(далее — ДВС) представляет собой строгую очередность микровзрывов горючей смести в цилиндрах. Соответственно повышается и температура двигателя, которая становится критической. Подобные процессы неминуемо приводят к выходу из строя силового агрегата любого транспортного средства. Именно поэтому во всех современных ДВС обязательно применяется система охлаждения.

Функции и виды системы

Основное назначение системы охлаждения и бензинового, и дизельного ДВС сводится к принудительному отводу тепла от деталей двигателя, которые нагреваются в процессе его работы, и поддержанию его рабочего температурного режима.
Помимо данной функции, система охлаждения автомобиля выполняет и ряд иных сопутствующих задач:

1. ускорение прогрева двигателя до рабочей температуры;
2. нагрев воздуха для отопления салона;
3. охлаждение системы смазки ДВС ;
4. охлаждение выхлопных газов (при применении рециркуляции);
5. охлаждение воздуха (при турбонаддуве);
6. охлаждение смазки в коробке передач (при АКПП).

В зависимости от принципа действия и способа функционирования принято различать следующие системы охлаждения:

• жидкостную (основанную на отводе тепла потоком жидкости);
• воздушную (базирующуюся на охлаждении воздушным потоком);
• комбинированную (сочетающую в себе принцип действия жидкостной и воздушной систем).

Структура системы

Подавляющее большинство ДВС имеют жидкостную систему охлаждения (закрытого типа), использующую принцип принудительной циркуляции. Именно она, с одной стороны, способно обеспечить максимально эффективное охлаждение, а с другой, — является более эргономичным и комфортным способом отвода избыточного тепла от двигателя.


Устройство и принципиальная схема системы охлаждения двигателя (как дизельного, так и бензинового) включает в себя работу следующих компонентов:

1. радиатора с вентилятором (электрическим, механическим или гидравлическим);
2. радиатора отопителя («печки») с электрическим вентилятором;
3. рубашек охлаждения блока цилиндров и головки блока;
4. циркуляционного (водяного) насоса («помпы»);
5. расширительного бачка;
6. крана радиатора «печки»;
7. соединительных патрубков и шлангов.

В качестве охлаждающей жидкости может использоваться вода, тосол, антифриз. Система охлаждения подавляющего числа автомобилей использует тосол, как более оптимальный вариант, из-за хорошего соотношения стоимости и функциональных характеристик.

Принцип работы системы

Принцип функционирования системы охлаждения двигателя (и бензинового, и дизельного) весьма прост и основан на целенаправленной циркуляции охлаждающей жидкости. Охлаждающая жидкость, забирая тепло у деталей двигателя (в рубашках охлаждения), под воздействием давления, создаваемого водяным насосом, начинает циркулировать по системе, осуществляя теплообмен.

Первоначально движение жидкости осуществляется при закрытом термостате по малому кругу, то есть без работы радиатора. Это делается для того, чтобы убыстрить процесс прогрева двигателя и доведения его до рабочей температуры. После возврата жидкости в рубашки охлаждения процесс циркуляции продолжается.

В том случае, когда температура достигает высоких показателей (в пределах 100 градусов), открывается термостат, и охлаждающая жидкость начинает двигаться по большому кругу, заходя в радиатор. Это сразу же остужает двигатель, ибо в систему охлаждения поступает жидкость, ранее не использовавшаяся (находившаяся в радиаторе). Сам радиатор охлаждается потоком атмосферного воздуха.


При дальнейшем нагреве двигателя (например, в летний период), когда жидкость не успевает остывать до необходимого температурного уровня, специальное устройство автоматически включает электрический вентилятор («ленивец»), дополнительно охлаждающий радиатор и частично двигатель. Вентилятор работает до достижения необходимого уровня температуры жидкости, и специальное устройство выключает его. Механический вариант вентилятора, соединенный с коленвалом ременной передачей, работает в постоянно действующем режиме.

При необходимости (например, в холодное время года) охлаждающая жидкость через открытый кран отопителя заходит в «печку», где с помощью радиатора, с одной стороны, дополнительно остывает, отдавая избыточное тепло, а с другой, — обогревает воздух в салоне автомобиля.

Основные неисправности системы

Если обратиться к пункту 2.3.1 ПДД и к «Перечню неисправностей…», с которыми ограничивается движение транспортных средств, то в них можно обнаружить полное отсутствие упоминаний о проблемах, связанных с системой охлаждения двигателя. Это означает, что поломки системы не позиционируются в качестве неисправностей, с которыми запрещается движение. А, следовательно, система охлаждения и ее ремонт – это личное дело каждого водителя, степень его комфорта на дороге.

Каковы же основные «несерьезные» проблемы, которые может испытывать система охлаждения ДВС?

Во-первых, наиболее распространена негерметичность или течь охлаждающей жидкости. Причем, ее причины могут заключаться в смене уличной температуры (чаще – наступления сезона морозов). Среди популярных причин – и закоксованность патрубков и шлангов, которые под постоянным воздействием высокой температуры теряют эластичность. Протекание охлаждающей жидкости обуславливается и физическими повреждениями основного радиатора и радиатора «печки», полученными либо химическим путем (например, реактивами, входящими в состав тосола), либо посредством механического воздействия (например, удара).


Во-вторых, не менее популярная неисправность – выход из строя (или заклинивание) термостата. Клапан термостата (устройство, находящееся в постоянном контакте с жидкостью), постепенно коррозирует. В конечном счете, происходит его заклинивание, что исключает срабатывание в системе «открыто-закрыто». Результаты подобного состояния термостата двояки:

1. при заклинивании в положении «открыто» охлаждающая жидкость двигается только по большому кругу (с постоянным использованием радиатора), что приводит к слабому и длительному прогреву двигателя и, соответственно, плохой обогреваемости салона автомобиля;
2. при заклинивании в положении «закрыто» охлаждающая жидкость, напротив, двигается только по малому кругу (без использования радиатора), что обусловливает перегрев двигателя и может привести к необратимым изменениям в структуре металла, уменьшению ресурса силового агрегата и даже к его поломке.

В-третьих, серьезной неприятностью представляется поломка циркуляционного насоса (или «помпы»). Чаще всего эта неисправность связана с выходом из строя подшипника «помпы» — ее основной детали. Причины банальны – износ или некачественная запчасть. Спрогнозировать поломку затруднительно, но уловить начало нестандартной работы «помпы» более чем возможно – по характерному свистящему звуку подшипника. Он означает, что циркуляционный насос требует немедленной замены.


В-четвертых, при определенных условиях возможно засорение системы охлаждения двигателя. Причинами подобного состояния является, как правило, отложение солей в каналах системы охлаждения (радиатора, блока, головки блока). При этом нарушается циркуляция охлаждающей жидкости и отвод излишнего тепла от двигателя и его деталей ухудшается. В конечном счете, это приводит к перегреву двигателя со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Основы эксплуатации и обслуживания системы

Контроль за состоянием системы охлаждения – это необходимое условие комфортного движения на транспортном средстве. Несмотря на то, что неисправности указанной системы не запрещают эксплуатации автомобиля, водитель должен понимать опасность перспективы выхода ее из строя. Перегрев двигателя, более чем возможный в теплое время года, и недостаточный обогрев салона автомобиля в зимнюю пору приводит к необходимости ремонта, порой весьма дорогостоящего.
Соблюдение элементарных правил эксплуатации системы охлаждения двигателя позволит избежать, вовремя предупредить или минимизировать воздействие неисправностей на нормальную работу автомобиля.

Постоянный контроль уровня охлаждающей жидкости

Расширительный бачок служит для визуального контроля за уровнем жидкости в системе охлаждения. Дело в том, что объем системы охлаждения постоянен, а вот объем жидкости изменяется в зависимости от условий эксплуатации. При понижении или повышении уровня охлаждающей жидкости (указанного на расширительном бачке) необходимо корректировать ее количество в системе.

Диагностика негерметичности системы

Постоянное понижение уровня охлаждающей жидкости чаще всего связано с ее протеканием. Многочисленные соединения патрубков с элементами системы охлаждения, коррозия основного радиатора или радиатора «печки» приводят к постоянному уменьшению уровня жидкости в расширительном бачке. Диагностирование проблемы связано с обнаружением темных пятен на узлах и агрегатах, расположенных в моторном отсеке, мокрым следам на проезжей части, а также по характерному сладковато-приторному запаха тосола. Более серьезный характер носит обнаружение следов тосола на масляном щупе, что приводит к дорогостоящему ремонту двигателя.

Симптомы перегрева или недостаточного нагрева двигателя

Перегрев может быть связан с несколькими причинами:

1. заклиниванием термостата в положении «закрыто»;
2. засорением каналов системы;
3. недостаточным уровнем жидкости в системе.

А вот недостаточный нагрев двигателя автомобиля свидетельствует исключительно о заклинивании термостата, который работает только в положении «открыто».

Подведем итог. Система охлаждения двигателя выполняет функции отвода излишнего тепла от силового агрегата, образовавшегося в процессе работы, и поддержания нормального (рабочего) режима его эксплуатации.

Рабочие процессы автомобильного двигателя проходят при высоких температурах, поэтому для обеспечения его работоспособности в течение длительного времени необходимо отводить лишнее тепло. Эту функцию обеспечивает система охлаждения (СО). В холодное время года за счет этого тепла производится обогрев салона.

В автомобилях, используемых турбонаддув, в функцию системы охлаждения входит понижение температуры воздуха, подаваемого в камеру сгорания. Дополнительно в один из кругов с системы охлаждения некоторых моделей автомобилей, оснащенных автоматической коробкой передач (АКПП), включается охлаждение масла в АКПП.

В автомобилях устанавливается два основных типа СО: водяной и воздушный. Принцип работы системы охлаждения двигателя с водяным охлаждением заключается в нагреве жидкости от силовой установки или других узлов и отдачи такого тепла в атмосферу через радиатор. В воздушной системе в качестве рабочего охладителя используется воздух. В обоих вариантах есть свои достоинства и недостатки.

Однако, большее распространение получила система охлаждения с циркуляцией жидкости.

Воздушная СО

Воздушное охлаждение

К основным достоинствам этой компоновки можно отнести простоту конструкции и обслуживания системы. Такая СО практически не увеличивает массу силового агрегата, а также не капризна к изменениям температуры окружающего воздуха. К негативу относится существенный отбор мощности мотора приводом вентилятора, повышенный уровень шума при работе, плохо сбалансированный отвод тепла от отдельных узлов, невозможность использования блочной системы двигателя, невозможность аккумулирования отводимого тепла для дальнейшего использования, например, обогрева салона.

Жидкостная СО

Охлаждение жидкостью

Система с применением отвода тепла с помощью специальной жидкости благодаря своей конструкции может эффективно отводить лишнее тепло от механизмов и отдельных деталей конструкции. В отличие от воздушной, устройство системы охлаждения двигателя с жидкостью способствует более быстрому набору рабочей температуру при запуске. Также моторы с антифризами работают существенно тише и подвержены меньшей детонации.

Элементы системы охлаждения

Рассмотрим подробнее, как работает система охлаждения двигателя на современных авто. Существенных различий между бензиновыми и дизельными моторами в этом плане нет.

В качестве «рубашки» для охлаждения мотора выступают конструкционные полости блока цилиндров. Они располагаются вокруг зон, из которых требуется отводить тепло. Для более быстрого отвода установлен радиатор, состоящий из изогнутых медных или алюминиевых трубок. Большое количество дополнительных ребер ускоряют процесс теплообмена. Такие ребра повышают охлаждающую плоскость.

Перед радиатором ставится нагнетающий воздух вентилятор. Приток более холодных потоков начинается после замыкания электромагнитной муфты. Она включается при достижении фиксированных температурных значений.

Работа термостата

Непрерывность циркуляции охлаждающей жидкости обеспечивается работой центробежного насоса. Ременная или шестеренчатая передача для него получает вращение от силовой установки.

Регулировкой направлений потоков занимается термостат.

Если температура охлаждающей жидкости не высокая, то циркуляция проходит по малому кругу, без включения в него радиатора. Если же допустимый тепловой режим превышен, то термостат пускает поток по большому кругу с участием радиатора.

Для закрытых гидравлических систем свойственно использование расширительных баков. Такой бачок предусмотрен и в СО автомобиля.

Циркуляция охлаждающей жидкости

Прогрев салона выполняется с помощью радиатора отопителя. Теплый воздух в данном случае не уходит в атмосферу, а запускается внутрь авто, создавая комфорт водителю и пассажирам в холодное время года. Для большей эффективности такой элемент устанавливается практически на выходе жидкости от блока цилиндров.

Водитель получает информацию о состоянии системы охлаждения с помощью температурного датчика. Сигналы также идут на блок управления. Он может самостоятельно подключать или выключать исполнительные приборы для соблюдения баланса в системе.

Работа системы

В качестве охлаждающих жидкостей применяются антифризы с множеством присадок, в том числе и антикоррозионными. Они помогают увеличить долговечность узлов и деталей, используемых в СО. Такую жидкость принудительно прокачивается по системе центробежным насосом. Начинается движение от блока цилиндров, наиболее горячей точки.

Вначале происходит движение по малому кругу с закрытым термостатом без захода в радиатор, ведь еще не набрана даже рабочая температура для мотора. После выхода в рабочий режим циркуляция происходит по большому кругу, где радиатор может охлаждаться встречным потоком или с помощью подключаемого вентилятора. После этого жидкость возвращается в «рубашку» вокруг блока цилиндров.

Есть автомобили с использованием двух контуров охлаждения.

Первый понижает температуру мотора, а второй заботиться о надувочном воздухе, охлаждая его для образования топливной смеси.

Работа двигателя внутреннего сгорания (ДВС) приводит к чрезмерному нагреванию всех его деталей и без их охлаждения функционирование главного агрегата транспортного средства невозможно. Эту роль выполняет система охлаждения двигателя, которая также отвечает за обогревание салона авто. В турбированных двигателях с ее помощью снижается температура воздуха, нагоняемого в цилиндры, а в АКПП эта система охлаждает жидкость, которая применяется для ее работы. Отдельные модели машин оснащают масляным радиатором, который принимает участие в терморегуляции масла, использующегося для смазки двигателя.

Система охлаждения ДВС бывает воздушная и жидкостная

Обе эти системы не идеальны и имеют как достоинства, так и недостатки.

Преимущества воздушной системы охлаждения:

• небольшой вес двигателя;
• простота устройства и его обслуживания;
• невысокая требовательность к температурным изменениям.

Недостатки воздушной системы охлаждения:

• большой шум от работы двигателя;
• перегрев отдельных деталей мотора;
• невозможность выстроить цилиндры блоками;
• затруднительность в использовании выделяемого тепла для обогревания салона авто.

В современных условиях автопроизводители предпочитают оснащать свои машины преимущественно двигателями с системами жидкостного охлаждения. Воздушные конструкции, охлаждающие узлы мотора, встречаются очень редко.

Преимущества жидкостной системы охлаждения:

• не такой шумный двигатель по сравнению с воздушной системой;
• высокая скорость начала работы при запуске мотора;
• равномерное охлаждение всех деталей силового механизма;
• меньшая предрасположенность к детонации.

Недостатки жидкостной системы охлаждения:

• дорогое техническое обслуживание и ремонт;
• возможное вытекание жидкости;
• частые переохлаждения мотора;
• замерзание системы в периоды морозов.

Структура жидкостной системы охлаждения двигателя

К основным составляющим жидкостной системы охлаждения ДВС относятся следующие детали:

• «водяная рубашка» двигателя
• вентилятор;
• радиатор;
• помпа (центробежный насос);
• термостат;
• бачок расширительный;
• теплообменник отопителя;
• составляющие элементы управления.

Водяная рубашка двигателя – это плоскость между стенками агрегата в тех местах, которым требуется охлаждение.

Радиатор системы охлаждения – это механизм, который предназначен для отдачи созданного работой двигателя тепла. Узел представляет собой конструкцию из многих изогнутых алюминиевых трубой, которые также имеют дополнительные ребра, способствующие большей теплоотдаче.

Вентилятор используется для ускорения циркуляции воздуха, обволакивающего радиатор. Вентилятор включается при граничном нагревании охлаждающей жидкости.

Центробежный насос (другими словами – помпа) обеспечивает беспрерывное движение жидкости во время работы двигателя. Привод для помпы может быть разным: ременной, например, или шестеренный. На авто с турбированными двигателями часто устанавливают добавочные насосы, которые способствуют циркуляции жидкости и запускаются из блока управления.

Термостат – это устройство в виде биметаллического (или электронного) клапана, расположенного между входным отверстием радиатора и «рубашкой охлаждения». Этот прибор обеспечивает нужную температуру жидкости, служащей для охлаждения ДВС. Когда мотор остывший, термостат закрыт, поэтому принудительная циркуляция остужающей жидкости проходит внутри двигателя, не затрагивая радиатор. В момент нагревания жидкости до граничной температуры клапан открывается. В этот момент система начинает функционировать во всю свою мощь.

Расширительный бачок используется для заливания охлаждающей жидкости. Этот узел компенсирует также изменение количества жидкости в системе во время изменения температуры.

Радиатор отопителя – механизм, предназначенный для подогрева воздуха в салоне транспортного средства. Его рабочая жидкость набирается непосредственно возле входа в «рубашку» мотора.

Главным элементом координации системы охлаждения ДВС есть датчик (температурный), электронный блок управления, а также исполнительные устройства.

Особенность работы системы охлаждения двигателя

Система охлаждения работает под контролем системы управления силовым агрегатом. Насос запускает циркуляцию жидкости в «рубашке охлаждения» двигателя. Учитывая степень нагрева, жидкость перемещается либо по малому, либо по большому кругу.

Чтобы двигатель быстрее прогрелся после запуска, жидкость циркулирует по кругу малому. После ее нагревания термостат открывается, предоставляя жидкости возможность циркулировать через радиатор, на выходе с которого на жидкость воздействует поток воздуха (встречного или от работающего вентилятора), который ее охлаждает.

В моторах с турбонаддувом может использоваться двухконтурная система охлаждения. Особенностью ее работы есть то, что один контур контролирует охлаждение нагнетаемого воздуха, а второй – охлаждение двигателя.

На фото схема системы охлаждения двигателя Nissan Almera G15

Система охлаждения двигателей стандартного типа охлаждает его нагреваемые детали. В системах современных автомобилей она выполняет и другие функции:

• охлаждает масло системы смазки;
• охлаждает воздух, циркулирующий в системе турбонаддува;
• охлаждает отработавшие газы в системе их рециркуляции;
• охлаждает рабочую жидкость автоматической коробки передач;
• нагревает воздух, циркулирующий в системах вентиляции, отопления и кондиционирования.

Есть несколько способов охлаждения двигателя, от применения которого зависит тип используемой системы охлаждения. Различают жидкостную, воздушную и комбинированную системы. Жидкостная - отводит от двигателя тепло при помощи потока жидкости, а воздушная - потока воздуха. В комбинированной системе оба этих способа объединены.

Чаще других в автомобилях используется жидкостная система охлаждения. Она равномерно и достаточно эффективно охлаждает детали двигателя и работает с меньшим шумом, чем воздушная. Основываясь на популярности жидкостной системы, именно на её примере и будет рассмотрен принцип действия систем охлаждения двигателя автомобиля в целом.

Схема системы охлаждения двигателя

На фотографии схема системы охлаждения двигателя автомобиля ВАЗ 2110 с карбюратором и ВАЗ 2111 с инжектором (оборудование для впрыска топлива).

Для бензинового и дизельного двигателей применяются схожие конструкции систем охлаждения. Их стандартный набор элементов следующий:

1. обычный, масляный радиатор и радиатор охлаждающей жидкости;
2. вентилятор радиатора;
3. центробежный насос;
4. термостат;
5. теплообменник отопителя;
6. расширительный бачок;
7. рубашка охлаждения двигателя;
8. система управления.

Рассмотрим каждый из этих элементов по отдельности:

1. Радиаторы.

1. В обычном радиаторе нагретая жидкость охлаждается встречным потоком воздуха. Чтобы повысить его эффективность, в конструкции используется специальное устройство трубчатого вида.
2. Масляный радиатор предназначен для уменьшения температуры масла системы смазки.
3. Для охлаждения отработавших газов системы их рециркуляции задействуют третий вид радиаторов. Он позволяет охлаждать топливно-воздушную смесь при её сгорании, благодаря чему меньше образовывается оксидов азота. Дополнительный радиатор снабжен отдельным насосом, который также включен в систему охлаждения.

2. . Для повышения эффективности работы радиатора в нём используется вентилятор, который может иметь различный приводной механизм:

• гидравлический;
• механический (соединен на постоянной основе с коленчатым валом мотора автомобиля);
• электрический (работает от тока аккумулятора).

Наиболее распространен электрический вид вентиляторов, управление которым осуществляется в достаточно широких пределах.

3. Центробежный насос. При помощи насоса в системе охлаждения обеспечивается циркуляция её жидкости. Центробежный насос может быть оснащен различным типом привода, например, ременным или же шестеренным. У двигателей с турбонаддувом помимо основного может быть использован дополнительный центробежный насос для более эффективного охлаждения турбокомпрессора и наддувочного воздуха. Для управления работой насосов используется блок управления двигателем.

4. Термостат. При помощи термостата осуществляется регулировка количества жидкости, попадающей в радиатор. Устанавливается термостат в патрубке, ведущем к радиатору от рубашки охлаждения мотора. Благодаря термостату можно управлять температурным режимом системы охлаждения.

В автомобилях с мощным двигателем может быть использован несколько иного вида - с электрическим подогревом. Он способен обеспечить регулирование температурного режима жидкости системы в двухступенчатом диапазоне при трех рабочих положениях.

В открытом состоянии такой термостат находится во время максимальной работы двигателя. При этом температура охлаждающей жидкости, проходящей через радиатор, понижается до 90 °С, благодаря чему снижается вероятность детонации двигателя. В остальных двух рабочих положениях термостата (открытое и полуоткрытое) температура жидкости будет поддерживаться на отметке 105 °С.

5. Теплообменник отопителя. Поступающий в теплообменник воздух нагревается для последующего его использования в отопительной системе автомобиля. Для повышения эффективности работы теплообменника его размещают непосредственно на выходе охлаждающей жидкости, прошедшей через двигатель и имеющей высокую температуру.

6. Расширительный бачок. Вследствие изменения температуры охлаждающей жидкости меняется и её объем. Чтобы компенсировать его, в систему охлаждения встраивается расширительный бачок, поддерживающий объем жидкости в системе на одном уровне.

7. Рубашка охлаждения двигателя. В конструкции такая рубашка представляет собой каналы для жидкости, проходящие через головку блока двигателя и блок цилиндров.

8. Система управления. В качестве элементов управления системы охлаждения двигателя в ней могут быть представлены следующие устройства:

1. Температурный датчик циркулирующей жидкости. Датчик температуры преобразует величину температуры в соответствующую величину электрического сигнала, который подается на блок управления. В тех случаях, когда система охлаждения используется для охлаждения отработавших газов или в других задачах, в ней может быть установлен ещё один температурный датчик, устанавливаемый на выходе радиатора.
2. Блок управления на электронной основе. Получая от датчика температуры электрические сигналы, блок управления автоматически реагирует и выполняет соответствующие воздействия на другие исполнительные элементы системы. Обычно, блок управления имеет программное обеспечение, выполняющее всю функции по автоматизации процесса обработки сигналов и настройки работы системы охлаждения.
3. Также, в системе управления могут быть задействованы следующие устройства и элементы: реле охлаждения мотора после его остановки, реле вспомогательного насоса, термостатный нагреватель, управляющий блок радиаторного вентилятора.

Принцип работы системы охлаждения двигателя в действии

Налаженная работа охлаждения обусловлена наличием системы управления. В автомобилях с современными двигателями её действия основаны на математической модели, в которой учтены различные показатели параметров системы:

• температура смазочного масла;
• температура жидкости, используемой для охлаждения двигателя;
• температура наружной среды;
• другие важные показатели, влияющие на работу системы.

Система управления, оценивая различные параметры и их влияние на работу системы, компенсирует их влияние регулированием условий работы управляемых элементов.

С помощью центробежного насоса осуществляется принудительная циркуляция охлаждающей жидкости в системе. Проходя через рубашку охлаждения жидкость нагревается, а попав в радиатор - остывает. Нагревая жидкость, сами детали двигателя остывают. В рубашке охлаждения жидкость может циркулировать как в продольном (по линии цилиндров), так и в поперечном направлении (от одного коллектора к другому).

От температуры охлаждающей жидкости зависит круг ее циркуляции. Во время запуска двигателя он сам и охлаждающая жидкость холодные, и чтобы ускорить его нагрев жидкость направляется на малый круг циркуляции, минуя радиатор. В дальнейшем, при нагревании двигателя, термостат нагревается и меняет свое рабочее положение на полуоткрытое. Вследствие этого охлаждающая жидкость начинает течь через радиатор.

Если встречного потока воздуха радиатора недостаточно для понижения температуры жидкости до требуемого значения, включается вентилятор, образующий дополнительный поток воздуха. Охлажденная жидкость вновь попадает в рубашку охлаждения и цикл повторяется.

Если в автомобиле используется турбонаддув, то он может быть оснащен двухконтурной системой охлаждения. Первый её контур охлаждает сам двигатель, а второй - наддувочный поток воздуха.

Смотрите познавательное видео про принцип работы системы охлаждения двигателя:

Система охлаждения двигателей автомобиля

Назначение и устройство системы охлаждения. Распределение затрат теплоты, полученной в результате сгорания топлива, на полезную работу и потери называется тепловым балансом двигателя. Тепловой баланс можно представить в виде диаграммы, из которой видно, что на полезную работу двигателя используется 25…35% общего количества теплоты и, следовательно, эффективный коэффициент полезного действия двигателя равен 25…35%.

Система охлаждения двигателя поддерживает определенный, наиболее выгодный тепловой режим его работы. При переохлаждении увеличиваются потери на трение, уменьшается мощность двигателя, на холодных деталях конденсируются пары бензина и в виде капель стекают по зеркалу цилиндра, смывая смазку. Возрастает износ деталей, и чаще требуется заменять масло.

Перегрев ухудшает количественное наполнение цилиндра горючей смесью, вызывает разжижение и выгорание масла, в результате чего могут заклиниться поршни в цилиндрах и выплавиться вкладыши подшипников.

Автомобильные двигатели могут иметь жидкостное или воздушное охлаждение. На двигателях отечественных автомобилей (исключая ЗАЗ -968, имеющий воздушное охлаждение) применяют закрытую жидкостную систему охлаждения с принудительной циркуляцией жидкости, осуществляемой водяным насосом. Закрытой систему называют потому, что она непосредственно не сообщается с атмосферой. В результате давление в системе увеличивается, температура кипения охлаждающей жидкости повышается до 108…119 °С и снижается ее расход на испарение. Температура охлаждающей жидкости нормально работающего двигателя должна быть 85…95 °С.

В жидкостную систему охлаждения входят: рубашка охлаждения блока и головок цилиндров, радиатор, водяной насос, вентилятор, термостат, жалюзи, патрубки, шланги, сливные краники, радиатор отопителя, указатель температуры и контрольная лампа.

Рис. 1. Тепловой баланс двигателя внутреннего сгорания.

Рис. 2. Радиаторы:
а - устройство; б - трубчатая сердцевина; в - пластинчатая сердцевина; 1 - верхний бачок с патрубком; 2 - пароотводная трубка; 3 - заливная горловина с пробкой; 4 - сердцевина; 5 - нижний бачок; 6 - патрубок со сливным краником; 7 - трубки; 8 - поперечные пластины.

Жидкость в рубашке охлаждения двигателя нагревается за счет отбора теплоты от цилиндров, поступает через термостат в радиатор, охлаждается в нем и под действием центробежного насоса возвращается в рубашку двигателя. Охлаждению жидкости способствует интенсивный обдув радиатора и двигателя потоком воздуха от вентилятора.

Чтобы уменьшить образование накипи в системе охлаждения при заполнении ее водой, необходимо пользоваться мягкой водой, содержащей не свыше 0,14 мг окиси кальция (СаО) в 1 л. Жесткую воду, заливаемую в систему охлаждения, необходимо прокипятить.

Вместимость системы охлаждения двигателя равна: у автомобиля ГАЗ -53А - 23,0 л, ЗИЛ -130 - 29,0 л, ГАЗ -24 - 11,6 л.

Радиатор состоит из верхнего и нижнего бачков и сердцевины. Его крепят на автомобиле на резиновых подушках с пружинами.

Наиболее распространены трубчатые и пластинчатые радиаторы. У первых сердцевина образована несколькими рядами латунных трубок, пропущенных через горизонтальные пластины, увеличивающие поверхность охлаждения и придающие радиатору жесткость. У вторых сердцевина состоит из одного ряда плоских латунных трубок, каждая из которых изготовлена из спаянных между собой по краям гофрированных пластин.

Верхний бачок имеет заливную горловину и пароотводную трубку. Горловина радиатора герметически закрывается пробкой, имеющей два клапана: паровой для снижения давления при закипании жидкости, который открывается при избыточном давлении свыше 40 кПа (0,4 кгс/см2), и воздушный, пропускающий воздух в систему при снижении давления вследствие охлаждения жидкости и этим предохраняющий трубки радиатора от сплющивания атмосферным давлением.

Центробежный водяной насос создает принудительную циркуляцию охлаждающей жидкости; его крепят болтами через прокладку к верхней части блока цилиндров. Основные части насоса: корпус, вал с пластмассовой крыльчаткой, установленный на двух шариковых подшипниках. Самоуплотняющийся сальник, состоящий из резиновой манжеты, металлической обоймы, пружины и шайбы из износостойкой графитосвинцовой смеси, предотвращает вытекание жидкости в месте выхода вала из корпуса насоса.

Вентилятор усиливает поток воздуха через сердцевину радиатора. Ступицу вентилятора крепят на валу водяного насоса. Они вместе приводятся во вращение от шкива коленчатого вала одним или двумя трапециевидными ремнями.

Вентилятор заключен в установленный на рамке радиатора кожух, что способствует увеличению скорости потока воздуха, проходящего через радиатор.

В системе охлаждения двигателей 3M3-53 и ГАЗ -24 для поддержания наивыгоднейшего теплового режима вентилятор приводится электромагнитной фрикционной муфтой, которая включается и выключается автоматически в зависимости от температуры охлаждающей жидкости. Муфта состоит из электромагнита, установленного вместе со шкивом на ступице водяного насоса, и ступицы вентилятора, соединенной пластинчатой пружиной с якорем, свободно вращающимся на двух шариковых подшипниках.

Рис. 3. Схема работы парового и воздушного клапанов пробки радиатора:
а - путь пара; б - путь воздуха; 1 - пароотводная трубка; 2 - паровой клапан; 3 - воздушный клапан.

Рис. 4. Водяной насос:
1 - вал с крыльчаткой; 2 - самоуплотняющийся сальник; 3 - корпус; 4- шайба; 5-пружина; 6 - резиновая манжета.

Рис. 5. Электромагнитная муфта привода
1 - шкив водяного насоса; 2 - электромагнит; 3 - ступица вентилятора; 4 - крышка; 5 - ступица вала водяного насоса; 6 - корпус; 7 - самоподжимной сальник;

Катушка электромагнита соединена с тепловым реле, измерительный преобразователь (датчик) которого установлен в верхнем бачке радиатора. Когда температура охлаждающей жидкости достигает 90…95 °С, контакты реле замыкаются и в катушку электромагнита поступает ток от аккумуляторной батареи автомобиля, якорь притягивается к электромагниту и ступица вентилятора начинает вращаться. При понижении температуры охлаждающей жидкости до 80…85 °С контакты реле размыкаются и вентилятор отключается.

Жалюзи - это шарнирно укрепленные стальные пластины, установленные перед радиатором. Положение жалюзи регулирует водитель из кабины автомобиля рукояткой, изменяя поток воздуха, идущий сквозь сердцевину радиатора.

Термостат служит для быстрейшего прогрева холодного двигателя и автоматического регулирования температуры охлаждающей жидкости при движении автомобиля.

Термостат двигателей 3M3-53 и ГАЗ -24 состоит из корпуса, гофрированного цилиндра, заполненного легкоиспаряющейся жидкостью, и штока с клапаном. На двигателе ЗИЛ -130 применен более надежно работающий термостат с твердым наполнителем. Такой термостат состоит из медного баллона, закрытого крышкой, между которыми герметично закреплена резиновая мембрана. Баллон заполнен активной массой, состоящей из церезина (горного воска), перемешанного с медным порошком. Объем активной массы при нагревании увеличивается.

На мембрану опирается шток, расположенный в направляющей части крышки. Шток шарнирно соединен с клапаном.

При холодном двигателе клапан термостата закрыт и охлаждающая жидкость направляется через канал к входному отверстию насоса, а через него в рубашку охлаждения, т. е. циркулирует по малому кругу, не попадая в радиатор. У двигателя ЗИЛ -130 при закрытом клапане термостата охлаждающая жидкость, нагнетаемая в рубашку насосом, перепускается через систему охлаждения воздушного компрессора.

Рис. 6. Схема работы термостата:
а - циркуляция охлаждающей жидкости по малому кругу; б – циркуляция охлаждающей жидкости по большому кругу; 1 -корпус; 2 - шток с клапаном; 3 - гофрированный цилиндр.

Когда охлаждающая жидкость нагрета до 70…80 °С, клапан термостата под действием паров жидкости, заполняющей его цилиндр, или вследствие расширения твердого наполнителя открывается и охлаждающая жидкость циркулирует через радиатор, т. е. по большому кругу.

Температуру охлаждающей жидкости контролируют по указателю температуры, измерительный преобразователь которого ввернут в рубашку охлаждения блока цилиндра. При температуре в системе охлаждения выше 95 °С у двигателей 3M3-53 и ГАЗ -24 или 115 °С у двигателей ЗИЛ -130 на щитке загорается сигнальная лампа, включаемая измерительным преобразователем, установленным в верхнем бачке радиатора.

Жидкость из системы охлаждения двигателя ГАЗ -24 сливают через два краника: под радиатором и справа в блоке цилиндров.

У двигателей 3M3-53 и ЗИЛ -130 сливных краников по три: один под радиатором и два на нижней части водяной рубашки обеих секций блока.

Применение антифриза. Систему охлаждения автомобиля, работающего при низких температурах, целесообразно заправлять низкоза-мерзающей жидкостью (антифризом), состоящей из смеси этиленгли-коля и воды. Низкозамерзающую жидкость выпускают марок 40 и 65. Антифриз марки 40 состоит из 53% этиленгликоля и 47% воды. Он предназначен для районов с умеренно низкой температурой. Антифриз марки 65 состоит из 66% этиленгликоля и 34% воды, его применяют в условиях более низких температур. Учитывая довольно высокий коэффициент расширения антифриза, систему охлаждения заправляют только 93…95% вместимости. В процессе эксплуатации надо следить за уровнем антифриза в системе и доливать воду, так как она испаряется быстрее этиленгликоля.

Для системы охлаждения двигателей автомобилей ВАЗ применяют жидкость «Тосол», содержащую, кроме этиленгликоля, присадки, уменьшающие коррозию металла.

Этиленгликолевые жидкости ядовиты. При попадании их в организм происходит отравление, иногда со смертельным исходом. Специальных мер для предохранения дыхательных путей и кожных покровов не требуется, но после заправки системы охлаждения следует тщательно мыть руки горячей водой с мылом.

При наступлении теплого времени года антифриз надо слить, промыть и заполнить систему водой. Слитый антифриз фильтруют, переливают в герметически закрываемую посуду и хранят в ней до следующей зимы. Жидкость «Тосол» применяют в течение всего года, так как она не вызывает коррозии.

Пусковой подогреватель, устанавливаемый на двигателях 3M3-53, ЗИЛ -130, служит для их разогрева перед пуском при низкой температуре воздуха. Основные части подогревателя: котел с камерой сгорания и жаровой трубой, топливный бачок, регулятор подачи топлива с электромагнитным клапаном и пульт управления. Полость котла вокруг жаровой трубы заполнена охлаждающей жидкостью (вода или антифриз) и постоянно соединена патрубками и шлангами с рубашкой охлаждения двигателя.

При включении подогревателя в камеру сгорания поступает из бачка бензин, а при помощи вентилятора, приводимого в действие электродвигателем, подается воздух. Образующаяся горючая смесь первоначально воспламеняется электрической свечой накаливания, которую, после того как горение станет устойчивым, выключают. По мере нагревания плотность находящейся в котле жидкости уменьшается, и она поступает в рубашку охлаждения двигателя, подогревая цилиндры и впускной трубопровод, а выходящие из жаровой трубы газы направляются под нижнюю часть картера и разогревают находящееся в нем масло.

К основным неисправностям системы охлаждения относятся подтекание жидкости и образование в системе накипи.

На изучаемых автомобилях применяется жидкостная система охлаждения закрытого типа, т. е. она не связана непосредственно с атмосферой, в результате чего давление в системе увеличивается и повышается температура кипения охлаждающей жидкости, а такжё снижается расход жидкости на испарение. Циркуляция жидкости в системе - принудительная, при помощи жидкостного насоса. Система охлаждения сообщается с атмосферой через клапаны, расположенные в пробке наливно.й горловины радиатора (у автомобилей 3M3-53-11 и ЭИЛ -130) или пробке расширительного бачка (у автомобиля ЗИЛ -645), которые открываются при определенном разрежении или избыточном давлении в системе. Система охлаждения двигателя поддерживает температуру двигателя в пределах 80…95 °С.

В систему охлаждения входят: рубашки охлаждения блока, головок цилиндров и впускного трубопровода, радиатор, патрубки, шланги, водяной насос, вентилятор, термостат, жалюзи, сливные краники.

Радиатор состоит из нижнего и верхнего бачков, сердцевины, патрубков, горловины с пробкой и пароотводной трубки.

Сердцевина радиатора - трубчатая, состоит из нескольких рядов плоских трубок, впаянных концами в верхний и нижний бачки.

Для увеличения охлаждающей поверхности между трубками помещаются латунные пластины (у двигателей автомобилей 3M3-53-11 и ЭИЛ -130) или медная лента (у двигателя автомобиля ЗИЛ -645). На двигателе ЗИЛ -645 радиатор заполняется жидкостью из расширительного бачка 13, который предназначен для удаления воздуха из радиатора при заправке системы охлаждения и компенсации изменений объема охлаждающей жидкости в системе при ее расширении от нагревания.

Водяной насос - центробежный, установлен на передней стенке блока цилиндров. Крыльчатка насоса находится на одном валу с вентилятором. Для предупреждения попадания жидкости в корпус подшипников на заднем конце вала в ступице крыльчатки помещен самоподжимный сальник, состоящий из резиновой манжеты с пружиной, обоймы и текстолитовой шайбы, которая плотно прижимается к торцу корпуса насоса. В корпусе подшипников имеется отверстие, через которое при износе деталей сальника жидкость вытекает наружу. Для смазки подшипников в их корпусе имеются масленка и контрольное отверстие для выхода лишнего смазочного материала.

Рис. 7. Система охлаждения двигателя: 1 - жалюзи; 2 - верхний бачок радиатора; 3 - шланг отвода воздуха из радиатора; 4 - компрессор; 5 - подводящий шланг радиатора; 6 - отводящий шланг правой части блока цилиндров; 7- коробка термостатов; 8 - перепускная полость; 9 - термостат; 10 - отводящий патрубок левой части блока цилиндров; 11 - шланг отвода воздуха и жидкости из системы охлаждения компрессора; 12 - шланг слива жидкости в нижний бачок радиатора; 13 - расширительный бачок; 14 - пробка расширительного бачка; 15 - контрольный кран расширительного бачка; 16 - трубка отвода воздуха и жидкости из правой головки цилиндров; 17 - воздухоотводящая трубка; 18 - головка блока цилиндров; 19 - блок цилиндров; 20 - кран сливного отверстия; 21 - отводящий шланг радиатора; 22 - шкив коленчатого вала; 23 - ремни привода; 24 - жидкостный насос; 25 - натяжной ролик; 26 - нижний бачок радиатора; 27 - вентилятор; 28 - шкив жидкостного насоса и вентилятора; 29 - автоматическая муфта отключения вентилятора

Вентилятор - шестилопастный, осевого типа. Привод вентилятора и водяного насоса осуществляется ремнем от шкива коленчатого вала.

Рис. 8. Водяные насосы двигателя ЭИЛ -130Са) и двигателя ЗИЛ -645(б,): 1, 2. 3 и 4 - соответственно пружина, резиновый уплотнитель, текстолитовая упорная шайба и обойма самоподжимного сальника; 5 - корпус подшипников; 6 - вал водяного насоса; 7 - крыльчатка насоса; 8 - самоподжимный сальник; 9 - корпус насоса; 10 - шкив; 11 - ступица шкива; 12 - шарикоподшипники; 13 - распорная втулка; 15 - стопорное кольцо; 16 - уплотнитель; 17 - болт; 18 - сбрасыватель жидкости; 19- корпус подшипников

Рис. 9. Гидромуфта вентилятора двигателя ЗИЛ -645: а - продольный разрез; б- схема заблокированного положения муфты; в - схема разблокированного положения муфты; 1- крышка муфты; 2 - корпус муфты; 3 - шарикоподшипник; 4 - фланец; 5 - ведущий диск; 6 - уплотнение; 7 - крышка камеры; 8 - пластинчатый клапан; 9 - биметаллический терморегулятор; А - резервная камера

На двигателе ЗИЛ -645 вентилятор приводится во вращение двумя клиновидными ремнями через гидромуфту с автоматическим управлением, осуществляемым при помощи биметаллического терморегулятора.

Гидромуфта предназначена для обеспечения работы вентилятора в автоматическом режиме и состоит из корпуса, крышки, биметаллического спирального терморегулятора, соединенного через ось с пластинчатым клапаном крышки резервной камеры. Муфта заполнена рабочей жидкостью ПМС -10000 в количестве 30…35 г. Вал водяного насоса жестко связан с фланцем муфты. Вентилятор прикреплен к корпусу муфты шпильками, под которые установлены пластины для блокировки муфты при ее поломке.

Включение и выключение муфты осуществляется биметаллическим терморегулятором в зависимости от температуры воздуха, обдувающего корпус муфты. При низкой температуре воздуха биметаллический регулятор устанавливает клапан в такое положение, при котором закрывается проход рабочей жидкости в полость между ведущей и ведомой частями муфты. В этом случае рабочая жидкость находится в резервной камере, и за счет зазоров между ведущей и ведомой частями муфты они могут вращаться относительно друг друга. При повышении температуры воздуха биметаллический терморегулятор поворачивает клапан, открывая тем самым отверстия, соединяющие резервную и рабочую полости. Под действием центробежных сил рабочая жидкость заполняет зазоры между ведущей и ведомой частями муфты. При этом вследствие высокой вязкости жидкости происходит включение муфты.

Рис. 10. Термостаты двигателей 3M3-53-1 lfa), ЗИЛ -130(б) и ЗИЛ -645(в). 1 - подводящая труба; 2 - патрубок малого круга циркуляции; 3 - прокладка; 4 - отводящий патрубок; 5 - клапан термостата; 6 - шток; 7 - корпус; 8 - гофрированный баллон; 9- резиновый буфер; 10-шток; 11 - заслонка; 12 - возвратная пружина; 13 - твердый наполнитель (церезин); 14 - баллон; 15-резиновая диафрагма; 16 - обойма; 17 - втулка; 18 - стойки; 19-регулировочный винт; 20 - радиаторный клапан; 21 - седло клапана; 22 - перепускной клапан; 23 - упорная шайба; 24 - компенсационная пружина

Разбирать муфту в условиях эксплуатации не рекомендуется.

Термостат установлен на выходе охлаждающей жидкости из рубашки охлаждения впускного трубопровода двигателя (у двигателя ЗИЛ -645 2 термостата, установленных в закрепленной на крышке распределительных шестерен термостатной коробке). В двигателе ЗМЗ -БЗ-11 установлен жидкостный термостат, состоящий из гофрированного латунного цилиндра с легко испаряющейся жидкостью, корпуса и клапана. Когда температура в системе охлаждения превышает 70 °С, жидкость в цилиндре испаряется, под действием возрастающего давления ее паров цилиндр растягивается и открывает клапан термостата.

В системе охлаждения двигателей ЗИЛ -130 и -645 применен термостат с твердым наполнителем, состоящим из смеси церезина с медным порошком. Наполнитель помещен в медном баллоне, закрытом резиновой диафрагмой, упирающейся в резиновый буфер. Сверху буфера установлен шток, соединенный с рычагом, который при помощи пружины удерживается в закрытом положении. При нагревании охлаждающей жидкости до 70 °С наполнитель в баллоне начинает плавиться и, расширяясь, поднимает диафрагму вверх. Давление диафрагмы через буфер и шток передается на рычаг, который открывает заслонку термостата. У двигателя ЗИЛ -645 имеется, помимо основного радиаторного клапана, перепускной клапан, который открыт при прогреве двигателя и закрывается при нагреве жидкости до температуры 78…95 °С. При этом открывается основной клапан и жидкость начинает циркулировать через радиатор.

При работе двигателя жидкость из нижнего бачка радиатора через отводящий шланг нагнетается водяным насосом в рубашку охлаждения блока цилиндров и головок блока. При прогреве холодного двигателя патрубок, соединяющий рубашку охлаждения двигателя, перекрыт клапаном термостата и жидкость циркулирует по малому кругу, минуя радиатор и поступая из рубашки охлаждения опять к водяному насосу. При прогреве жидкости открывается клапан термостата, и она начинает циркулировать по большому кругу через радиатор, который обеспечивает необходимый отвод тепла.

Жалюзи состоит из створок, расположенных впереди радиатора, и рукоятки управления, выведенной в кабину водителя.

К атегория: - Техническое обслуживание автомобилей