Устройство и принцип работы системы охлаждения двигателя

Устройство и принцип работы насоса системы охлаждения двигателя (помпы)

Для обеспечения циркуляции жидкости в системе охлаждения двигателя автомобиля применяется центробежный насос, или помпа. Он может иметь механический или электрический тип привода. Если помпа неисправна, вся система охлаждения будет находиться в нерабочем состоянии, что приведет к перегреву двигателя.

Виды охлаждающих жидкостей, советы по выбору

Наряду с другими техническими составами охлаждающая жидкость для авто относится к необходимым расходным материалам, выполняющим важные функции. Безграмотный выбор антифриза для системы охлаждения может причинить серьезный вред транспортному средству.

Антифриз для автомобиля

Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания: как это работает

Назначение системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания состоит в отводе тепла от нагретых деталей мотора с помощью охлажденной среды (жидкости, газа или того и другого вместе) для сохранения рабочего диапазона температур двигателя и защиты его от перегрева независимо от условий эксплуатации. Как устроена система охлаждения, какие её виды бывают и в чем заключается принцип работы подробно разобрано в этой статье.

Система охлаждения автомобильного двигателя: устройство и принцип действия

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) и их составные части подвергаются сильному нагреву во время эксплуатации различных транспортных средств. При этом, как перегрев, так и переохлаждение мотора способны спровоцировать выход его из строя. В связи с этим одной из важнейших задач разработчиков силовых агрегатов является обеспечение оптимального теплового режима их работы. Грамотно организованная система охлаждения двигателя способствует получению наилучших эксплуатационных параметров ДВС, к которым относятся:

  1. Максимальная мощность.
  2. Минимальный расход горючего.
  3. Увеличенный срок эксплуатации.

Для чего нужен антифриз автомобилю

Называется охлаждающая жидкость для авто по-разному: антифриз, хладагент, охладитель, сокращенно – ОЖ. В ее качестве можно использовать и воду, особенно хорошо подходит для этих целей дистиллированная, которая не оставляет накипи. Она безопасна, доступна, безвредна, достаточно теплоемка.

Однако такой охладитель замерзает при отрицательных значениях на термометре, имеет низкую температуру кипения, а также обладает определенной коррозионной активностью. Поэтому воду можно использовать лишь в теплый период, при этом добавив в нее пакет ингибиторов коррозии.

Низкозамерзающая жидкость, называемая антифризом, может использоваться круглогодично. В последнее время именно этот продукт повсеместно применяется автолюбителями нашей страны. Антифриз представляет собой смесь:

  • дистиллированной воды,
  • незамерзающей составляющей,
  • присадок, которые снижают коррозионную активность первых двух компонентов.

Важно! В качестве охлаждающей жидкости можно использовать и этиловый спирт, но летучесть и высокая стоимость не позволяют ему стать популярным среди автолюбителей. Метиловый же спирт вступает в реакцию с алюминием, к тому же он ядовит и даже небольшого его количества достаточно для отравления человека.

Антифриз для системы охлаждения двигателя

Основная функция охлаждающей жидкости — охлаждение двигателя внутреннего сгорания. Этот узел представляет собой тепловой агрегат, преобразующий энергию сгорающего топлива в механическую.

Чтобы мотор нормально работал, требуется поддерживать его нагрев в строго определенных рамках. Для этих целей в автомобилях предусмотрена система охлаждения – воздушная и жидкостная. В последней используется принудительная циркуляция охлаждающей жидкости.

Однако, кроме задачи по охлаждению силового агрегата, в ее функции входят:

  • подогрев салона транспортного средства в холодное время года;
  • защита системы охлаждения от активных процессов коррозии, а также накипи;
  • поддержание каналов в чистоте;
  • продление срока службы некоторых узлов автомобиля.

Охлаждающая жидкость для авто должна быть текуча, обладать высокими теплоемкостью и теплопроводностью, минимальным порогом начала кристаллизации, максимальной температурой начала кипения, физической и химической стабильностью. Она не должна пениться и быть агрессивной (в плане воздействия на узлы и детали автомобиля).

Различные виды антифризов имеют отличия в составе. Существуют свои нюансы и в изменении характеристик разных их типов в процессе эксплуатации.

