Устройство радиатора охлаждения двигателя: рассмотрим развернуто

При работе двигателя автомобиля каждый цилиндр постоянно повышает свою температуру за счет детонации подаваемого топлива. Если температуру не понижать, постоянные микровзрывы приведут к доведению мотора до критической температуры, превышение которой разрушит силовой агрегат.

Чтобы предотвратить это, устанавливается система охлаждения двигателя автомобиля. В представленной статье мы рассмотрим все базовые сведения о данном узле.

Конструктивные особенности

Устройство радиатора охлаждения двигателя мало чем отличается от конструкции любого другого устройства с аналогичными функциями. Изготавливаются радиаторы преимущественно из меди и алюминия, как материалов прочных, удобных в ремонте и имеющих хорошие параметры теплоотдачи. Современный радиатор двигателя может быть:

1. трубчатым;
2. пластинчатым;
3. иметь форму сот.

Между пластинами, сотами или трубами располагаются поперечные латунные полоски, делающие изделие более жестким, а также увеличивают площадь обдува, что повышает качество охлаждения. Постоянное круговое движение жидкого теплоносителя в системе обеспечивается специальным устройством – помпой. Все части системы соединяются между собой термостойкими патрубками, чаще всего прорезиненными.

В качестве теплоносителя, циркулирующего в радиаторе, чаще всего применяются всем известные составы, такие как антифриз или тосол, хотя многие автолюбители в теплое время заливают туда и простую дистиллированную воду. Жидкость заливается в специальный расширительный бачок, предназначаемый не только для повышения удобства наполнения, но и для обеспечения возможности расширения жидкости в системе, ведь ее объем варьируется в зависимости от температуры и давления.

Устройство радиатора охлаждения двигателя

Принудительное охлаждение радиатора осуществляется с помощью вентилятора. В современных автомобилях реализуется одна из двух концепций вентиляторов:

• приводимые в движение коленвалом;
• приводимые в движение отдельным электромотором.

Если первые работают постоянно, то вторые включаются автоматически только тогда, когда температура жидкости в системе охлаждения достигает критического значения. Например, такое случается при продолжительной стоянке заведенного автомобиля, когда естественный обдув радиатора встречным воздухом отсутствует.

Система охлаждения: что такое

Многие автолюбители задаются вопросом — система охлаждения: что такое?

Система охлаждения предназначена для охлаждения деталей двигателя, нагреваемых в результате его работы. На современных автомобилях система охлаждения, помимо основной функции, выполняет ряд других функций, в том числе:

• нагрев воздуха в системе отопления, вентиляции и кондиционирования;
• охлаждение масла в системе смазки;
• охлаждение отработавших газов в системе рециркуляции отработавших газов;
• охлаждение воздуха в системе турбонаддува;
• охлаждение рабочей жидкости в автоматической коробке передач.

В зависимости от способа охлаждения различают следующие виды систем охлаждения: жидкостная (закрытого типа), воздушная (открытого типа) и комбинированная. В системе жидкостного охлаждения тепло от нагретых частей двигателя отводится потоком жидкости. Воздушная система для охлаждения использует поток воздуха. Комбинированная система объединяет жидкостную и воздушную системы.

Устройство радиатора

Важнейшим конструктивным элементом не только системы охлаждения, но и самого двигателя, является радиатор. Прообраз современного радиатора устанавливался даже на самых первых автомобилях, так как без радиатора работа двигателя не представляется возможной. Радиатор системы охлаждения выполняет такую важную функцию, как поддержание рабочей температуры двигателя и защита его от перегрева.

Как правило, автомобильный радиатор состоит из таких элементов, как верхний и нижний баки, сердцевина, детали крепления. Радиатор предназначен для того, чтобы жидкость, поступающая в него непосредственно из водяной рубашки двигателя, охлаждалась до необходимой температуры. Баки радиатора, а также сердцевина, которая к ним припаяна, как правило, изготавливаются из латуни, благодаря чему обеспечивается хорошая теплопроводность.

Сердцевина радиатора представляет собой тонкие поперечные пластины, через которые проходят плоские вертикальные трубки, припаянные к этим пластинам. Жидкость, которая проходит через сердцевину радиатора охлаждения, расходится на множество потоков. Подобное устройство сердцевины позволяет жидкости охлаждаться более интенсивно, так как значительно возрастает площадь соприкосновения жидкости со стенками трубок.

Баки радиатора соединяются с рубашкой охлаждения при помощи патрубков. Нижний бак оснащен специальным краником, предназначенным для слива жидкости из радиатора. Чтобы спускать воду из водяной рубашки, в нижней части блока также имеется краник.

В систему охлаждения жидкость заливается через горловину бака, расположенного вверху и закрываемого крышкой. Жидкостная система охлаждения двигателя отличается наличием двойного регулирования теплового режима: термостатом и шторкой.

Шторка радиатора охлаждения — это своеобразное полотно, один из концов которого закрепляется на сматывающем механизме, который, в свою очередь, монтируется в барабане. Второй конец неподвижно соединяется в нижней части автомобильного радиатора.

Некоторые двигатели внутреннего сгорания вместо шторки оснащены жалюзи створчатого типа, состоящими из пластин. Пластины шарнирно закрепляются в нижней планке, связанной тягой и системой рычагов с рукояткой управления жалюзи, которая находится в кабине. Сами створки могут быть расположены горизонтально или вертикально.

Радиатор в системе жидкостного охлаждения

Главной задачей элемента является отвод тепла от силовой установки в атмосферу путем охлаждения жидкости, которая проходит внутри по каналам. Для обеспечения лучшего отвода тепла устройство монтируется в таком месте, где отмечен наилучший обдув встречным воздушным потоком в процессе движения автомобиля. Типичным местом установки в подкапотном пространстве является область за радиаторной решеткой спереди автомобиля. Стоит отметить, что даже в автомобилях с задним расположением ДВС радиатор зачастую устанавливается спереди. Отличием становится прокладывание более длинных магистралей системы охлаждения к двигателю.

Существуют и другие места для монтажа устройства охлаждения, но встречаются реже. Автомобили с заднемоторной компоновкой могут иметь радиатор, который установлен вдоль боковой стенки. Такое решение можно встретить на спортивных автомобилях, которые имеют сразу два радиатора охлаждения, расположенные вдоль обеих стенок моторного отсека. Эффективный обдув воздухом реализован путем использования воздухозаборников. Указанный воздухозаборник располагают в задней части машины на боковых стенках.

Предназначение и разновидности

Отвод тепла — далеко не единственное назначение системы охлаждения двигателя. Она дополнительно отвечает за выполнение ряда иных задач:

• нагрев воздушной массы для отопления салона транспортного средства;
• уменьшение времени ожидания, необходимого для доведения мотора до рабочей температуры;
• уменьшение температуры смазочных материалов, используемых для ДВС;
• если применяется рециркуляция —уменьшается температура выхлопных газов от двигателя внутреннего сгорания;
• если присутствует автоматическая КПП — охлаждается смазка, расположенная внутри.

Схема системы охлаждения двигателя напрямую зависит от того, каким является ее способ функционирования и принцип работы. Соответственно, принято классифицировать узел на несколько категорий:

• жидкостное — тепло отводится за счет постоянной циркуляции техжидкости;
• воздушное— при применении рассматриваемойсхемы систем охлаждения двигателей тепло будет отводиться циркулируемым воздухом;
• комбинированное — включает в себя применение 1-го и 2-го варианта одновременно.

Практика показывает, что комбинированный вариант является наиболее эффективным, обеспечивая стабильную работу мотора в целом.

Устройство современного радиатора

Радиатор охлаждения ДВС, как правило, имеет два бачка (нижний и верхний), сердцевину, в которой охлаждается жидкость (антифриз или тосол), и несколько дополнительных деталей для крепления. Жидкость от охлаждающей рубашки двигателя поступает в радиатор, где ее температура понижается до требуемого значения, затем антифриз снова передается двигателю. Для изготовления сердцевины и бачков используются легкие металлы: или алюминий, или латунь. Благодаря их высокой теплопроводности они обеспечивают эффективное и быстрое охлаждение антифриза.

Сердцевина радиатора состоит из горизонтально расположенных металлических пластин, соединенных с полыми трубками, идущими вертикально вниз от верхнего бачка к нижнему бачку. Таким образом, при движении через сердцевину жидкость разбивается на несколько потоков, и происходит увеличение площади ее соприкосновения с воздухом атмосферы, ведущее к повышению интенсивности охлаждения.

Патрубки радиатора позволяют соединять бачки с рубашкой охлаждения двигателя. Нижний бачок имеет, как правило, сливной краник, через который можно слить жидкость. Подобным краником снабжена и рубашка двигателя. Антифриз заливается внутрь системы охлаждения через горловину верхнего бачка.

Функционирование систем охлаждения современных автомобилей происходит с учетом значения температуры:

• двигателя;
• охлаждающей жидкости;
• окружающей среды;
• масла и т. д.

Действие системы охлаждения можно объяснить следующим образом. Нагретая двигателем жидкость направляется насосом через патрубки в радиатор, в котором обеспечивается понижение ее температуры. После чего охлажденная жидкость (антифриз) снова подается в рубашку двигателя, и далее цикл повторяется.

Для повышения эффективности теплообмена на автомобилях перед радиатором устанавливается вентилятор иногда с механическим, но чаще с электрическим приводом, нагнетающий воздух в его сердцевину.

Сердцевины радиаторов автомашин могут быть:

• трубчато-пластинчатыми;
• трубчато-ленточными.

В первом случае охлаждающие трубки могут иметь расположение:

• шахматное;
• под углом;
• в ряд.

Ребра у радиаторов, относящихся к типу трубчато-пластинчатых, бывают либо плоскими, либо волнистыми, и могут иметь разный размер. Кроме того, для усиления теплопередачи на них иногда делают специальные турбулизаторы (просечки, отогнутые и образующие узкие проходы для воздуха).

У радиаторов, называемых, трубчато-ленточными, охлаждающие трубки всегда расположены в ряд, а для изготовления ленты их решеток используется медный лист толщиною от 0,05 миллиметра до 0,1 миллиметра. Чтобы усилить теплоотдачу с помощью завихрений, на ленте выполняют фигурные отверстия методом штамповки или создают отогнутые просечки.

Сегодня наибольшее распространение получили радиаторы охлаждения автомобиля, изготовленные на основе алюминиевых сплавов. Такие устройства дешевле и легче латунных аналогов, но уступают последним по надежности и сроку службы. Еще одним достоинством радиаторов из латуни является то, что они проще ремонтируются: их можно паять. В то время как радиатор системы охлаждения, известный как алюминиевый, более сложен в ремонте, так как его детали и конструктивные элементы соединяют между собой с использованием завальцовки и герметизирующих материалов.

Поломки и ремонт

Радиаторы охлаждения двигателя долговечны, но не являются неуязвимыми – они также периодически выходят из строя. Радиаторы двигателя могут загрязняться мусором и различными отложениями из системы охлаждения.

Они изнашиваются от воздействия агрессивных реагентов в условиях зимней эксплуатации автомобиля, часто пробиваются камнями и выходят из строя по другим причинам. Радиатор может пострадать из-за поломки другого элемента системы охлаждения (температурного датчика, помпы, клапана пробки и проч.).

Если радиатор поврежден, можно пойти двумя путями – заменить его или отремонтировать.

При незначительном повреждении радиатора его можно запаять, но при большой площади повреждения целесообразнее будет замена.

Согласно статистике в 80% случаев радиатор можно восстановить. Наиболее распространенная неисправность радиатора – засорение сот, из-за чего ухудшается циркуляция теплоносителя, что в последствии может привести к перегреву двигателя.

В таком случае достаточно промыть их под проточной водой. Нужно отсоединить радиатор внизу, а потом сверху направить в него как можно более мощную струю воды, что позволит вымыть все пробки.

Если радиатор начал протекать, существуют специальные герметики внешнего и внутреннего применения, позволяющие быстро устранить данную проблему.

Связанные термины

Особенности эксплуатации радиаторов

Поскольку радиатор изготовляют из тонкостенных трубок и пластин, он является очень нежным и хрупким устройством. Поэтому при обслуживании и ремонте необходимо бережно обращаться с радиатором, чтобы не повредить детали сердцевины, патрубки или бачки.

В летний период времени водители нередко используют в качестве охлаждающей жидкости воду – она дешевле и эффективнее участвует в процессах теплообмена благодаря физическим свойствам. Но такая экономия может привести к повреждению и даже разрушению деталей и узлов двигателя.

Не следует забывать, что антифризы уменьшают образование накипи на стенках рубашки охлаждения блока и головки блока. Кроме того, в современных автомобилях низкозамерзающие жидкости зачастую служат не только для охлаждения двигателя, но и для смазки некоторых узлов, например, подшипников жидкостного насоса системы охлаждения. Вода такие функции выполнять не может.

При использовании воды в жидкостной системе охлаждения вместо низкозамерзающих жидкостей в холодный период времени года, ее следует тщательно удалять из радиатора и рубашки охлаждения двигателя при постановке автомобиля на хранение в не отапливаемых помещениях и на открытой стоянке. В противном случае замерзшая вода (как известно, вода расширяется при замерзании) может нарушить герметичность системы, повредив стыковые соединения деталей и даже разорвать трубки сердцевины и бачки радиатора, головку блока и блок-картер двигателя.

По этой причине необходимо убедиться, что вода полностью вытекла через открытые краники на блоке и радиаторе (крышка радиатора при этом должна быть снята), а затем продуть систему несколькими оборотами коленчатого вала при помощи стартера или даже на несколько секунд запустив двигатель без охлаждающей жидкости.

Краны после слива воды из системы охлаждения лучше оставить открытыми.

Иногда вода в системе охлаждения может привести к перегреву двигателя при запуске в очень холодное время года, если в системе охлаждения предусмотрены терморегулирующие клапаны – термостаты. В период прогрева двигателя термостат закрывает допуск охлаждающей жидкости в радиатор, и направляет ее по малому кругу. В это время часть воды, находящаяся в радиаторе двигателя, патрубках и гибких шлангах, а также в радиаторе отопителя кабины, остается неподвижной и может замерзнуть, образовав ледяные пробки в различных участках большого круга, чаще всего – в трубках радиатора и патрубках.

После прогрева двигателя и открывания клапана термостата в большой круг системы охлаждения эти пробки зачастую не удается растопить из-за отсутствия циркуляции воды, и она продолжает перемещаться лишь по малому кругу, нагреваясь все сильнее. Это может привести к перегреву двигателя. В таких случаях необходимо принять меры к ликвидации ледяных пробок в системе – автомобиль срочно поставить в теплый гараж, а патрубки и трубки радиатора проливать горячей водой, пока пробки не растают. Если при этом двигатель не заглушается, следует внимательно следить за его температурой.

Избежать подобных неприятностей можно используя в системе охлаждения специальные низкозамерзающие жидкости — антифризы.

***

Устройство жидкостного насоса

Принцип работы

Принцип работы системы охлаждения двигателя постоянно контролируется штатнымблоком управления силовым агрегатом. В нынешних моделях транспортных средств детали охлаждения проверяются специальным математическим алгоритмом, позволяющим принимать во внимание самые разные параметры работы не только мотора, но и сопутствующих систем.

Отталкиваясь от того, как работает система охлаждения двигателя в нормальном режиме при исправных деталях, система стремится поддерживать их на нормальном уровне. Поэтому электроника включает или выключает на некоторое время те или иные элементы.

Чтобы более подробно узнать, как работает система охлаждения двигателя, рекомендуем посмотреть схему ниже.

Поскольку антифриз принудительно протекает по системе, за него отвечает центробежный насос. Благодаря ему техжидкость прокачивается посредством «рубашки». При выполнении данной работы применение систем охлаждения позволяет добиться охлаждения мотора и нагрева антифриза. Исходя из типа мотора и его схемы, жидкость протекает:

• продольно;
• поперечно.

Схема системы охлаждения двигателя предусматривает два циркуляционных круга — «малый» и «большой». Например, при включениизажигания, когда все детали не нагреты, термостат закрыт, жидкость протекает по малому кругу. Она не доходит до радиатора охлаждения двигателя.

Когда температурный режим доведется до требуемого уровня, происходит открывание термостата — антифриз проникает в радиатор, где и будет происходить уменьшение температуры за счет обдува. Это и есть большой цикл, повторяющийся многократно.

В этом и состоит общий принцип работы радиатора охлаждения двигателя вне зависимости от марки и модели транспортного средства.

В авто с турбиной охлаждение двигателя происходит по несколько иной схеме. Здесь присутствует два контура, где первый установлен с цельюснижения температуры анифриза, а второй охлаждает воздух. При этом первый контур также разделяется на 2 части — для обслуживания головки блока и блока цилиндров в целом.

Это сделано потому, что схема работы системы охлаждения двигателя предусматривает разницу температуры головки и блока на 15-20 градусов. Таким образом, степень вероятности детонации значительно уменьшается, да и камеры сгорания эффективнее наполняются горючим. В устройство системы охлаждениядобавлена одна особенность — в моторе с турбиной все рабочие контуры имеют собственный термостат.

Очистка и промывка радиатора автомобиля

Для промывки радиатора необходимо полностью слить охлаждающую жидкость. После этого система охлаждения заполняется чистой водой (желательно дистиллированной). При промывке радиатора воду следует лить в заливную горловину радиатора.

Чем промыть радиатор автомобиля? Очень часто в воду при промывке добавляют каустическую соду для более эффективной очистки внутренних поверхностей. Пропорция, в которой необходимо приготавливать смесь – 50 грамм соды на 1 литр чистой воды.

Теперь нужно запустить двигатель, дать ему поработать на холостом ходу порядка 10-15 минут.

Средство для промывки радиатора

Существуют также специальные химические средства для очистки радиаторов, например,  всем известный «Hi-Gear». Они также добавляются в воду, которой промывается радиатор. Благодаря своей высокой концентрации они позволяют значительно ускорить весь процесс. С их помощью радиатор промывается всего около 7 минут, однако при использовании подобных химикатов нужно четко следовать инструкции, иначе можно повредить внутренние поверхности системы охлаждения.

Для того чтобы слить воду из системы, на нижнем бачке радиатора и блоке цилиндров есть специальные краники. При сливе жидкости заливную горловину следует держать открытой. После того, как жидкость слита, заливается новая порция, и процесс промывки продолжается до тех пор, пока из радиатора не будет сливаться чистая вода.

После окончания промывки вся вода сливается, и система промывается обычной чистой водой 4-5 раз.

Зачастую причиной перегрева двигателя автомобиля являются загрязнения наружной поверхности радиатора. Это может быть пыль, гряз, пух, останки различных насекомых и т. д.

Чтобы очистить радиатор снаружи, его продувают или промывают. Чистка радиатора сжатым воздухом может осуществляться непосредственно на автомобиле, однако такой способ малоэффективен. Промывают радиатор снаружи чаще всего водой под давлением с помощью обычных мини-моек, например,  всем известный «Керхер». Однако здесь будьте аккуратны с давлением – слишком сильный напор способен повредить мягкие соты радиатора.

Водные процедуры для радиатора никогда не повредят

По завершении промывки радиатора система охлаждения заполняется свежей жидкостью. Для того чтобы избавиться от завоздушивания системы, следует открыть пробку радиатора, завести двигатель и дать ему поработать несколько минут. Лишний воздух выйдет, а вам лишь останется долить необходимое количество охлаждающей жидкости.

Выводы

Система охлаждения двигателя присутствует на каждом транспортном средстве. Основноеназначение системы охлаждения — поддержаниеоптимальной температуры мотора автомобиля.

Базовые детали системы охлаждения двигателя следующие — радиатор, термостат, датчик температуры и вентилятор. Система состоит из нескольких контуров, отвечающих за правильность функционирования всей системы.

Устройство радиатора достаточно сложное, поскольку конструкция состоит из большого количества маленьких каналов, по которым протекает подогретая жидкость. Своевременная проверка позволяет гарантировать нормальную работу силовой установки в целом.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...

Читайте также:

Как пользоваться вебасто — инструкция по... Замена направляющих втулок клапанов свои... Что такое турбонаддув — устройство и при... Почему заливает свечи зажигания: разбира...