Робочі процеси автомобільного двигуна проходять при високих температурах, тому для забезпечення його працездатності протягом тривалого часу необхідно відводити зайве тепло. Цю функцію забезпечує система охолодження (СО). У холодну пору року за рахунок цього тепла виробляється обігрів салону.

В автомобілях, які використовуються турбонаддув, в функцію системи охолодження входить зниження температури повітря, що подається в камеру згоряння. Додатково в один з кіл з системи охолодження деяких моделей автомобілів, оснащених автоматичною коробкою передач (АКПП), включається охолодження масла в АКПП.

В автомобілях встановлюється два основних типи СО: водяний і повітряний. Принцип роботи системи охолодження двигуна з водяним охолодженням полягає в нагріванні рідини від силової установки або інших вузлів і віддачі такого тепла в атмосферу через радіатор. У повітряній системі в якості робочого охолоджувача використовується повітря. В обох варіантах є свої переваги і недоліки.

Однак, більшого поширення набула система охолодження з циркуляцією рідини.

повітряна СО

повітряне охолодження

До основних переваг цього компонування можна віднести простоту конструкції і обслуговування системи. Така СО практично не збільшує масу силового агрегату, а також не примхлива до змін температури навколишнього повітря. До негативу відноситься істотний відбір потужності мотора приводом вентилятора, підвищений рівень шуму при роботі, погано збалансований відведення тепла від окремих вузлів, неможливість використання блокової системи двигуна, неможливість акумулювання відведеного тепла для подальшого використання, наприклад, обігріву салону.

рідинна СО

охолодження рідиною

Система із застосуванням відведення тепла за допомогою спеціальної рідини завдяки своїй конструкції може ефективно відводити зайве тепло від механізмів і окремих деталей конструкції. На відміну від повітряної, пристрій системи охолодження двигуна з рідиною сприяє більш швидкому набору робочої температуру при запуску. Також мотори з антифризами працюють істотно тихіше і схильні до меншої детонації.

Елементи системи охолодження

Розглянемо докладніше, як працює система охолодження двигуна на сучасних авто. Істотних відмінностей між бензиновими і дизельними моторами в цьому плані немає.

Як «сорочки» для охолодження мотора виступають конструкційні порожнини блоку циліндрів. Вони розташовуються навколо зон, у тому числі потрібно відводити тепло. Для більш швидкого відведення встановлений радіатор, що складається з вигнутих мідних або алюмінієвих трубок. Велика кількість додаткових ребер прискорюють процес теплообміну. Такі ребра підвищують охолоджуючу площину.

Перед радіатором ставиться нагнітає повітря вентилятор. Приплив більш холодних потоків починається після замикання електромагнітної муфти. Вона включається при досягненні фіксованих температурних значень.

Робота термостата

Безперервність циркуляції охолоджуючої рідини забезпечується роботою відцентрового насоса. Ремінна або шестерна передача для нього отримує обертання від силової установки.

Регулюванням напрямків потоків займається термостат.

Якщо температура охолоджуючої рідини не висока, то циркуляція проходить по малому колу, без включення в нього радіатора. Якщо ж допустимий тепловий режим перевищено, то термостат пускає потік по великому колу за участю радіатора.

Для закритих гідравлічних систем властиве використання розширювальних баків. Такий бачок передбачений і в СО автомобіля.

Циркуляція охолоджувальної рідини

Прогрів салону виконується за допомогою радіатора опалювача. Тепле повітря в даному випадку не йде в атмосферу, а запускається всередину авто, створюючи комфорт водієві і пасажирам в холодну пору року. Для більшої ефективності такий елемент встановлюється практично на виході рідини від блоку циліндрів.

Водій отримує інформацію про стан системи охолодження за допомогою температурного датчика.Сигнали також йдуть на блок управління. Він може самостійно підключати або вимикати виконавчі прилади для дотримання балансу в системі.

Робота системи

Як охолоджуючих рідин застосовуються антифризи з безліччю присадок, в тому числі і антикорозійними. Вони допомагають збільшити довговічність вузлів і деталей, що використовуються в СО. Таку рідину примусово прокачується по системі відцентровим насосом. Починається рух від блоку циліндрів, найбільш гарячої точки.

Спочатку відбувається рух по малому колу з закритим термостатом без заходу в радіатор, адже ще не набрана навіть робоча температура для мотора. Після виходу в робочий режим циркуляція відбувається по великому колу, де радіатор може охолоджуватися зустрічним потоком або за допомогою підключається вентилятора. Після цього рідина повертається в «сорочку» навколо блоку циліндрів.

Є автомобілі з використанням двох контурів охолодження.

Перший знижує температуру мотора, а другий піклуватися про надувочного повітрі, охолоджуючи його для освіти паливної суміші.

Коротко про те, як працює система охолодження двигуна автомобіля.

Дайте відповідь на питання яка частина автомобіля важливіше:, або система охолодження двигуна? Якщо ви вибрали одну або дві із запропонованих позицій в списку, ви відповіли невірно. Насправді всі перераховані вище позиції життєво важливі для будь-якої машини. Збій в кожній з них призведе до серйозних наслідків виправити які буде непросто.

Візьмемо, наприклад, систему охолодження двигуна. Якщо вона несправна або режим роботи двигуна перевищує закладені при її проектуванні робочі показники є ймовірність, що ви можете побачити рідкісне явище, яке згодом буде приходити вам в кошмарних снах, з-під капота почне валити густий гарячий пар, а стрілка датчика температури двигуна упреться в червону зону відзначаючи критичний перегрів мотора. Двигун після такої парової лазні і граничних температур цілком можливо відправиться в автосервіс на капітальний ремонт або прямо на звалище. Такий результат неправильної роботи системи охолодження.

І так, перша корисна інформація для новачків. Мета системи охолодження-створити ідеальні термічні умови роботи для двигуна, які виключать можливість його перегріву.У ДВС відбуваються екзотермічні реакції (тобто він виробляє велику кількість тепла) і в тому випадку якщо система охолодження не в змозі забрати зайве тепло від блоку циліндрів, двигун почне деформуватися (може повести головку блоку циліндрів), масло буде не в змозі забезпечити достатній захист (погіршуватися його захисні властивості), двигун почне швидко зношуватися і в кінцевому рахунку його заклинить.

Найважливішою частиною системи охолодження двигуна безумовно є водяний насос. Він змушує охолоджуючу рідину створену на основі етиленгліколю циркулювати по найгарячішим частинам двигуна, а також через корпус термостата, радіатор, радіатор опалення та інші трубки та шланги входять в систему охолодження.

Всі двигуни внутрішнього згоряння охолоджуються за допомогою конвективного теплообміну (перенесення теплоти в нерівномірно нагрітої рідкої, газоподібної і інших текучих середовищах, детальніше читайте тут: yandex.ru) і майже у всіх сучасних автомобілях в якості рідкого антифризу використовується рідина, заснована на етиленгліколь. У неї є ряд переваг в порівнянні з іншими технічними рідинами, такі як висока теплоємність, дуже висока температура кипіння і низька температура замерзання. Саме її прокачує через двигун водяний насос приводиться в рух від коленвала приводним ременем приводу допоміжних агрегатів.

Як працює термостат?

В роботі термостата використовується віск. Віск залитий в латунну або алюмінієву капсулу при нагріванні штовхає невеликий поршень від корпусу термостата, стискаючи пружину. Термостат відкривається. Після охолодження системи пружина повертає термостат в закрите положення (робота термостата показана на 5.37 хвилині відео. До речі! Цей варіант показаний можна використовувати в якості перевірки роботи термостата з вашого автомобіля, якщо ви сумніваєтеся в його правильному функціонуванні)

На холодному двигуні охолоджуюча рідина йде по так званому малому колі через блок циліндрів, головку блоку циліндрів, що іменується «головою» і (з цієї причини ви відразу ж отримуєте тепле повітря в салоні після запуску двигуна).

Як тільки мотор досягає приблизно 95 градусів, віск у термостаті розширюється і відкриває клапан направляючи охолоджуючу рідину з двигуна в радіатор охолодження.

Як влаштований радіатор охолодження?

Нагріта охолоджуюча рідина проходить через трубки радіатора, віддаючи тепло від теплоносія (рідини) трубках, потім передаючи його ребрах радіатора (ребра виконані з гофрованого металу). Ребра, з їх великою площею поверхні, сприяють високій тепловіддачі зустрічаючись з потоком, що набігає охолодженого повітря (для збільшення ефекту охолодження або в тих випадках, коли автомобіль знаходиться в нерухомому стані, перед радіатором ставиться великий вентилятор, який додатково проганяє повітря через ребра охолодження). Таким чином охолоджуюча рідина протікаючи через радіаторну решітку охолоджується і потрапляє в протилежний бак на радіаторі. Цикл повторюється, охолоджена рідина повертається в водяний насос і охолоджує двигун, коло замкнулося.

Зріз радіатора показує нам два ряди трубок, через які проходить охолоджуюча рідина, яка переносить тепло від двигуна ребрах решітки радіатора.