Влияние температурных параметров на работу мотора

За один рабочий цикл температура в цилиндрах ДВС изменяется от 80…120 градусов Цельсия во время впуска горючей смеси до 2000…2200 градусов Цельсия в процессе ее сгорания. При этом силовой агрегат достаточно сильно нагревается.

Принято считать, что двигатель нормально функционирует, если интервал изменения температуры в районе блока цилиндров находится в пределах 90 – 110 градусов Цельсия.

Если мотор во время работы охлаждается недостаточно интенсивно, то его детали сильно нагреваются и изменяются в размерах. Значительно уменьшается (из-за выгорания) и объем моторного масла, залитого в картер. В итоге увеличивается трение между взаимодействующими деталями, что приводит к их быстрому износу или даже заклиниванию.

Однако и переохлаждение ДВС отрицательно сказывается на его работе. На стенках цилиндров холодного двигателя происходит конденсация паров топлива, которые, смывая слой смазки, разжижают моторное масло, находящееся в картере.

Для исключения негативных последствий, связанных с нарушением теплового режима, системы охлаждения проектируются так, чтобы исключить перегрев и переохлаждение мотора в процессе эксплуатации.

В результате химические свойства последнего ухудшаются, что способствует:

  • увеличенному расходу моторного масла;
  • интенсивному износу трущихся поверхностей;
  • падению мощности силового агрегата;
  • увеличению расхода горючего.

Как разводить концентрат антифриз для автомобиля

Антифриз для системы охлаждения автомобиля выпускается производителями в виде концентрата или готового к применению продукта. В первом случае жидкость содержит все необходимые присадки, незамерзающий компонент и краситель.

Охлаждающая жидкость для авто

Для приготовления антифриза необходимо лишь добавить дистиллированную воду (смешивание можно проводить в любой таре). Варианты пропорций воды и концентрата для получения готовой ОЖ представлены в таблице.

Таблица. Примерные пропорции компонентов для получения антифризов с различной температурой замерзания из концентрата.

Соотношение воды и концентрата, % Температура замерзания готового антифриза, градусы
50/50 -35
40/60 -55
60/40 -25

Важно! Заливать неразбавленный концентрат в систему охлаждения категорически запрещено.

Многие по привычке называют охлаждающую жидкость тосолом. Некоторые считают, что существуют два вида продукта: тосол и антифриз. Следует сразу расставить точки: тосол является разновидностью антифриза, разработанным отечественными специалистами еще во времена СССР. Его можно отнести к охлаждающим жидкостям первого поколения.

Антифриз для авто

Интересно! Свое название торговая марка «Тосол» получила от аббревиатуры «ТОС», образованной от названия «Технология Органического Синтеза». Окончание «ол» обычно указывает на принадлежность жидкости к спиртам.

Изобретен продукт был еще в 1971 году, но не был запатентован. Поэтому многие производители сегодня выпускают свою продукцию под этой торговой маркой.

Система воздушного или прямого охлаждения

В системе прямого охлаждения двигатель охлаждается непосредственно с помощью воздуха, проходящего через него. Это такая же система охлаждения, которая используется для мотоциклетных двигателей.

В ней воздух находится в непосредственном контакте с двигателем, следовательно, она также известна как система прямого охлаждения.

Система воздушного охлаждения используется для небольших двигателей, таких как велосипеды, газонокосилки и т. д.

Преимущества системы воздушного охлаждения

  1. Конструкция двигателя становится проще.
  2. Ремонт легко в случае повреждений.
  3. Отсутствие громоздкой системы охлаждения облегчает обслуживание системы.
  4. Нет опасности утечки охлаждающей жидкости.
  5. Двигатель не подвержен заморозкам.
  6. Это автономное устройство, так как оно не требует радиатора, жатки, резервуаров и т.д.
  7. Установка системы воздушного охлаждения проста.

Недостатки двигателей воздушного охлаждения

  1. Их можно использовать только в местах, где температура окружающей среды ниже.
  2. Охлаждение не равномерное.
  3. Более высокая рабочая температура по сравнению с двигателями с водяным охлаждением.
  4. Производят больше аэродинамического шума.
  5. Удельный расход топлива выше.
  6. Более низкие максимально допустимые коэффициенты сжатия.
  7. Вентилятор, если он используется, потребляет почти 5% мощности, вырабатываемой двигателями.

