Система охлаждения в автомобиле

Для чего нужна система охлаждения, и каков принцип её работы?

Система охлаждения (или сокращённо СО) нужна для уменьшения температуры компонентов двигателя, которая повышается при его работе. Система охлаждения новых авто, кроме своей главной функции, выполняет ряд второстепенных, таких как:

  • охлаждение масел в смазочной системе,
  • нагревание воздуха в системах кондиционирования и вентиляции,
  • а также охлаждение воздуха в турбонаддувной системе и рабочей жидкости в случае с автоматической коробкой передач.

По типу охлаждения разделяют такие системы, как

  • воздушная,
  • жидкостная
  • или комбинированная.

В системах с жидкостным охлаждением двигателя поток жидкости отводит тепло от нагревающихся частей автомобиля. В воздушных системах охлаждения для этих целей используется воздушный поток, а в комбинированных объединяются подходы, использующиеся в обеих этих системах.

В данный момент наиболее распространены жидкостные системы охлаждения. Такие системы позволяют обеспечить эффективное охлаждение и низкий уровень шума.

В состав СО автомобилей включено большое количество элементов, в числе которых радиатор, вентилятор радиатора, термостат, а также центробежный насос и расширительный бачок. Для регулировки системы охлаждения используют управляющие элементы.

Принцип работы системы охлаждения состоит в том, что её функционирование обеспечивается при помощи системы, управляющей двигателем: если двигатель работает, то и СО работает, а если двигатель выключен, то и СО не будет работать. На наиболее современных автомобилях алгоритм работы реализуется по определённой модели, учитывающей многие важные параметры, в числе которых температуры жидкости масла, а также наружная температура и многие другие. Алгоритм используется для того, чтобы задать необходимые условия для активации и времени работы комплектующих системы охлаждения.

В системе осуществляется циркуляция охлаждающей жидкости при помощи центробежного насоса. Движение жидкости может происходить как продольно (т.е. от первого к последнему цилиндру), так и поперечно (т.е. от выпускного к впускному коллектору).

В процессе охлаждения двигателя охлаждающая жидкость нагревается и в зависимости от её текущей температуры циркулирует по малому или большому кругу. Когда двигатель запускается после длительного простоя, охлаждающая жидкость в системе холодная, как и сам двигатель. Для того, чтобы ускорить прогрев, жидкость начинает передвигаться по малому кругу, обходя радиатор, а термостат в это время закрыт.

Термостат открывается в процессе нагрева охлаждающей жидкости и тогда она начинает передвигаться по большому кругу, не пропуская при этом радиатор. Проходя через него, жидкость охлаждается при помощи потока воздуха. Так же при необходимости нагретая жидкость может охлаждаться воздухом от вентилятора. В ходе работы автомобиля данный цикл периодически повторяется.

Двухконтурная система охлаждения

Двухконтурная система охлаждения (сокращённо двухконтурная СО) может применяться на бензиновых двигателях. В этом случае один из контуров отвечает за охлаждение двигателя, а второй – за охлаждение воздуха наддувочной системы. Два этих контура не зависят друг от друга, однако оба используют один и тот же расширительный бачок. Такой подход предоставляет возможность поддерживать охлаждающую жидкость при различных температурах в каждом контуре, при этом разница между показателями может доходить до 100°С. Смешиванию двух потоков жидкости препятствуют дроссель и обратные клапаны, входящие в конструкцию.

Как было сказано выше, первый контур отвечает за охлаждение двигателя. В обычной СО осуществляется поддержка температуры не более 100-105°С. В двухконтурной СО показатель температуры в блоке цилиндров не превышает тот же показатель, при этом в головке этого блока температура ниже – обычно не более 88°С. Такой эффект достигается посредством использования двух термостатов, что по сути и представляет собой двухконтурную СО.

Объем циркулирующей жидкости больше в тех областях, в которых необходимо поддерживать более низкую температуру. Например, в данном случае треть охлаждающей жидкости будет циркулировать возле блока цилиндров, а остальная её часть окажется в контуре головки этого блока.

Чтобы обеспечить равномерное охлаждение используется схема поперечного охлаждения. Этот подход заключается в том, что охлаждающая жидкость циркулирует от выпускного к впускному коллектору.

Чем выше интенсивность охлаждения, тем выше и давление охлаждающей жидкости. Это давление каждый раз должно преодолеваться термостатом при открытии. Чтобы облегчить работу системы, один из устанавливаемых термостатов должен обладать двухступенчатым регулированием.

Когда двигатель запускается, термостаты закрыты. Сначала двигатель прогревается, а в это время охлаждающая жидкость двигается по малому кругу контура, расположенного рядом с головкой блока цилиндров. Данный процесс повторяется до тех пор, пока температура охлаждающей жидкости не поднимется до 88°С. Когда температура достигнет указанного показателя, охлаждающая жидкость будет циркулировать по большому кругу до того момента, пока её температура не превысит 105°С. Когда это произойдет, откроется термостат у блока цилиндров и начнется циркуляция жидкости в контуре данного блока.

