Как циркулирует жидкость в системе охлаждения двигателя?

Для того, чтобы выполнять возложенные на них задачи должным образом, системы охлаждения бывают разными. Различаются они способами охлаждения. Системы бывают трех видов:

Охладительная система мотора авто

Самым распространенным является способ охлаждения, работающий на жидкости. Он обеспечивает равномерное распределение холода и обладает самым низким уровнем шума при работе.

Компоненты СО

Схемы работы охлаждающих механизмов включают в себя множество элементов. Каждая из деталей выполняет свои функции, соответственно, для идеальной работы всех систем элементы должны быть в хорошем состоянии, а также они не должны поддаваться воздействию внешних негативных факторов. Бывают случаи, когда не циркулирует охлаждающая жидкость и это является признаком того, что работа одного из компонентов проходит неправильно.

Радиатор. Его задача — снижение температуры хладагента под постоянным потоком холодного воздуха. Отдача тепла увеличивается, тем самым повышая эффективность и охладительные возможности, позволяя выполнять больше работы за меньший срок.

Схема циркуляции ОЖ

Схема циркуляции охлаждающей жидкости состоит из большого круга и маленького. Пока двигатель холодный охлаждающая жидкость не циркулирует только по большому кругу. Малый круг ограничивается рубашкой охлаждения и радиатором. Термостат не открывается, пока двигатель не разогреется и температура не достигнет необходимого уровня. Также во время циркуляции по малому кругу термостат закрывает к радиатору проток жидкости.

В целом так выглядит СО ДВС машины

Видео «Устройство и принцип работы охладительной системы»

В этом видео показано, как происходит процесс циркуляции антифриза в системе охлаждения.

Как циркулирует ОЖ в двигателе

Функции системы охлаждения

Температура в цилиндрах при работе мотора может достигать 800-900 градусов. Даже через несколько секунд без работы устройств охлаждения температура мотора поднимается до недопустимой отметки. Процессы отвода тепла защищают механизмы и детали, которые также поддерживают нормальное рабочее состояние и ускоряют прогрев машины.

Охладительная система транспортного средства

Однако, это не все функции, которые возложены на работу охлаждающей схемы автомобиля. Более современные разработки могут выполнять и другие задачи, которые способствуют нормальной работе мотора и увеличению срока его эксплуатации. Среди них:

1. Нагрев воздуха. Чаще всего данная функция относится к устройствам отопления, кондиционирования и вентиляции.
2. Охлаждение масла. Без смазки автомобиль тоже может подвергаться перегреву, а иногда это случается даже от постоянной работы мотора, поэтому на помощь приходит охлаждающий реагент.
3. Охлаждение газов в механизме рециркуляции.
4. Охлаждение жидкости в коробке передач. Рабочие жидкости в автоматической коробке тоже требуют понижения их температуры.

Для того, чтобы выполнять возложенные на них задачи должным образом, системы охлаждения бывают разными. Различаются они способами охлаждения. Системы бывают трех видов:

1. Жидкостная система закрытого типа;
2. Воздушная система открытого типа;
3. Комбинированная система.

Охладительная система мотора авто

Самым распространенным является способ охлаждения, работающий на жидкости. Он обеспечивает равномерное распределение холода и обладает самым низким уровнем шума при работе.

Компоненты СО

Схемы работы охлаждающих механизмов включают в себя множество элементов. Каждая из деталей выполняет свои функции, соответственно, для идеальной работы всех систем элементы должны быть в хорошем состоянии, а также они не должны поддаваться воздействию внешних негативных факторов. Бывают случаи, когда не циркулирует охлаждающая жидкость и это является признаком того, что работа одного из компонентов проходит неправильно.

1. Радиатор. Его задача – снижение температуры хладагента под постоянным потоком холодного воздуха. Отдача тепла увеличивается, тем самым повышая эффективность и охладительные возможности, позволяя выполнять больше работы за меньший срок.
   
2. Масляный радиатор может быть установлен наряду с основным. Он предназначен для охлаждения смазывающего вещества.
3. Еще один вид устройства того же типа, радиатор, предназначенный для охлаждения отработанных газов. Он необходим для снижения температуры горения топливной смеси.
4. Задача теплообменника – нагревать воздух. Функционирование этого устройства будет более эффективным в случае его установки на месте выхода хладагента из мотора.
5. Расширительный бачок помогает компенсировать изменяющийся объем ОЖ в результате ее расширения.
6. Циркуляция и перемещение ОЖ обеспечивается насосом с центробежной тягой. Такой насос очень часто называют помпой. Система работы может различаться в зависимости от вида устройства. В частности, бывают насосы на ремне, а бывают — на шестернях. Некоторые мощные двигатели требуют установки дополнительного насоса того же типа.
7. Термостат. Цель работы данного приспособления заключается в установке уровня и количества хладагента. Весь хладагент контролируется, благодаря чему поддерживается наиболее приемлемый режим температуры. Найти термостат можно посередине между радиатором и охлаждающей рубашкой в патрубке.
   
8. Термостат с электроподогревом тоже встречается на мощных моторах. Полное открытие такого термостата происходит при сильной нагрузке на ДВС.
9. Вентилятор – важная деталь радиатора. Он повышает интенсивность охлаждения и может работать на разных приводах, таких как механический, электрический или гидравлический. Чаще всего автомобили оснащены электроприводом.
10. Элементы системы управления имеют свое предназначение и позволяют пользоваться всей системой на полную мощность. Датчик температуры выводит необходимую информацию на экран, преобразовав ее в сигнал.
11. Электронный блок управления принимает сигналы от датчика, преобразовывает их в исполняющие сигналы и передает кодированный сигнал на такие же устройства.
12. Исполняющие устройства выполняют поставленные на них задачи, получив определенный сигнал. Среди них есть: нагреватель, реле, БУ вентилятора, другое реле для двигателя.
    

Схема циркуляции ОЖ

1. Схема циркуляции охлаждающей жидкости состоит из большого круга и маленького. Пока двигатель холодный охлаждающая жидкость не циркулирует только по большому кругу. Малый круг ограничивается рубашкой охлаждения и радиатором. Термостат не открывается, пока двигатель не разогреется и температура не достигнет необходимого уровня. Также во время циркуляции по малому кругу термостат закрывает к радиатору проток жидкости.

В целом так выглядит СО ДВС машины

Видео «Устройство и принцип работы охладительной системы»

В этом видео показано, как происходит процесс циркуляции антифриза в системе охлаждения.

Схема движения охлаждающей жидкости

Система охлаждения включает в себя множество функций, и, соответственно, много деталей. В двигателе циркуляция охлаждающей жидкости имеет огромное значение. Если жидкость не будет циркулировать, существует вероятность, что она закипит. Каждая деталь выполняет отдельную функцию, обеспечивая общую работу.

Система охлаждения

Условно всю систему можно разделить на отдельные детали и рассмотреть их по отдельности:

Радиатор – снижает температуру благодаря постоянному потоку холодного воздуха. По сути, исполняет роль огромного кондиционера или вентилятора. Без него невозможно охлаждение жидкости, а значит – и работы двигателя, в общем. Высокая вероятность взрыва автомобиля. Наряду с ним возможна установка масляного радиатора. Они предназначены для охлаждения масла и смазывающих веществ. Существует так же радиатор для охлаждения отработанных газов. Работа этой детали крайне важна.

Теплообменник – эта деталь наоборот нагревает воздух. Она предназначена, чтобы нагревать воздух именно внутри системы. Благодаря ему, машину легко заводить в холодную пору года. Жидкость поглощает горячий воздух, постепенно нагреваясь.

Благодаря тому, что охлаждающая жидкость в двигателе циркулирует все процессы в системе происходит очень быстро.

Насос – обеспечивает перемещение жидкости и ее циркуляцию. Длительный застой заставляет ее закипать, а двигатель перегреваться, что производит к многочисленным поломкам внутри системы. Циркуляция ОЖ это главный процесс в двигателе, благодаря которому обеспечивается его правильная работа, нагревание и охлаждение.

Термостат – регулирует количество хладагента. Благодаря контролю его уровня имеем наиболее удобный способ регуляции температуры.

Температурный датчик исполняет регулировочную функцию. Он, как мозг, отвечает за своевременное срабатывание охлаждающих механизмов.

Благодаря исправности всех деталей обеспечивается:

Правильная работа двигателя;

Быстрая регуляция воздуха внутри двигателя;

Правильная работа всей машины;

Принцип работы охладительной системы

Система охлаждения похожа на кровеносную систему человека, она имеет два круга: большой и маленький. Внутри магистралей циркулирует охладитель, который способствует правильной работе. Пока он циркулирует только по большому кругу, малый круг прогревает только радиатор и рубашку. После нагревания жидкость попадает в большой круг, и двигатель запускается. На схеме движения охладительной жидкости можно заметить, что до прогрева машины не происходит циркуляции в двигателе. В холодном виде мотор не готов к запуску, а соответственно – машина не поедет.

Только так можно избежать поломок и дальнейших неполадок в моторе. Но, что парадоксально, при самом запуске двигатель и жидкость в нём холодные.

Как избежать поломок авто в разных погодных условиях

Осторожным за рулем нужно быть всегда. Только так вы и машине не повредите, и сами целыми останетесь. Стоит помнить: автомобиль тоже не камень, он может ломаться, перегреваться, подводить. Чтобы подобных коллапсов не произошло нужно всегда следить да состоянием своей машины.

Особенно важно быть аккуратным в плохую погоду:

• Снег;
• Дождь;
• Жара:
• Гололед;

В этих условиях железные кони еще более уязвимы и риск его повредить крайне высок. К тому же, обслуживание транспорта нынче обходится крайне дорого, если чувствуете, что ваша машина в такую погоду не поедет: покатайтесь на маршрутке или метро.

В жаркую погоду

Особенно внимательным нужно быть и в жару, ведь в это время машины перегреваются, жидкость в двигателе закипает не только от длительной работы, но и от жары. Старайтесь часто проверять исправность мотора, следить за уровнем масла, смотреть, чтобы в систему не попал мусор или пылинки. Частой поломкой во всех погодных условиях является радиатор, который так и норовит подтекать, тем самым создавая вероятность поломки или засорения всей охлаждающей системы.

В плохих погодных условиях может работать плохо любая техника, но особое внимание стоит уделить именно двигателю и его составляющим, они и есть сердцем всего механизма. Часто возникают проблемы с охлаждением цилиндров, на это тоже стоит обратить отдельное внимание.

whatisvehicle

Как это работает?

Часть 1 — Жидкостная система охлаждения

[Жидкостная система охлаждения]

Вспомним ещё раз немного про данную систему охлаждения.

В жидкостной системе охлаждения используются специальные охлаждающие жидкости — антифризы различных марок, имеющие температуру загустевания — 40 °С и ниже. Антифризы содержат антикоррозионные и антивспенивающие присадки, исключающие образование накипи. Они очень ядовиты и требуют осторожного обращения. По сравнению с водой антифризы имеют меньшую теплоемкость и поэтому отводят теплоту от стенок цилиндров двигателя менее интенсивно.

Так, при охлаждении антифризом температура стенок цилиндров на 15…20°С выше, чем при охлаждении водой. Это ускоряет прогрев двигателя и уменьшает изнашивание цилиндров, но в летнее время может привести к перегреву двигателя.

Оптимальным температурным режимом двигателя при жидкостной системе охлаждения считается такой, при котором температура охлаждающей жидкости в двигателе составляет 80 …100 °С на всех режимах работы двигателя.

В двигателях автомобилей применяется закрытая (герметичная) жидкостная система охлаждения с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости.

Внутренняя полость закрытой системы охлаждения не имеет постоянной связи с окружающей средой, а связь осуществляется через специальные клапаны (при определенном давлении или вакууме), находящиеся в пробках радиатора или расширительного бачка системы. Охлаждающая жидкость в такой системе закипает при 110… 120 °С. Принудительная циркуляция охлаждающей жидкости в системе обеспечивается жидкостным насосом.

Система охлаждения двигателя состоит из:

• рубашка охлаждения головки и блока цилиндров;
• радиатор;
• насос;
• термостат;
• вентилятор;
• расширительный бачок;
• соединительные трубопроводы и сливные краники.

Кроме того, в систему охлаждения входит отопитель салона кузова автомобиля.

Принцип работы системы охлаждения

Предлагаю сначала рассмотреть принципиальную схему системы охлаждения.

1 — отопитель; 2 — двигатель; 3 — термостат; 4 — насос; 5 — радиатор; 6 — пробка; 7 — вентилятор; 8 — расширительный бачок;
А — малый круг циркуляции (термостат закрыт);
А+Б — большой круг циркуляции (термостат открыт)

Циркуляция жидкости в системе охлаждения осуществляют по двум кругам:

1. Малый круг — жидкость циркулирует при пуске холодного двигателя, обеспечивая его быстрый прогрев.

2.Большой круг — движение циркулирует при прогретом двигателе.

Если говорить проще, то малый круг это циркуляция охлаждающей жидкости БЕЗ радиатора, а большой круг — циркуляция охлаждающей жидкости ЧЕРЕЗ радиатор.

Устройство системы охлаждения различаются по своему устройству в зависимости от модели автомобиля, однако, принцип действия един.

Принцип работы данной системы можно увидеть на следующих видео:

Предлагаю разобрать устройство системы по последовательности работы. Итак, начало работы системы охлаждения происходит при запуске сердца данной системы — жидкостного насоса.

1. Жидкостной насос(water pump)

Жидкостный насос обеспечивает принудительную циркуляцию жидкости в системе охлаждения двигателя. На двигателях автомобилей применяют лопастные насосы центробежного типа.

Искать наш жидкостной насос или же водяную помпу следует на передней части двигателя(передняя часть эта та, которая ближе к радиатору и там где расположен ремень/цепь).

Жидкостной насос соединён ремнём с коленчатым валом и генератором. Поэтому, чтобы найти наш насос достаточно найти коленчатый вал и найти генератор. Про генератор мы поговорим позже, но пока лишь покажу, что нужно искать. Генератор выглядит как цилиндр, прикрепленный к корпусу двигателя:

1 — генератор; 2 — жидкостной насос; 3 — коленчатый вал

Итак, с расположением разобрались. Теперь давайте рассмотрим его устройство. Напомним, что устройство всей системы и её деталей различно, но принцип работы этой системы одинаков.

1 — Крышка насоса; 2 — Упорное уплотнительное кольцо сальника.
3 — Сальник; 4 — Подшипник валика насоса.
5 — Ступица шкива вентилятора; 6 — Стопорный винт.
7 — Валик насоса; 8 — Корпус насоса; 9 — Крыльчатка насоса.
10 — Приемный патрубок.

Работа насоса заключается в следующем: привод насоса осуществляется от коленчатого вала через ремень. Ремень крутит шкив насоса, вращая ступицу шкива насоса(5). Тот в свою очередь приводит во вращение вал насоса(7), на конце которого находится крыльчатка(9). Охлаждающая жидкость поступает в корпус насоса(8) через приёмный патрубок(10), а крыльчатка перемещает её в рубашку охлаждения(через окошко в корпусе, видно на рисунке, направление движение из насоса показано стрелкой).

Таким образом, насос имеет привод от коленвала, жидкость поступает в него через приёмный патрубок и уходит в рубашку охлаждения.

Работу жидкостного насоса можно посмотреть в этом видео(1:48):

Давайте теперь посмотрим, а откуда поступает жидкость в насос? А жидкость поступает через очень важную деталь — термостат. Именно термостат ответствен за температурный режим.

2. Термостат(thermostat)

Термостат автоматически регулирует температуру воды для ускорения прогрева двигателя после пуска. Именно работа термостата определяет, по каком кругу(большому или малому) пойдёт охлаждающая жидкость.

Выглядит сей агрегат примерно вот так в реальности:

Принцип работы термостата очень прост: термостат имеет чувствительный элемент, внутри которого находится твёрдый наполнитель. При определённой температуре он начинает плавиться и открывает основной клапан, а дополнительный наоборот, закрывается.

1, 6, 11 – патрубки; 2, 8 – клапаны; 3, 7 – пружины; 4 – баллон; 5 – диафрагма; 9 – шток; 10 – наполнитель

Работа термостата проста, её можно посмотреть здесь:

Термостат имеет два входных патрубка 1 и 11, выходной патрубок 6, два клапана (основной 8, дополнительный 2) и чувствительный элемент. Термостат установлен перед входом в насос охлаждающей жидкости и соединяется с ним через патрубок 6.

Соединение:

Через патрубок 1 соединяется с рубашкой охлаждения двигателя,

Через патрубок 11 — с нижним отводящим бачком радиатора.

Чувствительный элемент термостата состоит из баллона 4, резиновой диафрагмы 5 и штока 9. Внутри баллона между его стенкой и резиновой диафрагмой находится твердый наполнитель 10 (мелкокристаллический воск), обладающий высоким коэффициентом объемного расширения.

Основной клапан 8 термостата с пружиной 7 начинает открываться при температуре охлаждающей жидкости более 80 °С. При температуре менее 80 °С основной клапан закрывает выход жидкости из радиатора, и она поступает из двигателя в насос, проходя через открытый дополнительный клапан 2 термостата с пружиной 3.

При возрастании температуры охлаждающей жидкости более 80 °С в чувствительном элементе плавится твердый наполнитель, и объем его увеличивается. Вследствие этого шток 9 выходит из баллона 4, и баллон перемещается вверх. Дополнительный клапан 2 при этом начинает закрываться и при температуре более 94 °С перекрывает проход охлаждающей жидкости от двигателя к насосу. Основной клапан 8 в этом случае открывается полностью, и охлаждающая жидкость циркулирует через радиатор.

Работа клапана понятно и наглядно показана на рисунке ниже:

А — малый круг, основной клапан закрыт, перепускной — закрыт. Б — большому круг, основной клапан открыт, перепускной — закрыт.

1 — Входной патрубок (от радиатора); 2 — Основной клапан;
3 — Корпус термостата; 4 — Перепускной клапан.
5 — Патрубок перепускного шланга.
6 — Патрубок подачи охлаждающей жидкости в насос.
7 — Крышка термостата; 8 — Поршень.

Итак, мы разобрались с малым кругом. Разобрали устройство насоса и термостата, соединённых между собой. А теперь давайте перейдём к большому кругу и ключевому элементу большого круга — радиатору.

3. Радиатор(radiator/cooler)

Радиатор обеспечивает отвод теплоты охлаждающей жидкости в окружающую среду. На легковых автомобилях применяются трубчато-пластинчатые радиаторы.

Итак, различают 2 вида радиаторов: разборный и не разборный.

Снизу представлено их описание:

Хочу ещё раз сказать про расширительный бачок (expansion Tank)

Рядом с радиатором или же на нём устанавливается вентилятор. Давайте теперь перейдём к устройству этого самого вентилятора.

4. Вентилятор(fan)

Вентилятор увеличивает скорость и количество воздуха, проходящего через радиатор. На двигателях автомобилей устанавливают четырех- и шестилопастные вентиляторы.

Если применяется механический вентилятор,

Вентилятор включает шесть или четыре лопасти(3), приклепанные к крестовине(2). Последняя привернута к шкиву жидкостного насоса(1), который приводится в движение коленчатым валом с помощью ременной передачи(5).

Как мы уже ранее говорили, в зацепление входит так же генератор(4).

Если применяется электровентилятор,

то вентилятор состоит из электродвигателя 6 и вентилятора 5. Вентилятор — четырехлопастный, крепится на валу электродвигателя. Лопасти на ступице вентилятора расположены неравномерно и под углом к плоскости его вращения. Это увеличивает подачу вентилятора и уменьшает шумность его работы. Для более эффективной работы электровентилятор размещен в кожухе 7, который прикреплен к радиатору. Электровентилятор крепится к кожуху на трех резиновых втулках. Включается и выключается электровентилятор автоматически датчиком 3 в зависимости от температуры охлаждающей жидкости.

Итак, давайте подведём итог. Не будем голословными и подведём итог по какой-нибудь картинке. Не стоит делать акцент на конкретное устройство, но вот принцип работы надо понять, ибо он одинаков во всех системах, как бы не различалось их устройство.

При пуске двигателя начинает вращаться коленчатый вал. Через ременную передачу(напомню, что на ней же находится и генератор) передаётся вращение на шкив жидкостного насоса(13). Тот приводит во вращение вал с крыльчаткой внутри корпуса жидкостного насоса(16). Охлаждающая жидкость поступает в рубашку охлаждения двигателя(7). Далее через выпускной патрубок(4) охлаждающая жидкость возвращается в жидкостной насос через термостат(18). В это время в термостате открыт перепускной клапан, но закрыт основной. Поэтому, жидкость циркулирует через рубашку двигателя без участия радиатора(9). Это обеспечивает быстрый прогрев двигателя. После того как охлаждающая жидкость нагревается, открывается основной клапан термостата и закрывается перепускной клапан. Теперь жидкость не может течь через перепускной патрубок термостата(3) и вынуждена течь через подводящий патрубок(5) в радиатор(9). Там жидкость охлаждается и поступает обратно в жидкостной насос(16) через термостат(18).

Стоит заметить, что некоторая часть охлаждающей жидкости поступает из рубашки охлаждения двигателя в отопитель через патрубок 2 и возвращается из отопителя через патрубок 1. Но об этом мы поговорим в следующей главе.

Надеюсь, теперь система станет понятна для Вас. Прочитав данную статью, я надеюсь, можно будет сориентироваться в другой системе охлаждения, поняв принцип работы этой.

Предлагаю ознакомиться так же со следующей статьёй:

[ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ]

Так как мы затронули систему отопления, следующая моя статья будет об этой системе.