Регулирующий клапан охлаждающей жидкости что это

Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания: как это работает

Назначение системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания состоит в отводе тепла от нагретых деталей мотора с помощью охлажденной среды (жидкости, газа или того и другого вместе) для сохранения рабочего диапазона температур двигателя и защиты его от перегрева независимо от условий эксплуатации. Как устроена система охлаждения, какие её виды бывают и в чем заключается принцип работы подробно разобрано в этой статье.

Функции системы охлаждения двигателя автомобиля

Помимо основной функции в виде отвода тепла от мотора, система охлаждения двигателя (сокращенно СОД) выполняет и другие задачи:

• Охлаждения смазывающих жидкостей в автоматических коробках передач;
• Охлаждения выхлопных газов в системе рециркуляции отработавших газов;
• Охлаждения воздуха в системе турбонаддува;
• Охлаждения систем смазки двигателя;
• Нагрева воздуха в системе отопления и кондиционирования.

Выход из строя или низкая эффективность работы системы охлаждения ведет к повышенному износу и выходу из строя двигателя деталей двигателя. Рабочая температура современных бензиновых двигателей составляет 100-120°C (или 70-90°C для дизельных моторов), а с учетом облегченных конструкций нынешних моторов и увеличенной мощностью по отношению к объему даже кратковременный перегрев гарантирует мгновенную или очень скорую поломку двигателя. Поэтому правильная работа системы охлаждения в современных автомобилях является гарантом работоспособности и ресурса силовой установки.

Виды систем охлаждения двигателя

Системы охлаждения двигателей внутреннего сгорания делятся на три основных типа: жидкостные (водяные), воздушные и гибридные (комбинированные — для охлаждения используется и воздух и жидкость).

Жидкостная система охлаждения

Жидкостные системы охлаждения делятся на несколько типов — замкнутого, не замкнутого и открытого типа. В системах незамкнутого жидкостного охлаждения охлаждающая жидкость (сокращенно ОЖ) подается извне, отводит тепло от его источника и направляется во внешнюю среду. Например, для охлаждения режущего инструмента подается поток смазки, поступающий самотеком в маслосборники. В открытых системах жидкостного охлаждения нагревательный элемент расположен в объеме теплоносителя, а тот в свою очередь помещен в охладитель. Системы открытого типа применяют, например, для охлаждения трансформаторов. В автомобилях используются только системы замкнутого жидкостного охлаждения, когда жидкая среда находится в герметичном контуре.

Для ускорения теплообмена дополнительно к замкнутой жидкостной системе может подключаться воздушная — такая связка широко применяется в автомобилестроении и называется комбинированной (или гибридной) системой охлаждения.

Комбинированная (гибридная) система охлаждения

По герметичному жидкостному контуру принудительно циркулирует жидкость, которая нагревается в рубашке охлаждения двигателя и остывает в радиаторе охлаждения. Дополнительно рядом с радиатором установлен вентилятор, который включается при повышении температуры охлаждающей жидкости выше заданного значения. Такая система применяется на абсолютном большинстве современных автомобилей.

В качестве охлаждающей жидкости сегодня чаще всего применяется антифриз — специальная жидкость на основе этиленгликоля, которая не замерзает при низких температурах (в народе называют «незамерзайка»). Ранее использовали простую воду. В СССР распространение получили антифризы марки Тосол, под которой выпускался целый ряд технических жидкостей для автомобилей. Охлаждающие жидкости этого бренда под названиями «Тосол-А» и «Тосол-АМ» были так популярны, что слово «тосол» стало народным синонимом «антифризу».

Принципиальная схема охлаждения одинаковая как для бензиновых, так и дизельных двигателей. В этой статье мы рассмотрим общую схему, которая актуальна для обоих видов моторов. Порядок расположения элементов может отличаться от автомобиля к автомобилю, но основные компоненты, обеспечивающие правильную работу системы охлаждения — одинаковые.

Устройство жидкостной системы охлаждения двигателя

Радиатор охлаждения (1):

Радиатор охлаждения автомобиля (или воздушный теплообменник) служит для рассеивания тепла в атмосферу. Состоит из трубок, по которым циркулирует антифриз, и большого количества пластин (рёбер), которые увеличивают поверхность для ускорения теплообмена. Радиаторы изготавливаются из легко проводящих тепло материалов — медь (трубки) и алюминий (пластины). Радиаторы с медными трубками более долговечны, однако с целью удешевления их часто делают алюминиевыми, что сказывается на долговечности. Иногда эти теплообменники комплектуется пробкой радиатора (воздушным клапаном), выполняющим ту же функцию, что и крышка расширительного бачка.

Вентилятор (2):

Вентилятор радиатора — создает мощный поток воздуха, ускоряя охлаждение радиатора (при движении на малой скорости, в жаркую погоду, в пробках и т.д.). В современных автомобилях работает от электродвигателя и имеет несколько скоростей вращения, которые автоматически выбирает и включает бортовой компьютер, используя показания датчиков температуры. При включении кондиционера вентилятор радиатора включается принудительно на максимальной скорости и работает постоянно.

Водяной насос (3):

Водяной насос, или жидкостной насос, или помпа — отвечает за циркуляцию охлаждающей жидкости в системе. Приводится в движение ременной передачей от вала двигателя (чаще) или от электродвигателя (реже). В связи со сложными условиями работы является расходным элементом — по регламенту меняется вместе с ремнем газораспределительного механизма (ГРМ) и роликами. На двигателях с цепной системой газораспределения автопроизводители рекомендуют менять жидкостной насос каждые 90 000 километров пробега.

Термостат (4):

Термостат — в системах охлаждения автомобиля регулирует движение охлаждающей жидкости (по малому или большому кругу) с целью ускорения прогрева двигателя и поддержания оптимальной температуры его работы. Когда мотор не прогрет до рабочей температуры термостат закрыт и жидкость движется только по малому кругу (рубашка охлаждения мотора и радиатор отопителя салона), после прогрева термостат открывается, и жидкость движется по большому кругу (через радиатор охлаждения). Термостат состоит из штока, клапана, пружины и баллона с термочувствительной жидкостью (термобаллона). Под воздействием температуры жидкость в баллоне расширяется и преодолевает сопротивление пружины, открывая тем самым клапан.

Вентилятор отопителя (5):

Вентилятор отопителя — прогоняет очищенный от крупных частиц салонным фильтром уличный воздух через радиатор отопителя, тем самым снимает с него тепло, которое далее идет по воздуховодам и подается в салон. На машинах с кондиционером этот же вентилятор обдувает испаритель, снимая с него холод. Состоит из электродвигателя, крыльчатки и корпуса. Обычно располагается в салоне автомобиля — непосредственно в системе воздуховодов, реже — за моторным щитом.

Радиатор отопителя (6):

Радиатор отопителя, или печка — обычный теплообменник (конденсатор), который служит для отвода тепла в салон автомобиля. Устройство, схема подключения и принцип работы аналогичны основному радиатору. Главное отличие — радиатор отопителя меньше. Теплообменник постоянно нагрет, поскольку напрямую подключен к системе охлаждения автомобиля. Съем тепла с него осуществляется вентилятором — если он выключен, или перекрыта заслонка конденсатора (салонной печки) — в салон тепло попадать не будет.

Расширительный бачок (7):

Расширительный бачок предназначен для хранения излишков охлаждающей жидкости (антифриза), которые возникают в результате расширения этой жидкости в процессе нагрева. В автомобилях используют расширительные бачки открытого типа — закрывающая их крышка одновременно является клапаном (в некоторых автомобилях это просто крышка, а клапан находится на радиаторе), который поддерживает избыточное давление охлаждающей жидкости. Бачки делают из полупрозрачного пластика (для удобства контроля уровня жидкости) и располагают их в верхней точке системы охлаждения с целью недопущения появления воздушных пробок.

Все элементы соединены в замкнутый контур посредством патрубков (шлангов), отводов и втулок. Немаловажную роль в корректной работе системы охлаждения играет датчик температуры охлаждающей жидкости, обычно их ставят два — один дает показания на приборную панель, другой передает данные бортовому компьютеру. На основании температуры, например, может меняться состав топливовоздушной смеси, включаться или выключаться повышенные (прогревочные) обороты и вентилятор охлаждения.

Также часто в систему охлаждения мотора, особенно мощных двигателей, входит масляный радиатор (в основном это жидкостно-масляный теплообменник), который охлаждает моторное масло до температуры близкой к температуре ОЖ.

Принцип работы жидкостной (гибридной) системы охлаждения автомобиля

В каналы блока и головки цилиндров (так называемую рубашку охлаждения) подается жидкость с помощью водяного насоса (помпы). Жидкость забирает на себя часть тепла от двигателя и охлаждается в радиаторе. В системе охлаждения есть два круга обращения охлаждающей среды — малый и большой. Выбор пути регулируется термостатом — на «холодную» жидкость движется только по рубашке охлаждения (малый круг, иногда в него входит и радиатор отопителя) не попадая в радиатор, что ускоряет выход мотора на рабочую температуру.

Схема системы охлаждения двигателя

С повышением температуры жидкости в системе (отслеживается датчиками температуры) — термостат начинает приоткрывать путь на для жидкости на большой круг, в котором задействованы все элементы системы охлаждения как на приведенной выше схеме. Чем выше температура жидкости — тем сильнее открыт термостат. Если при максимальном открытии термостата температура продолжает расти и достигает определенного значения — включается вентилятор охлаждения радиатора, который ускоряет охлаждения жидкости.

Воздушная система охлаждения

Воздушные системы в свою очередь делятся на два типа — естественного и принудительного охлаждения. Естественная система воздушного охлаждения является наиболее примитивным вариантом — отвод тепла осуществляется с помощью оребрения на поверхности цилиндров (как на радиаторах воздушного охлаждения). Однако простота конструкции в купе с низкой теплоёмкостью воздуха создает ряд ограничений и проблем:

• Невозможность применения на компактных и мощных двигателях из-за слабого отвода тепла;
• Неравномерное охлаждение и как следствие необходимость решения проблем локального перегрева ДВС, в частности увеличивать поверхность оребрения в местах аэродинамической тени, располагать более горячие выпускные клапана «лицом» к потоку воздуха;
• Необходимость не допускать сильного загрязнения пластин охлаждения, поскольку из-за этого сильно падает эффективность отвода тепла.

На сегодняшний день воздушное охлаждение естественно типа еще можно встретить на мотоциклах, мопедах и авиатехнике. На легковых автомобилях уже не применяется, на мототехнике вытесняется жидкостным охлаждением из-за возросшей форсировки моторов.

Двигатель Yamaha XVS950A

Принудительная система воздушного охлаждения применяется в стационарных объектах и технике, доступ воздуха к двигателю которой ограничен в следствие наличия капота или иных элементов на пути воздушного потока. В этом случае обдув двигателя осуществляется с помощью вентилятора. Конструкция по сравнению с системами естественного воздушного охлаждения усложнена только наличием вентилятора и тоже относится к простым. Также очевидным плюсом такой системы является отсутствие охлаждающей жидкости, как собственно и системы для ее циркуляции. Минусы: большие габариты двигателя, низкая эффективность охлаждения, высокий уровень шума от вентилятора. Как и у естественного воздушного охлаждения есть проблемы с неравномерным обдувом.

Самая известная машина с принудительной системой воздушного охлаждения — «Запорожец». Такого же типа охлаждение ставили на моторы моделей Volkswagen Kafer, Fiat 500, Citroen 2CV, Tatra 613. Volkswagen Type 2. В современных автомобилях принудительная система воздушного охлаждения не применяется. Но иногда умельцы реставрируют старые автомобили с двигателями с таким охлаждением. Например, вот экземпляр восстановленного Porsche 911 с четырехлитровым мотором с воздушным охлаждением (форсированный до 390 л.с и конструктивно доработанный):

Двигатель Porsche 911 с воздушным охлаждением

На этом знакомство с системой охлаждения двигателей автомобилей окончено. Типовые неисправности и поломки таких систем — тема для отдельной статьи. Если остались вопросы — не стесняйтесь, задавайте.

