Непонятки с системой охлаждения

Система охлаждения ДВС: как устроена и надо ли промывать ее зимой?

Выясняем, какие могут быть характерные неисправности у системы охлаждения двигателя и как их избежать.

Воздушка или водянка

Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания предназначена для отвода излишнего тепла от деталей и узлов двигателя. На самом деле эта система вредна для вашего кармана. Приблизительно треть теплоты, полученной от сгорания драгоценного топлива, приходится рассеивать в окружающей среде. Но таково устройство современного ДВС. Идеальным был бы двигатель, который может работать без отвода теплоты в окружающую среду, а всю ее превращать в полезную работу. Но материалы, используемые в современном двигателестроении, таких температур не выдержат. Поэтому по крайней мере две основные, базовые детали двигателя — блок цилиндров и головку блока — приходится дополнительно охлаждать. На заре автомобилестроения появились и долго конкурировали две системы охлаждения: жидкостная и воздушная. Но воздушная система охлаждения постепенно сдавала свои позиции и сейчас применяется, в основном, на очень небольших двигателях мототранспорта и генераторных установках малой мощности. Поэтому рассмотрим подробнее систему жидкостного охлаждения.

Устройство системы охлаждения

Система охлаждения современного автомобильного двигателя включает в себя рубашку охлаждения двигателя, насос охлаждающей жидкости, термостат, соединительные шланги и радиатор с вентилятором. К системе охлаждения подсоединен теплообменник отопителя. У некоторых двигателей охлаждающая жидкость используется еще и для обогрева дроссельного узла. Также у моторов с системой наддува встречается подача охлаждающей жидкости в жидкостно-воздушные интеркулеры или в сам турбокомпрессор для снижения его температуры.

Работает система охлаждения довольно просто. После запуска холодного двигателя охлаждающая жидкость начинает с помощью насоса циркулировать по малому кругу. Она проходит по рубашке охлаждения блока и головки цилиндров двигателя и возвращается в насос через байпасные (обходные) патрубки. Параллельно (на подавляющем большинстве современных автомобилей) жидкость постоянно циркулирует через теплообменник отопителя. Как только температура достигнет заданной величины, обычно около 80–90 ˚С, начинает открываться термостат. Его основной клапан направляет поток в радиатор, где жидкость охлаждается встречным потоком воздуха. Если обдува воздухом недостаточно, то вступает в работу вентилятор системы охлаждения, в большинстве случаев имеющий электропривод. Движение жидкости во всех остальных узлах системы охлаждения продолжается. Зачастую исключением является байпасный канал, но он закрывается не на всех автомобилях.

Схемы систем охлаждения в последние годы стали очень похожи одна на другую. Но осталось два принципиальных различия. Первое — это расположение термостата до и после радиатора (по ходу движения жидкости). Второе различие — это использование циркуляционного расширительного бачка под давлением, либо бачка без давления, являющегося простым резервным объемом.

На примере трех схем систем охлаждения покажем разницу между этими вариантами.

Компоненты

Рубашка головки и блока цилиндров представляют собой каналы, отлитые в алюминиевом или чугунном изделии. Каналы герметичны, а стык блока и головки цилиндров уплотнен прокладкой.

Насос охлаждающей жидкости лопастной, центробежного типа. Приводится во вращение либо ремнем ГРМ, либо ремнем привода вспомогательных агрегатов.

Термостат представляет собой автоматический клапан, срабатывающий при достижении определенной температуры. Он открывается, и часть горячей жидкости сбрасывается в радиатор, где и остывает. В последнее время стали применять электронное управление этим простым устройством. Охлаждающую жидкость начали подогревать специальным ТЭНом для более раннего открытия термостата в случае потребности.

Радиатор представляет собой теплообменник, содержащий два бачка (входной и выходной), соединенных множеством алюминиевых трубок, по которым проходит охлаждающая жидкость. Для увеличения теплообмена к трубкам присоединены тонкие пластины, во много раз увеличивающие поверхность теплообмена. Для улучшения теплоотвода воздух протягивается через радиатор принудительно с помощью электровентилятора.

Радиатор отопителя выполняет функцию нагревания воздуха, поступающего в салон автомобиля. Краны отопителя сейчас не устанавливают, а потому радиатор этот нагрет всегда, когда прогрет двигатель, и только воздушные заслонки не дают летом поступать горячему воздуху в салон автомобиля.

Расширительный бачок это хранилище резерва жидкости. Но в зависимости от типа системы охлаждения (см. выше) он может быть циркуляционным или тупиковым. Соответственно, находиться под давлением или без него.

Пробка, обеспечивающая герметичность системы, может быть установлена либо прямо на радиаторе, либо на расширительном бачке. Вне зависимости от места установки пробка обеспечивает повышенное давление в системе охлаждения. Такое давление (достигающее 1,1–1,3 бара) повышает температуру кипения жидкости, улучшает теплопередачу, предотвращает кавитацию насоса.

И главный компонент системы — это сама рабочая жидкость. Идеальной с точки зрения теплотехники была бы вода, но она вызывает коррозию и замерзает зимой. Поэтому применяют антифризы с низкой температурой замерзания (-40°C или — 65°C) и присадками, снижающими коррозию, пенообразование и т.д.