Классификация

При работе мотора необходимо обеспечить отвод от 25 до 35% выделяемого тепла. Для его эффективного поглощения (отвода) чаще всего используют воду, воздух или специальную жидкость (тосол, антифриз). Материал теплоносителя определяет способ охлаждения силового агрегата.

  1. Принудительного воздушного охлаждения.
  2. Жидкостного охлаждения с замкнутым циклом.

Промывка

Промывка системы охлаждения двигателя — процесс, которым очень многие водители нередко пренебрегают, что рано или поздно может вызвать фатальные последствия.

Производить подобные работы рекомендуется одновременно с заменой охлаждающей жидкости. Принимая во внимание модель автомобиля и его марку, делать это необходимо от 1-го раза в календарный год до одного раза в три года.

Признаки того, что пора промывать

  1. Если стрелка указателя температуры находится не в середине, а стремится к красной зоне во время движения;
  2. В салоне холодно, печка отопления не дает достаточную температуру;
  3. Вентилятор радиатора включается слишком часто

Промыть систему охлаждения простой водой невозможно, поскольку в системе концентрируются загрязнения, которые не удаляются даже водой, нагретой до высоких температур.

Накипь удаляется с помощью кислоты, а жиры и органические соединения – исключительно щелочью, заливать же в радиатор одновременно оба состава нельзя, так как они согласно законам химии взаимонейтрализуются. Производители средств для промывки, пытаясь решить эту проблему, создали целый ряд средств, которые условно можно разделить на:

  • щелочные;
  • кислотные;
  • нейтральные;
  • двухкомпонентные.

Первые два слишком агрессивны и в чистом виде почти не используются, так как опасны для системы охлаждения и требуют нейтрализации после использования. Реже встречаются двухкомпонентные виды очистителей, содержащие оба раствора — щелочной и кислотный, которые заливаются поочередно.

Наибольшую востребованность имеют нейтральные очистители, не содержащие в своем составе сильных щелочей и кислот. Эти средства обладают разной степенью эффективности и могут использоваться как для профилактики, так и для капитальной промывки охлаждающей системы мотора от сильных загрязнений.

Промывка системы охлаждения

Промывка системы охлаждения

  1. Сливается антифриз, тосол или вода. Перед этим необходимо на пару минут завести двигатель.
  2. Залить в систему воду и очиститель.
  3. Включить двигатель на 5-30 минут (зависит от марки очистителя) и включить обогрев салона.
  4. По истечении обозначенного в инструкции времени двигатель нужно заглушить.
  5. Слить отработанный очиститель.
  6. Произвести промывку водой либо специальным составом.
  7. Залить свежую охлаждающую жидкость.

Работы по промывке системы охлаждения просты и доступны: их могут выполнять даже неопытные автовладельцы. Эта операция существенно продлевает моторесурс двигателя и поддерживает его эксплуатационные характеристики на высоком уровне.

Виды охлаждающей жидкости по составу

Охлаждающая жидкость для системы охлаждения на основе этиленгликоля

Наиболее популярен у потребителя антифриз, который представляет собой смесь на основе этиленгликоля. Интересен тот факт, что сам по себе этиленгликоль, являющийся прозрачной, ничем не пахнущей жидкостью, начинает кипеть при 197 градусах, а замерзать — при -12.

Однако при добавлении воды можно получить более низкие температуры кристаллизации. Такое свойство раствора объясняется выделением при смешивании с водой гидрата этиленгликоля, обладающего низким показателем температуры застывания.

Так, при содержании в антифризе на основе этиленгликоля 33 % воды ОЖ получает температуру замерзания -73 градуса. Это — максимальное значение. При увеличении содержания в антифризе воды происходит рост этого показателя. Наиболее распространен у потребителя антифриз, имеющий температуру замерзания около -50 градусов.

Чем характеризуются охлаждающие жидкости на основе этиленгликоля:

  • некоторым увеличением в объеме при работающем двигателе (примерно на 7%);
  • агрессивным действием на некоторые марки резины;
  • постепенным выкипанием воды из антифриза, в результате чего может потребоваться ее добавление (при уменьшении объема жидкости).

Стоит отметить, что в случае замерзания антифриз превращается в массу, объем которой увеличивается незначительно. Поэтому какие-либо повреждения системе охлаждения двигателя в этом случае не грозят.

Антифриз для системы охлаждения на основе пропиленгликоля

Помимо этиленгликоля в антифризах может применять пропиленгликоль. Он менее токсичен, но стоит гораздо дороже. В некоторые виды охлаждающей жидкости добавляется глицерин.

Неисправности

Существует ряд наиболее распространенных неисправностей в системе охлаждения двигателя:

  1. Завоздушивание системы охлаждения двигателя: устранить воздушную пробку.
  2. Недостаточная производительность помпы: заменить помпу. Выбрать помпу с максимальной высотой крыльчатки.
  3. Неисправен термостат: устраняется заменой на новое устройство.
  4. Низкая производительность радиатора охлаждающей жидкости: промывка старого или замена стандартного на модель с более высокими теплоотводящими качествами.
  5. Недостаточный уровень производительности основного вентилятора: установка нового вентилятора с более высокой производительностью.

Видео — определение неисправностей системы охлаждения в автосервисе

Регулярный уход, своевременная замена охлаждающей жидкости гарантирует длительную эксплуатацию автомобиля в целом.

Возможные неисправности помпы системы охлаждения

Поломка насоса охлаждающей жидкости может привести к остановке всей системы. Это может серьезно отразиться на состоянии двигателя. Наиболее частыми проблемами помпы являются:

  • Износ уплотнителя (сальника). В этом случае происходит утечка охлаждающей жидкости.
  • Поломка рабочего колеса. При разрушении крыльчатки нагнетание жидкости становится хуже (падает давление) или вовсе прекращается.
  • Заклинивание подшипников. Если смазка насоса ухудшается, что также может быть следствием подтекания жидкости охлаждения, помпа начинает работать с перебоями.
  • Увеличение люфта между крыльчаткой и валом насоса. В процессе работы рабочее колесо, закрепленное на валу, может разболтаться, что приводит к нестабильной работе помпы и другим поломкам.
  • Химическая коррозия. Чаще всего эта проблема затрагивает рабочее колесо насоса и возникает, если используются жидкости низкого качества.
  • Разрушение под действием кавитации. Пузырьки воздуха, которые могут возникать при работе насоса, интенсивно разрушают его изнутри, что приводит к ломкости деталей и их поражению коррозией.
  • Загрязнение системы. Химические отложения и просто грязь, попадающая внутрь насоса, со временем образуют твердый налет на его деталях, что затрудняет вращение рабочего колеса и прохождение жидкости.
  • Разрушение подшипников. В этом случае при работе насоса появляется характерный свист. Заменить такие подшипники сложно, а потому в этом случае насос просто меняют.
  • Обрыв ремня привода. При использовании некачественного ремня или несвоевременной его замене может произойти разрыв или проскальзывание.

При остановке работы системы охлаждения двигателя всего на 5-6 минут может произойти перегрев двигателя. Действие высоких температур нарушает геометрию головки блока цилиндров и ведет к повреждениям кривошипно-шатунного механизма. Не стоит игнорировать мелкие неисправности системы охлаждения, так как в дальнейшем они могут привести к серьезному ремонту.

Присадки в антифриз

Как уже стало понятно, основные компоненты антифриза – незамерзающий компонент и вода. В принципе, этот раствор обладает необходимыми характеристиками: у него высокая температура кипения, состав не замерзает на морозе. Казалось бы, для чего необходимо вводить в него еще и присадки?

На самом деле, если залить в автомобиль смесь этиленгликоля (пропиленгликоля) и воды, которая достаточно агрессивна, через некоторое время можно получить разрушенные детали, изготовленные из металла и резины. Чтобы снизить активность антифриза, необходимо добавлять в жидкость компоненты, подавляющие коррозионные процессы и другие неприятные явления.

Все концентрированные и предварительно разбавленные антифризы состоят из:

  • этиленгликоля или пропиленгликоля,
  • воды,
  • ингибиторов коррозии,
  • красителя,
  • противовспенивающей добавки.

По присадкам, добавляющимся в состав антифриза, их можно классифицировать на две категории:

  1. силикатные;
  2. карбоксилатные.

Вещества, относящиеся в первой группе, представляют собой добавки на основе неорганических элементов. Чаще всего производитель, их использующий, добавляет в состав краситель зеленого или синего цвета.

Ко второй категории относятся присадки, произведенные на базе органических кислот. Как правило, антифриз с такими добавками, имеет красный оттенок.

Охлаждение автомобиля антифризом

Какое действие оказывают присадки? При заливке антифриза они образуют на поверхности материалов, имеющих контакт с жидкостью, тонкий слой, который обладает стойкостью к коррозионным явлениям. Он защищает детали от разрушения.

Карбоксилатные присадки выглядят более предпочтительно. Все из-за того, что неорганические элементы могут скапливаться и забивать каналы. В то время как карбоксилатные ингибиторы не забивают систему охлаждения. К тому же они имеют более длительный эксплуатационный срок.

Если силикатная жидкость (тосол относится именно к этой категории) теряет свои эксплуатационные характеристики примерно через 60 тысяч пробега, то карбоксилатный продукт от проверенного производителя может служить в четыре раза дольше. Тепло такой состав также лучше отводит.

Важно! Силикатные антифризы запрещены к использованию многими ведущими производителями автомобилей.

Как стандартизируется охлаждающая жидкость для авто

В нашей стране на охлаждающие жидкости действует ГОСТ 28084-89. Для жидкостей зарубежного производства существуют стандарты ASTM и SAE, которые классифицируют продукцию по условиям эксплуатации и составу.

Например, для легковых автомобилей и небольших грузовиков предусмотрены допуски ASTM D 3306 и ASTM D 4656. Автопроизводители могут разрабатывать свои нормативы.

В частности, у концерна Volkswagen существует спецификация TL 774. Именно она получила наиболее широкое распространение. Нормы G (по ним жидкости классифицируются на разновидности G11, G12, G12+, G12++ и G13) сегодня используются многими производителями.

Антифриз для системы охлаждения

Что касается таких антифризов:

В G11 содержатся силикаты для защиты от коррозии. Средний срок его службы — 2 года (максимум — три).

Составы G12 и G12+ не имеют в своем составе силикатов. Их срок эксплуатации — до пяти лет.

Появившиеся не так давно жидкости G13 (лобридные) содержат в составе пропиленгликоль, как более современный и менее ядовитый. Присадки в них — такие же, как и в продукции предыдущего поколения.

Можно ли смешивать разные виды антифриза

Смешивать две ОЖ рекомендуется только в чрезвычайных ситуациях, когда уровень жидкости в системе охлаждения находится ниже нормативного. В этом случае допускается также разбавлять состав водой.

Кстати, с химической точки зрения это более безопасно, так как в воде отсутствуют присадки. При этом рекомендуется как можно быстрее произвести замену смешанного антифриза на новый с полной промывкой системы.

Если же возникла необходимость в смешивании различных составов, то следует ориентироваться не на цвет антифриза, а на его химический состав. Входящие в рецептуру присадки разных жидкостей способны взаимодействовать друг с другом.

Только в случае подбора двух продуктов с одинаковым составом риск образования опасного для системы охлаждения силового агрегата осадка минимален.

Некоторые виды охлаждающей жидкости все же допускается смешивать. Для наглядности предлагается таблица.

Какой антифриз залить в автомобиль

Эти данные предоставляет концерн Volkswagen для охлаждающих жидкостей, имеющих от него допуск.

Важно! Антифризы, имеющие идентичный состав, могут быть окрашены в разные цвета.

Резюмируя сказанное, можно сделать вывод, что более безопасным для автомобиля будет не доливка нового антифриза, так как результат от взаимодействия компонентов двух жидкостей непредсказуем, а полная смена охлаждающей жидкости.

При этом после удаления старого антифриза систему охлаждения необходимо промыть дистиллированной водой и убедиться, что оттуда вытекает чистая (не окрашенная) вода. Только после этого можно проводить заливку нового антифриза.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий