ведомое колесо; 10 - ведущее колесо; 11 - шкив; 12 - вал шкива; 14 - упорная втулка; 15 - ступица вентилятора; 16 - ведомый вал; 17 и 21 т- самоподжимные сальники; 18 -прокладка; 19 и 22 - болты

Для управления гидромуфтой привода вентилятора имеется выключатель золотникового типа, установленный на нагнетательном патрубке в передней части двигателя. В зависимости от температуры жидкости в системе охлаждения выключатель гидромуфты соединяет или разъединяет ведущий вал с ведомым, изменяя количество масла, поступающего в гидромуфту из системы смазки. Масло для работы гидромуфты подается насосом в ее полость, затем по трубке подводится в каналы ведущего вала и через отверстия в ведомом колесе - в межлопастное пространство. При вращении ведущего колеса масло с его лопаток переходит на лопатки ведомого колеса, и оно начинает вращаться, передавая крутящий момент на вал и вентилятор. Гидромуфта при помощи крана Еключается в работу или отключается, а в связи с этим включается или отключается вентилятор. Кран находится в корпусе выключателя гидромуфты.

Вентилятор может работать в трех режимах:
— автоматический - температура охлаждающей жидкости в двигателе поддерживается равной 80-95 °С; кран выключателя гидромуфты установлен в положение В (метка на корпусе); при снижении температуры охлаждающей жидкости ниже 80° С вентилятор автоматически отключается;
— вентилятор отключен - кран выключателя гидромуфты установлен в положение 0; вентилятор может вращаться с небольшой частотой;
— вентилятор включен постоянно - в таком режиме допускается кратковременная работа в случае возможных неисправностей гидромуфты или ее выключателя.

Температуру жидкости в системе охлаждения контролируют дистанционным термометром, приемник которого расположен в кабине водителя на щитке приборов, а датчик в водораспределительной коробке (дизель автомобиля КамАЗ-5320), в водяном канале впускного трубопровода (двигатели автомобилей ГАЗ -53А и ЗИЛ -130), в головке блока (двигатель автомобиля ГАЗ -24 «Волга»). Если температура воды в системе охлаждения превышает определенную величину, то на щитке приборов загорается сигнальная лампа, например красная (автомобиль ГАЗ -63А) при температуре воды 105-108 °С.

Принципиальная схема принудительных систем охлаждения современных двигателей одинакова.

Двигатель ЗИЛ -130 имеет закрытую систему охлаждения с принудительной циркуляцией жидкости. Система состоит из охлаждающей рубашки блока и головки цилиндров, радиатора, соединительных патрубков, водяного центробежного насоса, вентилятора, термостата, сливных краников рубашки блока цилиндров и сливного крана радиатора. На рисунке показан включенный в систему охлаждения отопитель кабины и обогреватель ветрового стекл(а. .Подвод жидкости к отопителю производится по трубопроводу, а отвод - по трубопроводу при открытом положении крана.

При работе двигателя водяной насос создает циркуляцию жидкости через охлаждающую рубашку, патрубки и радиатор. Проходя по рубашке блока и головки, охлаждающая жидкость омывает стенки цилиндров, камеры сгорания и другие детали. Нагретая жидкость по патрубку поступает в верхнюю часть радиатора и далее по большому количеству трубок из верхней части радиатора в нижнюю, отдавая при этЪм тепло потоку воздуха. Охлажденная жидкость из нижнего бачка (резервуара) радиатора вновь поступает в рубашку двигателя. Систему рассчитывают так, чтобы при прохождении через радиатор температура жидкости снизилась на 6-10 °С. Термостат, установленный в верхнем водяном патрубке, автоматически меняет интенсивность циркуляции жидкости через радиатор, поддерживая наивыгоднейшую ее температуру. Поступление воздуха к радиатору можно регулировать с помощью жалюзи - шторок перед радиатором, открываемых в зависимости от теплового режима двигателя вручную или автоматически.

На двигателях грузовых автомобилей ЗИЛ , МАЗ , КамАЗ установлен компрессор тормозной системы, цилиндры которого имеют жидкостное охлаждение, подключенное параллельно системе охлаждения двигателя.

Контроль за работой системы охлаждения заключается в проверке уровня жидкости и в наблюдениях за показаниями термометра, состоящего из датчика и приемника, установленного на щитке приборов.

Двигатель СМД -14 гусеничного трактора ДТ-75М имеет закрытую систему охлаждения с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости. В систему охлаждения входят: водяной насос центробежного типа с вентилятором, приводимые во вращение клиновым ремнем охлаждающие рубашки блока и головки блока; отводящая труба; радиатор, состоящий из верхнего и нижнего литых бачков, между которыми впаяна сердцевина; датчик указателя температуры жидкости; соединительные трубопроводы и шланги. Для удаления воздуха из системы служит отверстие в корпусе водяного насоса, закрытое пробкой. В систему охлаждения двигателя включена рубашка охлаждения пускового двигателя. Заполняют систему жидкостью через горловину радиатора, а сливают через краны. Интенсивность охлаждения жидкости в радиаторе регулируют вручную подъемом шторок, расположенных перед радиатором на большую или меньшую высоту.

Рис. 5. Система охлаждения двигателя ЗИЛ -130

Циркуляция охлаждающей жидкости в системе осуществляется водяным насосом, который засасывает жидкость из нижнего бачка радиатора через патрубок и подает ее в водораспределительный канал блок-картера. Через боковые отверстия в водораспределительном канале жидкость подается одновременно ко всем цилиндрам. Из рубашки охлаждения блок-картера жидкость поступает в водяную рубашку головки блока и затем по трем отверстиям в верхней стенке головки в водоотводящую трубу и далее в верхний бачок радиатора. Часть жидкости из блок-картера по соединительному патрубку поступает в рубашку цилиндра пускового двигателя, а оттуда через головку его цилиндра в отводящую трубу.

Вместимость системы охлаждения автотракторных двигателей определяется типом двигателя и находится в пределах 7,5-50 л.

К атегория: - Автомобили и трактора

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.

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.

Первый серийный автомобиль был выпущен компанией «Форд» в начале XX века. Он носил гордую приставку «T» и представлял собой ещё одну веху в развитии человечества. До этого автомобили были уделом горстки энтузиастов, которые устраивали перегоны, и время от времени ездили на послеобеденные променады.

Генри Форд устроил настоящую революцию. Он поставил автомобили на конвейер, и вскоре его машины заполнили собой все дороги Америки. Мало того, заводы были открыты и в Советском Союзе.

Главная парадигма Генри Форда была крайне проста: «Автомобиль может иметь любой цвет, если он чёрный». Подобный подход дал возможность каждому человеку иметь собственную машину. Оптимизация затрат и увеличение масштабов производства позволили сделать цену по-настоящему доступной.

С тех пор прошло много времени. Автомобили беспрестанно эволюционировали. Больше всего изменений и дополнений пришлось на двигатель. Особую роль в этом процессе сыграла система охлаждения. Она совершенствовалась год за годом, позволяя продлить ресурс мотора и избежать перегрева.

История системы охлаждения двигателя

Стоит признать, что система охлаждения двигателя всегда была в автомобилях, правда, её конструкция с годами кардинально менялась. Если смотреть исключительно в сегодняшний день, то в большинстве автомобилей установлен жидкостный тип. К его основным преимуществам можно причислить компактность и высокую производительность. Но так было далеко не всегда.

Первые системы охлаждения двигателей были крайне ненадёжными. Пожалуй, если вы напряжёте память, то вспомните фильмы, в которых события происходят в конце XIX и в начала XX века. В то время машина на обочине с дымящимся двигателем была обычным явлением.

Внимание! Изначально основной причиной перегрева двигателя н было использование в качестве охлаждающей жидкости воды.

Вы как автомобилист должны знать, что в современных автомобилях в качестве ресурса для системы охлаждения используется антифриз. Его аналог даже был в Советском Союзе, только назывался он тосолом.

В принципе, это одно и то же вещество. В его основе лежит спирт, но из-за дополнительных присадок эффективность антифриза кардинально выше. К примеру, тосол в системе охлаждения двигателя покрывает защитной плёнкой абсолютно всё, что крайне негативно сказывается на теплоотдаче. Из-за этого ресурс мотора сокращается.

Антифриз действует совершенно по-другому. Он покрывает защитной плёнкой только проблемные места. Также среди отличий можно вспомнить дополнительные присадки, которые есть в антифризе, разную температуру закипания и так далее. В любом случае наиболее показательным будет сравнение с водой.

Вода закипает при температуре в 100 градусов. Температура кипения антифриза составляет порядка 110—115 градусов. Естественно, благодаря этому случаи закипания двигателя практически исчезли.

Стоит признать, что конструкторами было проведено множество опытов, направленных на то, чтобы модернизировать систему охлаждения двигателя. Достаточно вспомнить исключительно воздушное охлаждение. Такие системы довольно активно применялись в 50—70 годах прошлого века. Но из-за низкой эффективности и громоздкости довольно быстро вышли из употребления.

В качестве успешных примеров автомобилей с воздушными системами охлаждения двигателей можно вспомнить:

• Fiat 500,
• Citroën 2CV,
• Фольксваген Жук.

В Советском Союзе также были автомобили, работающие при помощи воздушной системы охлаждения двигателя. Пожалуй, каждый автомобилист, родившийся в СССР, помнит легендарных «запорожцев», у которых двигатель был установлен сзади.

Как работает жидкостная система охлаждения двигателя

Схема жидкостной системы охлаждения не представляет собой что-либо сверхсложное. Мало того, все конструкции, вне зависимости от того, какие компании занимались их производством, похожи между собой.

Устройство

Перед тем как перейти к рассмотрению принципа работы системы охлаждения двигателя, необходимо изучить основные элементы конструкции. Это позволит вам точно представить, как всё происходит внутри устройства. Вот главные детали узла:

• Рубашка охлаждения. Это небольшие полости, заполненные антифризом. Они находятся в тех местах, где в наибольшей степени необходимо охлаждение.
• Радиатор рассеивает тепло в атмосферу. Обычно его ячейки делаются из комбинации сплавов, чтобы добиться наибольшей эффективности. Конструкция не только должна эффективно снижать температуру жидкости, но и быть прочной. Ведь даже маленький камешек может стать причиной пробоины. Сама система состоит из комбинации трубочек и рёбер.
• Вентилятор крепится сзади радиатора так, чтобы не мешать встречному потоку воздуха. Он работает при помощи электромагнитной или же гидравлической муфты.
• Термодатчик фиксирует текущее состояние антифриза в системе охлаждения двигателя и при необходимости пускает его по большому кругу. Это устройство устанавливается между патрубком и рубашкой охлаждения. По факту данный элемент конструкции представляет собой клапан, который может быть как биметаллическим, так и электронным.
• Помпа — это центробежный насос. Его главная задача обеспечить беспрерывную циркуляцию вещества в системе. Устройство работает при помощи ремня или шестерни. Некоторые модели моторов могут иметь сразу два насоса.
• Радиатор отопительной системы. По своим размерам немного уступает аналогичному устройству для всей системы охлаждения. К тому же он находится внутри салона. Его главная задача передавать тепло в машину.

Конечно же, это не все элементы системы охлаждения двигателя есть ещё патрубки, трубки и множество мелких деталей. Но для общего понимания работы всей системы такого перечня вполне достаточно.

Принцип работы

В системе охлаждения двигателя есть внутренний и внешний круг. По первому охлаждающая жидкость циркулирует пока температура антифриза не дойдёт до определённой черты. Обычно это 80 или 90 градусов. Каждый производитель выставляет свои ограничения.

Как только, порог предельной температуры преодолён — жидкость начинает циркулировать по второму кругу. В таком случае она проходит через специальные биметаллические ячейки, в которых охлаждается. Проще говоря, антифриз попадает в радиатор, где быстро остывает при помощи встречного потока воздуха.

Такая система охлаждения двигателя довольно эффективна, так как позволяет работать автомобилю даже на предельных скоростях. К тому же большую роль в охлаждении играет встречный поток воздуха.

Внимание! Система охлаждения двигателя отвечает за работу печки.

Чтобы лучше объяснить принцип работы современных систем охлаждения двигателя углубимся немного в конструкционные особенности схемы. Как вы знаете, основным элементом двигателя являются цилиндры. В них во время поездки постоянно движутся поршни.

Если в качестве примера взять бензиновый двигатель, то во время сжатия свеча запускает искру. Она воспламеняет смесь, что приводит к небольшому взрыву. Естественно, что температура в это время достигает нескольких тысяч градусов.

Чтобы не было перегрева и существует жидкостная рубашка вокруг цилиндров. Она забирает часть тепла и впоследствии отдаёт её. Антифриз в системе охлаждения двигателя постоянно циркулирует.

Как использование разных охлаждающих жидкостей влияет на систему охлаждения

Как уже было сказано выше, ранее в системах охлаждения использовалась обычная вода. Но подобное решение нельзя было назвать крайне удачным. Кроме того, что двигатели постоянно закипали, был ещё один побочный эффект, а именно, накипь. В больших количествах она парализовала работу устройства.

Причина образования накипи кроется в химической структуре воды. Дело в том, что вода на практике не может обладать стопроцентной чистотой. Единственный способ добиться полного исключения всех посторонних элементов — это дистилляция.

Антифризы, циркулируя внутри системы охлаждения двигателя, не создают накипи. К сожалению, процесс постоянной эксплуатации не проходит для них бесследно. Под действием высоких температур вещества поддаются разложению. Результатом данного процесса является образование продуктов распада в виде налёта коррозии и органики.

Довольно часто к охлаждающей жидкости, циркулирующей внутри системы, попадают посторонние субстанции. Как результат эффективность работы всей системы значительно ухудшается.

Внимание! Самый большой вред наносит герметик. Частички этого вещества при заделке пробоин попадают внутрь, смешиваясь с охлаждающей жидкостью.

Результатом всех этих процессов является то, что внутри системы охлаждения двигателя образуются разнообразные налёты. Они ухудшают теплопроводность. В худшем случае в трубах образовываются засоры. Это, в свою очередь, приводит к перегреву.

Частые неисправности системы

Безусловно, жидкостные системы охлаждения обладают множеством преимуществ, в сравнении со своими ближайшими аналогами. Но даже они иногда выходят из строя. Чаще всего в конструкции образовывается течь, которая приводит к утечке жидкости и ухудшению работы двигателя.

Течь в системе охлаждения двигателя может возникнуть по таким причинам:

1. Вследствие сильных морозов жидкость внутри замерзла, и конструкция была повреждена.
2. Частой причиной образования течи является негерметичность соединения шлангов с патрубками.
3. Высокая закоксованность также может стать причиной утечки.
4. Потеря эластичности в результате высоких температур.
5. Механическое повреждение.

Именно последняя причина, если верить статистике чаще всего вызывает течи в системах охлаждения двигателей. Больше всего ударов приходится в область радиатора. Печка также довольно часто страдает.

Также в системе охлаждения двигателя нередко выходит из строя термостат. Это происходит из-за постоянного контакта с охлаждающей жидкостью. В результате образуется коррозийный слой.

Итоги

Устройство системы охлаждения двигателя может показаться не особенно сложным. Но для его создания понадобились годы экспериментов и тысячи неудачных попыток. Но сейчас каждый автомобиль может работать на пределе возможного благодаря качественному отводу тепла от мотора.