На фото схема системи охолодження двигуна Nissan Almera G15

Система охолодження двигунів стандартного типу охолоджує його нагріваються деталі. У системах сучасних автомобілів вона виконує і інші функції:

• охолоджує масло системи змащення;
• охолоджує повітря, що циркулює в системі турбонаддува;
• охолоджує відпрацьовані гази в системі їх рециркуляції;
• охолоджує робочу рідину автоматичної коробки передач;
• нагріває повітря, що циркулює в системах вентиляції, опалення та кондиціонування.

Є кілька способів охолодження двигуна, від застосування якого залежить тип використовуваної системи охолодження. Розрізняють рідинну, повітряну і комбіновану системи. Рідинна - відводить від двигуна тепло за допомогою потоку рідини, а повітряна - потоку повітря. У комбінованій системі обидва ці способи об'єднані.

Частіше за інших в автомобілях використовується рідинна система охолодження. Вона рівномірно і досить ефективно охолоджує деталі двигуна і працює з меншим шумом, ніж повітряна. Грунтуючись на популярності рідинної системи, саме на її прикладі і буде розглянуто принцип дії систем охолодження двигуна автомобіля в цілому.

Схема системи охолодження двигуна

На фотографії схема системи охолодження двигуна автомобіля ВАЗ 2110 з карбюратором і ВАЗ 2111 з інжектором (обладнання для вприскування палива).

Для бензинового і дизельного двигунів застосовуються схожі конструкції систем охолодження. Їх стандартний набір елементів наступний:

1. звичайний, масляний радіатор і радіатор охолоджувальної рідини;
2. вентилятор радіатора;
3. відцентровий насос;
4. термостат;
5. теплообмінник опалювача;
6. розширювальний бачок;
7. сорочка охолодження двигуна;
8. система управління.

Розглянемо кожен з цих елементів окремо:

1. Радіатори.

1. У звичайному радіаторі нагріта рідина охолоджується зустрічним потоком повітря. Щоб підвищити його ефективність, в конструкції використовується спеціальний пристрій трубчастого виду.
2. Масляний радіатор призначений для зменшення температури масла системи змащення.
3. Для охолодження відпрацьованих газів системи їх рециркуляції задіють третій вид радіаторів. Він дозволяє охолоджувати паливно-повітряну суміш при її згорянні, завдяки чому менше утворюється оксидів азоту. Додатковий радіатор забезпечений окремим насосом, який також включений в систему охолодження.

2. . Для підвищення ефективності роботи радіатора в ньому використовується вентилятор, який може мати різний приводний механізм:

• гідравлічний;
• механічний (з'єднаний на постійній основі з колінчастим валом мотора автомобіля);
• електричний (працює від струму акумулятора).

Найбільш поширений електричний вид вентиляторів, управління яким здійснюється в досить широких межах.

3. Відцентровий насос.За допомогою насоса в системі охолодження забезпечується циркуляція її рідини. Відцентровий насос може бути оснащений різним типом приводу, наприклад, ремінним або ж шестерінчастим. У двигунів з турбонаддувом крім основного може бути використаний додатковий відцентровий насос для більш ефективного охолодження турбокомпресора і наддувочного повітря. Для управління роботою насосів використовується блок керування двигуном.

4. Термостат.За допомогою термостата здійснюється регулювання кількості рідини, що потрапляє в радіатор. Встановлюється термостат в патрубку, що веде до радіатора від сорочки охолодження двигуна. Завдяки термостата можна управляти температурним режимом системи охолодження.

В автомобілях з потужним двигуном може бути використаний дещо іншого виду - з електричним підігрівом. Він здатний забезпечити регулювання температурного режиму рідини системи в двухступенчатом діапазоні при трьох робочих положеннях.

У відкритому стані такої термостат знаходиться під час максимальної роботи двигуна. При цьому температура охолоджуючої рідини, що проходить через радіатор, знижується до 90 ° С, завдяки чому знижується ймовірність детонації двигуна. В інших двох робочих положеннях термостата (відкрите і напіввідкрите) температура рідини буде підтримуватися на позначці 105 ° С.

5. Теплообмінник обігрівача.Вступник в теплообмінник повітря нагрівається для подальшого його використання в опалювальній системі автомобіля. Для підвищення ефективності роботи теплообмінника його розміщують безпосередньо на виході охолоджувальної рідини, що пройшла через двигун і має високу температуру.

6. Розширювальний бачок.Внаслідок зміни температури охолоджуючої рідини змінюється і її обсяг. Щоб компенсувати його, в систему охолодження вбудовується розширювальний бачок, що підтримує обсяг рідини в системі на одному рівні.

7. Сорочка охолодження двигуна.У конструкції така сорочка є канали для рідини, що проходять через головку блоку двигуна і блок циліндрів.

8. Система управління.Як елементи управління системи охолодження двигуна в ній можуть бути представлені наступні пристрої:

1. Температурний датчик циркулюючої рідини. Датчик температури перетворює величину температури в відповідну величину електричного сигналу, який подається на блок управління. У тих випадках, коли система охолодження використовується для охолодження відпрацьованих газів або в інших завданнях, в ній може бути встановлений ще один температурний датчик, що встановлюється на виході радіатора.
2. Блок управління на електронній основі. Отримуючи від датчика температури електричні сигнали, блок управління автоматично реагує і виконує відповідні дії на інші виконавчі елементи системи. Зазвичай, блок управління має програмне забезпечення, яке виконує всю функції з автоматизації процесу обробки сигналів і налаштування роботи системи охолодження.
3. Також, в системі управління можуть бути задіяні такі пристрої і елементи: реле охолодження мотора після його зупинки, реле допоміжного насоса, термостатний нагрівач, керуючий блок радіаторного вентилятора.

Принцип роботи системи охолодження двигуна в дії

Налагоджена робота охолодження обумовлена ​​наявністю системи управління. В автомобілях з сучасними двигунами її дії засновані на математичній моделі, в якій враховані різні показники параметрів системи:

• температура мастила;
• температура рідини, використовуваної для охолодження двигуна;
• температура зовнішнього середовища;
• інші важливі показники, що впливають на роботу системи.

Система управління, оцінюючи різні параметри і їх вплив на роботу системи, компенсує їх вплив регулюванням умов роботи керованих елементів.

За допомогою відцентрового насоса здійснюється примусова циркуляція охолоджуючої рідини в системі. Проходячи через сорочку охолодження рідина нагрівається, а потрапивши в радіатор - остигає. Нагріваючи рідину, самі деталі двигуна остигають. В сорочці охолодження рідина може циркулювати як в поздовжньому (по лінії циліндрів), так і в поперечному напрямку (від одного колектора до іншого).

Від температури охолоджуючої рідини залежить коло її циркуляції. Під час запуску двигуна він сам і охолоджуюча рідина холодні, і щоб прискорити його нагрівання рідина направляється на мале коло циркуляції, минаючи радіатор. Надалі, при нагріванні двигуна, термостат нагрівається і змінює своє робоче положення на напіввідкрите. Внаслідок цього охолоджуюча рідина починає текти через радіатор.

Якщо зустрічного потоку повітря радіатора недостатньо для зниження температури рідини до необхідного значення, включається вентилятор, який утворює додатковий потік повітря. Охолоджена рідина знову потрапляє в сорочку охолодження і цикл повторюється.

Якщо в автомобілі використовується турбонаддув, то він може бути оснащений двоконтурної системою охолодження. Перший її контур охолоджує сам двигун, а другий - наддувочного потік повітря.

Дивіться пізнавальне відео про принцип роботи системи охолодження двигуна:

На малюнку показана рідинна система охолодження карбюраторного V-образного двигуна. Кожен ряд блоку має відокремлену водяну сорочку. Нагнітається вода водяним насосом 5 розділяється на два потоки - в розподільні канали і далі в водяну сорочку свого ряду блоку, а з них - в сорочки головок циліндрів.

Мал. Система охолодження двигуна ЗМЗ-53: а - пристрій; б - серцевина; в - жалюзі; 1 - радіатор; 2 - датчик сигналізатора перегріву рідини; 3 - пробка радіатора; 4 - кожух; 5 - водяний насос; 6 - перепускний шланг; 7 і 12 - відповідно відвідний і підвідний шланги; 8 - термостат; 9 - датчик температури рідини; 10 - штуцер зливного краника; 11 - сорочка охолодження; 13 - ремінь вентилятора; 14 - зливний кран; 15 - вентилятор; 16 - жалюзі; 17 - вентилятор обігрівача; 18 - обігрівач кабіни; 19 - пластина жалюзі; 20 - трос

При роботі системи охолодження значна кількість рідини подається до найбільш нагрітих місць - патрубкам випускних клапанів і гнізд іскрових свічок запалювання. У карбюраторних двигунів вода з сорочок головок циліндрів попередньо проходить через водяну сорочку впускний труби, омиває стінки і нагріває суміш, що надходить з карбюратора по внутрішніх каналах труби. При цьому поліпшується випаровування бензину.

Радіатор служить для охолодження води, що надходить з водяної сорочки двигуна. Радіатор складається з верхнього та нижнього баків, серцевини і деталей кріплення. Баки і серцевина для кращої провідності теплоти виготовлені з латуні.

В серцевині розміщений ряд тонких пластин, крізь які проходить безліч вертикальних трубок, припаяних до них. Вода, що надходить через серцевину радіатора, розгалужується на велику кількість дрібних цівок. При такій будові серцевини вода охолоджується інтенсивніше завдяки збільшенню площі дотику води зі стінками трубок.

