Avtoargon.ru

АвтоАргон
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как работает система охлаждения двигателя? Рассматриваем детально

Как работает система охлаждения двигателя? Рассматриваем детально

Скачать PDF

В данной статье расскажем о том, как работает система охлаждения двигателя. Актуальность состоит в том, что при выходе со строя системы, многие водители не знают в чем искать причину и как «оказать первую помощь» мотору.

Максимально развернуто и в доступной форме опишем, что это такое, принцип действия, возможные поломки. Помните, что своевременное реагирование на сигналы и устранение поломок может уберечь ваш двигатель от серьезных последствий и непредвиденных финансовых трат.

Из чего состоит система охлаждения двигателя?

Итак, с момента запуска двигателя запускается и помпа и крыльчатка, установленная на ней принудительно начинает охлаждать жидкость в радиаторе. Почему принудительно, потому, что на ВАЗах старого образца лопасти крутились вместе с помпой, а в новых моделях кулер запускается только при достижении критической температуры.

Под действием давления, жидкость циркулирует исключительно по малому кругу водяной рубашки, до момента прогрева до 90°C.

После достижения указанной отметки в работу включается термостат – устройство, которое открывает свой клапан для запуска жидкости по большому кругу, через радиатор, с целью снижения температуры и отдачи тепла на отопитель салона, если активен.

По верхнему патрубку жидкость попадает в радиатор и спускаясь по его сотам выходит через нижний для подачи снова в двигатель. За это время она остывает. В новых моделях ВАЗа процессу охлаждения помогает кулер, в старом типе – он вращается постоянно. Поэтому некоторые водители снимают его на время холодов и морозов. Так как он только будет студить жидкость, тем самым меньше тепла будет поступать для обогрева салона и непосредственно мотора.

Как правило, для охлаждения используют воду, антифриз, тосол. Вот с водой необходимо быть аккуратным, так как имеет свойство замерзать, в отличии от аналогов. Хотя они тоже частично состоят из воды, но в составе имеют химический реагент этиленгликоль, не дающий воде кристаллизироваться.

Помимо этого антифриз обладает свойствами к смазке системы и предотвращения коррозии.

Доходя до критических температур, жидкость начинает расширяться на молекулярном уровне. Для того, что было, куда деваться излишкам, придуман расширительный бачок. Он соединен резиновыми патрубками с основной системой. Как только температура снизилась, тосол снова возвращается в систему. Через указанный бачок доливают жидкость по уровню, если ее не хватает.

Будьте аккуратны, так как можно обжечься при открытии крышки, когда двигатель заведен.

Теперь, что касается отопителя, то он расположен в салоне, как правило, под центральной консолью в виде радиатора с патрубками. В жаркое время он закрыт заслонкой, а зимой открыт для подачи нагретого антифриза. Проходя сквозь соты, антифриз отдает тепло нам в салон. Если холодно, то можно включить кулер для ускорения нагрева.

Ну, вот теперь вы знаете, как работает система охлаждения двигателя. Теперь немного остановимся на сроках замены жидкости. В среднем необходимо менять охлаждающую жидкость каждые 2 года, без ограничения пробега, а патрубки каждые 5 лет, также без ограничения пробега. За исключением нестандартных моментов, в виде преждевременного выхода со строя, заводского брака или аварийной ситуации.

Система охлаждения

Система охлаждения предназначена для охлаждения деталей двигателя, нагреваемых в результате его работы. На современных автомобилях система охлаждения, помимо основной функции, выполняет ряд других функций, в том числе:

  • нагрев воздуха в системе отопления, вентиляции и кондиционирования;
  • охлаждение масла в системе смазки;
  • охлаждение отработавших газов в системе рециркуляции отработавших газов;
  • охлаждение воздуха в системе турбонаддува;
  • охлаждение рабочей жидкости в автоматической коробке передач.

В зависимости от способа охлаждения различают следующие виды систем охлаждения: жидкостная (закрытого типа), воздушная (открытого типа) и комбинированная. В системе жидкостного охлаждения тепло от нагретых частей двигателя отводится потоком жидкости. Воздушная система для охлаждения использует поток воздуха. Комбинированная система объединяет жидкостную и воздушную системы.

На автомобилях наибольшее распространение получили система жидкостного охлаждения. Данная система обеспечивает равномерное и эффективное охлаждение, а также имеет меньший уровень шума. Поэтому, устройство и принцип действия системы охлаждения рассмотрены на примере системы жидкостного охлаждения.

Конструкция системы охлаждения бензинового и дизельного двигателей подобны. Система охлаждения двигателя включает множество элементов, среди которых радиатор охлаждающей жидкости, масляный радиатор, теплообменник отопителя, вентилятор радиатора, центробежный насос, а также расширительный бачок и термостат. В схему системы охлаждения включена «рубашка охлаждения» двигателя. Для регулирования работы системы используются элементы управления.

Радиатор предназначен для охлаждения нагретой охлаждающей жидкости потоком воздуха. Для увеличения теплоотдачи радиатор имеет специальное трубчатое устройство.

Наряду с основным радиатором в системе охлаждения могут устанавливаться масляный радиатор и радиатор системы рециркуляции отработавших газов. Масляный радиатор служит для охлаждения масла в системе смазки.

Радиатор системы рециркуляции отработавших газов охлаждает отработавшие газы, чем достигается снижение температуры сгорания топливно-воздушной смеси и образования оксидов азота. Работу радиатора отработавших газов обеспечивает дополнительный насос циркуляции охлаждающей жидкости, включенный в систему охлаждения.

Теплообменник отопителя выполняет функцию, противоположную радиатору системы охлаждения. Теплообменник нагревает, проходящий через него, воздух. Для эффективной работы теплообменник отопителя устанавливается непосредственно у выхода нагретой охлаждающей жидкости из двигателя.

Для компенсации изменения объема охлаждающей жидкости вследствие температуры в системе устанавливается расширительный бачок. Заполнение системы охлаждающей жидкостью обычно осуществляется через расширительный бачок.

Читать еще:  Электронную схему с датчиком тока двигателя

Циркуляция охлаждающей жидкости в системе обеспечивается центробежным насосом. В обиходе центробежный насос называют помпой. Центробежный насос может иметь различный привод: шестеренный, ременной и др. На некоторых двигателях, оборудованных турбонаддувом, для охлаждения наддувочного воздуха и турбокомпрессора устанавливается дополнительный насос циркуляции охлаждающей жидкости, подключаемый блоком управления двигателем.

Термостат предназначен для регулировки количества охлаждающей жидкости, проходящей через радиатор, чем обеспечивается оптимальный температурный режим в системе. Термостат устанавливается в патрубке между радиатором и «рубашкой охлаждения» двигателя.

На мощных двигателях устанавливается термостат с электрическим подогревом, который обеспечивает двухступенчатое регулирование температуры охлаждающей жидкости. Для этого в конструкции термостата предусмотрено три рабочих положения: закрытое, частично открытое и полностью открытое. При полной нагрузке на двигатель с помощью электрического подогрева термостата производится его полное открытие. При этом температура охлаждающей жидкости снижается до 90°С, уменьшается склонность двигателя к детонации. В остальных случаях температура охлаждающей жидкости поддерживается в пределах 105°С.

Вентилятор радиатора служит для повышения интенсивности охлаждения жидкости в радиаторе. Вентилятор может иметь различный привод:

  • механический (постоянное соединение с коленчатым валом двигателя);
  • электрический (управляемый электродвигатель);
  • гидравлический (гидромуфта).

Наибольшее распространение получил электрический привод вентилятора, обеспечивающий широкие возможности для регулирования.

Типовыми элементами управления системы охлаждения являются датчик температуры охлаждающей жидкости, электронный блок управления и различные исполнительные устройства.

Датчик температуры охлаждающей жидкости фиксирует значение контролируемого параметра и преобразует его в электрический сигнал. Для расширения функций системы охлаждения (охлаждения отработавших газов в системе рециркуляции отработавших газов, регулирования работы вентилятора и др.) на выходе радиатора устанавливается дополнительный датчик температуры охлаждающей жидкости.

Сигналы от датчика принимает электронный блок управления и преобразует их в управляющие воздействия на исполнительные устройства. Используется, как правило, блок управления двигателем с устанавленным соответствующим программным обеспечением.

В работе системы управления могут использоваться следующие исполнительные устройства: нагреватель термостата, реле дополнительного насоса охлаждающей жидкости, блок управления вентилятором радиатора, реле охлаждения двигателя после остановки.

Принцип работы системы охлаждения

Работу системы охлаждения обеспечивает система управления двигателем. В современных двигателях алгоритм работы реализован на основе математической модели, которая учитывает различные параметры (температуру охлаждающей жидкости, температуру масла, наружную температуру и др.) и задает оптимальные условия включения и время работы конструктивных элементов.

Охлаждающая жидкость в системе имеет принудительную циркуляцию, которую обеспечивает центробежный насос. Движение жидкости осуществляется через «рубашку охлаждения» двигателя. При этом происходит охлаждение двигателя и нагрев охлаждающей жидкости. Направление движения жидкости в «рубашке охлаждения» может быть продольным (от первого цилиндра к последнему) или поперечным (от выпускного коллектора к впускному).

В зависимости от температуры жидкость циркулирует по малому или большому кругу. При запуске двигателя сам двигатель и охлаждающая жидкость в нем холодные. Для ускорения прогрева двигателя охлаждающая жидкость движется по малому кругу, минуя радиатор. Термостат при этом закрыт.

По мере нагрева охлаждающей жидкости термостат открывается, и охлаждающая жидкость движется по большому кругу – через радиатор. Нагретая жидкость проходит через радиатор, где охлаждается встречным потоком воздуха. При необходимости жидкость охлаждается потоком воздуха от вентилятора.

После охлаждения жидкость снова поступает в «рубашку охлаждения» двигателя. В ходе работы двигателя цикл движения охлаждающей жидкости многократно повторяется.

На автомобилях c турбонаддувом может применяться двухконтурная система охлаждения, в которой один контур отвечает за охлаждение двигателя, другой — за охлаждение наддувочного воздуха.

Система охлаждения двигателя

Детали двигателя внутреннего сгорания 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 АКПП охлаждает рабочую жидкость в коробке передач. В некоторых моделях автомобилей для дополнительного охлаждения масла в системе смазки двигателя устанавливается масляный радиатор.

Системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания 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 работающего двигателя. 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.
Читать еще:  Что приводит к износу двигателя

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.

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

Система охлаждения двигателя

Ни для кого не секрет, что ДВС серьезно нагревается в ходе работы. Поэтому он постоянно охлаждается. На сегодняшний день существуют жидкостные и воздушные системы, которые помогают охладить ДВС. Каждая из этих систем устроена по-своему принципу и обладает своими положительными и отрицательными моментами.

Охлаждение с использованием жидкости

Наибольшую распространенность получил именно этот способ. Произошло это потому, что во время охлаждения ДВС автомобиля создаются более благоприятные условия для работы ДВС. Помимо этого, автомобиль, оснащенный именно жидкостной системой, может быть оснащен ДВС с заменяемыми деталями из более дешевых материалов. Такое охлаждение работает значительно тише, чем другое. Снижение громкости работы происходит за счет того, что во всей системе предусмотрены двойные стенки, а также слой жидкости.

Жидкостное охлаждение закрытого типа оснащается специальным устройством под названием расширительный бачок, в котором установлен датчик уровня. Ни для кого не секрет что вода при кипении испаряется, а охлаждающие жидкости увеличиваются в объеме. Исходя из этого, и был придуман расширительный бачок. Собственно, в самом устройстве ничего особенного нет, это обычная тара для отвода излишек жидкости, которые образуются в процессе работы.

Особенность бачка заключается в крышке, которой он закрывается для герметичности. Дело в том, что в этой крышке установлен специальный клапан, который регулирует давление в системе охлаждения двигателя.

Он предусмотрен для того, чтобы при нагревании выделенный объем не самостоятельно искал выход из герметичной системы, а вышел через автоматически открывающийся клапан. Этот клапан срабатывает во время охлаждения мотора. Давление во время остывания мотора понижается, и для того, чтобы его нормализовать, этот клапан открывается и возвращает воздух в магистраль. Встречаются бачки, на которых две крышки, одна отвечает за всасывания воздуха, а вторая за отдачу лишнего воздуха.

В состав жидкостного вида входит не только расширительный бачок, но и датчик. Такие устройства как: термостат, соединительные патрубки из металла и пластика, датчики, радиатор, насос и рубашка; также входят в ее состав. Рубашкой охлаждения называют каналы, которые расположены в блоке цилиндров и в его головке.

Читать еще:  Во время работы двигателя отсоединить аккумулятор

Принцип снижения температуры этой системы построен на том, что жидкость течет по всем каналам в принудительном порядке с помощью главного насоса. За счет того, что жидкость постоянно в движении, двигатель автомобиля снижает температуру равномерно, за этим следят датчики. Это является существенным достоинством системы охлаждения двигателя этого вида, поэтому на современные автомобили устанавливаются именно такие устройства. Прогретая жидкость попадает в радиатор, где снижает температуру за счет воздуха, который попадает в радиатор во время движения. Когда автомобиль стоит на месте, охлаждение жидкости в радиаторе происходит за счет работы вентилятора, который активируется по сигналу датчика температуры.

Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания данного вида имеет ряд достоинств, главным из которых является равномерное снижение температуры всего двигателя автомобиля. Также система снижает громкость работы двигателя за счет толщины стенок блока и наличие жидкости. То, что жидкость постоянно подвергается циркуляции, не дает быстро остыть двигателю в зимнее время. Нагретая жидкость обогревает салон автомобиля, а также подогревает топливо для первого запуска автомобиля (если установлен автономный подогреватель).

Помимо всего, этот принцип работы системы по охлаждению двигателя обладает недостатками, главным из которых является герметичность. Недостаток заключается в том, что она работает только под давлением, что должно обеспечивать герметичность. Герметичность требуется постоянно поддерживать в должном состоянии, но это осложняется тем, что на резиновые патрубки постоянно наложены температурные нагрузки. Дело в том, что все детали постоянно нагреваются, в том числе и датчик, после чего остывают, а резина в это время подвергается температурным нагрузкам, что дает течи, и герметичность нарушается. Кроме всего этого, почти все элементы отвечают за температуру жидкости, и, если хоть один из датчиков приходит в негодность, вся система подвергается перегреву.

Более подробную схему работы можно рассмотреть, найдя ее по соответствующему запросу. После того, как она будет рассмотрена, будет проще понять весь принцип работы.

Воздушное

Существуют еще воздушные системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, которое тоже имеет датчик. Данная система, правда, утратила свою популярность уже давно. Такой вид был востребован в шестидесятых годах прошлого столетия.

Самые известные автомобили с воздушным охлаждением считаются Порше. На автомобили этой марки, благодаря мыслям Фердинанда Порше, устанавливались самые мощные двигатели того времени с воздушным охлаждением и датчиком температуры.

Долгое время с воздушной системой охлаждения производился автомобиль Porsche 911. В СССР тоже производили автомобили с таким принципом снижения температуры двигателя. Запорожский автомобильный завод за все время существования СССР производил автомобили с таким видом снижения температуры.

Сегодня такой вид не популярен за счет того, что сегодня все больше автомобилей оснащены двигателем спереди. Такой двигатель устанавливается поперечно, что позволяет установить радиатор. При этом расположении трудно правильно настроить воздушное охлаждение и проще установить радиатор воздушного охлаждения.

Принцип работы устроен на том, что главный вентилятор подает в систему нужное количество воздуха, которым охлаждается двигатель. По причине того, что блок цилиндров и голова нагреваются больше чем остальные узлы и механизмы, на них направлена основная часть охлажденного воздуха. Циркуляция воздуха в этой системе регулируется термостатом и специальными заслонками в автоматическом режиме.

На просторах Интернета можно подробно рассмотреть схему и более детально понять весь принцип работы такого охлаждения. На схемах в Интернете показаны и подписаны все устройства, которые входят в состав всей магистрали охлаждения.

Несмотря на то, что система утратила свою популярность, она имеет ряд преимуществ. Главным из них считается простота конструкции, также снижена масса двигателя автомобиля, и упрощен запуск холодного двигателя. Недостатки здесь тоже есть.

Главным минусом является громкость и увеличение объема двигателя. Такой вид охлаждения имеет много требований к эксплуатации автомобиля. Требования предъявляются к топливу, оно должно быть хорошего качество, иначе перегрева не избежать. Все смазочные материалы и запасные части также должны быть качественными, дело в том, что такой вид снижения температуры работает в экстремальном режиме постоянно. Помимо всего этого нужно следить за чистотой в моторном отсеке, даже небольшой слой грязи на двигателе автомобиля приведет к перегреву.

Смешанная

Существует еще один вид, комбинированный комплекс устройств, который помогает снизить температуру нагретых элементов. Принцип этого комплекса основан на том, что в нем совмещены все достоинства обоих видов. Комбинированное охлаждение устанавливается чаще всего на более мощные двигатели, которые подвергаются более высоким температурам.

Подводим итоги

Каждая система имеет ряд достоинств и недостатков. В зависимости от вида автомобиля на него установлены определенные системы охлаждения двигателя, имеющие разные конструкции и датчики. Каждая имеет свой принцип работы, который отличен от принципа работы другой системы. Для того, чтобы не допустить превышения температуры автомобиля, нужно следить за всеми агрегатами и вовремя и правильно ухаживать за ней.

Какую систему устанавливать на автомобиль решает только производитель и не следует ее менять самостоятельно. Установленный заводом агрегат для снижения температуры двигателя имеет назначение специально для этого, если что-то работает не так, то следует проверить все устройства на работоспособность.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector