Назначение радиатора
Вопреки распространенному мнению, радиатор охлаждения автомобиля выполняет сразу несколько функций. В его задачи входит:
- Отвод тепла от элементов изделия и его передача в атмосферу.
- Предоставление возможности доливки и удаления ОЖ (антифриза, воды, тосола) с помощью специальных отверстий внизу и вверху.
- Создание оптимального давления внутри системы, благодаря наличию клапана для сброса.
Главная функция радиатора состоит в теплообмене и снижении температуры ОЖ до безопасного уровня.
В зависимости от ситуации охлаждение происходит путем обдува встречным воздухом или вентилятором, который запускается при достижении определенной температуры. В зависимости от марки / модели автомобиля вентилятор может быть механическим, электрическим или гидравлическим. Наиболее востребованным считается второй вариант.
Присадки в антифриз
Как уже стало понятно, основные компоненты антифриза – незамерзающий компонент и вода. В принципе, этот раствор обладает необходимыми характеристиками: у него высокая температура кипения, состав не замерзает на морозе. Казалось бы, для чего необходимо вводить в него еще и присадки?
На самом деле, если залить в автомобиль смесь этиленгликоля (пропиленгликоля) и воды, которая достаточно агрессивна, через некоторое время можно получить разрушенные детали, изготовленные из металла и резины. Чтобы снизить активность антифриза, необходимо добавлять в жидкость компоненты, подавляющие коррозионные процессы и другие неприятные явления.
Все концентрированные и предварительно разбавленные антифризы состоят из:
- этиленгликоля или пропиленгликоля,
- воды,
- ингибиторов коррозии,
- красителя,
- противовспенивающей добавки.
По присадкам, добавляющимся в состав антифриза, их можно классифицировать на две категории:
- силикатные;
- карбоксилатные.
Вещества, относящиеся в первой группе, представляют собой добавки на основе неорганических элементов. Чаще всего производитель, их использующий, добавляет в состав краситель зеленого или синего цвета.
Ко второй категории относятся присадки, произведенные на базе органических кислот. Как правило, антифриз с такими добавками, имеет красный оттенок.
Какое действие оказывают присадки? При заливке антифриза они образуют на поверхности материалов, имеющих контакт с жидкостью, тонкий слой, который обладает стойкостью к коррозионным явлениям. Он защищает детали от разрушения.
Карбоксилатные присадки выглядят более предпочтительно. Все из-за того, что неорганические элементы могут скапливаться и забивать каналы. В то время как карбоксилатные ингибиторы не забивают систему охлаждения. К тому же они имеют более длительный эксплуатационный срок.
Если силикатная жидкость (тосол относится именно к этой категории) теряет свои эксплуатационные характеристики примерно через 60 тысяч пробега, то карбоксилатный продукт от проверенного производителя может служить в четыре раза дольше. Тепло такой состав также лучше отводит.
Важно! Силикатные антифризы запрещены к использованию многими ведущими производителями автомобилей
Разновидности охлаждающих жидкостей
Незамерзающий антифриз для автомобиля изготавливается на основе двухатомных спиртов – этиленгликоля и пропиленгликоля. В процессе производства к нему добавляется дистиллированная вода и различные пакеты присадок, обеспечивающие антикоррозионные и теплопередающие свойства жидкости. Упомянутые спирты в чистом виде постепенно разрушают металлы, особенно алюминиевый сплав, из коего изготавливаются современные головки цилиндров и блоки.
При делении автомобильных антифризов на классы чаще всего используется система, разработанная инженерами концерна Volkswagen:
- G11 (английское название – Traditional coolants) – «незамерзайка» на основе этиленгликоля с пакетом силикатных присадок;
- G12 (Carboxilate coolants) – то же, с карбоксилатными присадками;
- G12+ и G12++ (Lobrid coolants) – то же, но с гибридными присадками, содержащими неорганические и органические добавки (карбоновые кислоты, силикаты, фосфаты и так далее);
- G13 – жидкость на основе пропиленгликоля с теми же гибридными присадками.
Этиленгликоль отличается от пропиленгликоля токсичностью и более низкой ценой, в остальном свойства спиртов идентичны. То есть, изделия класса G13 являются безопасными и экологически чистыми по сравнению с антифризами G12+ и G12++. Естественно, цена их существенно выше.
Справка. Российская охлаждающая жидкость для авто под названием «Тосол-А» представляет собой тот же этиленгликолевый антифриз класса G11, синтезированный в бывшем СССР и изготавливаемый частными компаниями по сей день.
Теперь о свойствах, которые придают охлаждающей жидкости различные химические добавки:
- Благодаря силикатным присадкам все поверхности, омываемые Тосолом G11, покрываются антикоррозионной защитной пленкой. Она недолговечна: спустя 1–1,5 года покрытие начинает осыпаться в виде мелких частичек, путешествующих по системе и воздействующих на алюминиевые стенки ГБЦ как абразив. Отсюда максимальный срок службы изделий класса G11 – 2 года.
- Карбоксилатные добавки не создают пленки и абразивных частиц, а на очаги коррозии воздействуют после их образования. Соединение G12 более устойчиво и способно отработать без проблем 3 года.
- Гибридные (иначе – лобридные) присадки создают тончайшее защитное покрытие и одновременно ликвидируют коррозию. Совмещают лучшие качества карбоновых и неорганических добавок, благодаря чему срок эксплуатации изделий G12+ и G13 без потери антикоррозионных свойств составляет 5 лет.
Химический состав оказывает существенное влияние на подбор антифриза для авто. Жидкости на основе пропиленгликоля G13 не допускается смешивать с другими видами: после взаимодействия двух разных спиртов выпадает осадок в виде хлопьев, способный засорить любой канал или патрубок системы. Также не рекомендуется смешивать изделия разных классов и производителей – среди добавок могут оказаться вещества, нейтрализующие друг друга.
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
Вентиляторы для системы охлаждения
Вентиляторы различаются по многим параметрам, включая материал, из которого они состоят, и способ их изготовления или сборки, по диаметру, количеству лопастей, длине лопасти, шагу лопасти и типу ступицы. Материалы включают нейлон или пластик, металл и гибридные материалы, например, вентилятор Horton HTEC (термореактивный композит).
Формованные вентиляторы являются наиболее распространенными и интенсивно используются как на дорогах, так и вне дорог. Они изготавливаются из пластика или нейлона и имеют цельный дизайн.
Модульные вентиляторы обычно используются в условиях бездорожья и обеспечивают значительную гибкость конструкции. При этом в одной и той же втулке могут использоваться различные длины лезвий, их шаг, конфигурации и материалы для оптимизации производительности. Различные варианты ступиц увеличивают их пригодность для многих применений.
Металлические вентиляторы используются в внедорожных транспортных средствах, а также в транспортных средствах, предназначенных для дорог. Прочные и относительно легкие, они могут быть изготовлены по индивидуальному заказу с учетом точных требований к воздушному потоку, размеру, длине лопасти, ширине лопасти, типу кожуха, зазору наконечника, диапазону скоростей передаточного числа вентилятора и другим факторам.
Радиатор
Присутствие радиатора в подкапотном пространстве сводится к его способности отводить лишнюю тепловую энергию от нагретых элементов двигателя. Оптимальные тепловые режимы для систем охлаждения находятся в границах 85–95°C. Поэтому, одна из главных задач устройства – поддержание расчетных показателей на протяжении всего рабочего цикла независимо от температуры атмосферного воздуха и условий эксплуатации механизма.
Каркас радиаторной секции производят из медного или алюминиевого сплава. Его конструкция комплектуется из следующих элементов:
• верхнего и нижнего бачка; • сердцевины; • отводов для соединительных патрубков; • проушин для крепления корпуса.
Классифицируют радиаторы с учетом строения их средней части, это:
• трубчатая; • пластинчатая; • сотовая.
Устройство трубчатых моделей вмещает в себя квадратную или прямоугольную рамку, вверху и внизу которой размещаются емкости для приема нагретого раствора. Средняя секция собрана из вертикально установленных медных или алюминиевых профилей овального или круглого сечения, соединенных между собой горизонтально размещенными пластинами, выполненными из того же материала.
Концы профилей запаяны в верхнюю и нижнюю емкости. Установленные пластины способствуют усилению прочности конструкции, и повышения коэффициента теплоотдачи для протекающей сквозь профили ОЖ.
Средняя секция пластинчатого радиатора монтируется из вертикальных, полых внутри, пластинчатых профилей волнистой формы. Внутренняя часть устройства омывается антифризом, наружная – атмосферным воздухом. Верхние и нижние части плоского каркаса соединяются в единую конструкцию при помощи бачков для приема жидкости.
Сотовые радиаторы представляют собой набор шестигранных профилей с круглым внутренним сечением. Трубки в каркасе расположены горизонтально, навстречу движения автомобиля. Внутренняя круглая часть сердцевины обдувается проходящим атмосферным воздухом, а по каналам, расположенным в стенках профиля поступает нагретый антифриз.
Вверху радиатора находится горловина с заливным отверстием и впускным патрубком. Горловина оснащается крышкой, устройство которой включает в себя паровой и воздушный клапаны, пружину и паровыпускную трубку. При сильном нагреве двигателя антифриз начинает кипеть, напор в шлангах увеличивается, в это время срабатывает паровой дроссель, и выводит излишки пара наружу.
После удаления пара в каналах создается разряжение, способное отрицательно повлиять на состояние резиновых отводов. Для защиты подводящих трубок от повреждения служит воздухоспускной дроссель, который срабатывает в нужный момент, и поступающий внутрь воздух стабилизирует обстановку в магистрали.
Для регулирования объема ОЖ в двигателе предусмотрена расширительная емкость. Корпус бачка изготавливают из полимерных материалов. Вверху резервуара находится заливное отверстие с пробкой, конструкция которой аналогична устройству крышки радиатора.
С радиаторной секцией емкость соединяется посредством резиновой трубки, по которой добавленный антифриз попадает в общую систему. На боковую плоскость резервуара наносятся ограничительные метки (max, min), обозначающие оптимальный объем антифриза.
Особенности работы
На ВАЗ 2110 применена жидкостная система охлаждения, имеющая принудительную циркуляцию. Когда двигатель нагревается (оптимальная рабочая температура примерно 90-95°С), возникает избыточное давление, которое обеспечивает выпускной клапан крышки расширительного бачка. Чтобы не возникал перегрев, когда давление доходит примерно до 1,2 -1,4 кгс/см2, клапан открывается. Впускной же начинает функционировать, когда двигатель остывает и его давление относительно атмосферного, падает.
Если баланс давления по какой-то причине не соблюдается, тогда и возникает перегрев, который грозит двигателю многими дорогостоящими неприятностями.
Постоянная рабочая температура обеспечивается, а также поддерживается термостатом и электро вентилятором. Датчик, находящийся на головке блока цилиндров, передает блоку управления данные о температуре ОЖ, и уже оттуда поступает команда, на которую быстро реагирует система охлаждения, чтобы устранить перегрев двигателя.Если машина имеет электронный впрыск, на ней также есть дополнительный датчик, сообщающий на ЭБУ, есть ли перегрев мотора.
Вентилятор радиатора
Помпа (насос) подает ОЖ, которую распределяет термостат. Когда двигатель только начинает работать, ему необходим подогрев до рабочей температуры. Тогда термостат обеспечивает движение жидкости по малому кругу (без включения циркуляции жидкости через радиатор). Таким образом, в малый круг попадают:
- отопитель, обеспечивающий подогрев салона;
- блок подогрева карбюратора (если у вас не ВАЗ инжектор);
- впускной коллектор;
- подогрев блока дроссельного узла.
После того, как состоялся подогрев двигателя до температуры около 90°С, термостат посылает часть жидкости через радиатор, а когда уже датчик показывает, что начинается перегрев, вся ОЖ начинает циркуляцию по большому кругу.
Авторемонт
Процесс сгорания топливной смеси в цилиндрах двигателя сопровождается высвобождением большого количества тепла, которое нагревает двигатель. Если не охлаждать двигатель во время работы, то через несколько минут его температура превысит критическую, и он разрушится. Чтобы этого не произошло, в автомобиле применяется система охлаждения двигателя.
Состав системы охлаждения двигателя:
- охлаждающая жидкость (тосол или антифриз);
- радиатор;
- вентилятор;
- термостат;
- водяной насос (помпа);
- соединительные патрубки;
- расширительный бачок;
- отопитель салона.
Водяной насос (помпа) начинает работать вместе с двигателем. Как только двигатель заработал, вращающиеся лопасти помпы заставляют охлаждающую жидкость циркулировать по малому кругу системы охлаждения (минуя радиатор). Это надо для того, чтобы двигатель как можно быстрее прогрелся и вышел на свою рабочую температуру.
Когда температура охлаждающей жидкости работающего двигателя достигла рабочего значения, открывается термостат и охлаждающая жидкость начинает циркулировать по большому кругу — через радиатор.
Охлаждающая жидкость (тосол, антифриз) подается в радиатор через верхний патрубок, проходит сверху вниз по его сотам, и через нижний патрубок (уже охлажденная жидкость) подается обратно в рубашку двигателя.
Когда температура охлаждающей жидкости поднимается к верхним значениям (100 °C и более), включается вентилятор, который усиливает поток воздуха через решетку радиатора и увеличивает эффективность охлаждения. На старых машинах вентилятор соединен жестко ремнем с валом помпы и вращается постоянно.
Чтобы жидкость в системе охлаждения не замерзала при низких температурах и не закипала при 100 °C, применяются специальные охлаждающие жидкости: тосол или антифриз. Эти жидкости содержат этиленгликоль или пропиленгликоль — химические соединения, не дающие воде замерзать. Кроме того, охлаждающие жидкости содержат ингибиторы ржавчины, коррозии и вспенивания, что предотвращает образование ржавчины на металлических поверхностях двигателя и радиатора, смазывает водяной насос и не дает жидкости вспениваться, циркулируя по системе.
ВНИМАНИЕ! Не используйте в качестве охлаждающей жидкости воду!!!!. Вода — довольно агрессивная среда, которая быстро разрушает все металлические детали системы охлаждения. При нагреве охлаждающая жидкость расширяется и увеличивается в объеме
Поскольку система охлаждения является герметичной, то излишки охлаждающей жидкости выталкиваются в расширительный бачок, который соединен гибким шлангом в горловиной радиатора. Когда охлаждающая жидкость остывает, она опять подается в систему охлаждения через нижний патрубок расширительного бачка. Расширительный бачок служит также для залива и долива охлаждающей жидкости в систему охлаждения. При открытии крышки расширительного бачка надо быть очень осторожным, т.к. горячие пары могут ошпарить вашу руку
При нагреве охлаждающая жидкость расширяется и увеличивается в объеме. Поскольку система охлаждения является герметичной, то излишки охлаждающей жидкости выталкиваются в расширительный бачок, который соединен гибким шлангом в горловиной радиатора. Когда охлаждающая жидкость остывает, она опять подается в систему охлаждения через нижний патрубок расширительного бачка. Расширительный бачок служит также для залива и долива охлаждающей жидкости в систему охлаждения. При открытии крышки расширительного бачка надо быть очень осторожным, т.к. горячие пары могут ошпарить вашу руку.
В салоне автомобиля находится еще один небольшой радиатор, спрятанный под торпедо, который принято называть отопителем салона автомобиля, или просто — печкой. В холодное время года водитель открывает заслонку печки, и нагретая охлаждающая жидкость начинает циркулировать через теплообменник, нагревая воздух в салоне автомобиля.
Система охлаждения довольно проста и при нормальной работе не требует какого-либо обслуживания. Если утечек охлаждающей жидкости нет, то можно спокойно ездить пару лет. Раз в два года рекомендуется полностью менять охлаждающую жидкость в системе охлаждения автомобиля. Также, надо следить за состоянием резиновых патрубков, поскольку резина со временем пересыхает и растрескивается. Очень будет неприятно, если в дороге вдруг произойдет разрыв патрубка — дальнейшее движение будет практически невозможно. Поэтому, имеет смысл через 5-6 лет проводить полную замену всех резиновых патрубков на новые.
В начало страницы
Виды систем охлаждения
Всего на двигателях внутреннего сгорания используется два типа охлаждения – воздушное и жидкостное.
Воздушная система охлаждения, ее конструкция, недостатки
Устройство воздушной системы охлаждения двигателя
В силу ряда недостатков на автомобильном транспорте воздушная система широкого распространения не получила, хотя конструктивно она значительно проще, чем жидкостная.
Основным ее элементом являются ребра охлаждения на цилиндрах.
Тепло, выделяемое от цилиндров, распространялось на эти ребра, а проходящий через них поток воздуха осуществлял его отвод. Для создания потока дополнительно конструкция системы могла включать турбину – специальную крыльчатку, с приводом от коленчатого вала и рукав, которым создаваемый поток воздуха направлялся на цилиндры. Это вся конструкция воздушной системы.
На автотранспорте воздушная система практически не используется, потому что:
- невозможна регулировка температурного режима (зимой мотор не выходил на необходимую температуру, а летом – очень быстро перегревался);
- чтобы обеспечить равномерное распределение потока воздуха, каждый цилиндр стоял отдельно;
- во время стоянки с заведенным мотором даже при наличии турбины поток воздуха очень слабый, что приводит к быстрому перегреву;
- невозможно организовать обогрев салона.
Охлаждающие жидкости
Внутри системы перемещается теплоноситель (жидкость), который при проходе через радиатор охлаждается и возвращается в мотор. Условно все ОЖ делятся на несколько видов:
- Дистиллированная вода. Наиболее экономный вариант, не предусматривающий покупки дополнительного средства. Применяется в теплое время года, когда нет риска замерзания системы.
- Тосол — старое название ОЖ, применяемой в СССР. Раньше такие составы заливались в «Жигули», но сегодня почти не применяются.
- Антифризы — современные охлаждающие жидкости, в состав которых входят специальные присадки. Они отличаются по ресурсу, особенностям защиты от коррозии, наличием добавок и другими особенностями.
Задача современных антифризов состоит в отводе тепла, защите от коррозии и чистке радиатора автомобиля от накопившихся внутри загрязнителей.
При этом антикоррозийная функция считается самой важной, а эффективность этой опции напрямую влияет на цену. При выборе ОЖ необходимо ориентироваться на рекомендации производителя в привязке к марке автомобиля
