Система охлаждения малый и большой круг. система жидкостного охлаждения

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:

От ремня газораспределительного механизма.
От ремня генератора.
От отдельного ремня.

Конструкция состоит из таких элементов:

Металлическая или пластиковая крыльчатка. От количества лопастей зависит эффективность работы насоса.
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.
Шкив для установки ремня привода – зубчатый или клиновидный.
Вал – стальной ротор, на одном конце которого находится крыльчатка (внутри), а снаружи шкив для установки приводного шкива.
Бронзовая втулка или подшипник – смазка этих элементов осуществляется при помощи специальных присадок, которые имеются в антифризе.
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:

Корпус из алюминия.
Выходы для соединения с патрубками.
Пластина биметаллического типа.
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.

Процесс промывки

В первую очередь, перед промывкой сливается вся охлаждающая жидкость через выпускную пробку на радиаторе, расположенную в самом низу, и на блоке цилиндров для удаления остатков.

После слива пробки заново закручиваются и в расширительный бачок заливается вода с лимонной кислотой или лучше специальная очищающая жидкость.

Процесс заливки очистителя PRESTONE Super Radiator Flush в расширительный бачок

Далее, двигатель запускается и работает в холостом режиме на протяжении 15 минут. При этом следует проследить за тем, чтобы открылся большой круг циркуляции. Также при промывке не стоит забывать о том, что салонная печка должна работать в режиме максимального обогрева. Когда агрегат остыл жидкость можно слить, открыв пробки радиатора и блока цилиндров. Этот процесс рекомендуется повторять до тех пор, пока при сливе не будет вытекать чистая жидкость без видимых загрязнений.

Залив новой охлаждающей жидкости можно проводить сразу же после окончания промывки. Наливать тосол или антифриз в расширительный бочок следует аккуратно и медленно во избежание образования воздушных пробок в системе.

При заливке антифриза или тосола воспользуйтесь воронкой — это позволит избежать попадания охлаждающей жидкости на детали двигателя

Когда бачок заполниться почти полностью его нужно закрыть и запустить ДВС на несколько минут чтобы жидкость равномерно распространилась по системе. Далее, после отключения агрегата, тосол или антифриз доливаются до уровня между отметками максимума и минимума на бочке.

В заключение стоит сказать, что принципиальной разницы в использовании тосола или антифриза нет. Однако во многих странах мира автопроизводители давно перестали использовать тосол, поскольку его эффективность несколько ниже. Современный антифриз изготавливается с применением новейших технологий и в большей степени защищает двигатель от перегрева, а магистрали системы охлаждения от загрязнения.

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

Виды систем охлаждения двигателя

Регулирование температуры автомобильного двигателя может осуществляться при помощи охлаждающей жидкости (антифриза, ОЖ) и посредством циркуляции воздуха. Исходя из этого различают три вида систем:

Воздушная. Физически представляет собой обдув, благодаря которому происходит вытеснение горячего воздуха из подкапотного пространства в атмосферу. Воздушное охлаждение может быть естественным и принудительным (с использованием вентилятора). В силу низкой эффективности как самостоятельная система практически не применяется.
Жидкостная. Представляет собой систему трубчатых контуров, по которым циркулирует охлаждающая жидкость. Жидкостное охлаждение может быть принудительным (перекачка насосом), термосифонным (за счет разности в плотности нагретой и охлажденной жидкостей) и комбинированным (охлаждение головки блока цилиндров осуществляется принудительно, а остальные узлы термосифонным принципом). Такая система более эффективна в сравнении с воздушной, но при определенных режимах работы (длительный простой с включенным двигателем, повышенные температуры окружающей среды) может быть недостаточной для качественного охлаждения.
Комбинированная. Представляет собой использование и воздушного обдува, и жидкостных контуров.

Системы охлаждения на основе жидкости также разделяются на открытые и закрытые. Первые имеют сообщение с атмосферой при помощи пароотводной трубки, а во вторых жидкость полностью изолирована от окружающей среды. В закрытых системах давление антифриза больше, а следовательно, выше и температура кипения. Это позволяет использовать их при высоких температурах нагрева жидкости (до 120°C).

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.

Как циркулирует охлаждающая жидкость?

Сами системы в бензиновых и дизельных авто похожи, принципиальных различий в их конструкции и работе нет. Они включают в себя множество компонентов, а для их регулирования применяются элементы управления. Чтобы понять, как антифриз циркулирует, рассмотрим основные компоненты СО:

Основные компоненты СО
Радиатор	Нужен для охлаждения горячей ОЖ воздушным потоком.
Масляный радиатор	Охлаждает моторное масло.
Теплообменник отопителя	Служит для нагревания воздушного потока, который проходит через этот элемент. Чтобы компонент функционировал эффективней, его устанавливают у места выхода горячего антифриза из мотора.
Расширительный бачок для жидкости	Через него осуществляется заполнение системы расходником, а его предназначение заключается в компенсации изменения объема ОЖ от температуры в СО.
Центробежный насос или помпа	С его помощью осуществляется непосредственный процесс циркуляции жидкости по СО. В зависимости от конструкции двигателя, на нем может быть установлен дополнительный насос.
Термостат	Обеспечивает оптимальную температуру в СО, регулируя поток ОЖ, который проходит через радиатор.
Датчик температуры ОЖ	В случае ее увеличения выше нормы, сигнализирует водителю об этом при помощи электронного блока управления.

Непосредственное функционирование СО обеспечивает система управления мотором. В современных моторах принцип работы основывается на математической модели, учитывающей множество параметров и определяющей нормальные условия активации и работы всех компонентов.

Понятное дело, что «Тосол» не может проходить по СО сам, поэтому его поток обеспечивается центробежным насосом. Циркуляция охлаждающей жидкости происходит через «рубашку охлаждения». В результате этого мотор транспортного средства охлаждается, а «Тосол» нагревается. Сам ход движения ОЖ в агрегате может происходить либо от первого цилиндра к последнему, или от выпускного коллектора к впускному.

Рассмотрим процесс кругооборот ОЖ подробнее:

Во время работы мотора всегда должна поддерживаться примерно одна температура, которая и определяет его функционирование. Условно она составляет 90 градусов. Такая температура позволяет двигателю развивать хорошую скорость и обеспечивает приемлемый расход бензина. Именно поэтому хладагента по СО такая сложная и разделена на несколько кругов, чтобы мотор мог скорее выйти на такой режим работы.

Схема циркуляции

Предлагаем вам своими глазами увидеть схему протекания хладагента. Представлены большой и малый круги.

а) малый круг круг;
б) большой круг.

радиатор охлаждения;
трубка для потока хладагента;
расширительный бачок;
термостат;
центробежный насос;
устройство охлаждения блока цилиндров двигателя;
устройство охлаждения головки блока;
радиаторный отопитель с вентилятором;
краник радиатора;
отверстие для слива антифриза из блока;
отверстие для слива хладагента непосредственно из радиатора;
вентилятор.

Что заливать в систему охлаждения?

В качестве ОЖ используются тосол или антифриз. Они имеют в составе химические элементы и соединения, не позволяющие воде превращаться в лёд даже при самых низких температурах. ОЖ также содержат вещества, благодаря которым предотвращается:

Вспенивание;
Появление коррозии и ржавчины;
Смазывается водяной насос.

А вот воду использовать в качестве ОЖ нельзя, поскольку она очень скоро разрушит металл СО. Нагреваясь, ОЖ увеличивается в объёме, и её излишки начинают выбрасываться в расширительный бачок, соединённый с горловиной радиатора гибким шлангом. Через расширительный бачок ОЖ заливают и, при необходимости, доливают.

В салоне машины есть ещё один радиатор, так называемая печка. Зимой автовладельцы, как правило, открывают заслонку печки и нагретая ОЖ циркулирует по теплообменнику, согревая и воздух салона в автомобиле.

СО довольно проста и практически не требует никакого обслуживания. При отсутствии утечек ОЖ система работает без проблем 2 года. По истечении двух лет ОЖ в системе следует заменять, и при этом постоянно отслеживать состояние патрубков: резина от старости может пересохнуть и растрескаться, и произойти это может в дороге. Тогда продолжать движение будет невозможно. Следовательно, через каждые 5 – 6 лет надо производить замену всех резиновых патрубков.

В транспортных средствах, выпущенных недавно, СО ещё работает и для:

Охлаждения масла;
Воздуха системы вентиляции;
Турбонаддува;
Кондиционера;
Печки салона;
Газа в рециркуляционной системе;
Рабочей жидкости АКПП.

В техобслуживание автомобилей всё шире внедряются методы диагностики с использованием электронной аппаратуры. Диагностика позволяет своевременно выявить неисправности агрегатов и систем автомобиля и устранить их до того, как они вызовут серьёзные нарушения. Объективные методы оценки технического состояния агрегатов и узлов автомобиля помогают вовремя устранить дефекты, которые способны вызвать аварийную ситуацию, что повышает безопасность дорожного движения.

Применение современного оборудования для выполнения работ по техническому обслуживанию и ремонту автомобилей облегчает и ускоряет многие производственные процессы, но требует от обслуживающего персонала усвоения определённого круга знаний и навыков: устройство автомобиля, основные технологические процессы техобслуживания и ремонта, умение пользоваться современными контрольно-измерительными приборами, инструментами и приспособлениями.

Для изучения устройства и процессов работы механизмов автомобиля необходимы знания физики, химии, основ электротехники в объёме программ средних школ.

Применение современного оборудования и приспособлений для выполнения монтажно-демонтажных работ ремонта автомобиля не исключает необходимости освоения навыков общеслесарных работ, которыми должен владеть рабочий, занимающийся ремонтом.

Хорошо организованное техобслуживание, своевременное устранение неисправностей в агрегатах и системах автомобиля, при высококвалифицированном выполнении работ, позволяют повысить долговечность автомобилей, снизить их простои, увеличить сроки межремонтных пробегов, что в конечном счёте значительно сокращает непроизводительные издержки и повышает рентабельность эксплуатации автотранспортных средств.

[Жидкостная система охлаждения]

Вспомним ещё раз немного про данную систему охлаждения.

В жидкостной системе охлаждения используются специальные охлаждающие жидкости — антифризы различных марок, имеющие температуру загустевания — 40 °С и ниже. Антифризы содержат антикоррозионные и антивспенивающие присадки, исключающие образование накипи

Они очень ядовиты и требуют осторожного обращения. По сравнению с водой антифризы имеют меньшую теплоемкость и поэтому отводят теплоту от стенок цилиндров двигателя менее интенсивно

Так, при охлаждении антифризом температура стенок цилиндров на 15…20°С выше, чем при охлаждении водой. Это ускоряет прогрев двигателя и уменьшает изнашивание цилиндров, но в летнее время может привести к перегреву двигателя.

Оптимальным температурным режимом двигателя при жидкостной системе охлаждения считается такой, при котором температура охлаждающей жидкости в двигателе составляет 80 …100 °С на всех режимах работы двигателя.

В двигателях автомобилей применяется закрытая (герметичная) жидкостная система охлаждения с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости.

Внутренняя полость закрытой системы охлаждения не имеет постоянной связи с окружающей средой, а связь осуществляется через специальные клапаны (при определенном давлении или вакууме), находящиеся в пробках радиатора или расширительного бачка системы. Охлаждающая жидкость в такой системе закипает при 110… 120 °С. Принудительная циркуляция охлаждающей жидкости в системе обеспечивается жидкостным насосом.

Система охлаждения двигателя состоит из:

рубашка охлаждения головки и блока цилиндров;
радиатор;
насос;
термостат;
вентилятор;
расширительный бачок;
соединительные трубопроводы и сливные краники.

Кроме того, в систему охлаждения входит отопитель салона кузова автомобиля.

Принцип работы системы охлаждения

Предлагаю сначала рассмотреть принципиальную схему системы охлаждения.

1 — отопитель; 2 — двигатель; 3 — термостат; 4 — насос; 5 — радиатор; 6 — пробка; 7 — вентилятор; 8 — расширительный бачок; А — малый круг циркуляции (термостат закрыт); А+Б — большой круг циркуляции (термостат открыт)

Циркуляция жидкости в системе охлаждения осуществляют по двум кругам:

1. Малый круг — жидкость циркулирует при пуске холодного двигателя, обеспечивая его быстрый прогрев.

2.Большой круг — движение циркулирует при прогретом двигателе.

Если говорить проще, то малый круг это циркуляция охлаждающей жидкости БЕЗ радиатора, а большой круг — циркуляция охлаждающей жидкости ЧЕРЕЗ радиатор.

Устройство системы охлаждения различаются по своему устройству в зависимости от модели автомобиля, однако, принцип действия един.

Принцип работы данной системы можно увидеть на следующих видео:

Предлагаю разобрать устройство системы по последовательности работы. Итак, начало работы системы охлаждения происходит при запуске сердца данной системы — жидкостного насоса.

1. Жидкостной насос(water pump)

Жидкостный насос обеспечивает принудительную циркуляцию жидкости в системе охлаждения двигателя. На двигателях автомобилей применяют лопастные насосы центробежного типа.

Искать наш жидкостной насос или же водяную помпу следует на передней части двигателя(передняя часть эта та, которая ближе к радиатору и там где расположен ремень/цепь).

Жидкостной насос соединён ремнём с коленчатым валом и генератором. Поэтому, чтобы найти наш насос достаточно найти коленчатый вал и найти генератор. Про генератор мы поговорим позже, но пока лишь покажу, что нужно искать. Генератор выглядит как цилиндр, прикрепленный к корпусу двигателя:

1 — генератор; 2 — жидкостной насос; 3 — коленчатый вал

Итак, с расположением разобрались. Теперь давайте рассмотрим его устройство. Напомним, что устройство всей системы и её деталей различно, но принцип работы этой системы одинаков.

1 — Крышка насоса; 2 — Упорное уплотнительное кольцо сальника. 3 — Сальник; 4 — Подшипник валика насоса. 5 — Ступица шкива вентилятора; 6 — Стопорный винт. 7 — Валик насоса; 8 — Корпус насоса; 9 — Крыльчатка насоса. 10 — Приемный патрубок.

Работа насоса заключается в следующем: привод насоса осуществляется от коленчатого вала через ремень. Ремень крутит шкив насоса, вращая ступицу шкива насоса(5). Тот в свою очередь приводит во вращение вал насоса(7), на конце которого находится крыльчатка(9). Охлаждающая жидкость поступает в корпус насоса(8) через приёмный патрубок(10), а крыльчатка перемещает её в рубашку охлаждения(через окошко в корпусе, видно на рисунке, направление движение из насоса показано стрелкой).

Структура систем жидкостного охлаждения

Для многих не будет секретом, что СВО могут быть открытого (кастомные) и закрытого типа (готовые необслуживаемые решения для охлаждения конкретного типа комплектующих). И если с последними все понятно, то первая категория может быть построена по трем основным принципам:

Схема с параллельным подключением. Все узлы запитаны от одной помпы, которая гонит хладагент к радиатору с кулерами. Через решетку радиатора вода охлаждается и подходит к железу, с которых снимается тепловая энергия. Горячая жидкость возвращается в резервуар с помпой и процесс повторяется заново. Схема выглядит следующим образом.

Схема с последовательным подключением. Элементы также охлаждаются параллельно и очень эффективно, но для этого необходимо иметь мощную помпу и весьма оборотистые вертушки, которые смогли бы оперативно охлаждать хладагент в радиаторе. Схема прилагается.

Есть так называемые комбинированные или двухконтурные водянки.

Воздушное охлаждение двигателя: принцип работы, преимущества и недостатки

Назначение

В процессе работы ДВС температуры в камере сгорания могут достигать 2000 градусов. Если не будет надежной системы охлаждения, повысится расход масла и горючего. Перегрев приведет к быстрому износу и поломке двигателя.

Если мотор не будет достаточно прогреваться, это также будет на нем негативно сказываться. Если наблюдается переохлаждение, это грозит снижением мощности, интенсивным износу, повышенным расходом горючего.

Более того, в большинстве современных автомобилей, кроме основных задач, данная система выполняет и второстепенные функции. Первым делом это обеспечение работы отопителя. Также система призвана охлаждать не только сам двигатель, но и масло, жидкость в автоматической коробке передач. Иногда она действует и на дроссельный узел вместе с впускным коллектором.

В современной системе (будь то жидкостное или воздушное охлаждение двигателя) рассеивается до 35 процентов тепла, произведенного в результате горения топливо-воздушной смеси.

Устройство и принцип действия

В воздушной системе самым главным является воздушный поток. При помощи воздуха тепло отводится от камер сгорания, ГБЦ, масляных радиаторов. Система представляет собой вентилятор, охладительные ребра в цилиндрах и на ГБЦ. Также в устройстве имеется съемный кожух, дефлекторы и решение для контроля за работой системы. Вентилятор системы охлаждения двигателя оснащен сеткой для защиты лопастей от попадания посторонних предметов.

Дополнительные ребра позволяют увеличить площадь поверхности, которая контактирует с воздухом. За счет этого воздушное охлаждение двигателя эффективно справляется со своей задачей.

Поток воздуха при работе двигателя в принудительном порядке подается к мотору при помощи лопастей вентилятора – они преимущественно изготовлены из алюминия. Не нужно объяснять, наверное, почему включается вентилятора охлаждения на холодном двигателе. Воздушный поток проходит между ребрами, а затем равномерно разделяется за счет дефлекторов и проходит через все горячие детали двигателя. Таким образом, мотор не нагревается чрезмерно.

Вентилятор подает в систему охлаждения поток воздуха объемом 30 кубических метров в минуту. Этого достаточно для обеспечения нормальной работы мотора с невысокой мощностью и небольшим объемом.