Верхній і нижній баки шлангами 7 і 12 з'єднані з сорочкою охолодження двигуна. У нижньому баку передбачений краник 14 для зливу води з радіатора. Для її спуску з водяної сорочки в нижній частині блоку циліндрів також є краники (з обох сторін).

У систему охолодження воду заливають через горловину верхнього бака, закривається пробкою 3.

До опалювачу кабіни 18 гаряча вода надходить від водяної сорочки головки блоку і відводиться трубою до водяного насосу. Кількість води, що надходить до опалювачі (або температура в кабіні водія), регулюється краном.

В системі рідинного охолодження передбачено подвійне регулювання теплового режиму двигуна - за допомогою жалюзі 16 і термостата 8. Жалюзі складаються з набору пластин 19, які шарнірно закріплені в планці. У свою чергу, планка тягою і системою важелів пов'язана з рукояткою управління жалюзі. Рукоятка розміщена в кабіні. Стулки можуть розташовуватися вертикально або горизонтально.

Водяний насос і вентилятор об'єднані в одному корпусі, який через ущільнювальну прокладку прикріплений до майданчика на передній стінці блок-картера. У корпусі 7 насоса на кулькових підшипниках встановлений валик 4. На його передньому кінці за допомогою маточини закріплений шків 2. До його торця прикрутити хрестовина, до якої приклепана крильчатка 1 вентилятора. При роботі двигуна шків одержує обертання від колінчастого вала через ремінь. Лопаті крильчатки 1, розташовані під кутом до площини обертання, забирають повітря від радіатора, створюючи розрідження всередині кожуха вентилятора. Завдяки цьому холодне повітря проходить через серцевину радіатора, відбираючи в нього теплоту.

На задньому кінці валика 4 жорстко посаджена крильчатка 5 відцентрового водяного насоса, який представляє собою диск з рівномірно розташованими на ньому криволінійними лопатками. При обертанні крильчатки рідина з підвідного патрубка 8 надходить до її центру, захоплюється лопатами і під дією відцентрової сили відкидається до стінок корпусу 7 і через приплив подається у водяну сорочку двигуна.

Мал. Водяний насос і вентилятор двигуна ЗІЛ-508: 1 - крильчатка вентилятора; 2 - шків; 3 - підшипник; 4 - валик; 5 - крильчатка насоса; 6 - прокладка; 7 - корпус насоса; 8 - підвідний патрубок; 9 - корпус підшипників; 10 - манжета; 11 - ущільнююча шайба; 12 - обойма сальникового ущільнення

На задньому кінці валика 4 також передбачено сальникове ущільнення, яке не пропускає воду з водяної сорочки двигуна. Ущільнення змонтовано в циліндричної маточини крильчатки і застопорилося в ній пружинним кільцем. Воно складається з текстолітової ущільнюючої шайби 11, гумової манжети 10 і пружини, яка притискає шайбу до торця корпусу підшипників. Своїми виступами шайба входить в пази крильчатки 5 і закріплюється обоймою 12.

На двигуні автомобіля КамАЗ вентилятор розташований окремо від водяного насоса і приводиться в дію через гідравлічну муфту. Гидромуфта (рис. А) включає в себе герметичний кожух В, заповнений рідиною. У кожусі поміщені два (з поперечними лопатями) сферичних судини Д і Г, жорстко з'єднані з провідним А і веденим Б валами відповідно.

Принцип роботи гідромуфти заснований на дії відцентрової сили рідини. Якщо швидко обертати сферичний посудину Д (насосний), заповнений робочою рідиною, то під дією відцентрової сили рідина ковзає по криволінійній поверхні цього судини і потрапляє до другого посудину Г (турбінний), змушуючи його обертатися. Втративши енергію при ударі, рідина знову потрапляє в перший посудину, розганяється в ньому, і процес повторюється. Таким чином, передається обертання з ведучого вала А, з'єднаного з одним посудиною Д, на ведений вал Б, з'єднаний жорстко з іншим посудиною Г. Цей принцип гідродинамічної передачі використовується в техніці при конструюванні різних механізмів.

Мал. Гидромуфта: а - принцип дії; б - пристрій; 1 - кришка блоку циліндрів; 2 - корпус; 3 - кожух; 4 - валик приводу: 5 - шків; 6 - ступііа вентилятора; А - ведушая вал; Б - ведений вал; В - кожух; Г, Д - судини; Т - турбінне колесо; Н - насосне колесо

Гидромуфта розміщена в порожнині, утвореної передньою кришкою 1 блока циліндрів і корпусом 2, з'єднаних гвинтами. Гидромуфта складається з кожуха 3, насосного Н і турбінного Г коліс, провідного А і веденого Б валів. Кожух з'єднаний через провідний вал А з колінчастим валом за допомогою валика приводу 4. З іншого боку кожух 3 з'єднаний з насосним колесом і шківом 5 приводу генератора і водяного насоса. Ведений вал Б спирається на два кулькових підшипника і з'єднаний одним кінцем з турбінним колесом, а іншим - з маточиною 6 вентилятора.

Вентилятор двигуна розташований співвісно з колінчастим валом, передній кінець якого з'єднаний шліцьовим валом з провідним валом 4 приводу гідромуфти. Поворотом важеля вмикача гідромуфти можна задати один із потрібних режимів роботи вентилятора: «П» - вентилятор включений постійно, «А» - вентилятор включається автоматично, «О» - вентилятор відключений (робоча рідина випущена з кожуха). На режимі «П» допустиме лише короткочасна робота.

Автоматичне включення вентилятора відбувається при підвищенні температури охолоджуючої рідини, що омиває термосилової датчик. При температурі охолоджуючої рідини 85 ° С клапан датчика відкриває масляний канал у корпусі вимикача і робоча рідина - моторне масло - надходить в робочу порожнину гідромуфти з головної магістралі мастильної системи двигуна.

Термостат служить для прискорення прогріву холодного двигуна і автоматичного регулювання його теплового режиму в заданих межах. Він являє собою клапан, який регулює кількість циркулюючої рідини через радіатор.

На досліджуваних двигунах застосовують одноклапанние термостати з твердим наповнювачем - церезином (нафтовим воском). Термостат складається з корпусу 2, всередині якого вміщено мідний балон 9, заповнений активної масою 8, що складається з мідного порошку, змішаного з церезином. Маса в балоні щільно закрита гумовою мембраною 7, на якій встановлена ​​напрямна втулка 6 з отвором для гумового буфера 12. На останньому встановлений шток 5, пов'язаний важелем 4 з клапаном. У вихідному положенні (на холодному двигуні) клапан щільно притиснутий до сідла (рис. Б) корпусу 2 спіральної пружиною 1. Термостат встановлений між патрубками 10 і 11, що відводять нагріту рідину в верхній бак радіатора і водяний насос.

Мал. Термостат з поворотним (а-в) і простим (г) клапанами: а - пристрій термостата з поворотним клапаном (карбюраторний двигун ЗІЛ-508); б - клапан закритий; в - клапан відкритий; г - пристрій термостата з простим клапаном (карбюраторний двигун 3M3-53); 1 - спіральна пружина; 2 - корпус; 3 - клапан (заслінка); 4 - важіль; 5 - шток; 6 - напрямна втулка; 7 - мембрана; 8 - активна маса; 9 - балон; 10 і 11 - патрубки відведення рідини в радіатор і водяний насос; 12 - гумовий буфер; 13 - клапан; 14 - пружина; 15 - сідло корпусу; А - хід клапана

При температурі охолоджуючої рідини вище 75 ° С активна маса оплавилася і розширюється, впливаючи через мембрану, буфер і шток 5 на важіль 4, який, долаючи силу пружини 1, починає відкривати клапан 3 (рис. В). Повністю клапан відкриється при температурі охолоджуючої рідини 90 ° С. В інтервалі температур 75 ... 90 ° С клапан термостата, змінюючи своє положення, регулює кількість охолоджуючої рідини, що проходить через радіатор, і тим самим підтримує нормальний температурний режим двигуна.

На малюнку г показаний термостат з простим клапаном 13 у положенні, коли він відкритий повністю для проходу рідини в радіатор, тобто коли його хід дорівнює відстані А. При температурі 90 ° С, коли активна маса балона розплавлена, клапан разом з балоном сідає вниз, долаючи опір пружини 14. У міру остигання маса в балоні стискається і пружина піднімає клапан вгору. При температурі 75 ° С клапан 13 притискається до сідла 15 корпусу, закриваючи вихід рідини в радіатор.

Мал. Пароповітряний клапан: а - відкритий паровий клапан; б - відкритий повітряний клапан; 1 і 6 - відповідно парової і повітряний клапани; 2 і 5 - пружини парового і повітряного клапанів; 3 - пароотводную трубка; 4 - пробка (кришка) наливної горловини радіатора

Пароповітряний клапан необхідний для повідомлення внутрішньої порожнини радіатора з атмосферою. Він змонтований в пробці 4 наливної горловини радіатора. Клапан складається з парового клапана 1 і розміщеного всередині нього повітряного клапана 6. Паровий клапан під дією пружини 2 щільно закриває горловину радіатора. Якщо температура води в радіаторі підвищується до граничного значення (для даного двигуна), то під тиском пари паровий клапан відкривається і його надлишок виходить назовні.

Коли при охолодженні води і конденсації пари в радіаторі створюється розрідження, відкривається повітряний клапан і в радіатор надходить атмосферне повітря. Повітряний клапан закривається під дією пружини 5, коли тиск повітря всередині радіатора врівноважується з атмосферним. За допомогою повітряного клапана вода зливається з системи охолодження при закритій кришці горловини. При цьому трубки радіатора вживають запобіжних засобів від руйнування під впливом атмосферного тиску в процесі охолодження двигуна.

Для контролю за температурою охолоджувальної рідини служать сигнальна лампа і дистанційний термометр. Лампа і покажчик термометра поміщені на щитку приладів, а їх датчики можуть бути в голівці циліндрів, в водовідвідної трубі, впускному трубопроводі або в верхньому баку радіатора.

В автомобілі покликана захистити робочий агрегат від перегріву і тим самим контролює працездатність всього моторного блоку. Охолодження є найважливішою функцією в роботі двигуна внутрішнього згоряння.

Наслідки несправності охолодження ДВС можуть стати фатальними для самого агрегату, аж до повного виходу з ладу блоку циліндрів. Пошкоджені вузли вже можуть не підлягати відновлювальних робіт, їх ремонтопридатність буде дорівнює нулю. Слід з усією уважністю і відповідальністю поставитися до експлуатації і проводити періодичну промивку системи охолодження двигуна.

Контролюючи систему охолодження, автовласник безпосередньо дбає про "здоров'я серця" свого залізного "коня".

Призначення системи охолодження

Температура в блоці циліндрів при працюючому агрегаті може підніматися до 1900 ℃. З цього обсягу тепла тільки частина є корисною і використовується в необхідних режимах роботи. Решта виводиться системою охолодження за межі моторного відсіку. Збільшення температурного режиму понад норму загрожує негативними наслідками, які призводять до прогорання мастильних матеріалів, порушення технічних зазорів між певними деталями, особливо в поршневий групі, що призведе до зменшення терміну їх служби. Перегрів мотора, як наслідок несправності системи охолодження двигуна, є однією з причин детонації горючої суміші, що поставляється в камеру згоряння.

Переохолодження двигуна також небажано. В "холодному" агрегаті з'являється втрата потужності, густота масла підвищується, через що збільшується тертя незмазаних вузлів. Робоча горюча суміш частково конденсується, тим самим позбавляючи стінки циліндра мастила. Разом з тим, поверхня стінки циліндра піддається процесу корозії внаслідок утворення сірчаних відкладень.

Система охолодження двигуна призначена стабілізувати тепловий режим, необхідний для нормального функціонування мотора транспортного засобу.

Типи системи охолодження

Система охолодження двигуна класифікується за способом відведення тепла:

• охолодження за допомогою рідин в закритому типі;
• охолодження повітрям у відкритому типі;
• комбінована (гібридна) система відводу тепла.

В даний час повітряне охолодження в автомобілях зустрічається вкрай рідко. Рідинне може бути і відкритого типу. У таких системах відведення тепла відбувається через пароотводную трубку в навколишнє середовище. Закрита система ізольована від зовнішньої атмосфери. Тому такого типу набагато вище. При високому тиску збільшується поріг закипання охолоджуючого елемента. Температура холодоагенту в закритій системі може досягати 120 ℃.

охолодження повітрям

Природне приточное охолодження повітряними масами являє собою найпростіший спосіб відведення тепла. Двигуни з даним типом охолодження викидають тепло в навколишнє середовище за допомогою радіаторних ребер, що знаходяться на поверхні агрегату. Така система має величезний недолік у функціональній можливості. Справа в тому, що такий спосіб безпосередньо залежить від невеликої питомої теплоємності повітря. До того ж, присутні проблеми з рівномірністю відведення тепла від двигуна.

Такі нюанси перешкоджають монтажу водночас ефективною і компактної установки. В системі охолодження двигуна повітря надходить нерівномірно на всі частини, і тоді доводиться уникати можливості локального перегріву. Дотримуючись конструктивними особливостями, ребра для охолодження монтують в тих місцях двигуна, де повітряні маси найменше активні, через аеродинамічних властивостей. Ті частини мотора, які найбільше схильні до нагрівання, мають у своєму розпорядженні назустріч повітряним масам, при цьому більш "холодні" ділянки розміщують ззаду.

Примусове охолодження повітрям

Двигуни з таким типом відведення зайвого тепла обладнані вентилятором і ребрами охолодження. Такий набір конструктивних вузлів дозволяє штучно нагнітати повітря в систему охолодження двигуна для обдування охолоджуючих ребер. Над вентилятором і ребрами встановлюється захисний кожух, який бере участь в напрямку повітряних мас для охолодження і перешкоджає попаданню тепла ззовні.

Позитивними моментами в даному типі охолодження приймається простота конструктивних особливостей, малу вагу, відсутність вузлів подачі і циркуляції холодоагенту. Недоліками вважаються високий шумовий рівень функціонування системи і громіздкість пристрою. Також в примусовому повітряному охолодженні не вирішена проблема з локальним перегрівом агрегату і неуважністю обдування, незважаючи на встановлені кожухи.

Такий тип попередження перегріву двигунів активно застосовувався аж до 70-х років. Робота системи охолодження двигуна з примусовим повітряним типом була популярна на малолітражних транспортних засобах.

Охолодження за допомогою рідин

Рідинна система охолодження на сьогодні є найпопулярнішою і поширеною. Процес відведення тепла відбувається за допомогою рідкого холодоагенту, що циркулює по основних елементах двигуна за спеціальними закритим магістралях. Гібридна система поєднує в собі елементи повітряного охолодження одночасно з рідким. Рідина охолоджується в радіаторі, що має ребра і вентилятор з кожухом. Також такий радіатор охолоджується приточними повітряними масами при русі транспортного засобу.

Рідинна система охолодження двигуна видає мінімальний рівень шуму при експлуатації. Даний тип повсюдно збирає тепло і відводить його від двигуна з високою ефективністю.

За методом руху рідкого холодоагенту системи класифікуються:

Пристрій системи охолодження двигуна

Конструкція рідинного охолодження має однакову структуру і елементи, як для бензинового двигуна, так і для дизельного. Система складається з:

• радіаторного блоку;
• масляного радіатора;
• вентилятора, з встановленим кожухом;
• помпи (насос з відцентровою силою);
• бачок для розширення нагрітої рідини і контролю рівня;
• термостат циркуляції холодоагенту.

При промиванні системи охолодження двигуна зачіпаються всі дані вузли (крім вентилятора) для більш ефективної подальшої роботи.

Охолоджуюча рідина циркулює по магістралях усередині блоку. Сукупність таких проходів називається "сорочкою охолодження". Вона охоплює найбільш схильні до нагрівання ділянки двигуна. Холодоагент, рухаючись по ній, вбирає в себе тепло і несе його до радіаторної блоку. Охолоджуючись, він повторює коло.

функціонування системи

Одним з основних елементів в пристрої системи охолодження двигуна вважається радіатор. Його завданням є остуджувати холодоагент. Він складається з радіатора обрешітки, всередині якої прокладені трубки для руху рідини. Охолоджуюча рідина потрапляє в радіатор через нижній патрубок і виходить через верхній, який вмонтовано в верхній бачок. Зверху бачка є горловина, закрита кришкою із спеціальним клапаном. Коли зростає тиск в системі охолодження двигуна, клапан відкривається і рідина надходить в розширювальний бачок, прикріплений окремо в моторному відсіку.

Також на радіаторі знаходиться датчик температури, який сигналізує водієві про граничний нагріванні рідини за допомогою приладу, встановленого в салоні на інформаційній панелі. У більшості випадків до радіатора кріпиться вентилятор (буває два) з кожухом. Вентилятор активується автоматично при досягненні критичної температури охолоджуючої рідини або працює примусово від приводу з помпою.

Помпа забезпечує постійну циркуляцію охолоджуючої рідини по всій системі. Енергію обертання насос отримує шляхом пасової передачі від шківа коленвала.

Термостат управляє великим і малим колом циркуляції холодоагенту. При першому пуску двигуна термостат пускає рідина по малому колу для того, щоб моторний агрегат швидше прогрілося до робочої температури. Після цього термостат відкриває велике коло системи охолодження двигуна.

Антифриз або вода

В якості охолоджуючої рідини використовується вода або антифриз. Сучасні автовласники стали все частіше застосовувати останнім. Вода замерзає при мінусових температурах і є каталізатором в процесах корозії, що негативно позначається на системі. Єдиним плюсом є її висока тепловіддача і ще, мабуть, доступність.

Антифриз не замерзає при холоді, запобігає корозії, перешкоджає сірчаним відкладенням в системі охолодження двигуна. Але має більш низьку тепловіддачу, що негативно позначається в жарку пору року.

несправності

Наслідками несправності охолодження стають перегрів або переохолодження двигуна. Перегрів може бути викликаний недостатністю рідини в системі, нестабільною роботою помпи або вентилятора. Також неправильною роботою термостата, коли він повинен відкрити велике коло охолодження.

Можуть бути викликані сильним забрудненням радіатора, зашлакованностью магістралей, поганою роботою кришки радіатора, розширювального бачка або неякісним антифризом.