Неисправности системы охлаждения

Все, что может потечь, рано или поздно потечет. Это не только одна из интерпретаций закона Мерфи, но и четкое описание главной неисправности системы охлаждения. Система, включающая в себя порой более 10 резиновых шлангов, постепенно старея, начинает терять герметичность. Текут сами шланги, пропуская жидкость через нитяное армирование, текут хомутовые соединения. Со временем под воздействием противогололедных реагентов и летящих с дороги камней теряет герметичность радиатор. Особенно он страдает на автомобилях без кондиционера, где его не прикрывает теплообменник этой системы. Также радиатор принимает на себя все «удары судьбы» даже при небольших авариях. Течь теплообменника отопителя, хотя он и стоит в более «защищенном» от внешнего воздействия месте, также встречается нередко. Тот же антифриз, просочившийся сквозь сальниковое уплотнение насоса, выводит из строя подшипник, и — «Здравствуй, замена помпы». И хорошо, если вовремя уследите за признаками выхода из строя насоса, а то его поломка приведет или к обрыву ремня ГРМ и аварии двигателя, или к невозможности двигаться дальше на автомобилях, где установлен цепной привод газораспределительного механизма.

Термостат, этот маленький точный приборчик, тоже может начать хандрить. Его клапан может зависнуть или в закрытом, или в открытом состоянии. В первом случае неминуем перегрев двигателя даже в холодную погоду, а во втором двигатель не будет прогреваться до рабочей температуры. Повышенные износ мотора и расход топлива, негреющая печка — вот что гарантирует нам постоянно открытый термостат. Еще остается расширительный бачок. Течь его встречается только в схеме системы охлаждения, где он находится под рабочим давлением.

И последний узел, который может терять герметичность, — это пробка радиатора или расширительного бачка. И хотя жидкость через нее сразу не потечет, но это произойдет после первого же закипания двигателя. А закипит он быстро. Помните назначение пробки? Правильно: обеспечивать повышение температуры кипения жидкости. Ни один современный мотор не может работать без герметичной пробки, кроме случаев очень низкой температуры окружающей среды и небольшой нагрузки на двигатель.

Интересный тест на знание причин перегрева можно пройти здесь

Замена жидкости и промывка

Если не пришлось заменять какой-либо узел в системе охлаждения раньше, то инструкции рекомендуют менять антифриз не реже чем в 5–10 лет. Если вам не приходилось доливать в систему воду из канистры, а еще хуже — из придорожной канавы, то при замене жидкости систему можно не промывать.

А вот если автомобиль многое повидал на своем веку, то при замене жидкости полезно произвести промывку системы охлаждения. Разомкнув в нескольких местах систему можно струей воды из шланга тщательно ее прополоскать. Либо просто слить старую жидкость и залить чистую, кипяченую воду. Запустить двигатель и прогреть до рабочей температуры. Выждав, пока система остынет, чтобы не обжечься, слить воду. Затем продуть воздухом систему и залить свежий антифриз.

Промывку системы охлаждения обычно затевают в двух случаях: когда перегревается двигатель (проявляется это прежде всего в летний период) и когда перестает греть печка зимой. В первом случае причина кроется в заросших грязью снаружи и засоренных изнутри трубках радиатора. Во втором — проблема в том, что забились отложениями трубки радиатора отопителя. Поэтому при плановой смене жидкости и при замене компонентов системы охлаждения не упускайте возможности хорошенько промыть все узлы.

Расскажите, с какими неисправностями системы охлаждения сталкивались вы. И желаю вам жаркого отопителя зимой и хорошего охлаждения летом.

Ржавчина, наросты, язвы. Как выглядит «больной» радиатор изнутри (таблица симптомов)

Как мы уже упоминали в первой публикации, посвященной расследованию по антифризам, в четырех из десяти случаев поломка двигателя связана с некорректной работой системы охлаждения. Слова словами, а каковы доказательства? Вместе со специалистами мы изучили радиаторы и расширительные бачки с помощью эндоскопа. Это трубка с камерой (даже двумя) наподобие медицинского зонда, который приходится «глотать» пациентам гастроэнтеролога. Только в данном случае в роли больного — элементы системы охлаждения автомобилей.

«Герметик не устранит проблему, а только усугубит ее»

Нам демонстрируют внешний (основной) радиатор, который ранее был установлен на легковом автомобиле. Выглядит он вроде бы не так уж плохо, разве что сильно загрязнен: соты забиты пухом, семенами растений, дорожной пылью.

— Радиатор периодически рекомендуется чистить, правда не используя мойку высокого давления, — рекомендует Евгений Рязанов, начальник отдела технического развития «Шате-М Плюс» (компания выступает партнером расследования). — Около трети энергии сгоревшего топлива рассеивается именно через радиатор. И сор, скопившийся на сотах, существенно затрудняет этот процесс.

Однако это малая из бед. У специалистов большие вопросы по поводу внутреннего состояния радиатора. То, что недоступно невооруженному глазу, видит эндоскоп. На кончике его трубки установлены две камеры: одна в торце, другая под углом в 90 градусов. Это позволяет досконально рассмотреть внутренности и поставить точный диагноз.

— Если заглянуть в основной коллектор, то видны наросты, которые могут препятствовать переносу тепла, — комментирует специалист. — Это отложения герметика. Скорее всего, в системе охлаждения была течь, поэтому в антифриз добавляли данный компонент. Он и оставил характерные следы.

Пожалуй, уместно напомнить о предназначении герметика системы охлаждения (продается в виде жидкости или порошка). Некоторые автовладельцы ошибочно считают, что его добавление позволяет устранить проблему. В действительности это экстренная мера для аварийных ситуаций. Например, при обнаружении течи в системе охлаждения герметик добавляют для того, чтобы была возможность доехать своим ходом к месту ремонта.

— Это хороший инструмент. Однако нужно понимать, когда и в каких обстоятельствах его можно использовать, — подчеркивает Евгений Рязанов. — Герметик не «вылечит» возникшую проблему, а при длительном использовании добавит еще и других — в виде наростов, которые будут мешать процессу теплопередачи.

Чем опасны пузырьки?

Но это еще не все. В свете камеры эндоскопа что-то поблескивает. Не нужно быть экспертом, чтобы понять: это явно следы ржавчины. Та самая коррозия, которая разъедает металл, делая его хрупким, и образует язвы, раковины, отверстия.

— Различают химическую и электрохимическую коррозию, а также кавитационную эрозию, которые могут возникать в системе охлаждения автомобиля, — перечисляет эксперт.

Из школьного курса физики известно, что для образования химической коррозии достаточно наличия двух контактирующих веществ, для электрохимической — разности потенциалов.

А вот объяснение, что такое кавитационная эрозия, требует комментария специалистов.

Кавитационная эрозия — разрушение деталей вследствие воздействия ударной волны от схлопывающихся пузырьков газа. Это происходит из-за возникновения зон высокого и низкого давления в жидкости. В зоне низкого давления пузырьки образуются, а при попадании в зону высокого давления схлопываются. Что-то подобное можно наблюдать, когда закипает вода в чайнике. Представьте, что пузырьки воздуха не поднимаются на поверхность, а «лопаются» в воде, выбивая накипь.

В результате происходит выбивание мелких кусочков металла, например, с поверхности крыльчатки помпы — вплоть до полного разрушения лопастей. Обычно в зоне риска оказываются элементы, которые подвержены повышенной вибрационной нагрузке («мокрые» гильзы в блоке цилиндров, как правило, дизельных моторов).

— Предотвращать образование коррозии и кавитации могут присадки, — напоминает Евгений Рязанов. — Они составляют интеллектуальную основу рецептуры антифриза. Присадки должны купировать образование ржавчины и препятствовать появлению новых очагов коррозии в системе охлаждения автомобиля.

Как определить, что присадки, об эффективности которых маркетологи слагают легенды, работают? К сожалению, напрямую это невозможно. Есть специальные тесты, которые позволяют в лабораторных условиях, на моторных стендах и во время «полевых испытаний» оценить антикоррозионные свойства антифризов. Обычному же покупателю приходится доверять информации изготовителей охлаждающих жидкостей и производителей машин.

Каждому автомобилю — свой тип антифриза

Переходим к исследованию отопителя салона, который ранее трудился на благо «Газели». Судя по всему, в поте лица: соты сильно загрязнены, заметны следы коррозии. Когда деталь переворачивают, она стыдливо оставляет рыжую лужицу на столе.

Эндоскоп обнажает внутренние проблемы: на стенках имеется огромное количество типичных отложений.

— Вероятно, это продукты коррозии чугуна, из которого состоит блок цилиндров автомобиля российского производства, — предполагает Евгений Рязанов. — Скорее всего, основной радиатор также будет заполнен следами ржавчины. Это чревато тем, что они, попадая в систему охлаждения, затрудняют теплообмен (а это первейшая задача антифриза!) и становятся абразивом, увеличивая износ других деталей.

Вот только не надо грешить на производителя радиатора. Специалисты считают, что проблема возникла из-за неправильного обращения с охлаждающей жидкостью: либо использовался не тот антифриз, либо его замена производилась несвоевременно.

— Что значит «использовался не тот антифриз»? — продолжает наш собеседник. — Для каждого типа двигателя в зависимости от группы металлов (алюминий, чугун, сталь и др.) рекомендуется применять определенный тип охлаждающей жидкости. Автовладельцы их, скорее всего, знают под классификацией, которая получила широкое распространение с легкой руки Volkswagen Group: G11, G12+, G12++.

Рекомендация эксперта прежняя: ориентироваться при выборе типа антифриза на указания производителя автомобиля, который лучше продавцов на рынке знает, какие материалы используются в системе охлаждения. Гоняться за более современным/модным продуктом в данном случае неуместно, к тому же это может быть вредно для двигателя.

Например, для мотора с чугунным блоком цилиндров рекомендован антифриз на силикатной основе. Если в двигателе больше алюминиевых деталей, то советуют заливать охлаждающую жидкость, сочетающую силикаты и карбоксилаты. Словом, каждому свое.

Как говорилось выше, второй причиной образования ржавчины может стать нарушение регламента замены охлаждающей жидкости. Обычно завод — изготовитель автомобиля устанавливает регламент.

Так, Volkswagen дает рекомендацию при использовании антифриза класса G11 производить замену не реже одного раза в три года или по истечении 70 тысяч километров пробега. Для класса G12+ этот показатель составляет пять лет (или 250 тысяч километров). Охлаждающую жидкость класса G12++ можно не менять на протяжении всего срока эксплуатации автомобиля (т. е. до десяти лет).

Это не значит, что если машина эксплуатируется долгое время с одной и той же охлаждающей жидкостью, то однажды она заглохнет и не заведется. Тем не менее негативные процессы внутри системы охлаждения (коррозия, кавитация) значительно ускорятся и неминуемо приведут к повреждению деталей, поскольку концентрация специальных присадок снизится до минимального уровня.

