Система охлаждения двигателя

Схема, элементы системы охлаждения и их работа

Основные элементы, из которых состоит схема системы охлаждения двигателя, встречаются и схожи у разных типов моторов: инжекторных, дизельных и карбюраторных.

Общая схема жидкостной системы охлаждения двигателя

Жидкостное охлаждение мотора дает возможность в равной мере забирать тепло со всех узлов и деталей двигателя не зависимо от степени тепловой нагрузки. Двигатель с использованием водяного охлаждения создает меньше шума, чем двигатель с воздушным охлаждением, обладает большей скоростью прогрева при пуске.

Система охлаждения двигателя содержит следующие детали и элементы:

• рубашка охлаждения (водяная рубашка);
• радиатор;
• вентилятор;
• термостат;
• жидкостный насос (помпа);
• расширительный бачок;
• соединительные патрубки и сливные краны;
• отопитель салона.

• Рубашкой охлаждения («водяной рубашкой») принято считать сообщающиеся между двойными стенками полости в тех местах, где наиболее нужен вывод избыточного тепла.
• Радиатор. Предназначен для рассеивания тепла в окружающую атмосферу. Он конструктивно состоит из множества изогнутых трубочек с дополнительными ребрами для увеличения теплоотдачи.
• Вентилятор, включающийся электромагнитной, реже гидравлической муфтой, при срабатывании температурного датчика охлаждающей жидкости усиливает набегающий на авто воздушный поток. Вентиляторы с “классическим” (постоянно включенным) ременным приводом встречаются в наши дни редко, в основном, на старых автомобилях.
• Центробежный жидкостный насос (помпа) в системе охлаждения обеспечивает постоянную циркуляцию охлаждающей жидкости. Привод помпы чаще всего реализован с помощью ремня или шестерней. Двигатели с турбонаддувом и с непосредственным впрыском топлива, как правило, снабжены дополнительной помпой.
• Термостат – главный узел, регулирующий потоки охлаждающей жидкости, устанавливается обычно между входным патрубком радиатора и «водяной рубашкой» двигателя, конструктивно выполнен в виде биметаллического или электронного клапана. Назначение термостата – поддержание заданного рабочего температурного диапазона охлаждающей жидкости при всех режимах работы двигателя.
• Радиатор отопителя очень похож на радиатор системы охлаждения меньших размеров и расположен в салоне авто. Принципиальное отличие состоит в том, что радиатор отопителя передает тепло в салон, а радиатор системы охлаждения – в окружающую среду.

Принцип работы

Принцип работы жидкостного охлаждения двигателя состоит в следующем: цилиндры окружены «водяной рубашкой» из охлаждающей жидкости, отбирающей лишнее тепло и переносящей его к радиатору, откуда оно передается в атмосферу. Жидкость, непрерывно циркулируя, обеспечивает оптимальную температуру двигателя.

Принцип работы системы охлаждения двигателя

Охлаждающие жидкости – антифризы, тосол и вода – в процессе эксплуатации образуют осадок и накипи, нарушающие нормальную работу всей системы.

Вода не бывает химически чистой в принципе (за исключением дистиллированной) – в ней содержатся примеси, соли и всевозможные агрессивные соединения. При повышенной температуре они выпадают в осадок и образуют накипь.

В отличие от воды антифризы не создают накипи, но в процессе эксплуатации разлагаются, а продукты распада отрицательным образом сказываются на работе механизмов: на внутренних поверхностях металлических элементов появляется коррозионный налет и наслоения органических веществ.

Кроме этого, в систему охлаждения могут попадать различные посторонние загрязняющие субстанции: масло, моющие средства или пыль. Также могут попасть и специальные герметики, используемые для аварийной заделки повреждений в радиаторах.

Все эти загрязнения оседают на внутренних поверхностях узлов и агрегатов. Они характеризуются плохой теплопроводностью и забивают тонкие трубки и соты радиатора, нарушая эффективную работу системы охлаждения, что приводит к перегреву двигателя.

Видео о том, как устроено охлаждение мотора, принцип работы и неисправности

Ещё кое-что полезное для Вас:

• Плохо греет печка в салоне, причины, что делать и профилактика
• Почему двигатель автомобиля не заводится: как найти причину
• Радиатор охлаждения двигателя: устройство и принцип работы

Неполадки гидравлического насоса

Одной из причин перегрева силового агрегата машины может стать неисправность помпы системы охлаждения. Чаще всего проблема заключается в том, что приводной ремень гидронасоса оборвался либо его натяг слишком слабый. В таком случае помпа перестанет качать антифриз, либо будет это делать не полноценно. Проверить это довольно просто, стоит лишь завезти двигатель и пронаблюдать за поведением приводного ремня. В случае если он работает с проскоками натяг следует увеличить или вовсе заменить ремень на новый. Наиболее часто это решает проблему.

Возникают ситуации, когда неполадка кроется в самой помпе: износ крыльчатки, подшипника, иногда возможна даже трещина вала. Кроме всего прочего, стыки соединения патрубков с помпой могут быть не герметичны, и создаваемое насосом давление спровоцирует протечку охлаждающей жидкости. Диагностировать протечку довольно просто, необходимо на полу под двигателем положить листы белой бумаги на несколько часов. Если на ней будут видны даже небольшие пятна голубого или зеленоватого цвета, это свидетельствует об износе прокладок помпы.

Проверить работоспособность самого насоса можно зажав пальцами верхний шланг радиатора на несколько секунд при работающем агрегате. Исправная помпа создаст сильное давление и после отпускания шланга появится ощущение, что жидкость быстро побежала по магистрали. Также стоит помнить о том, что повышенная шумность работы ДВС и люфт шкива помпы говорят об износе подшипника. Обычно его износ связан с просачиванием жидкости через сальник, которая смывает смазку с подшипника.

Устройство водяной помпы системы охлаждения двигателя

Насос охлаждающей жидкости в отличие от термостата можно заменить частично, но нередко автовладельцы предпочитают полноценно менять механизм.

Замена насоса:

В первую очередь необходимо отключить массу автомобиля от аккумулятора, а поршень первого цилиндра должен находиться в верхней мёртвой точке

Произвести демонтаж ролика для натяга ремня и снять шкив распредвала.
Далее, следует слить охлаждающую жидкость с нижней пробки в радиаторе.
Открутив крепёжные болты помпы её нужно отсоединить от блока цилиндров.
Оценив визуально снятый механизм важно определить его износ. Если крыльчатка, сальник и приводная шестерня имеют повреждения помпу лучше заменить полностью.
Новый механизм должен устанавливаться с новой прокладкой, поскольку прежняя может иметь даже мелкие повреждения, которые впоследствии приведут к утечке охлаждающей жидкости

Помпа устанавливается таким образом, чтобы номер, указанный на корпусе, смотрел вверх.
Дальнейшая сборка проводится в обратном порядки разборки. Охлаждающую жидкость лучше залить новую, но можно использовать и ту, которая была, если её ресурс ещё не исчерпан.

Устройство и элементы

Охлаждение мотора ЗМЗ 402 (система охлаждения) имеет простую конструкцию и состоит только с основных элементов, что делает возможным самостоятельный ремонт. Рассмотрим, основные элементы системы ОЖ, а также возможные неисправности и ремонт.

Термостат

Наиболее часто со строя выходит термостат. В первую очередь, это связано с некачественными запасными частями. Термостат выполняет роль регулировочного клапана, который контролирует поток циркуляции ОЖ по движку. Как известно, двигатель 402 имеет большой и малый круг циркуляции «охлаждайки».

При запуске мотора и его прогреве ОЖ движется по малому кругу, что даёт возможность быстрого прогрева. Когда температура достигает 60-70 градусов Цельсия, термостат открывается, и жидкость начинает циркулировать по большому кругу, через радиатор.

Рабочей температурой работы мотора является диапазон 87-103 градуса Цельсия. Если движок не нагревается до этого показателя, или превышает его, то это означает, что термостат имеет неисправность. Зачастую, как показывает практика, это заклинивание детали связанная с износом или образованием накипи внутри корпуса.

Сменить деталь достаточно просто самостоятельно. Для этого необходимо слить ОЖ до уровня ниже расположения термостата. Затем, необходимо открутить подводящий патрубок и демонтировать крышку, в которой расположено изделие. Снимаем старую деталь, и устанавливаем новый термостат, не забыв сменить уплотнитель. Дальнейшие операции проводятся в обратной последовательности от разборки.

Водяной насос

Водяной насос играет весьма важную роль. Он обеспечивает циркуляцию ОЖ по всей системе. В движке ЗМЗ 402 — этот процесс постоянный и принудительный. Помпа имеет несколько элементов, а поэтому её можно разобрать и перебрать. Располагается водяной насос в передней части блока цилиндров и приводится в движение при помощи ремня.

Наиболее частыми неисправностями считаются — износ подшипников вала и выработка крыльчатки. Эти детали, как непосредственно и сам вал, можно найти в продаже на авторынке. Замена деталей проводится достаточно просто.

Радиатор и вентилятор

Радиатор системы охлаждения с завода устанавливается медный 3-рядный, но многие автолюбители в процессе эксплуатации меняют его на 3-рядный алюминиевый. Так, мотор охлаждается намного лучше, что обеспечивает более стабильную работу и увеличивает безопасность.

Деталь выполняет роль охладителя, которая охлаждается при помощи встречного потока воздуха и вентилятора. Вентилятор охлаждения на 402-м моторе имеет принудительную систему и работает только тогда, когда крутится коленчатый вал. Таким образом, очень тяжело перегреть мотор. Располагается крыльчатка вентилятора на шкиве коленчатого вала, и в непосредственной близости к задней части радиатора, что обеспечивает высокую степень охлаждения детали.

Патрубки и водяная рубашка

Патрубки служат соединителями между разными деталями системы охлаждения. При износе деталей происходит утечка ОЖ, приведёт к снижению уровня жидкости. Последствием станет постоянный перегрев мотора, за чем последует деформация и прогиб головки блока.

Водяная рубашка выполняет роль поглотителя тепла непосредственно внутри блока цилиндров, после чего всё выводится к радиатору для проведения последующего охлаждения. Износ, а точнее коррозия водяной рубашки приведёт к утечке «охлаждайки», что может послужить гидроударом, если ОЖ попадёт в цилиндры.

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.

Особенности системы охлаждения двигателя ВАЗ-21124 автомобиля ВАЗ-2110

Система охлаждения двигателя ВАЗ-21124 отличается от системы охлаждения двигателя ВАЗ-2111 и ВАЗ2112 измененной схемой подсоединения шлангов радиатора отопителя, установкой термостата нового образца и расширительным бачком увеличенного размера. Датчик указателя уровня охлаждающей жидкости в расширительном бачке не ставится.

Система охлаждения двигателя ВАЗ-21124 — жидкостная, закрытого типа, с принудительной циркуляцией. Состоит из рубашки охлаждения двигателя, радиатора с электровентилятором, термостата, насоса, расширительного бачка и соединительных шлангов. Насос обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости через рубашку охлаждения блока и головки блока цилиндров, после чего жидкость проходит через термостат в радиатор, где отдает тепло охлаждающему воздуху. Движение жидкости через рубашку охлаждения и радиатор образует большой круг циркуляции, а движение жидкости по рубашке охлаждения двигателя, минуя радиатор, — малый круг циркуляции. В систему охлаждения также включен радиатор отопителя и блок подогрева дроссельного узла. Жидкость через них циркулирует постоянно и не зависит от положения клапанов термостата.

Герметичность системы обеспечивается впускным и выпускным клапаном, расположенным в крышке расширительного бачка. Выпускной клапан поддерживает повышенное давление в системе на горячем двигателе, за счет этого температура кипения жидкости становится выше, уменьшаются паровые потери. Он начинает открываться при давлении не менее 1,1 бар. Впускной клапан открывается при понижении давления в системе относительно атмосферного на 0,03-0,13 бар (на остывающем двигателе).

Тепловой режим работы двигателя поддерживается термостатом и электровентилятором радиатора. Электровентилятор включается через реле по сигналу контроллера.

Для контроля температуры охлаждающей жидкости в головку блока цилиндров двигателя ввернут датчик, связанный с указателем температуры в комбинации приборов. В выпускном патрубке, рядом с корпусом термостата, установлен датчик температуры охлаждающей жидкости, выдающий информацию для контроллера.

Насос охлаждающей жидкости – лопастной, центробежного типа, приводится от шкива коленчатого вала ремнем ГРМ. Корпус насоса алюминиевый. Валик вращается в двухрядном подшипнике. Пластичная смазка в подшипнике заложена на весь срок службы.

Наружное кольцо подшипника стопорится винтом. На передний конец валика напрессован зубчатый шкив, на задний — крыльчатка. К торцу крыльчатки прижато упорное кольцо из графитсодержащей композиции, за которым находится сальник. В корпусе насоса имеется контрольное отверстие для определения течи жидкости при выходе насоса из строя. Насос рекомендуется заменять в сборе.

Перераспределением потоков жидкости управляет термостат.

Термостат имеет твердый термочувствительный элемент и два клапана, которые перераспределяют потоки охлаждающей жидкости. На холодном двигателе основной клапан термостата перекрывает поток жидкости от радиатора, и жидкость циркулирует только по малому кругу, минуя радиатор. При температуре (85±2) °С клапаны термостата начинают перемещаться, пропуская поток жидкости в радиатор и перекрывая байпасный канал. При температуре около (100±2) °С основной клапан полностью открывается, а байпасный закрывается. Почти вся жидкость циркулирует по большому кругу через радиатор двигателя.

Замену термостата можно посмотреть в статье – «Снятие и проверка термостата ».

Охлаждающая жидкость заливается в систему через расширительный бачок. Он изготовлен из полупрозрачного полиэтилена, что позволяет визуально контролировать уровень жидкости. Для этого на стенке бачка нанесены метки «MAX» и «MIN». В верхней части бачка имеется патрубок для соединения с пароотводящим шлангом радиатора, в нижней части — патрубок для соединения с наливным шлангом.

Радиатор состоит из двух вертикальных пластмассовых бачков (левый — с перегородкой) и двух горизонтальных рядов круглых алюминиевых трубок, проходящих сквозь охлаждающие пластины. Трубки соединены с бачками через резиновую прокладку. Жидкость подается через верхний патрубок, а отводится через нижний. Рядом с впускным патрубком расположен тонкий патрубок пароотводящего шланга. На радиаторе установлен кожух с электровентилятором. В нижней части правого бачка находится сливная пробка.

Не рекомендуется использование воды в системе охлаждения: горячая вода вызывает интенсивную коррозию алюминиевых деталей.

Неисправности системы охлаждения

Одной из главных проблем, «выносящих» мозг автовладельцу – течь в местах соединения элементов системы охлаждения. Загляните под капот и вы будете в шоке. Куча хомутов, соединяющих шланги, патрубки, радиаторы, расширительный бачок и все это может начать течь.

Кроме этого радиаторы тоже подвержены этой болячке, что основной, что отопителя. Резина рассыхается, краны отопления закисают, их внутренние втулки разъедает агрессивная среда антифриза и высокая температура – они текут при открытии или закрытии.

Сальник помпы изнашивается, тосол попадает на подшипник. В результате ее заклинит и придется ее менять. В некоторых случаях жидкость вытекает в подкапотное пространство и под машиной нередко можно найти лужу.

Термостат – маленький прибор тоже может принести немало хлопот автовладельцу. Заклинивший клапан не откроется или не закроется в нужный момент. Автомобиль не будет прогреваться до оптимальных температур, если будет открыт большой контур системы охлаждения. Или наоборот, машина будет кипеть, жидкость будет «ходить» по малому кругу, минуя основной радиатор не охлаждаясь.

Даже маленькая пробка радиатора или расширительного бочка может преподнести неприятный сюрприз. Заклинившие внутренние клапаны не будут создавать оптимального давления в системе, или приведут к его сильному повышению. Результат – закипание авто или разрыв шланг и хомутов.

Компоненты системы охлаждения

Сначала разберем основные элементы СО и их предназначение.

Расширительный бачок

Резервуар располагается в моторном отсеке. Через него в охладительную систему поступает расходный материал. Емкость для компенсации меняющегося в ходе эксплуатации, а также при расширении объема вещества.

Жидкостный насос

Один из основных компонентов СО. С помощью этого устройства выполняется непосредственно процедура циркуляции хладагента по магистралям охладительной системы. Жидкостный насос может быть оборудован дополнительным насосным устройством, в зависимости от конструктивных особенностей силового агрегата.

Пользователь Astragaz S. в своем ролике показал, как работает СО.

Радиаторы

Предназначение этого устройства заключается в понижении температурного режима охлаждающей жидкости под воздействием постоянного холодного воздушного потока. Это позволяет сильнее отдавать устройству тепло, таким образом, увеличивая эффективность свойства охлаждения. В СО используется радиатор охлаждения силового агрегата, а также радиаторное устройство отопителя. В холодное время года тепло, которое отдает двигатель, передается через радиатор на печку в салон авто. Чтобы понизить температуру горения топливовоздушной смеси, используется еще один тип радиаторного устройства, предназначенный для охлаждения выхлопных газов.

Датчики

Контроллеры СО применяются для фиксации температуры работы мотора. Показания с датчиков выводятся на приборную панель автомобиля. Благодаря этому водитель может своевременно узнать о перегреве двигателя. Есть еще один датчик — вентилятора. Он вступает в работу, когда фиксирует слишком высокую температуру хладагента.

Термостат

Предназначение этого устройства заключается в том, что прибор устанавливает определенный уровень и объем охлаждающей жидкости. Расходный материал контролируется термостатом, что позволяет ему поддерживать оптимальный температурный уровень. Располагается устройство между радиатором, а также рубашкой охлаждения, в шланге.

Работа системы охлаждения

Циркуляцию жидкости в системе охлаждения осуществляют по двум кругам: малому и большому.

По малому кругу жидкость циркулирует при пуске холодною двигателя, обеспечивая его быстрый прогрев в такой последовательности: жидкостной насос — распределительные трубы — рубашка охлаждения блока цилиндров — рубашка охлаждения головки блока цилиндров — верхний патрубок термостата (клапан закрыт) — перепускной шланг приемная полость жидкостного насоса.

По большому кругу жидкость циркулирует при прогретом двигателе: жидкостной насос (как и по малому кругу) — термостат (клапан открыт) — резиновый шланг — патрубок радиатора — верхний бачок радиатора — сердцевина радиатора — нижний бачок радиатора — патрубок — шланги — приемная полость жидкостного насоса.

Переохлаждение двигателя сопровождается ростом механических потерь из-за повышения вязкости масла, ухудшением процессов смесеобразования и сгорания, следствием чего является повышенный расход топлива. Конденсация паров воды в картерной полости холодного двигателя и на стенках цилиндров приводит к коррозии. В отрабатавших газах повышается содержание углеводородов не сгоревшего топлива и высокотоксичных альдегидных соединений.Принудительный отвод теплоты от деталей двигателя осуществляется с помощью жидкости или воздуха, в связи с чем различают двигатели жидкостного и воздушного охлаждения.

Радиатор является теплообменником системы охлаждения, где поступающая из двигателя жидкость передаст теплоту потоку воздуха.

Радиатор состоит из верхнего и нижнего бачков, соединенных между собой трубками, образующими его охлаждающую решетку (сердцевину ра­диатора). Верхний бачок радиатора имеет наливную горловину с пробкой, а нижний — сливной кран. В наливную горловину впаяна пароотводная трубка, соединенная с расширительным бачком. Пароотводная трубка за­глублена в радиатор, где отводимые пары конденсируются. К верхнему и нижнему бачкам припаяны боковые стойки. Стойки и пластина образуют каркас радиатора. Сердцевина радиатора состоит из нескольких рядов тру­бок, впаянных в верхний и нижний бачки. К трубкам крепятся гонкие ох­лаждающие пластины или гофрированные ленты, изготовленные из лату­ки, алюминия или красной меди.

Пробка заливной горловины в закрытых системах жидкостного охлажде­ния имеет два предохранительных клапана с уплотнительными резиновы­ми прокладками и пружинами. Паровой клапан регулируют на избыточное давление (0,145—0,160 МПа), воздушный клапан открывается при падении давленияв системе против атмосферного не более чем на 0,01 МПа.

При нормальном функционировании клапанов система охлаждения только кратковременно может сообщаться с окружающей средой или поло­стью расширительного бачка.

Жалюзи устанавливаются перед радиатором, с их помощью регулирует­ся количество воздуха, проходящего через сердцевину радиатора. Жалюзи изготовляются в виде набора вертикальных иди горизонтальных пластин — створок из оцинкованного железа, которые объединены общей рамкой и снабжены шарнирным устройством, обеспечивающим одновременный или групповой поворот их вокруг своей оси. Жалюзи прикрепляют к каркасу радиатора или к его наружной облицовке. Управление створками осущест­вляется вручную или с помощью устройства с термостатом.

Жидкостной насос создаст в системе охлаждения принудительную цир­куляцию жидкости. Применяют одноступенчатые жидкостные насосы цен­тробежного типа. Привод насоса, как правило, работает от шкива коленча­того вала посредством клиноременной передачи.

Жидкостной насос состоит из корпуса, вала привода с крыльчаткой, ступицы для крепления шкива привода, самоподжимной уплотняющей манжеты, двух латунных обойм, резиновой манжеты» уплотняющей шайбы ипружинного кольца. Вал насоса вращается на двух шарикоподшипниках.

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.

Вентилятор служит для создания воздушного потока, проходящего че­рез сердцевину радиатора, для охлаждения жидкости, протекающей по трубкам.

Обслуживание системы охлаждения гарантия нормальной работы вашего двигателя.

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 электрический привод. На «Газелях», например, часто используются муфты, аналогичные тем, которые ставятся на компрессорах кондиционера.

Смотреть галерею

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.