Источник

Автомобильный термостат. Как он работает и основные причины поломок

Про термостат слышали все автомобилисты, но не все видели его вживую — немудрено, ведь он скрыт в недрах системы охлаждения. Что же такое автомобильный термостат? Как он работает и из-за чего выходит из строя? Отвечаем на частые вопросы об этой маленькой, но важной детали двигателя.

Что такое термостат

В общем смысле термостат — устройство для поддержания статичной (постоянной) температуры, что следует из его названия. Термостаты разной конструкции есть во многих приборах и механизмах, от водонагревателей до холодильников. Есть термостат и в автомобильном двигателе внутреннего сгорания (с жидкостным охлаждением, конечно).

В автомобиле термостат регулирует температуру охлаждающей жидкости (антифриза): ускоряет прогрев холодного мотора и обеспечивает отвод тепла от горячего. Так двигатель работает эффективнее и комфортнее для водителя, особенно зимой — без термостата печка почти всё время дула бы холодным воздухом.

Конструкция термостата

Классический термостат представляет собой подвижный клапан, который приходит в движение из-за изменения внешней среды — нагрева или охлаждения антифриза. Для этого в нём есть термоэлемент, заполненный веществом, напоминающим по структуре воск — церезином, с добавлением медного порошка, графита или алюминия для лучшей теплопроводности. При определённой температуре антифриза церезин расширяется, открывая клапан термостата. При остывании мотора церезин сжимается, и термостат вновь закрывается.

Момент начала движения клапана термостата и температура его полного открытия у каждой модели двигателя свои: обычно это 70–95 °С и 90–100 °С соответственно. Температура начала срабатывания указана на корпусе термостата.

Термостат может быть одноклапанным и двухклапанным — последний не только открывает большой круг системы охлаждения, но и одновременно закрывает малый, что важно для правильной циркуляции антифриза. На большинстве современных двигателей используются двухклапанные термостаты. Помимо основных клапанов для антифриза в термостате обычно есть ещё один маленький воздушный клапан — он нужен для удаления воздушных пробок из системы охлаждения.

Как работает термостат

Корпус термостата — это своеобразный тройник системы охлаждения, в центре которого термостат распределяет потоки антифриза. Один из патрубков подводит к нему охлаждающую (и уже охлаждённую) жидкость от основного радиатора, другой служит для перепуска антифриза из двигателя, а третий направляет поток жидкости к водяному насосу (помпе).

При холодном запуске двигателя температура антифриза равна температуре окружающего воздуха, что далеко от нормальной рабочей температуры двигателя (80–90 °С). Чтобы ускорить прогрев, термостат блокирует поток охлаждающей жидкости к радиатору, пуская антифриз по так называемому малому кругу — через рубашку охлаждения двигателя. При повышении температуры жидкости клапан термостата приоткрывается, включая в работу большой круг системы охлаждения с основным радиатором. Пока клапан находится в промежуточном положении, в радиатор направляется лишь часть жидкости, которая затем подмешивается к горячему потоку из малого круга — так термостат поддерживает оптимальную рабочую температуру двигателя.

Когда режима смешивания не хватает для эффективного охлаждения мотора, термостат полностью открывается, исключая из работы малый круг — антифриз начинает циркулировать только через радиатор. И наоборот: при снижении температуры клапан термостата закрывается, вновь пуская охлаждающую жидкость по малому кругу.

Поддержание оптимальной температуры двигателя важно не столько для эффективной работы печки (хотя её водитель ощущает в первую очередь), сколько для полного сгорания рабочей смеси, снижения токсичности отработанных газов и увеличения ресурса двигателя. На некоторых моторах даже устанавливают несколько термостатов и/или термостаты с электронным управлением, чтобы более точно регулировать температуру в каждом контуре системы охлаждения.

Причины и признаки неисправности термостата

Иногда термостат выходит из строя, попросту заклинивая. Чаще всего это происходит из-за коррозии внутри радиатора, некачественного или старого антифриза: частицы накипи или ржавчины оседают на термоэлементе термостата, из-за чего тот становится нечувствительным к изменению температуры жидкости в системе и перестаёт двигать клапан. Но иногда термостат заклинивает и механически.

Термостат может заклинить в разных положениях: в полностью открытом, закрытом или промежуточном. Если термостат полностью закрыт, антифриз циркулирует только по малому кругу, что вызовет перегрев двигателя практически в любом режиме работы, при этом радиатор останется холодным. Полностью открытый заклинивший термостат тоже нетрудно вычислить: с ним двигатель будет прогреваться очень долго, а зимой даже не достигнет рабочей температуры.

А вот заклинивший в промежуточном положении термостат вычислить непросто. Поэтому, в случае проблем с системой охлаждения, термостат часто меняют превентивно, на всякий случай — просто чтобы исключить его из списка возможных причин. Благо, стоит он недорого.

Другая распространённая проблема — утечка охлаждающей жидкости — связана не с самим термостатом, а с его прокладкой, которая со временем перестаёт обеспечивать герметичность. Если вы меняете термостат, обязательно смените и прокладку, чтобы не пришлось сливать антифриз и разбирать систему охлаждения заново, обнаружив утечку.

Как проверить термостат

Снятый с машины термостат можно проверить в домашних условиях. Для этого его помещают в закипающую воду и смотрят, открывается ли клапан. Выглядит эффектно, но такая проверка, к сожалению, мало что даёт — лишь подтверждение, что термостат сохранил подвижность. Но при какой температуре он открывается? Чтобы тест был действительно полезным, нужно использовать термометр и контролировать температуру воды, сравнивая её с номинальной температурой начала открытия термостата.

Горячий и холодный термостат. Температура открытия

В магазинах можно купить термостат с разной температурой начала открытия: от 76–78 °С (холодный термостат) до 92–95 °С (горячий термостат). Если система охлаждения работает исправно и не создаёт проблем, стоит использовать термостат, идентичный заводскому — как правило, это 82 или 88 °С. Но при необходимости можно регулировать температурный режим двигателя установкой нештатного термостата.

Если двигатель автомобиля изначально очень горячий и склонен к перегреву при нагрузках (например, из-за слишком тесного подкапотного пространства или маленького радиатора), можно немного улучшить его охлаждение, установив термостат с ранним открытием. А если на дворе зима и у вас проблемы с прогревом машины, горячий термостат поможет мотору не терять тепло — в Сибири это популярный зимний тюнинг.

Узнать температуру открытия штатного термостата можно с помощью онлайн-каталога запчастей. Выберите свой автомобиль, найдите на схеме системы охлаждения термостат и посмотрите, какие аналоги предлагает интернет-магазин — у большинства производителей характеристики термостата отражены в артикуле. Другой способ — подбор по снятому образцу: температура открытия клапана указана прямо на корпусе термостата.

Езда без термостата

А можно ли ездить вообще без термостата? Иногда так борются с летними перегревами: полностью демонтируют термостат, принудительно включая большой контур охлаждения в работу. Но делать так не нужно. Вспомните основное назначение термостата: не способствовать охлаждению или нагреву мотора, а обеспечивать его термическую стабильность. Без термостата не будет режима подмешивания охлаждающей жидкости и перекрытия малого круга (что грозит локальными перегревами), нарушится расчётная циркуляция антифриза в системе. А во многих режимах работы двигатель окажется недогретым, что порой не менее вредно, чем перегрев. Пониженная температура двигателя (без термостата он может не нагреться и до 70 °С) негативно влияет на сгорание топливно-воздушной смеси в цилиндрах: мотор зарастает нагаром, выходят из строя свечи, лямбда-зонды, нейтрализаторы выхлопа. Поэтому, если ваш двигатель хронически перегревается, поставьте холодный термостат с ранним открытием, но не удаляйте его из системы полностью. И поищите другие причины перегрева: отказавший электромотор или вискомуфту вентилятора, забитый радиатор или изношенную помпу.

Уделяйте термостату должное внимание: вовремя меняйте его, правильно подбирайте температуру открытия и не забывайте о замене прокладке — это избавит от многих проблем с двигателем.

Источник