Конструкция и функции системы охлаждения в двигателе автомобиля

Ещё из школьного курса физики многие знают, что в процессе своей работы двигатель внутреннего сгорания выделяет в окружающую среду энергию. Большая ее часть уходит на придание движения автомобилю, а другая — рассеивается в пространстве, попутно нагревая узлы мотора. Несмотря на высокую надёжность металла, при нагреве он становится более мягким, поэтому его перегрев не допустим. Материалы, из которых изготавливаются двигателя современных машин, без проблем выдерживают до 100-110 градусов по Цельсию, а вот превышение этого предела способно по-настоящему убить узел. Чтобы подобного не произошло, более 100 лет назад инженеры внедрили в конструкцию мотора систему охлаждения. Более подробно о принципах её функционирования, конструкции и примечательных особенностях поговорим сегодня.

Двигатель автомобиля

Несколько слов о системах охлаждения ДВС

Система охлаждения двигателя – это совокупность элементов его конструкции, по которым непрерывно циркулирует охлаждающая субстанция, забирает тепло из мотора и конвертирует его в иные виды энергии. Главным предназначением системы, естественно, является недопущение перегрева элементов ДВС путём поддержания рабочего температурного режима (в пределах 70-110 градусов по Цельсию). Помимо этого, узлы охлаждения требуются для реализации следующих функций:

  • ускорение прогрева мотора до рабочих температур;
  • прогрев воздуха в салоне;
  • снижение температуры моторного масла для продления срока его службы;
  • не на всех автомобилях – охлаждение выхлопа (при системе рециркуляции), воздуха подаваемого в двигатель (при наличии турбонаддува) и смазочного материала коробки (на машинах с АКПП).

Со времён появления первых систем охлаждения было испробовано огромное количество их вариаций. Наиболее эффективными и используемыми по сей день стали те, что работают:

  • на жидкостном охлаждении (отвод тепла происходит при помощи жидкости с хорошей тепловместимостью);
  • на воздушных охладителях (тепло отводится при помощи циркуляции воздушного потока);
  • на комбинированном принципе охлаждения (для отвода жара используются и жидкость, и воздух).

Вообще, система охлаждения всегда имелась даже на самых первых моделях авто. Она была представлена воздухом окружающей среды. Конечно, для охлаждения работающего мотора в 10-20 лошадиных сил подобной системы было достаточно, однако автомобильная индустрия развивалась, а сила моторов росла. Из-за этого работа системы охлаждения двигателя постоянно улучшалась, что и вылилось в появление отмеченных ранее охладительных механизмов.

Система охлаждения

Устройство охладительной системы мотора

Принципиальных отличий воздушная система охлаждения двигателя от жидкостной или комбинированной не имеет, поэтому сначала рассмотрим конструкцию двух последних, а затем выделим их отличие от систем, охлаждающих мотор воздухом. Типовая структура системы предполагает использование следующих узлов:

  • Полости охлаждения (часто называющиеся «рубашкой»). Представляют собой небольшие, закрытые или открытые полости, в которых циркулирует охладитель. Зачастую рубашку охлаждения проектируют таким образом, чтобы она располагалась в местах, наиболее подверженных перегреву;
  • Радиатор. Этот элемент конструкции рассеивает полученное от двигателя тепло в атмосферу или конвертирует её в другие виды энергии, передавая, например, в салон автомобиля через печку или охлаждая турбонаддув. Стандартный радиатор представлен совокупностью трубочек и рёбер, конвертирующих энергию через охлаждение нагретого охладителя воздухом;
  • Вентилятор. Требуется для нагнетания давления в систему охлаждения, толкающего охлаждающую жидкость по рубашке, и для получения воздуха, который непосредственно и охлаждает мотор или конвертирует энергию в радиаторе. Вентилятор раскручивается двигателем путём получения вращения от него через обгонные муфты;
  • Термодатчик. Измеряет температуру охлаждающей жидкости или самого двигателя (при воздушном охлаждении), что необходимо для оповещения автомобилиста о текущем температурном режиме работы мотора;
  • Помпа (центробежный насос). Используется либо как самостоятельный узел, либо в виде комбинации с вентилятором, и обеспечивает беспрерывную циркуляцию охладителя в системе;
  • Термостат. Необходим для поддержания постоянной температуры двигателя и его ускоренного прогрева;
  • Патрубки и шланги охладительных субстанций. По ним, соответственно, циркулируют охладители перед тем, как попадают в полости охлаждения;
  • Расширительный бачок системы охлаждения двигателя. Требуется для заливки охлаждающей жидкости в патрубки, провода и рубашку;
  • Вспомогательные узлы. Применяются не на всех системах охлаждения и необходимы для передачи конвертированной энергии в иные узлы автомобиля (печку, АКПП и т.п.).

Стандартная схема системы охлаждения двигателя выглядит так:

Схема системы охлаждения

Описанные выше элементы системы охлаждения двигателя автомобиля соединены в единый механизм и работают беспрерывно, запускаясь после запуска мотора. Наверное, рассматривать узлы соединения и подобные мелкие элементы системы не стоит, итак устройство её работы предельно простое.

Отметим, что воздушные и жидкостные или комбинированные системы охлаждения отличаются между собой лишь типом охладителя. В остальном принципы и механизмы их работы идентичны. Пожалуй, ещё одним отличием могут быть типы используемых рубашек охлаждения. Однако в современном автомобилестроении данные полости проектируют под каждый конкретный тип мотора, поэтому этот аспект не столь важен в «охладительном» вопросе.

Принцип охлаждения двигателя

Окончательно понять устройство системы охлаждения поможет рассмотрение этапов её работы. В обобщённом виде они выглядят так:

  1. Запустив мотор, автомобилист также запускает функционирование системы охлаждения. Если говорить точнее, то первым в работу вступает центробежный насос, который нагнетает в систему давление и запускает первый круг охлаждения (работает до фиксированной температуры мотора – около 80-90 градусов по Цельсию);
  2. После этого, в течение 2-5 минут, к работе подключаются и другие узлы системы: термостат, радиатор и подобные. Принцип их групповой работы заключается в циркуляции жидкости по кругам охлаждения:
    • первый или малый – работает до температуры в 70-90 градусов по Цельсию и задействует не все полости охлаждения;
    • второй или большой – функционирует до температуры кипения охладителя, которая составляет порядка 110 градусов по Цельсию, задействуя всю рубашку охлаждения.
  3. Важнейшую роль во всей системе выполняют узлы, отвечающие за циркуляцию охладителя и его охлаждение. Последнее, к слову, осуществляется в радиаторе путем подачи на него воздуха от вентилятора. Охлаждённая жидкость из радиатора отправляется обратно в пути охлаждения, и цикл повторяется вновь.

Отметим, что при реализации отмеченных выше этапов также могут задействоваться дополнительные узлы системы. Так, при недостаточном количестве охладителя в системе он дополняется нужным количеством из расширительного бачка.

Циркуляция охладительной жидкости

Типы жидкостных охладителей

Большинство современных машин имеет жидкостную или комбинированную систему охлаждения, так как, в отличие от чисто воздушной, данные механизмы работают эргономичней и тише. Помимо описанных конструкционных элементов, важную роль играет и сам охладитель. В первых системах охлаждения в качестве последнего использовалась вода, но из-за плохо продуманной структуры устройств и низкой температуры кипения воды подобный охладитель был малоэффективен. В итоге, на смену водной субстанции придумали два типа охладителей, используемых и сегодня:

  • Антифриз – жидкость, применяющаяся в системах охлаждения многих современных авто. Вещество имеет низкую температуру замерзания и достаточно высокий показатель кипения. В состав антифриза входит спирт и специальные присадки (ингибиторы), улучшающие действие охладителя;
  • Тосол – тот же антифриз, но СССРовской или, уже, российской разработки. По сути, что тосол, что антифриз примерно одинаковые жидкости, однако по степени эффекта в автомобильной сфере их разделяют. Так, многие автомобилисты отмечают, что тосол лучше использовать для старых российских авто, а антифриз – для иномарок и новых продуктов АвтоВАЗа. Что лучше – решит каждый сам для себя.

Оба типа охладителя заливаются в нужном количестве в расширительный бачок (реже – напрямую в радиатор). Уже оттуда жидкость растекается по полостям охлаждения и используется по прямому назначению.

Интересно! С течением времени устройство системы охлаждения двигателя существенно модернизировалось, что вылилось в возможность использования в качестве охладителя отмеченной ранее воды. Однако подобные системы заметно дороже в создании и эксплуатации, поэтому антифризные и тосольные охладители водная субстанция не вытеснила. Водное устройство охлаждения используют в качестве тюнинга и на некоторых моделях старых дизелей, а также на двухколёсной технике.

Модернизированная система охлаждения

Возможные неисправности

Среди автомобилистов ходят мифы о том, что система охлаждения дизельного двигателя отличается в надёжности от аналогичного механизма в структуре бензинового агрегата. Удивительно, но люди в это верят, хотя конкретных отличий между ними нет, а ломаются они с одинаковой регулярностью. В завершение сегодняшней статьи обратим внимание именно на возможные поломки системы охлаждения мотора.

Если смотреть глобально, то выйти из строя в охладительном механизме может любой элемент. Справедливости ради стоит отметить общую надёжность системы, которая отражается в её редких поломках. Типовые неисправности системы охлаждения двигателя представлены следующим перечнем:

  • Утечка охладителя. Этот вид поломки имеет место чаще всего. Случается неисправность по одной простой причине – нарушение герметичности системы. В этом плане страдать могут все элементы системы, однако зачастую разгерметизация случается с радиатором, расширительным бочком, соединениями патрубков или шлангов и прокладками между элементами системы;
  • Клин термостата. Подобное явление может сделать термостат беспомощным в регуляции температурных режимов работы мотора, что скажется на его работе. В том случае, когда клин случается в положение «открыто», антифриз или тосол всегда ходит по большому кругу охлаждения и автомобиль прогревается медленно. При иных обстоятельствах случается перегрев двигателя, так как охладитель всегда циркулирует по малому кругу охлаждения;
  • Выход из строя помпы. Данная проблема случается не столь часто, как отмеченные выше, но все же имеет место быть. Как правило, циркуляционный насос ломается и перестает выполнять свои функции из-за износа основного подшипника. Реже проблема кроется в иных элементах помпы.

Заливка охлаждающей жидкости

Редкими неисправностями системы охлаждения принято считать поломки неотмеченных элементов её конструкции или засорение охладительных путей. В любом случае, неправильное функционирование механизма нарушит правильную работу автомобиля, что выльется в появлении следующих признаков:

  • проблемы с прогревом или частый перегрев мотора;
  • нарушения в работе печке (зачастую медленный разогрев в зимнее время);
  • наличие следов антифриза под автомобилем;
  • быстрый расход антифриза или тосола;
  • появление примесей охладителя в моторном масле.

При появлении подобной симптоматики требуется проверить всю систему охлаждения двигателя и выявить точную причину неисправности. После этого неисправную деталь лучше полностью заменить, слить весь охладитель и залить новый. Зачастую с ремонтом охладительного механизма справляются все автомобилисты без особой подготовки, поэтому более подробно его описывать не будем.

На этом, пожалуй, наиболее важная информация по сегодняшней теме подошла к концу. Надеемся, представленный материал был для вас полезен и дал ответы на интересующие вопросы. Удачи в обслуживании и эксплуатации авто!

Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них
Поиск автомобиля

Что бы не пропустить лучшие материалы с сайта

А также задавать вопросы в комментариях и получать ответы