— Может возникнуть и другая проблема, которая в конечном счете повлияет на эффективность работы системы охлаждения, — приводит пример начальник отдела технического развития «Шате-М Плюс». — Так, если использовались антифризы на силикатной основе, они должны образовывать на поверхности металла изолирующую пленку, так называемую защитную рубашку. Однако со временем при увеличении толщины данного слоя это приведет к ухудшению теплообмена.

Замерзание и закипание. Причины

Что касается использования некачественных антифризов, то дела с этим обстоят гораздо хуже. Автовладелец вообще может не подозревать до определенного момента, что охлаждающая жидкость, содержащая, скажем, запрещенный у нас метанол, не выполняет свои основные функции (не говоря уже про предотвращение коррозии и кавитации).

— Метанол вскипает при температуре +67 градусов и выводится из системы охлаждения через клапанную крышку, — поясняет специалист. — Температура кристаллизации антифриза повышается.

Однажды, придя в крепкий мороз к автомобилю, водитель замечает, что охлаждающая жидкость замерзла.

— Если в составе залитого антифриза имеется этиленгликоль, то пугаться не стоит, — считает Евгений Рязанов. — Откройте капот и пощупайте патрубки. Они наверняка будут мягкими, поскольку при низких температурах этиленгликоль превращается не в монолитный лед, а в снежную кашу, которая при запуске двигателя растает и начнет циркулировать.

Эксперт предупреждает, что эксплуатация автомобиля, в систему охлаждения которого залита вода или антифриз с недостаточным содержанием этиленгликоля, нежелательна ни зимой, ни летом. При замерзании вода увеличивается в объеме на 10%, образуя монолитный лед и вызывая повреждение деталей системы охлаждения — трещины головки блока цилиндров, разрыв радиатора, патрубков, хомутов.

Обратная проблема возникает в жару. Как вы уже догадались, речь о закипании. Летом в большой пробке на трассе обязательно найдется пару автомобилей, стоящих на обочине с открытым капотом, из-под которого валит пар.

— Бывает, что недобросовестный производитель охлаждающей жидкости вместо этиленгликоля использует метанол (запрещено техрегламентом Таможенного союза), — рассказывает специалист. — В результате получается антифриз, у которого температура кипения слишком низкая. При низком рассеивании тепла через радиатор происходит закипание охлаждающей жидкости и перегрев двигателя.

На YouTube можно найти множество роликов, в которых продемонстрирован простейший тест: емкость с антифризом постепенно подогревают на плитке, а затем подносят горящую лучину. В результате пары вспыхивают. Это может свидетельствовать о наличии метанола.

К закипанию содержимого системы охлаждения, впрочем, может приводить также ее негерметичность. Тут тоже ничего сверхъестественного: при работе двигателя не создается необходимое давление. Если температура кипения антифриза меньше рабочей температуры двигателя (может достигать в современных моторах +120 градусов), то жди беды.

Зачем нужно менять крышку радиатора и патрубки?

Евгений Рязанов берет в руки еще один обязательный элемент системы охлаждения — помпу (водяной насос). Крыльчатка, которой, как мы помним, грозит кавитация, в порядке. А вот на обратной стороне детали можно увидеть высохшие яркие пятна. Это к слову о том, зачем нужны вырвиглазные цвета антифриза — для идентификации утечек. В данном случае большой проблемы нет, неисправность удалось своевременно устранить.

— Обычный автолюбитель может обратить внимание на неисправности системы охлаждения только по косвенным признакам, — замечает эксперт. — Рекомендуется периодически проверять уровень антифриза по отметкам расширительного бачка и оценивать визуальное состояние охлаждающей жидкости (она должна быть прозрачной, без продуктов коррозии), обращать внимание на пятна под капотом, подтекания в районе патрубков, хомутов, а также следить за температурой охлаждающей жидкости.

Не лишним будет заглянуть в расширительный бачок и радиатор, чтобы проверить, нет ли там отложений, хлопьев, сгустков, которые могут затруднять работу системы охлаждения. В случае пробоя прокладок антифриз может попадать в моторное масло, образуя эмульсию.

Специалисты в качестве превентивной меры рекомендуют раз в несколько лет менять крышку внешнего радиатора, патрубки, проверять хомуты. Дело в том, что «пробка» со временем может потерять герметичность и перестать поддерживать необходимое давление, что тоже будет приводить к закипанию антифриза.

А патрубки со временем разбухают, теряют упругость, дубеют и трескаются. Охлаждающая жидкость не должна вести себя по отношению к ним агрессивно. Если она качественная, то относится к эластомерам нейтрально. Иначе.

Большая разница: следы многолетней эксплуатации / идеальное состояние расширительного бачка

Евгений Рязанов просит нас пройти к «живому» автомобилю — Audi A6, которую пригнали для техобслуживания. Эндоскоп заглядывает в расширительный бачок универсала.

— Как видите, ничего страшного, — комментирует полученную картинку эксперт. — Но есть следы каких-то отложений. Это не говорит о серьезных проблемах. Скорее — о многолетней эксплуатации машины. Возможно, не соблюдался регламент замены охлаждающей жидкости или она была недостаточно качественной. В любом случае будем рекомендовать промыть систему и залить хороший антифриз.

Для справки: промывать систему охлаждения советуют раствором антифриза и воды. Залив такую смесь, следует прогреть двигатель до рабочей температуры, чтобы открылся термостат, и дать поработать около получаса. После этого смесь нужно слить и заправить радиатор готовой жидкостью.

Нам для сравнения показывают, как должна выглядеть идеальная система охлаждения. Камера прибора видит белые стенки бачка, на котором заметны лишь следы высохшего антифриза.

Система охлаждения двигателя

Система охлаждения — это совокупность устройств, обеспечивающих принудительный отвод теплоты от нагревающихся деталей двигателя.

Потребность в системах охлаждения для современных двигателей вызвана тем, что естественное рассеивание теплоты наружными поверхностями двигателя и теплоотвод в циркулирующее моторное масло не обеспечивают оптимального температурного режима работы двигателя и некоторых его систем. Перегрев двигателя связан с ухудшением процесса наполнения цилиндров свежим зарядом, пригоранием масла, увеличением потерь на трение и даже заклиниванием поршня. На бензиновых двигателях возникает также опасность калильного зажигания (не от искры свечи, а вследствие высокой температуры камеры сгорания).

Система охлаждения должна обеспечивать автоматическое поддержание оптимального теплового режима двигателя на всех скоростных и нагрузочных режимах его работы при температуре окружающего воздуха -45…+45 °С, быстрый прогрев двигателя до рабочей температуры, минимальный расход мощности на приведение в действие агрегатов системы, малую массу и небольшие габаритные размеры, эксплуатационную надежность, определяемую сроком службы, простотой и удобством обслуживания и ремонта.

На современных колесных и гусеничных машинах применяются воздушная и жидкостная системы охлаждения.

При использовании воздушной системы охлаждения (рис. а) теплота от головки и блока цилиндров передается непосредственно обдувающему их воздуху. Через воздушную рубашку, образов ванную кожухом 3, охлаждающий воздух прогоняется с помощью вентилятора 2, приводимого в действие от коленчатого вала с использованием ременной передачи. Для улучшения теплоотвода цилиндры 5 и их головки снабжены ребрами 4. Интенсивность охлаждения регулируется специальными воздушными заслонками 6, управляемыми автоматически с помощью воздушных термостатов.

Большинство современных двигателей имеет жидкостную систему охлаждения (рис. б). В систему входят рубашки охлаждения 11 и 13 соответственно головки и блока цилиндров, радиатор 18, верхний 8 и нижний 16 соединительные патрубки со шлангами 7 и 15, жидкостный насос 14, распределительная труба 72, термостат 9, расширительный (компенсационный) бачок 10 и вентилятор 77. В рубашке охлаждения, радиаторе и патрубках находится охлаждающая жидкость (вода или антифриз — незамерзающая жидкость).

Рис. Схемы воздушной (а) и жидкостной (б) систем охлаждения двигателя:
1 — ременная передача; 2, 17 — вентиляторы; 3 — кожух; 4 — ребра цилиндра; 5 — цилиндр; 6 — воздушная заслонка; 7, 15 — шланги; 8, 16 — верхний и нижний соединительные патрубки; 9 — термостат; 10 — расширительный бачок; 77, — рубашки охлаждения головки и блока цилиндров; 12 — распределительная труба; 14 — жидкостный насос; 18 — радиатор

При работе двигателя приводимый в действие от коленчатого вала жидкостный насос создает в системе циркуляцию охлаждающей жидкости. По распределительной трубе 12 жидкость направляется сначала к наиболее нагретым деталям (цилиндры, головка блока), охлаждает их и по патрубку 8 поступает в радиатор 18. В радиаторе поток жидкости разветвляется по трубкам на тонкие струйки и охлаждается воздухом, продуваемым через радиатор. Охлажденная жидкость из нижнего бачка радиатора по патрубку 16 и шлангу 15 снова поступает в жидкостный насос. Поток воздуха через радиатор обычно создает вентилятор 77, приводимый в действие от коленчатого вала или специального электродвигателя. На некоторых гусеничных машинах для ,обеспечения потока воздуха применяется эжекционное устройство. Принцип действия этого устройства заключается в использовании энергии отработавших газов, вытекающих с большой скоростью из выпускной трубы и увлекающих за собой воздух.

Регулирует циркуляцию жидкости в радиаторе, поддерживая оптимальную температуру двигателя, термостат 9. Чем выше температура жидкости в рубашке, тем значительнее открыт клапан термостата и больше жидкости поступает в радиатор. При низкой температуре двигателя (например, непосредственно после его пуска) клапан термостата закрыт, и жидкость направляется не в радиатор (по большому кругу циркуляции), а сразу в приемную полость насоса (по малому кругу). Этим достигается быстрый прогрев двигателя после пуска. Интенсивность охлаждения регулируется также с помощью жалюзи, установленных на входе воздушного тракта или выходе из него. Чем больше степень закрытия жалюзи, тем меньше воздуха проходит через радиатор и хуже охлаждение жидкости.

В расширительном бачке 10, расположенном выше радиатора, имеется запас жидкости для компенсации ее убыли в контуре из-за испарения и утечек. В верхнюю полость расширительного бачка часто отводят образовавшийся в системе пар из верхнего коллектора радиатора и рубашки охлаждения.

Жидкостное охлаждение по сравнению с воздушным имеет следующие преимущества: более легкий пуск двигателя в условиях низкой температуры окружающего воздуха, более равномерное охлаждение двигателя, возможность применения блочных конструкций цилиндров, упрощение компоновки и возможность

изоляции воздушного тракта, меньший шум от двигателя и более низкие механические напряжения в его деталях. Вместе с тем жидкостная система охлаждения, имеет ряд недостатков, таких, как более сложная конструкция двигателя и системы, потребность в охлаждающей жидкости и более частой смене масла, опасность подтекания и замерзания жидкости, повышенный коррозионный износ, значительный расход топлива, более сложное обслуживание и ремонт, а также (в ряде случаев) повышенная чувствительность к изменению температуры окружающего воздуха.

Жидкостный насос 14 (см. рис. б) обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости в системе. Обычно применяются центробежные крыльчатые насосы, но иногда используются шестеренные и поршневые насосы. Термостат 9 может быть одно- и двухклапанным с жидкостным термосиловым элементом или элементом, содержащим твердый наполнитель (церезин). В любом случае материал для термосилового элемента должен иметь очень большой коэффициент объемного расширения, чтобы при нагреве стержень клапана термостата мог перемещаться на довольно большое расстояние.

Практически, все двигатели наземных ТС с жидкостным охлаждением снабжены так называемыми закрытыми системами охлаждения, которые не имеют постоянной связи с атмосферой. При этом в системе образуется избыточное давление, что приводит к повышению температуры кипения жидкости (до 105… 110°С), увеличению эффективности охлаждения и уменьшению потерь, а также снижению вероятности появления в потоке жидкости пузырьков воздуха и пара.

Поддержание необходимого избыточного давления в системе и обеспечение доступа в нее атмосферного воздуха при разрежении осуществляется с помощью двойного паровоздушного клапана, который устанавливается в самой высокой точке жидкостной системы (обычно в крышке наливной горловины расширительного бачка или радиатора). Паровой клапан открывается, позволяя избытку пара уйти в атмосферу, если давление в системе превышает атмосферное на 20… 60 кПа. Воздушный клапан открывается, когда давление в системе снижается на 1… 4 кПа по сравнению с атмосферным (после остановки двигателя охлаждающая жидкость остывает, и ее объем уменьшается). Перепады давления, при которых открываются клапаны, обеспечиваются подбором параметров клапанных пружин.

В жидкостной вентиляционной системе охлаждения радиатор омывается потоком воздуха, создаваемым вентилятором. В зависимости от взаимного расположения радиатора и вентилятора могут применяться следующие типы вентиляторов: осевые, центробежные и комбинированные, создающие как осевой, так и радиальный потоки воздуха. Осевые вентиляторы устанавливают перед радиатором или за ним в специальном воздухоподводящем канале. К центробежному вентилятору воздух подводится по оси его вращения, а отводится — по радиусу (или наоборот). При нахождении радиатора перед вентилятором (в области всасывания) поток воздуха в радиаторе более равномерный, а температура воздуха не повышена из-за его перемешивания вентилятором. При нахождении радиатора за вентилятором (в области нагнетания) поток воздуха в радиаторе турбулентный, что повышает интенсивность охлаждения.

На тяжелых колесных и гусеничных ТС приведение вентилятора в действие обычно осуществляется от коленчатого вала двигателя. Могут использоваться карданные, ременные и зубчатые (цилиндрические и конические) передачи. В целях снижения динамических нагрузок на вентилятор в его приводе от коленчатого вала часто применяются разгружающие и демпфирующие устройства в виде торсионных валиков, резиновых, фрикционных и вязкостных муфт, а также гидромуфт. Для привода вентилятора относительно маломощных двигателей широко используются специальные электродвигатели, питание которых осуществляется от бортовой электросистемы. Это, как правило, уменьшает массу силовой установки и упрощает ее компоновку. Кроме того, применение электродвигателя для привода вентилятора позволяет регулировать частоту его вращения, а следовательно, и интенсивность охлаждения. При низкой температуре охлаждающей жидкости возможно автоматическое отключение вентилятора.

Радиаторы связывают друг с другом воздушный и жидкостный тракты системы охлаждения. Назначение радиаторов — передача теплоты от охлаждающей жидкости атмосферному воздуху. Основные части радиатора — входной и выходной коллекторы, а также сердцевина (охлаждающая решетка). Сердцевина изготавливается из меди, латуни или алюминиевых сплавов. По типу сердцевины различают следующие виды радиаторов: трубчатые, трубчато-пластинчатые, трубчато-ленточные, пластинчатые и сотовые.

В системах охлаждения колесных и гусеничных машин наибольшее распространение получили трубчато-пластинчатые и трубчато-ленточные радиаторы. Они жестки, прочны, технологичны в производстве и обладают высокой тепловой эффективностью. Трубки таких радиаторов имеют, как правило, плоскоовальное сечение. Трубчато-пластинчатые радиаторы могут также состоять из трубок круглого или овального сечения. Иногда трубки плоскоовального сечения располагают под углом 10… 15° к воздушному потоку, что способствует турбулизации (завихрению) воздуха и повышает теплоотдачу радиатора. Пластины (ленты) могут быть гладкими или гофрированными, с пирамидальными выступами или отогнутыми просечками. Гофрирование пластин, нанесение просечек и выступов увеличивают охлаждающую поверхность и обеспечивают турбулентное течение потока воздуха между трубками.

Рис. Решетки трубчато-пластинчатого (а) и трубчато-ленточного (б) радиаторов

Неисправности системы охлаждения

Неисправности системы охлаждения выражаются в частичном или полном выходе из строя таких ее элементов, как радиатор, помпа, вентилятор охлаждения, термостат, датчик температуры, утечка охлаждающей жидкости. При этом эффективность работы системы охлаждения значительно снижается, что приводит к перегреву двигателя, а это в свою очередь снижает срок его службы, так как губительно сказывается на его деталях.

Признаки неисправности системы охлаждения

• недостаточное количество антифриза;
• ослабление натяжки водяной помпы;
• нарушение герметичности помпы;
• неисправность вентилятора и/или элементов его привода;
• выход из строя термостата;
• внешнее и/или внутреннее засорение радиатора охлаждения;
• засорение каналов и/или патрубков системы охлаждения.

• выход из строя термостата;
• проблемы с вентилятором и/или элементов его привода (механика, электро, гидравлика);
• неисправность датчика температуры.

• нарушение герметичности внешних каналов или патрубков;
• повреждение целостности патрубков, хомутов или других проводников антифриза;
• разгерметизация помпы;
• разгерметизация радиатора охлаждения;
• повреждение (трещины) в рубашке охлаждения.

• повреждение элементов рубашки охлаждения;
• прогорание прокладки головки блока цилиндров.

Внешних признаков поломки охлаждающей системы двигателя существует всего четыре. Так, к ним относится:

• перегрев двигателя в процессе его работы;
• переохлаждения двигателя (мотор слабо прогревается, например, на холоде);
• утечка охлаждающей жидкости наружу;
• утечка охлаждающей жидкости внутрь (в другие системы автомобиля).

Кроме этого о проблемах в системе охлаждения можно судить по сигнальной лампе на приборной панели (красный поплавок либо желтый расширительный бачок). Каждый автомобиль снабжен соответствующим индикатором, который активируется при закипании охлаждающей жидкости. Также при перегреве мотора значительно падает его мощность, снижаются динамические характеристики машины, а в самом худшем случае, когда уже закипел, из-под капота (из радиатора или бачка) может идти пар. Все это очень вредно для мотора, поскольку при перегреве он работает «на износ», что значительно сокращает срок его службы, и даже может полностью вывести двигатель из строя.

При внешних утечках охлаждающей жидкости на асфальте под машиной либо на отдельных деталях подкапотного пространства автовладелец может заметить соответствующие пятна. Антифриз имеет специфический сладкий запах, поэтому нередко утечку можно ощутить соответствующим образом. Если в антифриз добавить флуоресцирующий элемент, то утечку можно обнаружить с помощью ультрафиолетовой лампы. Однако делать это нужно заранее, при заливании новой жидкости в систему.

Внутренние утечки обнаружить сложнее. Если антифриз попал в моторное масло, то выхлопные газы автомобиля будут в виде белого дыма. Также при проверке состояния моторного масла в нем будут иметь место белая, похожая на сметану, масса. Это прямо указывает, что в масле имеется антифриз. Соответственно, нужно выполнять диагностические и ремонтные работы с полной заменой обеих жидкостей.

Причины неисправности системы охлаждения

Существует много причин, которые приводят к частичному и даже полному выходу системы охлаждения из строя. В зависимости от того, какие именно узлы пострадали, выделяют следующие основные причины поломки:

• нарушение обслуживания системы охлаждения (в частности, автовладелец забывает периодически добавлять/менять антифриз или использует охлаждающую жидкость с неподходящими для автомобиля параметрами);
• использование некачественных деталей системы (патрубков, кранов, радиатор);
• использование плохой охлаждающей жидкости, что не соответствует требованиям;
• критический износ или полный выход из строя отдельных элементов системы охлаждения автомобиля;
• выполнения некачественного ремонта или обслуживания как двигателя в целом, так и его системы охлаждения в частности;
• значительное засорение охлаждающих поверхностей.

Однако перечисленные причины являются лишь обобщением проблем с упомянутой системой. Истинными же причинами является износе конкретных узлов.

Основные неисправности охлаждающей системы двигателя

Система охлаждения двигателя автомобиля состоит из большого количества отдельных ее частей — радиатора, вентилятора, системы патрубков, датчиков. При некорректной работе хотя бы одного элемента хуже начинает работать вся система. Поэтому причиной поломки может быть:

• Засорение радиатора. Именно этот элемент предназначается для принудительного отвода тепловой энергии из двигателя. Если он засоряется снаружи (большое количество пыли и грязи попадает на его слоты) либо внутри (сердцевина забивается значительным количеством ржавчины и осадком с жидкости), то эффективность работы узла резко снижается. Соответственно, радиатор, как и всю систему охлаждения, необходимо периодически чистить как снаружи, так и изнутри с использованием специальных очистителей либо подручных средств.
• Неисправная помпа. По этой причине в системе охлаждения появляется либо течь из-под подшипника насоса охлаждения, либо нарушается циркулирование жидкости по рубашке охлаждения. Причин выхода насоса из строя несколько. Среди них банальный износ его лопастей либо внутренних частей, ослабление привода, нарушение герметичности. Зачастую на металлических крыльчатках можно наблюдать коррозию, а пластмассовую банально срывает и она проворачивается.
• Некорректная работа термостата. Основная задача этого узла состоит в том, чтобы блокировать поток антифриза или тосола в радиатор до тех пор, пока двигатель достаточно не прогрелся. На большинстве автомобилей он открывается только тогда, когда температура охлаждающей жидкости достигнет +87… +95°С. Соответственно, при его выходе из строя двигатель будет очень долго нагреваться, особенно в холодную погоду. Если термостат заклинил и не открывается вовсе, то температура в системе будет выше нормы вплоть до кипения. Когда открыт постоянно, то температура ниже нормы.

Еще одной неисправностью можно считать использование антифриза с неподходящими параметрами, например, обычной воды. Как известно, на морозе она кристаллизуется, что обычно приводит к механическим поломкам элементов системы охлаждения. Поэтому выбирать антифриз нужно в соответствии с требованиями автопроизводителя.

Способы устранения неисправности системы охлаждения

Выбор метода ремонта системы охлаждения зависит от причин, вызвавших ее неисправность. Перечислим их в той же последовательности, что и причины.

• Засорение радиатора. Его нужно почистить обязательно снаружи и желательно промыть изнутри. Как правило, для чистки радиатор демонтируют с машины. Параллельно с чисткой можно проверить его герметичность. Обратите внимание, что если автомобиль укомплектован двумя радиаторами, для системы охлаждения двигателя и для кондиционера, то демонтировать и чистить необходимо оба радиатора.
• Поломка помпы. Этот агрегат ремонту не подлежит, так что сразу меняйте на аналогичный. Выбор помпы основывается не только на производителе, но и на материале крыльчатки — металл или пластмасса.
• Проблемы с термостатом. Тут аналогичная ситуация, обычно термостат не ремонтируют, а меняют на новый.
• Вентилятор охлаждения. Если у вентилятора повреждена крыльчатка — то он безусловно подлежит замене. Если у механического привода ослабилось натяжение — его следует подтянуть до соответствующего значения. Если поврежден ремень — его следует заменить на новый. При выходе из строя термореле или приводного электродвигателя указанные узлы также подлежат замене. В редких случаях электродвигатель можно попытаться восстановить (ремонт подшипников, перемотка обмотки). В гидравлическом приводе вентилятора нужно долить масло и проверить состояние подшипников.
• Разгерметизация системы. Достаточно распространенная причина поломки, которую однако тяжело диагностировать. Вызвано это тем, что утечка может быть очень маленькой и находится в труднодоступном месте. Первым делом необходимо проверить состояние моторного масла, нет ли в нем белых сгустков, которые и являются утекающим в него антифризом. Если это так, то нужно проверить состояние прокладки головки блока цилиндров, саму плоскость ГБЦ, состояние теплообменника и его прокладки, состояние блока цилиндров на предмет нарушения герметичности. Ну и конечно нужно проверить все патрубки, нет ли на них следов просачивающейся охлаждающей жидкости, а также осмотреть элементы подкапотного пространства, нет ли на их поверхности следов антифриза. Когда утечка ОЖ происходит их радиатора или трещины патрубка, то качестве временной меры можно антифриз залить герметик, который закупорит течь.
• Вышел из строя датчик температуры. Нужна замена на новый аналогичный. Предварительно его нужно снять с машины и выполнить дополнительную диагностику при помощи мультиметра (омметра) и/или термометра.
• Низкий уровень антифриза. При недостаточном количестве охлаждающей жидкости в межсервисный интервал ее нужно добавить (при этом обязательно нужно ориентироваться на то, какие можно антифризы смешивать между собой, а какие нет!), либо заменить на новую.
• Поломка клапана на крышке радиатора. Обычно крышка и ее клапан восстановлению не подлежат, поэтому ее надо заменить. Однако предварительно нужно проверить крышку радиатора на работоспособность.

Перечисленные ремонтные работы лучше выполнять самостоятельно, если у автовладельца имеется соответствующий опыт выполнения аналогичных работ. В противном случае лучше обратиться за помощью в автосервис.

Профилактика нормальной работы

Исправная система охлаждения любого автомобиля в состоянии обеспечить нормальную работу двигателя даже при очень высокой температуре окружающего воздуха. Снижение ее эффективности обычно вызвано тем, что автовладелец не уделяет должного внимания проверке работы системы. На самом деле, чтобы охлаждающая система работала четко и без перебоев, необходимо следовать нескольким простым правилам:

1. В процессе езды постоянно следить за показаниями прибора температуры охлаждающей жидкости, а также сигнальной лампы, которая загорается при ее кипении. Если индикатор засветился — необходимо при первой же возможности остановить автомобиль и попытаться выяснить причину.
2. Постоянно следить за уровнем охлаждающей жидкости в системе. Обычно по регламенту антифриз меняется приблизительно через 60. 120 тысяч километров пробега. Другие же автопроизводители рекомендуют менять его раз в два-три года. Однако не будет лишним контролировать соответствующий уровень и в межсервисный интервал, особенно, если заподозрили некорректную работу системы охлаждения двигателя.
3. Использование антифриза с предписанными характеристиками. В документации к любому автомобилю производитель прямо указывает, какую охлаждающую жидкость необходимо заливать в систему. Это касается ее класса, стандарта соответствия и количества. Реже указывается и производитель, однако это, скорее, исключение и прямая реклама.
4. Проверять герметичность системы охлаждения. В частности, нет ли внешних или внутренних утечек антифриза. Вместе с устранением течи (при ее наличии) нужно не забыть также долить жидкость до нужного уровня либо заменить ее на новую.
5. Проверять состояние радиатора. Зачастую его внешняя поверхность забивается пылью и грязью, что значительно снижает эффективность его работы.
6. Не нагружать двигатель сверх меры. В частности, не рекомендуется часто развивать на двигателе избыточную мощность. Например, при езде на перегруженной машине, использование спортивного стиля вождения (на высоких оборотах, с пробуксовками, резкими стартами), буксирование тяжелых прицепов. Все это значительно изнашивает как двигатель в целом, так и систему его охлаждения в частности.
7. Периодически выполнять чистку системы охлаждения. Делать это можно при замене антифриза на новый, либо же при появлении явных признаков, что эффективность работы системы снизилась.

Следуя таким прямым советам, автовладелец может не только обеспечить нормальную работу системы охлаждения, но и значительно продлить срок ее эксплуатации.