Какой может быть рабочая температура двигателя внутреннего сгорания и почему

Чем опасен перегрев?

Если сильно греется двигатель, то это может привести в итоге к ужаснейшим для автовладельца последствиям. Перегрев приводит к повышенному износу деталей и узлов.

Если мотор недолго работал при высоких температурах, тогда бояться нечего. За 5 минут с ним ничего не случится. Причины этого – различные неисправности с вентилятором или неправильная работа термостата. Если вовремя остановить машину, то максимум последствий – это оплавление поршней. Для новой машины кратковременный перегрев и вовсе не страшен.

Если рабочая температура двигателя превышает норму около 20 минут и больше, тогда есть серьезные риски деформации ГБЦ, прогорания прокладок. Также могут прийти в негодность межкольцевые перегородки.

Если двигатель основательно перегрелся – это настоящая катастрофа. Подобное приводит к повреждению каждой детали, каждого узла. Мотор даже мог бы взорваться, если бы узлы были немного надежнее. При сильном перегреве поршневая группа обязательно расплавится, а жидкий металл попадет на цилиндры. Это сделает ход поршней значительно жестче, а значит, приведет к большему износу. Также часто диагностика двигателя после перегрева позволяет выявить неизбежные проблемы в работе смазочной системы. Перегретое масло не будет иметь своих изначальных свойств, а трущиеся пары разрушат сами себя. Поршни могут пробить ГБЦ, а коленчатый вал часто ломается на две части.

Роль охлаждения в создании благоприятного температурного режима

Рабочая температура двигателя зависит от эффективности системы охлаждения. Она представляет собой комплекс всех устройств, которые подводят охлаждающую жидкость в технологические места, а затем отводят тепло в атмосферу.

Целью ОЖ является обеспечение максимально благоприятных условий для функционирования моторов. А также для того, чтобы при работе в любых условиях температурный режим поддерживался на одном уровне. Когда топливо сгорает, температура в этот момент составляет порядка 2000 градусов. А система охлаждения позволяет снизить ее до уровня 90 градусов. Это считается оптимальной температурой.

Виды систем охлаждения двигателя в автомобиле

На сегодняшний день самыми распространенными являются следующие типы охлаждения:

• воздушная;
• жидкостная.

Рассмотрим их особенности, преимущества и недостатки.

Воздушное охлаждение

Воздушная система встречается крайне редко. Это обусловлено спецификой этого вида охлаждения и меньшей эффективностью по сравнению с жидкостной. Ее можно встретить на старых моделях ЗАЗ, малолитражных автомобилях ОКА, а также грузовых машинах чешского производства Tatra. Кроме того, она применяется на подавляющем большинстве мопедов, мотороллеров и мотоциклов.

Конструкция несколько отличается от жидкостной. В ней отсутствует радиатор. Вместо него имеется специальная рубашка цилиндроблока, снабженная направляющими ребрами. Они обеспечивают максимально эффективное омывание цилиндров воздухом. Его нагнетает вентилятор. Чтобы потоки воздуха не рассеивались и имели постоянную силу, цилиндры скрыты специальным кожухом.

Таким образом, в воздушной системе цилиндроблок охлаждается воздухом без посредничества жидкости.

К достоинствам этого типа охлаждения можно отнести:

• простоту конструкции (и, как следствие, техобслуживания);
• малый вес;
• надежность.

Однако она имеет и недостатки:

• меньшую эффективность по сравнению с жидкостной;
• высокий уровень шума при запущенном двигателе;
• невозможность использования тепла мотора для обогрева авто;
• большую потерю мощности, которая уходит на вращение вентилятора;
• чувствительность к перепадам температуры окружающей среды (в мороз запустить мотор гораздо сложнее).

Как можно заметить, минусы в данном случае перевешивают плюсы. Это и обусловило столь малое распространение охлаждения двигателя внутреннего сгорания этой разновидности.

Жидкостное охлаждение

Устройство и принцип действия жидкостной охладительной системы ДВС более подробно описаны выше. Здесь стоит сказать о ее преимуществах и недостатках.

К числу плюсов можно отнести следующие:

• легкий пуск в мороз;
• равномерное охлаждение;
• возможность использование блочной конструкции цилиндровой группы, которая делает компоновку мотора более простой;
• малый уровень шума при работе ДВС;
• отсутствие механической нагрузки в деталях узла;
• меньшая потеря мощности.

А это – недостатки подобного типа систем:

• более сложная конструкция (а значит, и техническое обслуживание);
• необходимость периодической смены жидкости;
• возможность подтекания или замерзания охладителя, которые нарушают общую работу системы;
• увеличенный коррозийный износ, возникающий вследствие постоянного контакта металлических элементов конструкции с жидкостью.

Принцип работы системы охлаждения двигателя в действии

Налаженная работа охлаждения обусловлена наличием системы управления.

• температура смазочного масла;
• температура жидкости, используемой для охлаждения двигателя;
• температура наружной среды;
• другие важные показатели, влияющие на работу системы.

Система управления, оценивая различные параметры и их влияние на работу системы, компенсирует их влияние регулированием условий работы управляемых элементов.

С помощью центробежного насоса осуществляется принудительная циркуляция охлаждающей жидкости в системе. Проходя через рубашку охлаждения жидкость нагревается, а попав в радиатор — остывает. Нагревая жидкость, сами детали двигателя остывают. В рубашке охлаждения жидкость может циркулировать как в продольном (по линии цилиндров), так и в поперечном направлении (от одного коллектора к другому).

От температуры охлаждающей жидкости зависит круг ее циркуляции. Во время запуска двигателя он сам и охлаждающая жидкость холодные, и чтобы ускорить его нагрев жидкость направляется на малый круг циркуляции, минуя радиатор. В дальнейшем, при нагревании двигателя, термостат нагревается и меняет свое рабочее положение на полуоткрытое. Вследствие этого охлаждающая жидкость начинает течь через радиатор.

Если встречного потока воздуха радиатора недостаточно для понижения температуры жидкости до требуемого значения, включается вентилятор, образующий дополнительный поток воздуха. Охлажденная жидкость вновь попадает в рубашку охлаждения и цикл повторяется.

Если в автомобиле используется турбонаддув, то он может быть оснащен двухконтурной системой охлаждения. Первый её контур охлаждает сам двигатель, а второй — наддувочный поток воздуха.

Смотрите познавательное видео про принцип работы системы охлаждения двигателя.

В жаркую погоду

Особенно внимательным нужно быть и в жару, ведь в это время машины перегреваются, жидкость в двигателе закипает не только от длительной работы, но и от жары. Старайтесь часто проверять исправность мотора, следить за уровнем масла

, смотреть, чтобы в систему не попал мусор или пылинки. Частой поломкой во всех погодных условиях является радиатор, который так и норовит подтекать, тем самым создавая вероятность поломки или засорения всей охлаждающей системы.

В плохих погодных условиях может работать плохо любая техника, но особое внимание стоит уделить именно двигателю и его составляющим, они и есть сердцем всего механизма. Часто возникают проблемы с охлаждением цилиндров, на это тоже стоит обратить отдельное внимание

Что понимать под рабочей температурой двигателя

Следует понимать разницу между рабочей температурой двигателя и в цилиндрах ДВС. Температура в цилиндре может достигать значений значительно больше +1.000 градусов Цельсия. Рабочая температура двигателя — это температура в системе охлаждения двигателя. Она характеризует состояние температурного баланса, при котором поддерживается постоянный уровень в системе охлаждения. При этом достигается максимальный коэффициент полезного действии, минимальный уровень токсичности выхлопных газов, обеспечивается оптимальная эксплуатация силового агрегата. Значение рабочей температуры зависит от типа двигателя.

Воздушная система охлаждения

Моторами воздушного охлаждения оснащались транспортные средства в 50-70 годах прошлого века. Типичными представителями таких автомобилей являются «Запорожец» или FIAT 500. Сейчас моторы с воздушным охлаждением в автомобилестроении практически не встречаются.

Конструкция и принцип действия

Конструктивно система принудительного воздушного охлаждения монтируется в подкапотном пространстве транспортного средства и состоит из:

• отсасывающего или нагнетающего вентилятора;
• направляющих ребер рубашки охлаждения двигателя;
• органов управления (дроссельные заслонки, управляющие подачей воздуха или муфта, регулирующая частоту вращения вентилятора в автоматическом режиме);
• температурного датчика, установленного в силовом агрегате;
• контрольного прибора, выведенного на приборную панель в салоне автомобиля.

Охлаждение мотора осуществляется встречным холодным воздухом. Для усиления его потока чаще всего используют вентилятор нагнетающего типа. Он усиливает поток холодного плотного воздуха и обеспечивает его подачу в больших количествах при малых энергетических затратах.

Отсасывающий вентилятор требует больших затрат мощности, однако обеспечивает более равномерный отвод тепла от деталей силового агрегата.

Достоинства и недостатки

Моторы с принудительным воздушным охлаждением отличаются:

• простотой конструкции;
• низкими требованиями к изменению температуры окружающей среды;
• небольшим весом;
• несложным техническим обслуживанием.

К недостаткам системы воздушного охлаждения относят:

• большую потерю мощности мотора, которая расходуется на обеспечение работы вентилятора;
• высокий уровень шума во время работы вентилятора;
• недостаточное охлаждение отдельных элементов двигателя из-за неравномерного обдува;
• невозможность использования излишков тепла для обогрева салона.

https://youtube.com/watch?v=EK7_GSpECNo

Меры профилактики

Удаление грязи с внешней поверхности радиатора
Очистка сот радиатора

Ресурса охлаждающей жидкости хватает на
60-70 тысяч километров пробега. За это время дистиллированная вода выкипает,
присадки выпадают в осадок, объем этиленгликоля увеличивается. В результате
антифриз теряет смазывающие свойства, замерзает уже при –5 °C, а при +100 °C
начинает кипеть. Стоит регулярно менять тосол. Подливать недостаточно.
Дополнительные советы:

1. Промывать радиаторы хотя бы раз в год.
2. Регулярно
   восстанавливать герметичность соединений.
3. Следить за исправностью термостата.

Если в машине установлен указатель
температуры как у Renault Logan c «кирпичиками», лучше поставить цифровой
прибор, показывающий точные цифры. Можно выбрать другой способ — использовать
адаптер OBD-2 вроде ELM-327 и выводить данные на экран смартфона или бортовой
мультимедиа-системы. Это позволит своевременно реагировать на перегрев.

Что и каким образом разъедает?

Несколько предложений для более лучшего разъяснения – учитывайте, что охлаждающая мотор смесь делается из 3 главных компонентов:

1. Этиленгликоль либо в более редких случаях может использоваться пропиленгликоль (последний является чуть менее токсичным для использования в автомобиле и применяется чаще в G13). Сюда можно отнести стандартные двухатомные типы спиртов, которые по своей сути являются наименее активными и при долгом влиянии способны портить даже толстые стенки металлических патрубков в автомобиле, а также в состоянии разъедать резину и каучук.
2. Вода (обычно применяется дистиллированная).
3. Присадки для смеси в системе охлаждения мотора. Такие добавки требуются чаще всего, чтобы уменьшить отрицательное влияние от того же этиленгликоля либо от влияния пропиленгликоля (говоря более лаконичным языком — они не позволяют им все уничтожать и портить трубопроводы в авто).

Если случился перегрев

Когда вдруг ваш двигатель перегрелся или система охлаждения вдруг перестала работать, то следующие действия смогут предотвратить катастрофические последствия.

Если вы можете безопасно припарковаться на обочине, то становитесь прямо у бордюра и заглушите мотор. Как только стрелка температуры двигателя вышла из опасной зоны, а температура находится в оптимальных значениях, можно продолжить движение.

Чтобы помочь вашему агрегату быстрее прийти в норму, лучше откройте капот. Так тепло сможет очень быстро выйти. Стоит делать это предельно аккуратно – есть риск обжечься.

Не нужно делать попыток открыть крышку радиатора. Если открыть ее, из радиатора выйдет пар и охлаждающая жидкость. Она находится под давлением – вы можете серьезно пострадать.

Виды систем охлаждения

Всего на двигателях внутреннего сгорания используется два типа охлаждения – воздушное и жидкостное.

Воздушная система охлаждения, ее конструкция, недостатки

Устройство воздушной системы охлаждения двигателя

В силу ряда недостатков на автомобильном транспорте воздушная система широкого распространения не получила, хотя конструктивно она значительно проще, чем жидкостная.

Основным ее элементом являются ребра охлаждения на цилиндрах.

Тепло, выделяемое от цилиндров, распространялось на эти ребра, а проходящий через них поток воздуха осуществлял его отвод. Для создания потока дополнительно конструкция системы могла включать турбину – специальную крыльчатку, с приводом от коленчатого вала и рукав, которым создаваемый поток воздуха направлялся на цилиндры. Это  вся конструкция воздушной системы.

На автотранспорте воздушная система практически не используется, потому что:

• невозможна регулировка температурного режима (зимой мотор не выходил на необходимую температуру, а летом – очень быстро перегревался);
• чтобы обеспечить равномерное распределение потока воздуха, каждый цилиндр стоял отдельно;
• во время стоянки с заведенным мотором даже при наличии турбины поток воздуха очень слабый, что приводит к быстрому перегреву;
• невозможно организовать обогрев салона.

Виды систем охлаждения

Всего на двигателях внутреннего сгорания используется два типа охлаждения – воздушное и жидкостное.

Воздушная система охлаждения, ее конструкция, недостатки

Устройство воздушной системы охлаждения двигателя

В силу ряда недостатков на автомобильном транспорте воздушная система широкого распространения не получила, хотя конструктивно она значительно проще, чем жидкостная. Основным ее элементом являются ребра охлаждения на цилиндрах.

Тепло, выделяемое от цилиндров, распространялось на эти ребра, а проходящий через них поток воздуха осуществлял его отвод. Для создания потока дополнительно конструкция системы могла включать турбину – специальную крыльчатку, с приводом от коленчатого вала и рукав, которым создаваемый поток воздуха направлялся на цилиндры. Это  вся конструкция воздушной системы.

На автотранспорте воздушная система практически не используется потому, что:

• невозможна регулировка температурного режима (зимой мотор не выходил на необходимую температуру, а летом – очень быстро перегревался);
• чтобы обеспечить равномерное распределение потока воздуха, каждый цилиндр стоял отдельно;
• во время стоянки с заведенным мотором даже при наличии турбины поток воздуха очень слабый, что приводит к быстрому перегреву;
• невозможно организовать обогрев салона.

Из-за этих недостатков воздушная система на автомобилях не применяется, хотя единичные случаи все же были – ЗАЗ-968 «Запорожец» как раз и имел такую систему охлаждения. Зато она широко используется на мототранспорте и технике, оснащенной 2-тактными моторами (бензопилы, мотокосы, мотоблоки и т. д.).

Применение ”большого” круга

Охлажденный антифриз снова поступает в мотор благодаря закачиванию водяным насосом. Однако может возникнуть ситуация, при которой этого недостаточно для нормального охлаждения. На помощь придут вентиляторы, а их включение обеспечит специальный датчик. Он так и называется ”датчик включения вентиляторов” и расположен под радиатором. Когда происходит замыкание его контактов, эти приборы включаются, обеспечивая дополнительное принудительное охлаждение.

Спустя время, температура антифриза падает, и вентиляторы отключаются. Условно приемлемой для большинства ДВС считается показатель в районе 90 градусов, хотя некоторые термостаты рассчитаны на поддержание 87 градусов. Эффективная работа всей системы охлаждения в целом достигается применением вышеописанной схемы. Когда движок не разогрет, отвод тепла не требуется. Но при дальнейшей работе понадобится включение в охлаждающий процесс дополнительного оборудования.

Почему важно знать рабочую температуру двигателя

Все двигатели внутреннего сгорания склонны к перегревам. Это связано с тем, что их работа связана с высоким температурным режимом.

Дело в том, что для того, чтобы опустить поршень в нижнюю мертвую точку, нужна очень большая энергия, которая не может происходить без отдачи большого количества теплоты. Как известно металл – это материал, который очень чувствителен к широкому диапазону температурных изменений. При нагревании металла, происходит его расширение, соответственно в двигателе происходит деформация тех участков, в которых соблюдение точных размеров является залогом успешной работы силовой установки.

Для того, чтобы не нарушать работу мотора предусмотрена система охлаждения, цель которой обеспечить наиболее оптимальную рабочую температуру двигателя, при которой не происходит деформация важных частей.

Неисправности системы охлаждения

Наиболее частыми неисправностями системы охлаждения двигателя являются:

• Перегрев двигателя — перегрев двигателя возможен из-за следующих причин: низкий уровень охлаждающей жидкости, слабое натяжение или обрыв ремня насоса охлаждающей жидкости, неисправность насоса охлаждающей жидкости, невключение муфты или электродвигателя вентилятора, заедание термостата в закрытом положении, отложение большого количества накипи в системе охлаждения, сильное загрязнение наружной поверхности радиатора, неисправность клапана пробки радиатора или расширительного бачка.
• Падение уровня охлаждающей жидкости — может произойти в результате утечки или выкипания. При понижении уровня охлаждающей жидкости в результате выкипания следует долить в расширительный бачок дистиллированной воды. При понижении уровня охлаждающей жидкости в результате утечки следует долить в расширительный бачок антифриз.
• Протечки в патрубках, шлангах и местах их присоединения — патрубки и шланги системы охлаждения двигателя подвержены переменному воздействию низких и высоких температур, что приводит к появлению в них трещин и последующим протечкам. Протечки также возможны в местах присоединения патрубков и шлангов из-за ослабления винтовых и пружинных хомутов.
• Течь радиатора — возникает из-за коррозии и механических воздействий на радиатор, краткосрочно решить проблему можно с помощью специального герметика, но в дальнейшем радиатор придется в любом случае заменить.
• Течь сальника насоса охлаждающей жидкости — ведет к снижению уровню антифриза и выходу из строя подшипника насоса из-за вымываемой смазки.
• Выход из строя термостата — заедание клапана термостата в одном из крайних или промежуточных положений ведет к постоянному непрогреву или перегреву двигателя, увеличенному расходу топлива, усиленному износу двигателя.
• Выход из строя клапана в крышке расширительного бачка или радиатора— залипание клапана в открытом положении ведет к невозможности создания повышенного давления в системе охлаждения и закипанию антифриза при более низкой температуре. При залипании клапана в закрытом положении приведет во время работы двигателя к созданию чрезмерного давления, что может привести к протечкам антифриза или даже разрыву патрубков или расширительного бачка. При остывании двигателя в системе охлаждения создастся сильное разряжение, что может вызвать подсос воздуха в систему охлаждения через прокладки и соединения, а возникающие при этом паровоздушные пробки приведут к нарушению циркуляции антифриза и последующему перегреву двигателя.

Схема циркуляции охлаждающей жидкости. Схема системы охлаждения двигателя

В любом автомобиле используется двигатель внутреннего сгорания. Широкое распространение получили жидкостные системы охлаждения – только на старых «Запорожцах» и новых «Тата» используется обдув воздухом. Нужно отметить, что схема циркуляции охлаждающей жидкости на всех машинах практически похожа – присутствуют в конструкции одинаковые элементы, выполняют они идентичные функции.

Малый круг охлаждения

В схеме системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания присутствует два контура – малый и большой. Чем-то она схожа с анатомией человека – движением крови в организме. Жидкость двигается по малому кругу тогда, когда необходимо произвести быстрый прогрев до рабочей температуры. Проблема в том, что мотор может нормально функционировать в узком диапазоне температур – около 90 градусов.

Нельзя ее повышать или понижать, так как это приведет к нарушениям – изменится угол опережения зажигания, топливная смесь будет сгорать несвоевременно. В контур включен радиатор отопителя салона – ведь нужно, чтобы внутри машины было тепло как можно раньше. Подача горячего антифриза перекрывается с помощью крана. Место его установки зависит от конкретного автомобиля – на перегородке между салоном и моторным отсеком, в области бардачка и т.д.

Большой контур охлаждения

В схему системы охлаждения двигателя при этом включается еще и основной радиатор. Он устанавливается в передней части автомобиля и предназначен для экстренного снижения температуры жидкости в двигателе. Если на автомобиле имеется кондиционер, то радиатор его устанавливается рядом. На автомобилях «Волга» и «Газель» применяется масляный радиатор, который также ставится в передней части автомобиля. На радиаторе обычно ставится вентилятор, который приводится в движение электромотором, ремнем или муфтой.

Жидкостный насос в системе

Это устройство входит в схему циркуляции охлаждающей жидкости «Газели» и любого другого автомобиля. Привод может осуществляться следующим образом:

1. От ремня газораспределительного механизма.
2. От ремня генератора.
3. От отдельного ремня.

Конструкция состоит из таких элементов:

1. Металлическая или пластиковая крыльчатка. От количества лопастей зависит эффективность работы насоса.
2. Корпус – обычно выполняется из алюминия и его сплавов. Дело в том, что именно этот металл хорошо работает в агрессивных условиях, практически не действует на него коррозия.
3. Шкив для установки ремня привода – зубчатый или клиновидный.
4. Вал – стальной ротор, на одном конце которого находится крыльчатка (внутри), а снаружи шкив для установки приводного шкива.
5. Бронзовая втулка или подшипник – смазка этих элементов осуществляется при помощи специальных присадок, которые имеются в антифризе.
6. Сальник позволяет избежать вытекания жидкости из системы охлаждения.

Термостат и его особенности

Сложно сказать, какой именно элемент обеспечивает наиболее эффективную циркуляцию жидкости в системе охлаждения. С одной стороны, помпа создает давление и антифриз двигается по патрубкам с ее помощью.

Но с другой стороны, если бы не было термостата, движение происходило бы исключительно по малому кругу. Конструкция содержит такие элементы:

1. Корпус из алюминия.
2. Выходы для соединения с патрубками.
3. Пластина биметаллического типа.
4. Механический клапан с возвратной пружиной.

Принцип работы заключается в том, что при температуре ниже 85 градусов двигается жидкость только по малому контуру. При этом клапан внутри термостата находится в таком положении, при котором не попадает антифриз в большой контур.

Как только достигнет температура 85 градусов, начнет деформироваться биметаллическая пластина. Она воздействует на механический клапан и открывает доступ антифризу к основному радиатору. Как только снизится температура, клапан термостата вернется в исходное положение под действием возвратной пружины.

Расширительный бачок

В системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания имеется расширительный бачок. Дело в том, что любая жидкость, в том числе и антифриз, при нагреве увеличивает объем. А при охлаждении объем уменьшается. Следовательно, необходим какой-то буфер, в котором будет храниться небольшое количество жидкости, чтобы в системе всегда ее было вдоволь. Именно с этой задачей и справляется расширительный бачок – туда выплескивается излишек во время нагрева.

Крышка расширительного бачка

Еще один незаменимый компонент системы – это пробка. Существует два типа конструкции – герметичная и негерметичная. В том случае, если на автомобиле применяется последняя, пробка расширительного бачка имеет только дренажное отверстие, через которое уравновешивается давление в системе.