Система охлаждения — одна из ключевых в конструкции двигателя внутреннего сгорания. Что нужно знать, чтобы поддерживать ее в хорошей форме?
- Что это
- Типы
- Устройство
- Неисправности
- Уход
Что такое система охлаждения двигателя
Система охлаждения двигателя — это комплекс устройств, позволяющих поддерживать оптимальную температуру работающего двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Перегрев способен вывести ДВС из строя, поскольку его компоненты сохраняют заданные характеристики только до определенного температурного порога. Излишки тепла отводятся в атмосферу.
Переохлаждение также вредно для ДВС. В этом случае масло не может эффективно смазывать трущиеся детали, что ведет к их быстрому износу. Кроме того, снижается мощность двигателя и повышается расход топлива. Поэтому в системах охлаждения ДВС имеются устройства, позволяющие ускорить прогрев двигателя при низкой температуре «за бортом».
Какие еще функции может выполнять система охлаждения двигателя?
- Для снижения токсичности выхлопа в ДВС с системой рециркуляции отработавших газов система охлаждения уменьшает их температуру перед подачей в цилиндры.
- В наддувных ДВС для повышения отдачи снижает температуру сжатого компрессором воздуха перед его подачей в цилиндры.
- В температурно нагруженных высокомощных ДВС в систему охлаждения может быть встроен масляный радиатор для предотвращения потери маслом смазывающих свойств.
- Обеспечивает работу отопителя салона.
Типы системы охлаждения
Теплообмен между работающим ДВС и атмосферой может выполняться двумя способами:
- Напрямую. Такие ДВС называются двигателями воздушного охлаждения. Атмосферный воздух по системе воздуховодов подается к головке блока цилиндров (ГБЦ) и собственно блоку ДВС, которые имеют оребрение для увеличения площади теплообмена. Обеспечить необходимую степень обдува такого ДВС помогает вентилятор, срабатывающий по сигналу датчика. Несомненный плюс воздушной системы охлаждения — простота и надежность. Минус двигателей-«воздушников» — шумность. ДВС с воздушной системой охлаждения на легковых авто перестали устанавливать в конце прошлого века.
- Через посредника. В этом качестве выступает охлаждающая жидкость (антифриз), которая циркулирует по каналам внутри ГБЦ и блока ДВС. Жидкостная система имеет гораздо более сложное устройство, но за счет двойных стенок основных охлаждаемых элементов ДВС позволяет существенно снизить шумность двигателя. Сегодня ДВС всех легковых моделей имеют жидкостные системы охлаждения, поэтому более подробно остановимся на их устройстве.
Устройство жидкостной системы охлаждения
Первая задача, которую решает такая система, — максимально быстрый вывод холодного ДВС в режим оптимальной температуры. Для этого используют принцип переключения между контурами охлаждения:
- Чаще всего ДВС имеют два круга/контура охлаждения. Малый включает в себя рубашку охлаждения ГБЦ и блока двигателя, термостат, помпу и радиатор отопителя. При достижении температуры 80–90 °С антифриз начинает циркулировать по большому кругу через радиатор охлаждения.
- В более совершенных, экологичных ДВС имеются два подконтура системы охлаждения: для ГБЦ и блока. При запуске двигателя «на холодную» содержащийся в подконтуре антифриз не перекачивается и быстрее нагревается, тогда как через температурно нагруженную ГБЦ охлаждающая жидкость сразу же начинает циркулировать и, забрав тепло, поступает в теплообменник отопителя. По мере прогрева такого ДВС подконтуры соединяются, а когда антифриз в объединенной системе достигает рабочей температуры, начинается его циркуляция через радиатор охлаждения.
Теперь поговорим об основных компонентах системы охлаждения ДВС более подробно:
Охлаждающая жидкость (антифриз)
Используемая в качестве переносчика тепла смесь воды и этилен- или пропиленгликоля с температурой замерзания ниже -40 °С и температурой кипения (на уровне моря) +120 °С. Антифриз содержит присадки, которые ограничивают коррозию и препятствуют пенообразованию.
Водяная рубашка
Система каналов для циркуляции антифриза в сильнее всего нагревающихся элементах ДВС: ГБЦ и блоке.
Помпа
Насос, обеспечивающий циркуляцию антифриза в системе охлаждения. Чаще всего помпа приводится от коленвала двигателя, а у некоторых двигателей — от распределительного вала. В конструкции современных ДВС все шире используются электрические помпы. Управляемые электроникой, они включаются по требованию, что позволяет быстрее прогреть остывший двигатель и снизить расход топлива.
Расширительный бачок
Резервуар, компенсирующий расширение антифриза при нагреве. Изготовленный чаще всего из полупрозрачной пластмассы, расширительный бачок также позволяет контролировать уровень охлаждающей жидкости в системе. Для этого на бачке имеются отметки MIN/MAX.
Пробка расширительного бачка
Крышка, закрывающая горловину для заливки антифриза. Кроме того, при работе помпы пробка позволяет создать в системе охлаждения избыточное давление, которое отодвигает порог кипения антифриза.
Встроенный в пробку клапан при прогретом двигателе позволяет стравить избыточное давление, способное нарушить герметичность системы, а при выключенном ДВС открывается, чтобы не допустить чрезмерного разрежения в системе. В ряде случаев в крышке для этих целей устанавливают два отдельных клапана, выпускной и впускной. Также существуют модели, у которых бачок с обычной пробкой только компенсирует расширение антифриза при нагреве, а за регулировку давления в системе отвечает снабженная клапаном/клапанами пробка основного радиатора.
Патрубки
Система шлангов, связывающих элементы системы охлаждения ДВС.
Термостат
Управляемый термоэлементом клапан, в зависимости от температуры антифриза открывающий или закрывающий ему путь в радиатор охлаждения.
Радиатор
Устройство для отвода избыточного тепла в атмосферу. Конструктивно радиатор представляет собой два бачка, между которыми размещен набор вертикальных трубок из меди или алюминия для циркуляции нагретого антифриза. Для увеличения площади теплоотдачи трубки соединяются тонкими горизонтальными пластинами.
Вентилятор охлаждения радиатора
Предназначен для принудительного охлаждения радиатора в условиях недостаточного естественного обдува. В современных автомобилях используются в основном электрические вентиляторы, которые включаются по требованию и не отбирают постоянно мощность ДВС.
Датчик температуры
Устройство для контроля температуры антифриза и передачи этих данных на приборную панель автомобиля.
Радиатор отопителя
Компактный радиатор, подключенный к выходному патрубку водяной рубашки, устанавливается в салоне и служит для его обогрева.
Неисправности системы охлаждения
Компоненты жидкостной системы охлаждения ДВС достаточно просты, но это не делает их вечными, особенно в условиях постоянного воздействия высоких температур. Какого рода проблемы возникают чаще всего?
- С возрастом появляются протечки резиновых шлангов и стянутых хомутами их соединений. Допустимо использование как винтовых, так и проволочных (пружинных) хомутов. Последние лучше справляются со своей задачей: в достаточных пределах компенсируют тепловое расширение патрубков, обеспечивают практически равномерное давление обжима, долговечны. Минусы? Дороговизна, а также необходимость демонтажа патрубков и слива антифриза для установки.
- Течь радиатора. Здесь может сказаться не только возраст. Радиатор, как правило, находится в зоне обстрела камнями и принимает на себя душ из антигололедных реагентов. В качестве крайней меры для герметизации теплообменника можно добавить в антифриз сухой горчицы, которая закупорит микротрещины. Однако затем систему охлаждения необходимо тщательно промыть, чтобы горчичные пробки не закупорили каналы, по которым циркулирует антифриз. Тот же эффект наблюдается при использовании специальных герметиков, эффективность которых различается в зависимости от компании-производителя. В любом случае такие составы дают лишь достаточно кратковременный эффект. Это относится и к герметизации радиатора отопителя.
- Течь сальника помпы ведет не только к снижению уровня антифриза, но также к «кончине» подшипника насоса, из которого вымывается смазка. Об износе подшипника свидетельствует характерное подвывание.
- Клапан термостата зависает в каком-либо крайнем или промежуточном положении. Если клапан постоянно закрыт, то ДВС от неизбежного перегрева грозит выход из строя. Последствия постоянно открытого клапана немногим лучше: интенсивный износ постоянно непрогретого двигателя, увеличенный расход топлива, неработающая печка.
- Зависание в каком-либо крайнем положении клапана в крышке расширительного бачка. Открытый клапан не позволит создать в системе избыточное давление, а антифриз закипит при значительно более низких температурах. Намертво закрытый клапан приведет к созданию в системе чрезмерного давления при работающем ДВС, что чревато протечками и даже разрывом патрубков, а то и расширительного бачка. В той же ситуации при остывании выключенного двигателя в системе возникнет разрежение достаточно сильное, чтобы вызывать подсос воздуха через прокладки и различные соединения. Возникшие паровоздушные пробки нарушат циркуляцию антифриза. Не допустить подобного поможет периодический осмотр крышки на наличие грязи, накипи, ржавчины, а также проверка работоспособности клапана на слух. При сжатии клапана должен быть слышен свист, а при отпускании — шипящий звук.
Уход за системой охлаждения
Поддерживать систему охлаждения в форме поможет следование простым правилам:
- Соблюдать периодичность замены охлаждающей жидкости. Единых нормативов для антифризов, произведенных по различным стандартам, не существует. Но в среднем охлаждающую жидкость, теряющую свои качества в процессе эксплуатации, меняют раз в пять лет.
- Регулярно проверять компоненты системы на наличие протечек антифриза.
- Контролировать состояние крышки расширительного бачка.
- При замене помпы менять и охлаждающую жидкость.
- Промывать систему перед заменой охлаждающей жидкости, если ДВС перегревался, а отопитель работал недостаточно эффективно. Эту же процедуру следует провести, если использовалась некачественная охлаждающая жидкость или герметики.
