Система охлаждения

По традиции эту систему называют сис­темой охлаждения, хотя применительно к современным автомобилям ее правиль­нее было бы назвать системой поддержа­ния оптимальной температуры двигателя. Однако охлаждение двигателя – ее основ­ ная функция.

При сгорании топливовоздушной смеси выделяется значительное количество теп­ла, способного вывести из строя агрегаты двигателя. Что же произойдет при пере­греве? Подвижные элементы расширятся, поршни заклинит в цилиндрах, а многие детали будут изогнуты или просто слома­ны. Кстати, масло при высокой темпера­туре теряет смазывающую способность, разлагаясь на составные части.

Отводом избыточного тепла как раз и занимается система охлаждения.

Как происходит процесс охлаждения, вы, конечно, знаете и не раз выполняли эту процедуру, когда дули на горячую пи­щу, чтобы ее охладить. В автомобиле практически все то же самое: на двига­тель дуют, чтобы он не перегревался. Как дуют? Главным образом через специаль­ные щели и отверстия. На большинстве автомобилей поток воздуха к двигателю попадает через декоративную решетку, расположенную в передней части маши­ны. На этой решетке или сразу надней чаще всего расположена эмблема, симво­лизирующая марку автомобиля. При дви­жении машины туда попадает встречный поток воздуха. Оценить его интенсивность вы могли, высунув ладонь в окно движу­щегося автомобиля. К тому же часть воз­духа попадает к двигателю, проходя подднищем машины. Для более интенсивного обдува применяют вентиляторы. На неко­торых автомобилях этим и ограничивают­ся. В автомобильном мире таких машин совсем немного. Это, например, популяр­ный когда-то «Запорожец» и известный «Фольскваген Жук». На этих машинах применяется воздушная система охлажде­ния Но она довольно часто оказывается недостаточно эффективной. Большей эф­фективностью обладает жидкостная систе­ма охлаждения. Хотя сразу отметим, что и тут без воздуха не обойтись. Те из вас, кто не забыл школьный курс физики, знают, что теплообмен происходит между телами в направлении от более нагретого тела к менее нагретому. Так вот, при жидкостной системе охлаждения тепло от работающего двигателя передается сна­чала охлаждающей жидкости и лишь за­ тем от нее воздуху. При воздушном ох­лаждении тепло передавалось непосредст­венно от двигателя воздуху.

Как же передать тепло от двигателя ох­лаждающей жидкости? Поступили очень просто. Надели на двигатель рубашку и назвали ее рубашкой охлаждения.

На самом деле просто сделали двигателю двойные стенки, между которыми и зали­ли жидкость. У жидкости самая большая теплоемкость, поэтому она быстро забира­ет тепло. Проблема лишь в том, что она сама при этом сильно нагревается и ее ох­лаждают воздухом. Для этого пропускают нагретую жидкость через радиатор – уст­ройство, состоящее из множества трубо­чек, обдуваемых воздухом, и после охлаж­дения снова направляют в двигатель.

На автомобилях в подавляющем боль­шинстве случаев применяется жидкостная система охлаждения.

Нормальная температура охлаждающей жидкости работающего двигателя состав­ляет 80-95 °С. При пуске холодного дви­гателя система охлаждения помогает дви­гателю по возможности быстрее достичь рабочей температуры. О том, как это де­лается, чуть позже. А сейчас познакомим­ся с конструкцией этой системы.

Жидкостная система охлаждения с при­нудительной циркуляцией (принудитель­ная – потому что она перемещается не са­ма по себе, а ее заставляет двигаться на­сос) состоит из следующих основных элементов:

рубашки охлаждения (как вы уже знаете, двойных стенок блока цилиндров и головок, пространство между которыми заполнено охлаждающей жидкостью);

радиатора, выполняющего функцию теплообменника и состоящего из двух бачков, соединенных большим количест­ вом трубок;

расширительного бачка, поддержива­ ющего постоянный объем циркулирую­ щей жидкости и определенное давление в системе;

насоса, обеспечивающего циркуляцию охлаждающей жидкости в системе;

термостата (автоматического клапана, открывающегося при достижении охлажда­ ющей жидкостью температуры 90-102 °С);

вентилятора, обеспечивающего про­ качку воздуха между трубками радиатора;

трубопроводов.

Более подробно устройство системы ох­ лаждения представлено на рис. 2.18.

Система охлаждения двигателя

Рис. 2.18. Система охлаждения двигателя: 1 – радиатор отопителя салона; 2 – расширительный бачок; 3 – крышка расширительного бачка; 4 – термо­стат, 5 – выпускной патрубок головки блока цилиндра; 6 – радиатор; 7 – электровентилятор; 8 – ремень привода ГРМ; 9 – насос охлаждающей жидкости; 10 – кран отопителя

В большинстве автомобилей в качестве охлаждающей жидкости применяют специ­альные составы с низкой температурой кристаллизации – антифризы (от англий­ского «antifreeze» – незамерзающий). Воду стараются не использовать по многим при­чинам, главная из которых то, что она за­ мерзает при О°С и при замерзании расши­ряется. Помните опыт со стеклянной бу­тылкой с водой, выставленной на мороз? Ее разорвет. Та же судьба ждет двигатель, в систему охлаждения которого залита во­да: его стенки разорвет абсолютно так же, как и бутылку. Отремонтировать такой двигатель будет невозможно. Вы, наверное, обращали внимание, что на некоторых ав­томобилях или автобусах, обычно принад­лежащим автопредприятиям, за ветровым стеклом в зимний период устанавливают табличку с надписью «Антифриз» или «Во­да». В последнем случае водитель зимой не должен выключать двигатель на дли­тельное время, а по окончании работы, ес­ли машина остается на улице, должен слить воду из системы охлаждения. И все же в подавляющем большинстве случаев в настоящее время используют ан­тифризы. Они ядовиты, так как представляют собой водный раствор этиленгликоля и могут проникать в организм через кожу. Эта смесь агрессивна не только к организ­му человека, но и к самой системе ох­лаждения. Она разрушает сталь, алюми­ний, чугун, медь. Чтобы уберечь детали системы охлаждения от разрушения, в антифризы добавляют целый комплекс при­садок: антикоррозионных (ингибиторы), ан­тивспенивающих и стабилизирующих. Предприятия-изготовители присваивают антифризам фирменные названия (напри­ мер, «Тосол», «Лена» и т.п.) и (или) указы­вают температуру их замерзания, точнее кристаллизации (Тосол А-40, ОЖ-40, ОЖ-65, где ОЖ – охлаждающая жидкость).

Импортные антифризы для легковых ав­томобилей, произведенные на основе эти­ленгликоля, должны соответствовать нор­мам АSТМ (Американская ассоциация по испытанию материалов) и SАЕ (Общест­ во автомобильных инженеров США): АSТМ D 3306 и АSТМ D 4656. Кроме основных стандартов, большинство изготовителей учитывают и дополнительные требования (например, нормы General Motors  USA Antifreeze Concentrate GM 1899-М, GМ 6038-М или система нормативов G кон­церна Volkswagen). За рубежом также из­готавливают антифризы на основе пропиленгликоля. Такой антифриз менее токси­чен, однако он почти на порядок дороже.

В процессе эксплуатации антифриз старе­ет: в нем снижается концентрация ингиби­торов, ухудшается теплопередача, возраста­ет пенообразование, он начинает вступать в реакции с деталями системы охлаждения. Ресурс охлаждающий жидкости связан с пробегом автомобиля. Преждевременное старение наступает в том случае, если в си­стему охлаждения проникают отработав­шие газы или регулярно попадает воздух. Поэтому необходимо своевременно обнару­живать утечки жидкости и следить за со­стоянием и креплением трубопроводов. Своевременно заменяйте антифриз. Сроки замены указаны в инструкции по эксплуа­тации вашего автомобиля.

При перегреве двигателя все манипу­ляции проводите после его остановки с особой осторожностью. Берегитесь ожо­гов. Не спешите, дайте двигателю немно­го остыть. Не открывайте сразу крышку расширительного бачка или пробку ради­атора. Кипящий антифриз в системе на­ ходится под давлением. Даже по проше­ствии времени открывайте пробку или крышку, взяв в руку тряпку и повернув в сторону лицо. Сливайте антифриз только после того, как он остынет.

Уровень антифриза в системе охлажде­ния может понизиться при испарении из него воды или при утечках (негерметичности системы). В первом случае нуж­но доливать дистиллированную воду (если ее нет, то хотя бы прокипяченную), во втором – охлаждающую жидкость той же марки. Отечественные антифризы можно смешивать, если они произведены по одним техническим условиям (ТУ) Ес­ли номера ТУ различаются, то охлаждаю­щие жидкости могут быть несовместимы. Поэтому в сомнительных случаях целесо­образно использовать воду, а затем заме­нить всю жидкость в системе.

Механический насос (помпа) обеспечива­ет циркуляцию охлаждающей жидкости по полым зонам неподвижных частей дви­гателя (рубашке охлаждения).

Тепло, образующееся при работе двига­теля, поглощается циркулирующей жид­костью, а при прохождении последней че­рез радиатор – воздухом (см. рис. 2.18). Радиатор отдает тепло воздуху, который обтекает трубки. Воздух проходит через радиатор при движении автомобиля, а также под действием электрического вентилятора или в некоторых автомоби­лях механического вентилятора, который приводится в движение от коленчатого вала (в последнем случае вентилятор ра­ботает постоянно, пока работает двига­ тель). В большинстве автомобилей, выпус­каемых в настоящее время, используются электрические вентиляторы. Они включа­ются при достижении определенной тем­пературы охлаждающей жидкости. В ос­тальное время охлаждение происходит воздухом, проходящим через радиатор за счет движения транспортного средства.

При нагревании тела расширяются, то же самое происходит и с охлаждающей жидкостью. Вы, наверное, обращали вни­мание, как пластиковая бутыль для воды, даже пустая, разбухает в теплом помеще­нии и сморщивается на холоде. Для пре­дохранения от разрушения элементов си­стемы охлаждения при нагревании жидко­сти использован расширительный бачок (см. рис. 2.18). Именно в него отводятся избыточная жидкость и пар, а с помощью клапана, которым оборудована его крыш­ка, удаляется избыточное давление. Но это еще не все. При остывании двигателя расширительный бачок предохраняет систему от сдавливания трубок радиатора.

Вы уже знаете, что система охлаждения должна отводить избыточное (лишнее) теп­ло от двигателя. А вот при пуске холодно­го двигателя, чтобы она не мешала ему бы­стрее достичь оптимальной температуры, используют специальный клапан, который перекрывает доступ охлаждающей жидкос­ти из рубашки охлаждения к радиатору. Этот клапан называется термостатом.

При пуске холодного двигателя (рис. 2.19) основной клапан термостата (поз. 1) остается закрытым и охлаждаю­щая жидкость не может проходить через радиатор, она циркулирует только в голо­вке блока и самом блоке цилиндров (дви­жение жидкости по малому кругу). В ре­зультате двигатель быстро прогревается. При достижении охлаждающей жидкос­тью установленной температуры термо­стат открываетей доступ в радиатор для охлаждения (движение жидкости по боль­шому кругу). А уж если радиатор не справляется с охлаждением жидкости до необходимой температуры, в дело всту­пает электровентилятор.

Схема циркуляции охлаждающей жидкости

Рис. 2.19. Схема циркуляции охлаждающей жидкости: ДВИГАТЕЛЬ основной клапан полностью открыт, перепускной закрыт ДВИГАТЕЛЬ 1 – термостат; 2 – расширительный бачок; 3 – пробка с паровоздушным клапаном; 4 – радиатор (повернут для наглядности); 5 – двигатель; 6 – водяной насос; 7 – кран отопителя салона; 8 – радиатор отопителя (повернут для наглядности)

Отопитель салона (он также показан включенным на рис. 2.18) тоже относится к системе охлаждения. Главный его элемент – радиатор. Заметьте, не тот, основ­ной, который расположен перед двигате­лем и спрятан за декоративной отделкой передней части автомобиля, а другой, меньших размеров, расположенный за двигателем. Включая отопитель, води­тель открывает кран (рис. 2.18, поз. 10 или рис. 2.19, поз. 7), и горячий антифриз по­падает в радиатор. Так нагревается воз­дух, поступающий в салон автомобиля. Включать отопитель следует при прогре­том двигателе. Включение отопителя при холодном двигателе лишь увеличит время прогрева последнего со всеми вытекающи­ми последствиями (вы же знаете, что, по­ка двигатель не прогрелся до необходи­ мой температуры, происходит повышен­ный износ его узлов и агрегатов). А вот если двигатель перегревается, то включе­ние отопителя позволит снизить темпера­туру охлаждающей жидкости и отвести избыток тепла от двигателя.

Как уже говорилось, перегрев весьма опасен для двигателя. Поэтому в поездке, бросая взгляд на приборный щиток, не оставляйте без внимания указатель температуры охлаждающей жидкости. К сожалению, подавляющее большинство легковых автомобилей не оборудовано сигнализатором, предупреждающим о на­чале повышения температуры охлаждаю­щей жидкости свыше допустимого. Поэто­му внимание и еще раз внимание.

Если температура растет, а электричес­кий вентилятор не включается, то вот вам и причина. Правда выйти из строя могут как он сам, так и его система управления и даже сгоревший предохранитель. Если неисправность не устранена на месте, то следовать к месту ремонта придется с продолжительными остановками, охлаж­дая двигатель. В такой ситуации поможет включение на полную мощность отопите­ля. Запомните самое главное: как только стрелка указателя температуры охлаждаю­щей жидкости приблизится к красной зо­не, тотчас останавливаемся, глушим дви­ гатель, открываем капот и ждем.

Еще одна причина перегрева – неис­правность термостата. Обычно это его ба­нальное заклинивание в закрытом поло­жении. В результате охлаждающая жид­кость циркулирует по малому кругу, не попадая в радиатор. Вы помните, ведь это режим прогрева двигателя, после ко­торого клапан термостата должен от­крыться. В том, что термостат заклинило в закрытом положении, убедимся на ощупь. Если при перегревающемся двигателе радиатор остается холодным, то все дело в термостате. Надо его ме­нять. Однако попробуйте постучать по его корпусу. Бывает, что после этого клапан термостата открывается. Но в дальнейшем при первой возможнос­ти замените термостат. Если постукивание не помогает, то к месту ремонта вновь движемся, внимательно следя за датчиком температуры, даже в жару включив ото­питель на полную мощность.

То есть мы охлаждаем двигатель не за счет основного радиатора большого разме­ра, а за счет меньшего радиатора отопи­теля салона. Конечно, вам при этом при­дется охлаждать и салон, открыв окна.

Если до места ремонта очень далеко, то можно снять термостат (предваритель­ но слив антифриз), пробить в нем внутри сквозное отверстие и поставить на место. В этом случае жидкость в системе будет циркулировать только по большому кру­гу и проходить через радиатор. Но это, как говорится, для продвинутых пользо­вателей.