Второй контур отвечает за охлаждение наддувочного воздуха. Такая система может быть представлена в виде охладителя, насоса и радиатора, соединённых с трубопроводами. Также в состав подобных систем включается турбокомпрессорный корпус подшипников.

Охлаждающая жидкость во втором контуре циркулирует при помощи насоса, включающегося при подаче сигнала от системы управления двигателем. При этом с охлаждающей жидкостью, проходящей через охладитель в радиатор, устраняется возникающее при работе автомобиля тепло воздуха.

Инновационная система терморегулирования

При запуске двигателя автомобиля, особенно в холодное время года, может потребоваться быстрый прогрев, т.е. достижение деталями автомобиля необходимых для работы температур. Нынешние системы охлаждения могут обеспечить эффективность охлаждения, при этом в процессе прогрева автомобиля они никак не участвуют. Для того, чтобы решить данный вопрос, были созданы инновационные терморегулирующие системы, при запуске которых производится прогрев таких частей транспортного средства, как двигатель, салон и автоматическая коробка передач, а также достигается экономия бензина.

Инновационные терморегулирующие системы представлены в виде электронных управляющих систем, встроенных в используемую систему охлаждения. Комплект состоит из входных датчиков, управляющего блока и исполнительных устройств.

При помощи входных датчиков оценивается температура и рабочий режим двигателя. Для этого предназначены температурные датчики, оценивающие показатели в разных частях автомобиля. Далее информация от датчиков обрабатывается электронным управляющим блоком, т.е. системой управления двигателем. Эти сигналы обрабатываются соответствующим образом при помощи установленного в блоке ПО и после завершения процесса их обработки формируется набор управляющих инструкций, передаваемый исполнительным устройствам. Таким образом, управляющий блок связан с системой управления коробкой передач и системами климат-контроля.

Рабочий цикл инновационной терморегулирующей системы может быть представлен в виде последовательного запуска набора функций, к которому относятся нагрев масле АКПП, завершение циркуляции жидкости, отопление салона автомобиля и выключение теплообменника. В зависимости от модели терморегулирующей системы набор её функций может отличаться.

Циркуляция жидкости не осуществляется при запуске двигателя, т.к. в этот момент главный насос жидкости для охлаждения выключен, а её доступ в блок цилиндров закрыт при помощи отключающего клапана. Отсутствие циркуляции при старте двигателя позволяет быстрее прогреть его.

Так же по команде водителя может быть запущено отопление салона. Для этих целей активируется насос охлаждающей жидкости и начинается её циркуляция после открытия запорного клапана теплообменника. Когда температура жидкости достигает хотя бы 76°С, активируется главный насос, в результате чего показатели температуры в блоке цилиндров и его головке со временем выравниваются. При этом дополнительный насос не отключается.

При помощи теплообменника производится подогрев масел автоматической коробки передач. Когда достигается рабочая температура, соответствующий клапан закрывается и процесс завершается. При повышении температуры до 87 градусов (т.е. при полном прогреве двигателя) открывается отключающий клапан. При дальнейшем росте температуры начинает работать термостат и жидкость перемещается по кругу, проходя через радиатор.

Элементы системы охлаждения:

  1. Радиатор
  2. Радиатор в системе охлаждения автомобиля нужен для уменьшения температуры разогретой охлаждающей жидкости при помощи воздушного потока. Чтобы увеличить теплоотдачу, радиаторы иногда оснащаются дополнительным трубчатым устройством.

    Помимо главного радиатора могут быть установлены масляные радиаторы или радиаторы рециркуляционной системы. Первый из них предназначен для охлаждения масел в смазочной системе, а второй уменьшает температуру отработавших газов, что позволяет снизить температуру сгорания смеси и образование оксида азота. Функционирование радиатора рециркуляции обеспечивается посредством дополнительного насоса с охлаждающей жидкостью, интегрированного в охлаждающую систему.

  3. Вентилятор радиатора
  4. Вентиляция радиатора необходима для того, чтобы поддерживать интенсивность охлаждения жидкости на необходимом уровне. Существуют вентиляторы радиаторов с различными приводами, в числе которых механические, гидравлический и электрические. Механические работают посредством непрерывного взаимодействия с коленчатым валом, электрические представляют собой управляемые элементы, а гидравлические функционируют при помощи гидромуфты.

    В последнее время наиболее распространены вентиляторы радиаторов с электрическим приводов, т.к. они предоставляют широкие возможности настройки.

  5. Центробежный насос
  6. Центробежный насос необходим для обеспечения циркуляции охлаждающей жидкости в системе охлаждения автомобиля. По-простому такой насос называется помпой.
    Существуют различные варианты приводов, в числе которых ременные, шестеренные и многие другие.

    Иногда на двигателях с поддержкой турбонаддува с целью охлаждения турбокомпрессора и наддувочного воздуха производят установку дополнительного циркуляционного насоса жидкости для охлаждения, подключаемого к системе управления двигателем.

  7. Термостат
  8. При помощи термостата осуществляется регулировка необходимого количества жидкости, циркулирующей через радиатор, посредством чего поддерживается оптимальная температура в системе охлаждения. Термостат обычно располагается неподалеку от радиатора.

    Для мощного двигателя может потребоваться электрический термостат, производящий двухступенчатую регулировку температурных показателей охлаждающей жидкости. В конструкциях термостатов имеется три положения – открытое, закрытое и частично открытое. Когда двигатель работает при полной нагрузке, производится полное открытие термостата. Затем температура жидкости падает до 90°С, что уменьшает вероятность детонации. В иных ситуациях охлаждающая жидкость функционирует при температуре до 105°С.

  9. Датчик температуры
  10. Температурный датчик служит для фиксации значений необходимых параметров, например, температуры охлаждающей жидкости, и преобразования полученных данных в электрический сигнал для последующей передачи. Чтобы расширить функционал охлаждающей системы на выходе радиатора можно поставить дополнительный температурный датчик.

    Сигналы передаются от датчика к электронному управляющему блоку. После этого они обрабатываются специальным алгоритмом и формируется набор управляющих инструкций, передаваемый исполнительным устройствам.

Диагностика системы охлаждения

В первую очередь, состояние охлаждающей системы определяется температурным режимом. При работе двигателя температура должна быть от 80 до 90 градусов.

Замена охлаждающей жидкости обычно происходит раз в год или два. Антифриз со временем утрачивает антиокислительные, антикоррозионные и другие важные свойства, что значительно затрудняет функционирование системы охлаждения. Также при эксплуатации транспортного средства следует периодически обращать внимание на уровень жидкости расширительного бачка. В норме он на несколько сантиметров превышает минимальную отметку. Подобная проверка проходит при выключенном и остывшем двигателе, в противном случае учтённые показания не отражают реальную ситуацию. Если жидкости недостаточно, то её надо будет добавить в бачок.

В том случае, если количество жидкости понижается при небольшом пробеге в очень короткий период времени, следует провести проверку СО на герметичность. Обычно герметичность соединений определяется посредством осмотра соответствующих деталей автомобиля. Перфорация системы (т.е. возникновение мелких дырочек) или протёки обычно возникают в местах соединений элементов. В случае нарушения герметичности необходимо локализовать и устранить проблему.

Также крайне важна плотность жидкости, особенно зимой – чем плотность ниже, тем медленнее будет происходить кристаллизация. Для проверки плотности используются такие приборы, как денсиметр или ареометр.

Стоит проверить возможные неисправности теплового режима. Например, перегрев при оптимальных условиях может возникать из-за проблем в функционировании термостата.

Состояние водяного насоса можно определить по биениям вала и шуму, издаваемому при работе. Повышенные показатели этих параметров будут свидетельствовать о наличии неисправности подшипника. Шум обычно анализируется во время холостых оборотов двигателя.

При диагностике системы охлаждения не стоит забывать о мерах безопасности. Переливать охлаждающую жидкость следует крайне осторожно, по возможности используя перчатки и респиратор, чтобы предотвратить взаимодействие вредных веществ с организмом.

Промывка системы

Производить промывку системы следует на холодном двигателе, при этом надо соблюдать меры предосторожности в процессе работы с токсичной охлаждающей жидкостью.

При подготовке к промывке системы охлаждения автомобиль надо поставить на ровное место. Чтобы произвести слив жидкости понадобится открыть расширительный бачок и установить ёмкость необходимого размера рядом с ним. После этого можно отворачивать пробку сливного отверстия. Аналогичные действия следует проделать и с радиатором.

Затем можно будет залить новую охлаждающую жидкость в систему. Она заливается в расширительны бачок, пока её уровень не достигнет необходимых показателей.

После заливки надо будет проверить работоспособность автомобиля. Для этого необходимо прогреть двигатель, а затем выключить его и проверить уровень жидкости в бачке.

Ремонт или полная замена системы охлаждения – приблизительные цены

Ремонт системы охлаждения обычно представляет собой замену неисправных деталей. В зависимости от того, какая деталь вызвала дисфункцию системы, определяется и стоимость ремонта. Например, замена патрубка обойдется в несколько раз дешевле (в среднем 300-500 р.), чем замена радиатора, которая может стоить водителю нескольких тысяч рублей.

Полная замена системы производится редко и скорее вызвана тем, что автовладельца не устраивает функционал охлаждающей системы, нежели её неисправностью, т.к. вероятность одновременной поломки всех компонентов системы крайне мала.

Если стоимость замены каждой из деталей по отдельности при ремонте обходится в среднем в 1000-1500 рублей, то полная замена всей системы может стоить несколько десятков тысяч рублей, в зависимости от модели транспортного средства и типа устанавливаемого оборудования. Охлаждающая система состоит из более чем десятка комплектующих, поэтому такая цена на всю систему вполне обоснована.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *