Система охлаждения двигателя – устройство и советы по обслуживанию

Система охлаждения двигателя предназначена для того, чтобы обеспечить отвод тепла от нагретых деталей. Правда, не от всех: часть этих функций берет на себя система смазки. Маслом охлаждаются шейки коленвала и донышки поршней на высоких нагрузках. Зато жидкость системы охлаждения кроме основных обязанностей выполняет и другие, не менее важные задачи.

Жидкостная система

В первую очередь рассмотрим комбинированную жидкостную систему охлаждения двигателя внутреннего сгорания современного автомобиля. Ее основные функции:
смазка помпы; обогрев салона авто; участие в теплообмене с системами смазки двигателя и автоматических коробок передач; охлаждение воздуха наддува; понижение температуры газов в системе рециркуляции.

• Составляющие системы:
• рубашка охлаждения;
• радиатор;
• вентилятор радиатора;
• расширительный бачок;
• термостат;
• помпа;
• датчик включения вентилятора;
• датчик температуры ОЖ;
• соединительные патрубки.

Работа жидкостной системы охлаждения

Топливо сгорает внутри цилиндров, которые располагаются в блоке, его стенки образуют, так называемую «рубашку блока». Полость сложной формы между гильзами цилиндров и стенками блока — это зарубашечное пространство. В нем циркулирует охлаждающая жидкость, которая приводится в движение насосом. Это малый круг: насос ОЖ (помпа) — рубашка блока — возвратный патрубок — снова насос.

Пока двигатель холодный, ОЖ перемещается по малому кругу. Тепло отводится в атмосферу через стенки блока, головки блока и другие поверхности. Циркуляция обеспечивает более или менее равномерное соблюдение температурного режима. В целом жидкость нагревается, поскольку не идет в радиатор — ее ток перекрывает клапан термостата. Термостат — это механизм, который расширяясь от тепла, открывает большой круг охлаждения и перекрывает малый. При падении температуры он открывает малый и закрывает большой. 

При открывании большого круга термостат закрывает патрубок, через который жидкость может вернуться в рубашку блока, минуя радиатор. Иначе жидкость течет в направлении меньшего сопротивления, обходит радиатор и может перегреться.

Функции радиатора

Теперь основной сброс тепла происходит через радиатор. Он состоит из верхнего и нижнего бачков, между которыми установлен блок тонких трубочек, находящихся в оребрении. Оно способствует отводу тепла, предохраняет трубки и придает конструкции прочности. Эта центральная часть радиатора называется «соты». Далее охлажденная жидкость возвращается в двигатель. Радиатор имеет заливную горловину, но дополнительно соединен с расширительным бачком. Расширяясь, ОЖ частично перетекает в него. Через горловину расширительного бака происходит залив жидкости.
Соты продуваются потоком воздуха, возникающим при движении автомобиля и вращении вентилятора (они могут быть механическими, электрическими или вязкостными):

• Механические вентиляторы приводятся в движение ремнем и вращаются постоянно, с оборотами, пропорциональными оборотам коленчатого вала.
• Два других типа включаются, когда охлаждающая жидкость нагревается до определенной степени. Они более точно поддерживают температурный режим. При остывании антифриза вентилятор отключается. При дальнейшем снижении температуры жидкость уходит на малый круг.

Отопитель салона

Еще один радиатор с электровентилятором — это отопитель салона. Он находится в кабине и отделен от малого круга краном. На старых машинах кран открывался вручную, а на современных — автоматически. Старинные системы сообщались с атмосферой, современные замкнуты. В замкнутых контурах при нагреве повышается давление, а с ним и температура закипания ОЖ. Это очень важно, потому, что при закипании с горячей гильзой цилиндра контактирует не жидкость, а пар, то есть газ, теплоемкость которого в разы меньше воды или антифриза. Пар не способен отвести избыточное тепло. ЦПГ перегревается и поршень заклинивает во втулке цилиндра. В замкнутом объеме раствор антифриза вскипает только при 120 градусах по Цельсию. Высокотемпературное охлаждение надежнее предохраняет двигатель от губительного перегрева.

Все рассмотренные составляющие в обязательном порядке входят в конструкцию автомобиля. Но система охлаждения двигателя имеет и дополнительные функции:
В зависимости от устройства, антифриз проходит через масляный теплообменник. Он помогает смазке быстрее нагреться. Когда температура масла становится выше температуры ОЖ, теплообмен идет в обратном направлении.
• Охлаждающая жидкость поддерживает температуру автоматических трансмиссий.
• Системы рециркуляции газов и турбонаддува тоже включены в общую схему.

Воздушная система охлаждения двигателя

Воздушное охлаждение осуществляется без участия жидкости. Поток воздуха охлаждает оребренные цилиндры двигателя. Для более интенсивного отвода тепла от масла оребренным делают и поддон картера.

Система охлаждения двигателя автомобиля бывает открытой и закрытой. В закрытой цилиндры ограждены съемными кожухами, направляющими потоки воздуха. Встречаются моторы с принудительным обдувом и системы естественного обдува. Нагрев мотора контролируется температурой масла. Это еще менее точный показатель, чем температура ОЖ в классической системе.

Для поддержания высокого КПД двигателя температуру охлаждающей среды нужно как можно точнее регулировать, держать на высоких значениях, но не перегревать. При воздушном охлаждении сделать это не получается. Такой мотор менее экономичен. Сегодня двигатель с воздушным охлаждением редко встречается на автомобильном транспорте. Воздушное охлаждение нашло свое применение на мотоциклах, мопедах, в авиации. Оребренными поверхностями оборудованы маломощные генераторы, мотоблоки, культиваторы и тракторы.

Практические советы

В качестве рабочей жидкости для охлаждения двигателя применяют раствор антифриза или тосол.
Антифриз обязательно нужно разбавлять водой в концентрации, зависящей от погодных условий. Не вдаваясь в химический процесс, отметим: концентрат антифриза замерзает! Кроме того, вязкая жидкость создает очень большую нагрузку на помпу и хуже циркулирует по системе. А чрезмерное количество присадок только навредит двигателю.

• Охлаждающая жидкость подлежит замене, а внутренние полости — промывке в соответствии с регламентом технического обслуживания.
• Применение в качестве ОЖ воды приводит к образованию вредоносных отложений внутри системы, а в первую очередь выводит из строя помпу.
• Зимой, как известно, вода замерзает и расширяется, превращаясь в лед. Этой энергии достаточно, чтобы разорвать блок цилиндров. Обычно мотор оснащен предохранительными заглушками, которые выдавливает застывающая вода, но надеяться на них нельзя. Зачастую заглушка выходит наружу, но и блок тоже трескается.
• Помпа, выходя из строя, подтекает или издает скрежет. Это разваливается подшипник и перекошенная крыльчатка цепляет корпус. Водяной насос нужно срочно менять. Это грозит не только потерей ОЖ и перегревом. Часто вал помпы вращается при помощи ремня ГРМ. Попадание на него антифриза и перекос зубчатого колеса приводят к его провороту и выходу из строя механизма ГРМ.
• Механический вентилятор часто расположен на валу помпы, а его лопасти — близко к радиатору. Из-за перекоса вала помпы, лопасти крыльчатки могут повредить радиатор.
• При выходе из строя термостата многие водители снимают его, чтобы избежать перегрева. Они считают, что ОЖ будет идти постоянно по большому кругу через радиатор. Это может быть не совсем так, или даже совсем не так. Если термостат снят, то путь для жидкости открыт как по большому, так и по малому кругу. Антифриз течет туда, куда легче, а значит, в радиатор попадает только частично.
• Если радиатор засорен — дело плохо. При такой вынужденной мере малый круг нужно глушить. А вообще, ездить без термостата нельзя. За включение и выключение электровентилятора отвечает реле вентилятора, которое чаще называют датчиком вентилятора.

Датчик температуры охлаждающей жидкости посылает информацию на стрелку прибора на водительской панели. На него стоит поглядывать, хотя бы иногда.