Принцип работы системы охлаждения автомобиля

Большой и малый круги циркуляции ОЖ

Помимо главной функции отвода тепла от основных узлов двигателя автомобиля, система охлаждения решает ряд дополнительных задач. Фактически она участвует в работе системы смазки, отопления салона, выхлопа и рециркуляции отработавших газов, турбонаддува и коробки передач. О том, как она устроена, а также в чем заключается принцип работы охлаждающей системы и пойдет речь далее.

1. Виды систем охлаждения двигателя
2. Устройство и принцип работы системы охлаждения ДВС
3. Как устроен радиатор охлаждения двигателя
4. Особенности работы датчика температуры ОЖ
5. Что используют в качестве охлаждающих жидкостей

Наряду с основным радиатором в системе охлаждения могут устанавливаться масляный радиатор и радиатор системы рециркуляции отработавших газов. Масляный радиатор служит для охлаждения масла в системе смазки.

Система охлаждения предназначена для охлаждения деталей двигателя, нагреваемых в результате его работы. На современных автомобилях система охлаждения, помимо основной функции, выполняет ряд других функций, в том числе:

• нагрев воздуха в системе отопления, вентиляции и кондиционирования;
• охлаждение масла в системе смазки;
• охлаждение отработавших газов в системе рециркуляции отработавших газов;
• охлаждение воздуха в системе турбонаддува;
• охлаждение рабочей жидкости в автоматической коробке передач.

В зависимости от способа охлаждения различают следующие виды систем охлаждения: жидкостная (закрытого типа), воздушная (открытого типа) и комбинированная. В системе жидкостного охлаждения тепло от нагретых частей двигателя отводится потоком жидкости. Воздушная система для охлаждения использует поток воздуха. Комбинированная система объединяет жидкостную и воздушную системы.

На автомобилях наибольшее распространение получили система жидкостного охлаждения. Данная система обеспечивает равномерное и эффективное охлаждение, а также имеет меньший уровень шума. Поэтому, устройство и принцип действия системы охлаждения рассмотрены на примере системы жидкостного охлаждения.

Конструкция системы охлаждения бензинового и дизельного двигателей подобны. Система охлаждения двигателя включает множество элементов, среди которых радиатор охлаждающей жидкости, масляный радиатор, теплообменник отопителя, вентилятор радиатора, центробежный насос, а также расширительный бачок и термостат. В схему системы охлаждения включена «рубашка охлаждения» двигателя. Для регулирования работы системы используются элементы управления.

Радиатор предназначен для охлаждения нагретой охлаждающей жидкости потоком воздуха. Для увеличения теплоотдачи радиатор имеет специальное трубчатое устройство.

Наряду с основным радиатором в системе охлаждения могут устанавливаться масляный радиатор и радиатор системы рециркуляции отработавших газов. Масляный радиатор служит для охлаждения масла в системе смазки.

Радиатор системы рециркуляции отработавших газов охлаждает отработавшие газы, чем достигается снижение температуры сгорания топливно-воздушной смеси и образования оксидов азота. Работу радиатора отработавших газов обеспечивает дополнительный насос циркуляции охлаждающей жидкости, включенный в систему охлаждения.

Теплообменник отопителя выполняет функцию, противоположную радиатору системы охлаждения. Теплообменник нагревает, проходящий через него, воздух. Для эффективной работы теплообменник отопителя устанавливается непосредственно у выхода нагретой охлаждающей жидкости из двигателя.

Для компенсации изменения объема охлаждающей жидкости вследствие температуры в системе устанавливается расширительный бачок. Заполнение системы охлаждающей жидкостью обычно осуществляется через расширительный бачок.

Циркуляция охлаждающей жидкости в системе обеспечивается центробежным насосом. В обиходе центробежный насос называют помпой. Центробежный насос может иметь различный привод: шестеренный, ременной и др. На некоторых двигателях, оборудованных турбонаддувом, для охлаждения наддувочного воздуха и турбокомпрессора устанавливается дополнительный насос циркуляции охлаждающей жидкости, подключаемый блоком управления двигателем.

Термостат предназначен для регулировки количества охлаждающей жидкости, проходящей через радиатор, чем обеспечивается оптимальный температурный режим в системе. Термостат устанавливается в патрубке между радиатором и «рубашкой охлаждения» двигателя.

Вентилятор радиатора служит для повышения интенсивности охлаждения жидкости в радиаторе. Вентилятор может иметь различный привод:

• механический (постоянное соединение с коленчатым валом двигателя);
• электрический (управляемый электродвигатель);
• гидравлический (гидромуфта).

Наибольшее распространение получил электрический привод вентилятора, обеспечивающий широкие возможности для регулирования.

Типовыми элементами управления системы охлаждения являются датчик температуры охлаждающей жидкости, электронный блок управления и различные исполнительные устройства.

Датчик температуры охлаждающей жидкости фиксирует значение контролируемого параметра и преобразует его в электрический сигнал. Для расширения функций системы охлаждения (охлаждения отработавших газов в системе рециркуляции отработавших газов, регулирования работы вентилятора и др.) на выходе радиатора устанавливается дополнительный датчик температуры охлаждающей жидкости.

Сигналы от датчика принимает электронный блок управления и преобразует их в управляющие воздействия на исполнительные устройства. Используется, как правило, блок управления двигателем с устанавленным соответствующим программным обеспечением.

В работе системы управления могут использоваться следующие исполнительные устройства: нагреватель термостата, реле дополнительного насоса охлаждающей жидкости, блок управления вентилятором радиатора, реле охлаждения двигателя после остановки.

Принцип работы системы охлаждения

Работу системы охлаждения обеспечивает система управления двигателем. В современных двигателях алгоритм работы реализован на основе математической модели, которая учитывает различные параметры (температуру охлаждающей жидкости, температуру масла, наружную температуру и др.) и задает оптимальные условия включения и время работы конструктивных элементов.

Охлаждающая жидкость в системе имеет принудительную циркуляцию, которую обеспечивает центробежный насос. Движение жидкости осуществляется через «рубашку охлаждения» двигателя. При этом происходит охлаждение двигателя и нагрев охлаждающей жидкости. Направление движения жидкости в «рубашке охлаждения» может быть продольным (от первого цилиндра к последнему) или поперечным (от выпускного коллектора к впускному).

В зависимости от температуры жидкость циркулирует по малому или большому кругу. При запуске двигателя сам двигатель и охлаждающая жидкость в нем холодные. Для ускорения прогрева двигателя охлаждающая жидкость движется по малому кругу, минуя радиатор. Термостат при этом закрыт.

По мере нагрева охлаждающей жидкости термостат открывается, и охлаждающая жидкость движется по большому кругу – через радиатор. Нагретая жидкость проходит через радиатор, где охлаждается встречным потоком воздуха. При необходимости жидкость охлаждается потоком воздуха от вентилятора.

После охлаждения жидкость снова поступает в «рубашку охлаждения» двигателя. В ходе работы двигателя цикл движения охлаждающей жидкости многократно повторяется.

На автомобилях c турбонаддувом может применяться двухконтурная система охлаждения, в которой один контур отвечает за охлаждение двигателя, другой — за охлаждение наддувочного воздуха.

Пробка, обеспечивающая герметичность системы, может быть установлена либо прямо на радиаторе, либо на расширительном бачке. Вне зависимости от места установки пробка обеспечивает повышенное давление в системе охлаждения. Такое давление (достигающее 1,1–1,3 бара) повышает температуру кипения жидкости, улучшает теплопередачу, предотвращает кавитацию насоса.

Неисправности системы охлаждения

И последний узел, который может терять герметичность, — это пробка радиатора или расширительного бачка. И хотя жидкость через нее сразу не потечет, но это произойдет после первого же закипания двигателя. А закипит он быстро. Помните назначение пробки? Правильно: обеспечивать повышение температуры кипения жидкости. Ни один современный мотор не может работать без герметичной пробки, кроме случаев очень низкой температуры окружающей среды и небольшой нагрузки на двигатель.

Интересный тест на знание причин перегрева можно пройти здесь

У каждого современного автомобиля обязательно имеется система охлаждения двигателя. В данную систему входит несколько элементов: расширительный бачок, термостат, вентилятор, насос, соединительные шланги, датчик температуры, рубашка охлаждения блока цилиндров, охлаждающая жидкость, и, конечно же, радиатор.

Система охлаждения двигателя. Принцип работы:

У каждого современного автомобиля обязательно имеется система охлаждения двигателя. В данную систему входит несколько элементов: расширительный бачок, термостат, вентилятор, насос, соединительные шланги, датчик температуры, рубашка охлаждения блока цилиндров, охлаждающая жидкость, и, конечно же, радиатор.

Радиатор – наиболее главный элемент всей системы охлаждения. Благодаря нему поддерживается рабочая температура двигатели. Он также предотвращает перегрев. Если же рабочая температура двигателя будет превышать допустимые нормы, он может заклинить, и без капитального ремонта двигателя тут не обойтись.

Ниже представлена иллюстрация с описанием деталей системы охлаждения двигателя:
1 — Салонный отопитель
2 — «Горячие шланги» для салонного отопителя
3 — Клапан избыточного давления (заливная горловина)
4 — Термостат
5 — Верхний патрубок (с горячей ОЖ)
6 — Радиатор
7 — Вентилятор
8 — Водяной насос
9 — Охлаждение трансмиссии
10 — Нижний патрубок (с охлажденной ОЖ)
11 — Расширительный бачок.

Центробежные насосы одноступенчатого типа, рассчитанные на давле­ние и 0,04 —0,1 МПа, отличаются компактностью и обеспечивают доста­точную подачу жидкости при сравнительно больших зазорах между крыль­чаткой и стенками корпуса.

Жидкостная система охлаждения

Жиддкостная система охлаждения более инерционна, двигатель медленно прогревается, но и медленно остывает. Кроме того, большая теплоемкость охлаждающей жидкости обеспечивают интенсивный и равномерный теплоотвод и меньшую температуру деталей.

Теплота, отводимая от двигателей, используется для подогрева впускного трубопровода и улучшения смесеобразования, а также для отопления кабины или салона автомобиля в холодную погоду.

Приборы системы охлаждения:

радиатора 3, вентилятора 1, жидкостного насоса 8, рубашки охлаждения блока цилиндров, рубашки охлаждения головки блока цилиндров, термостата 10, патрубков 6,17 шлангов 9, расширительного бачка, приборов контроля температуры жидкости 13, сливных краников 18, 19.

К огда двигатель нагревается до температуры 80-90 градусов, в работу вступает термостат. Термостат имеет твердый наполнитель с активной массой. В случае нагревания двигателя, масса расширяется и воздействует на шток, закрепленный на клапане, клапан открывается, и жидкость начинает циркулировать по большому кругу, через радиатор.

С ейчас мы с вами разберем, как работает система охлаждения двигателя. Во-первых, система охлаждения двигателя предназначена для принудительной циркуляции охлаждающей жидкости по двигателю в целях отвода тепла от нагреваемых деталей.

О сновная задача системы охлаждения – поддержания оптимального теплового режима, который обеспечит нормальную работу двигателя при разных нагрузках.

Т емпература охлаждающей жидкости должна находиться в пределах 80-95 градусов. Этот режим считается оптимальным для работы двигателя автомобиля.

К огда двигатель прогревается, охлаждающая жидкость еще не нагрета, поэтому жидкость циркулирует по малому кругу, через перепускной патрубок, под нагнетанием водяного насоса.

К огда двигатель нагревается до температуры 80-90 градусов, в работу вступает термостат. Термостат имеет твердый наполнитель с активной массой. В случае нагревания двигателя, масса расширяется и воздействует на шток, закрепленный на клапане, клапан открывается, и жидкость начинает циркулировать по большому кругу, через радиатор.

Р адиатор служит для охлаждения жидкости. Жидкость охлаждается за счет потока воздуха через решетку радиатора впереди автомобиля, и за счет работы вентилятора, который создает поток воздуха на радиатор. Когда жидкость охлаждается, то водяной насос через впускной патрубок опять закачивает жидкость с помощью крыльчатки в рубашку охлаждения.

Стоит оговорить, что охлаждение двигателя принудительное, а значит в нём поддерживается избыточное давление (до 100 кПа), вследствие чего температура кипения охлаждающей жидкости повышается до 120°С.

Стоит оговорить, что охлаждение двигателя принудительное, а значит в нём поддерживается избыточное давление (до 100 кПа), вследствие чего температура кипения охлаждающей жидкости повышается до 120°С.

малый круг циркуляции

большой круг циркуляции

ЖИДКОСТНОЙ НАСОС . Насос обеспечивает принудительную циркуляцию жидкости в системе охлаждения двигателя. Чаще всего применяют лопастные насосы центробежного типа.

РАДИАТОР обеспечивает отвод теплоты охлаждающей жидкости в окружающую среду. Радиатор состоит из верхнего и нижнего бачков и сердцевины. Его крепят на автомобиле на резиновых подушках с пружинами.

Каждая из этих систем имеет свои достоинства и недостатки.

Устройство и схема жидкостной (водяной) системы охлаждения двигателя

Система жидкостного охлаждения позволяет равномерно забирать тепло у всех узлов двигателя, независимо от тепловых нагрузок. Двигатель водяного охлаждения является менее шумным относительно двигателя с воздушным охлаждением, менее склонен к детонации, быстрее разогревается при запуске.

Основными элементами системы жидкостного охлаждения двигателя как бензинового, так и дизельного являются:

1. «водяная рубашка» двигателя;
2. радиатор системы охлаждения;
3. вентилятор;
4. центробежный насос (помпа);
5. термостат;
6. расширительный бачок;
7. радиатор отопителя;
8. элементы управления.

Шторка радиатора охлаждения — это своеобразное полотно, один из концов которого закрепляется на сматывающем механизме, который, в свою очередь, монтируется в барабане. Второй конец неподвижно соединяется в нижней части автомобильного радиатора.

Устройство радиатора

Важнейшим конструктивным элементом не только системы охлаждения, но и самого двигателя, является радиатор. Прообраз современного радиатора устанавливался даже на самых первых автомобилях, так как без радиатора работа двигателя не представляется возможной. Радиатор системы охлаждения выполняет такую важную функцию, как поддержание рабочей температуры двигателя и защита его от перегрева.

Как правило, автомобильный радиатор состоит из таких элементов, как верхний и нижний баки, сердцевина, детали крепления. Радиатор предназначен для того, чтобы жидкость, поступающая в него непосредственно из водяной рубашки двигателя, охлаждалась до необходимой температуры. Баки радиатора, а также сердцевина, которая к ним припаяна, как правило, изготавливаются из латуни, благодаря чему обеспечивается хорошая теплопроводность.

Сердцевина радиатора представляет собой тонкие поперечные пластины, через которые проходят плоские вертикальные трубки, припаянные к этим пластинам. Жидкость, которая проходит через сердцевину радиатора охлаждения, расходится на множество потоков. Подобное устройство сердцевины позволяет жидкости охлаждаться более интенсивно, так как значительно возрастает площадь соприкосновения жидкости со стенками трубок.

Баки радиатора соединяются с рубашкой охлаждения при помощи патрубков. Нижний бак оснащен специальным краником, предназначенным для слива жидкости из радиатора. Чтобы спускать воду из водяной рубашки, в нижней части блока также имеется краник.

В систему охлаждения жидкость заливается через горловину бака, расположенного вверху и закрываемого крышкой. Жидкостная система охлаждения двигателя отличается наличием двойного регулирования теплового режима: термостатом и шторкой.

Шторка радиатора охлаждения — это своеобразное полотно, один из концов которого закрепляется на сматывающем механизме, который, в свою очередь, монтируется в барабане. Второй конец неподвижно соединяется в нижней части автомобильного радиатора.

Некоторые двигатели внутреннего сгорания вместо шторки оснащены жалюзи створчатого типа, состоящими из пластин. Пластины шарнирно закрепляются в нижней планке, связанной тягой и системой рычагов с рукояткой управления жалюзи, которая находится в кабине. Сами створки могут быть расположены горизонтально или вертикально.

В современных автомобилях используется смешанный тип охлаждения двигателя: тепло от двигателя переносится при помощи охлаждающей жидкости (тосол, антифриз) к радиатору, где она, на удалении от горячей части двигателя, охлаждается в радиаторах охлаждения при помощи воздуха.

Радиатор является одним из видов теплообменника двигателя автомобиля. Он предназначен для передачи тепла от горячего двигателя, при помощи охлаждающей жидкости, которая течет через него, воздуху, подаваемому при помощи вентилятора.

Большинство современных автомобилей используют, в своей системе охлаждения двигателя, алюминиевые радиаторы. Эти радиаторы производятся в результате пайки тонких алюминиевых ребер на плоские алюминиевые трубы. Хладагент течет из впускного отверстия к выпускному отверстию через множество трубок, установленных параллельно друг другу. Ребра проводят тепло от труб к воздуху, проходящему через радиатор двигателя.

В современных автомобилях используется смешанный тип охлаждения двигателя: тепло от двигателя переносится при помощи охлаждающей жидкости (тосол, антифриз) к радиатору, где она, на удалении от горячей части двигателя, охлаждается в радиаторах охлаждения при помощи воздуха.

Система охлаждения двигателя состоит из:

• рубашки охлаждения блока цилиндров
• головки блока цилиндров
• одного или нескольких радиаторов
• вентилятора принудительного охлаждения радиатора
• жидкостного насоса
• термостата
• расширительного бачка
• соединительных патрубков
• и датчика температуры.

Антифриз подается насосом через рубашку охлаждения двигателя, забирая от него тепло, а затем охлаждается сам в радиаторе. Данная система имеет два круга охлаждения — малый и большой.

• в большой круг входит: рубашка охлаждения двигателя, водяной насос, радиаторы (в том числе — отопителя салона), термостат.
• в малый круг входит: рубашка охлаждения двигателя, водяной насос, термостат (иногда радиатор отопителя салона входит именно в малый круг).

Нужно отметить, что современное автомобилестроение использует три вида систем охлаждения:

Элементарные правила эксплуатации СО и их соблюдение позволяет автовладельцам избегать, или минимизировать негативное воздействие неисправностей на работу машины. Следует постоянно контролировать уровень охлаждающей жидкости в системе. Её объём может меняться, а зависит это от условий эксплуатации автомобиля. Если уровень ОЖ понижается постоянно, значит, нужно искать место утечки тосола. Нередко пятна ОЖ обнаруживаются на узлах и агрегатах в моторном отсеке. Перегрев двигателя может происходить, когда:

• Заклинивает термостат,
• Засоряются каналы,
• Уровня ОЖ в системе недостаточно.

Причину же недостаточного нагрева двигателя следует искать в заклиненном термостате.