Глава i. двигатель внутреннего сгорания. Система жидкостного охлаждения Видео от Рамиля Абдуллина «Система охлаждения двигателя»

Строго говоря, термин «жидкостное охлаждение» не вполне корректен, так как жидкость в системе охлаждения - всего лишь промежуточный теплоноситель, проникающий в толщу стенок блока цилиндров. Роль отводящего агента в системе играет воздух, обдувающий радиатор, поэтому охлаждение современного автомобиля правильней назвать гибридным.

Устройство жидкостной системы охлаждения

Жидкостная система охлаждения двигателя состоит из нескольких элементов. Самый сложный называется «рубашкой охлаждения». Это разветвленная сеть каналов в толще блока цилиндров и . Кроме рубашки в систему входит радиатор системы охлаждения, расширительный бачок, водяной насос, термостат, металлические и резиновые соединительные патрубки, датчики и контрольные приборы.

Пропилен гликоль - основа охлаждающей жидкости (антифриза) и одобренная ветеринарными врачами пищевая добавка для рациона собак

Система построена на принципе принудительной циркуляции, которую обеспечивает водяной насос. Благодаря постоянному оттоку разогретой жидкости двигатель охлаждается равномерно. Этим и объясняется применение системы в подавляющем большинстве современных автомобилей.

Пройдя по каналам в стенках блока, жидкость нагревается и попадает в радиатор, где охлаждается потоком воздуха. Когда автомобиль движется, для охлаждения достаточно естественного обдува, а когда автомобиль стоит – обдув происходит за счет электрического вентилятора, включающегося по сигналу от датчика температуры.

Подробно о ключевых элементах водяного охлаждения

Радиатор охлаждения

Радиатор - панель из металлических трубок небольшого диаметра, покрытых для увеличения площади теплоотдачи алюминиевым или медным "оперением". В сущности, оперение, это многократно сложенная лента из металла. Общая суммарная площадь ленты достаточно велика, а значит, может отдать в атмосферу в единицу времени достаточно много тепла.

Самый уязвимый элемент конструкции двигателя - турбокомпрессор (турбина), работающая на крайне высоких оборотах. При перегреве разрушение крыльчатки и подшипников вала практически неизбежно

Таким образом, разогретая жидкость внутри радиатора циркулирует сразу по всем многочисленным тонким трубкам и охлаждается достаточно интенсивно. В крышке заливной горловины радиатора предусмотрен предохранительный клапан, отводящий пары и избыток жидкости, расширяющейся при нагреве.

В зависимости от режима работы ДВС цикл движения охлаждающей жидкости в системе может меняться. Объем жидкости, циркулирующей в каждом круге напрямую зависит от того, в какой степени открыты основной и дополнительный клапаны термостата. Эта схема обеспечивает автоматическую поддержку оптимального температурного режима работы двигателя.

Преимущества и недостатки жидкостной системы охлаждения

Главное достоинство жидкостного охлаждения заключается в том, что охлаждение двигателя происходит равномернее, чем в случае обдува блока потоком воздуха. Это объясняется большей теплоемкостью охлаждающей жидкости по сравнению с воздухом.

Жидкостная система охлаждения позволяет значительно снизить шум от работающего двигателя за счет большей толщины стенок блока.

Инерционность системы не дает быстро остывать двигателю после выключения. Разогретая жидкость автомобиля и для предварительного подогрева горючей смеси.

Наряду с этим, жидкостная система охлаждения имеет ряд недостатков.

Основной недостаток заключается в сложности системы и в том, что она работает под давлением после прогрева жидкости. Жидкость, находящаяся под давлением, предъявляет повышенные требования к герметичности всех соединений. Ситуация осложняется тем, что работа системы подразумевает постоянное повторение цикла "нагрев - остывание". Это вредно для соединений и резиновых патрубков. При нагреве резина расширяется, а затем сжимается при остывании, что становится причиной течей.

Кроме того, сложность и большое количество элементов сама по себе служит потенциальной причиной "техногенных катастроф", сопровождаемых "закипанием" двигателя в случае выхода из строя одной из ключевых деталей, например, термостата.

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 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 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 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.

Но если герметичная система применена, то в пробке имеется два клапана - впускной (забирает внутрь воздух из атмосферы, работает при давлении ниже 0,2 бар) и выпускной (срабатывает при давлении свыше 1,2 бар). Он выбрасывает из системы излишки воздуха.

Получается так, что в системе всегда давление больше, чем в атмосфере. Это позволяет немного повысить температуру кипения антифриза, что благоприятно сказывается на работе двигателя. Особенно это хорошо для движения по пробкам в городских условиях. Пример герметичной системы - автомобили ВАЗ-2108 и аналогичные. Негерметичной - модели классической серии ВАЗ.

Радиатор и вентилятор

Циркуляция охлаждающей жидкости проходит через основной радиатор, который установлен в передней части автомобиля. Такое место выбрано не случайно - при движении с большой скоростью соты радиатора обдуваются встречным потоком воздуха, что обеспечивает снижение температуры двигателя. На радиаторе устанавливается вентилятор. Большая часть таких устройств имеет На "Газелях", например, часто используются муфты, аналогичные тем, которые ставятся на компрессорах кондиционера.

Включение электрического вентилятора происходит с помощью датчика, установленного в нижней части радиатора. Может использоваться на инжекторных машинах сигнал от датчика температуры, который расположен на корпусе термостата или в блоке двигателя. Самая простая схема включения содержит в себе только один термовыключатель - у него нормально разомкнуты контакты. Как только в нижней части радиатора температура достигнет 92 градусов, контакты внутри переключателя замкнутся и произойдет подача напряжения на электродвигатель вентилятора.

Отопитель салона

Это самая важная часть, если смотреть с точки зрения водителя и пассажиров. От эффективности работы печки зависит комфорт при езде в зимнее время года. Отопитель входит в схему циркуляции охлаждающей жидкости и состоит из таких компонентов:

1. Электродвигатель с крыльчаткой. Включается он по специальной схеме, в которой имеется постоянный резистор - он позволяет менять частоту вращения крыльчатки.
2. Радиатор - это элемент, по которому проходит горячий антифриз.
3. Кран - предназначен для открывания и закрывания подачи антифриза внутрь радиатора.
4. Система воздуховодов позволяет направлять горячий воздух в нужном направлении.

Схема циркуляции охлаждающей жидкости по системе такая, что при закрывании всего одного входа в радиатор горячий антифриз никаким образом в него не попадет. Существуют автомобили, в которых кран печки отсутствует - внутри радиатора всегда находится горячий антифриз. А в летнее время просто закрываются воздуховоды и тепло в салон не подается.

Часто начинающие водители задаются вопросом, что такое малый и большой круг охлаждения двигателя. Как правило, задаются таким вопросом при каких-либо проблемах, начавшихся с системой охлаждения. На самом деле, тут все одновременно сложно и просто. Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо разобраться в принципе работы данного элемента мотора, понять, как действует охлаждение двигателя, и зачем оно необходимо. Это знание позволит значительно быстрее выявлять причины неисправности, а также избегать ошибок в процессе ремонта. Таким образом, знать теорию автолюбителю просто необходимо.

Зачем нужна система?

Малый и большой круг охлаждения двигателя часть общей системы. Давайте посмотрим зачем она нужна. Для начала, стоит вспомнить особенности работы силового агрегата. При воспламенении температура газов может достигать до 200°C. И только часть образовавшегося тепла преобразуется в работу. Остальная часть выходит вместе с выхлопом, а также нагревает детали двигателя. Чтобы не возникала проблема с перегревом запчастей и их деформацией, используется целый комплекс конструктивных особенностей. Отвод тепла происходит по воздуху, маслу, которое смазывает детали. Но, основная часть тепла отводится водяной системой охлаждения.

• Термосифонные – тут циркуляция производится за счет разницы в плотности между жидкостью с разной температурой. Охладившись, антифриз опускается вниз к двигателю, выталкивая в радиатор порцию горячей жидкости;
• Принудительные – циркуляция происходит благодаря насосу, который, как правило, приводится в действие от коленчатого вала;
• Комбинированная система . Основная часть мотора охлаждается принудительно, и только от некоторых деталей производится отвод тепла термосифонным методом.

Система охлаждения

Теперь давайте рассмотрим более внимательно систему охлаждения современного легкового автомобиля. Нужно отметить, что на всех машинах она практически идентична. Отличия касаются в основном мелочей, а также в размещении элементов. Сейчас, применяется в основном принудительная разновидность, для массовых авто она показала себя более эффективной. Состоит она из следующих элементов:

• Вентилятор . Этот элемент выполняет вспомогательную функцию. Его задача создавать дополнительный поток воздуха, который обдувая радиатор, охлаждает его. Сейчас обычно вентилятор оснащается электродвигателем. Но, на некоторых моделях применяется принудительный привод от коленвала;
• В самом двигателе находится рубашка охлаждения. Она представляет собой сеть взаимосвязанных между собой каналов, которые и выполняют основную часть работы по отведению тепла от мотора. Часто именно рубашку называют малым кругом;
• Насос для воды (помпа). Задачей этого элемента является перекачка антифриза из двигателя в радиатор. Собственно, это один из основных компонентов принудительной охлаждающей системы, при отказе насоса дальнейшая работа становится невозможной;
• . Обеспечивает направление потоков по малому кругу или по всей системе. Регулировка производится в зависимости от температуры теплоносителя;
• Отопитель (печка). Так как для отопления салона используется тепло антифриза, то печка является частью системы охлаждения;
• Датчики . Обычно устанавливается 2 датчика. Один стоит в моторе, и подключен к приборной панели, другой в радиаторе, . Если привод вентилятора принудительный, то в радиаторе установлена заглушка;
• Расширительный бак . Он включает в себя сразу 2 функции. Первое, это наличие запаса жидкости, которая может испаряться в процессе эксплуатации. В таком случае недостающий объем подается в систему, которая соединена с бачком по принципу сообщающихся сосудов. Другая функция – возможность сброса пара . Часть охлаждающей жидкости испаряется, чтобы не произошло аварийной разгерметизации, сброс происходит в расширительный бак.

Круги циркуляции

Внешний радиус (круг) системы охлаждения включает в себя радиатор и расширительный бак. Циркуляция антифриза по нему, начинается только после достижения двигателем рабочей температуры. Открытие подачи происходит после срабатывания термостата.

Заключение . Охлаждающая система является важным элементом, обеспечивающим работоспособность двигателя. Для полноценной диагностики неисправностей нужно знать, чем различаются малый и большой круг охлаждения двигателя. Разобравшись в данном вопросе, вам будет значительно проще выявить причину неправильной работы этой системы.

При разделении кровеносной системы человека на два круга кровообращения сердце подвергается меньшей нагрузке, чем если бы в организме была общая система кровоснабжения. В малом круге кровообращения кровь проходит путь к легким и затем обратно благодаря замкнутой артериальной и венозной системе, которая соединяет сердце и легкие. Ее путь начинается в правом желудочке и заканчивается в левом предсердии. В малом круге кровообращения кровь с углекислым газом несут артерии, а кровь с кислородом - вены.

Из правого предсердия кровь поступает в правый желудочек, и затем через легочную артерию нагнетается в легкие. Из правого венозная кровь поступает в артерии и легких, там она избавляется от углекислого газа, а затем насыщается кислородом. По легочным венам кровь вливается в предсердие, затем она поступает в большой круг кровообращения и после этого направляется ко всем органам. Так как в капиллярах она медленно, в нее успевает поступить углекислый газ, а кислород - проникнуть в клетки. Поскольку кровь попадает в легкие под низким давлением, малый круг кровообращения также называется системой низкого давления. Время прохождения крови по малому кругу кровообращения составляет 4-5 секунд.

При повышенной потребности в кислороде, например, при интенсивных занятиях спортом увеличивается давление, создаваемое сердцем, и кровоток ускоряется.

Большой круг кровообращения

От левого желудочка сердца начинается большой круг кровообращения. Насыщенная кислородом кровь попадает из легких в левое предсердие, а затем попадает в левый желудочек. Оттуда артериальная кровь попадает в артерии и капилляры. Через стенки капилляров кровь отдает в тканевую жидкость кислород и питательные вещества, забирая углекислый газ и продукты обмена веществ. Из капилляров она поступает в мелкие вены, образующие более крупные вены. Затем по двум венозным стволам (верхней полой вене и нижней полой вене) она поступает в правое предсердие, заканчивая большой круг кровообращения. Кругооборот крови в большом круге кровообращения равен 23-27 секундам.

По верхней полой вене кровь течет от верхних частей тела, а по нижней - от нижних частей.

В сердце есть две пары клапанов. Одна из них расположена между желудочками и предсердиями. Вторая пара находится между желудочками и артериями. Эти клапаны обеспечивают направление кровотока и мешают обратному току крови. Кровь нагнетается в легкие под большим давлением, а в левое предсердие она попадает при отрицательном давлении. Человеческое сердце имеет асимметричную форму: поскольку его левая половина выполняет более тяжелую работу, она несколько толще, чем правая.

Для поддержания оптимальной температуры двигателя необходима система охлаждения.

Средняя температура двигателя 800 - 900оС, при активной работе достигает 2000оС. Но периодически необходимо отводить тепло от двигателя. Если этого не делать, двигатель может перегреться.

Но система охлаждения не только охлаждает двигатель, но и участвует в его подогреве, когда тот холодный.

В большинстве автомобилей установлена жидкостная система охлаждения закрытого типа с принудительной циркуляцией жидкости и расширительным бачком (рисунок 7.1). Рис. 7.1. Схема системы охлаждения двигателя а) малый круг циркуляции б) большой круг циркуляции 1 - радиатор; 2 - патрубок для циркуляции охлаждающей жидкости; 3 - расширительный бачок; 4 - термостат; 5 - водяной насос; 6 - рубашка охлаждения блока цилиндров; 7 - рубашка охлаждения головки блока; 8 - радиатор отопителя с электровентилятором; 9 - кран радиатора отопителя; 10 - пробка для слива охлаждающей жидкости из блока; 11 - пробка для слива охлаждающей жидкости из радиатора; 12 - вентилятор

Элементами системы охлаждения являются:
• рубашки охлаждения блока и головки блока цилиндров,
• центробежного насоса,
• термостата,
• радиатора с расширительным бачком,
• вентилятора,
• соединительных патрубков и шлангов.

Под руководством термостата выполняют свои функции 2 круга циркуляции (рисунок 7.1). Малый круг выполняет функцию подогрева двигателя. После нагревания жидкость начинает циркулировать по большому кругу и охлаждается в радиаторе. Нормальная температура охлаждающей жидкости равна 80-90оС.

Рубашка охлаждения двигателя – это каналы в блоке и головке блока цилиндров. По этим каналам циркулирует охлаждающая жидкость.

Насос центробежного типа способствует перемещению жидкости по рубашке и по всей системе двигателя. заставляет жидкость перемещаться по рубашке охлаждения двигателя и всей системе.

Термостат является механизмов, поддерживающим оптимальный тепловой режим двигателя. Когда запускается холодный двигатель, термостат закрыт и жидкость перемещается по малому кругу. Когда температура жидкости превышает 80-85оС, то термостат открывается, жидкость начинает циркулировать по большому кругу, попадая в радиатор и охлаждаясь.

Радиатор представляет собой множество трубок, образующих большую поверхность охлаждения. Здесь и охлаждается жидкость.

Расширительный бачок. С его помощью происходит компенсация объема жидкости, когда она нагревается и охлаждается. Вентилятор увеличивает поток воздуха в радиатор, при помощи которого и охла

ждается жидкость.

Патрубки и шланги являются соединительным механизмом рубашки охлаждения с термостатом, насосом, радиатором и расширительным бачком.

Основные неисправности системы охлаждения.

Течь охлаждающей жидкости. Причина: повреждения радиатора, шлангов, уплотнительных прокладок и сальников. Способы устранения: подтянуть хомуты крепления шлангов и трубок, поврежденные детали заменить на новые.

Перегрев двигателя. Причина: недостаточный уровень охлаждающей жидкости, слабое натяжения ремня вентилятора, засорение трубок радиатора, неисправность термостата. Способы устранения: восстановить уровень жидкости в системе охлаждения, отрегулировать натяжение ремня вентилятора, промыть радиатор, заменить термостат.