Схема движения тосола в системе охлаждения

Малый и большой круг охлаждения двигателя. Рассматриваем систему

Часто начинающие водители задаются вопросом, что такое малый и большой круг охлаждения двигателя. Как правило, задаются таким вопросом при каких-либо проблемах, начавшихся с системой охлаждения. На самом деле, тут все одновременно сложно и просто. Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо разобраться в принципе работы данного элемента мотора, понять, как действует охлаждение двигателя, и зачем оно необходимо. Это знание позволит значительно быстрее выявлять причины неисправности, а также избегать ошибок в процессе ремонта. Таким образом, знать теорию автолюбителю просто необходимо.

Содержание

Зачем нужна система?

Малый и большой круг охлаждения двигателя часть общей системы. Давайте посмотрим зачем она нужна. Для начала, стоит вспомнить особенности работы силового агрегата. При воспламенении температура газов может достигать до 200°C. И только часть образовавшегося тепла преобразуется в работу. Остальная часть выходит вместе с выхлопом, а также нагревает детали двигателя. Чтобы не возникала проблема с перегревом запчастей и их деформацией, используется целый комплекс конструктивных особенностей. Отвод тепла происходит по воздуху, маслу, которое смазывает детали. Но, основная часть тепла отводится водяной системой охлаждения.

Система охлаждения

Теперь давайте рассмотрим более внимательно систему охлаждения современного легкового автомобиля. Нужно отметить, что на всех машинах она практически идентична. Отличия касаются в основном мелочей, а также в размещении элементов. Сейчас, применяется в основном принудительная разновидность, для массовых авто она показала себя более эффективной. Состоит она из следующих элементов:

Вентилятор. Этот элемент выполняет вспомогательную функцию. Его задача создавать дополнительный поток воздуха, который обдувая радиатор, охлаждает его. Сейчас обычно вентилятор оснащается электродвигателем. Но, на некоторых моделях применяется принудительный привод от коленвала;

Круги циркуляции

Обычно выделяют большой и малый. Основным считается малый. По нему жидкость циркулирует сразу после запуска мотора. В функцию этого круга входит поддержание оптимальной температуры для работы силового агрегата. В малый круг входит помпа, рубашка мотора и печка. Это позволяет быстро прогревать двигатель. Также, при низкой температуре воздуха антифриз двигаясь только по малому радиусу, не будет остужать силовой агрегат до минимальной температуры, наоборот, сохраняя тепло.

Внешний радиус (круг) системы охлаждения включает в себя радиатор и расширительный бак. Циркуляция антифриза по нему, начинается только после достижения двигателем рабочей температуры. Открытие подачи происходит после срабатывания термостата.

Иногда, в системе могут происходить сбои. Они являются следствием заклинивания термостата. В зависимости от того, в каком положении его заклинило, двигатель будет или перегреваться, или наоборот, не сможет достичь оптимальной температуры. Устраняется проблем путем замены термостата, также желательно, иногда для профилактики промывать систему.

Заключение. Охлаждающая система является важным элементом, обеспечивающим работоспособность двигателя. Для полноценной диагностики неисправностей нужно знать, чем различаются малый и большой круг охлаждения двигателя. Разобравшись в данном вопросе, вам будет значительно проще выявить причину неправильной работы этой системы.

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

Как циркулирует ОЖ в двигателе

Функции системы охлаждения

Температура в цилиндрах при работе мотора может достигать 800-900 градусов. Даже через несколько секунд без работы устройств охлаждения температура мотора поднимается до недопустимой отметки. Процессы отвода тепла защищают механизмы и детали, которые также поддерживают нормальное рабочее состояние и ускоряют прогрев машины.

Охладительная система транспортного средства

Однако, это не все функции, которые возложены на работу охлаждающей схемы автомобиля. Более современные разработки могут выполнять и другие задачи, которые способствуют нормальной работе мотора и увеличению срока его эксплуатации. Среди них:

1. Нагрев воздуха. Чаще всего данная функция относится к устройствам отопления, кондиционирования и вентиляции.
2. Охлаждение масла. Без смазки автомобиль тоже может подвергаться перегреву, а иногда это случается даже от постоянной работы мотора, поэтому на помощь приходит охлаждающий реагент.
3. Охлаждение газов в механизме рециркуляции.
4. Охлаждение жидкости в коробке передач. Рабочие жидкости в автоматической коробке тоже требуют понижения их температуры.

Для того, чтобы выполнять возложенные на них задачи должным образом, системы охлаждения бывают разными. Различаются они способами охлаждения. Системы бывают трех видов:

1. Жидкостная система закрытого типа;
2. Воздушная система открытого типа;
3. Комбинированная система.

Охладительная система мотора авто

Самым распространенным является способ охлаждения, работающий на жидкости. Он обеспечивает равномерное распределение холода и обладает самым низким уровнем шума при работе.

Компоненты СО

Схемы работы охлаждающих механизмов включают в себя множество элементов. Каждая из деталей выполняет свои функции, соответственно, для идеальной работы всех систем элементы должны быть в хорошем состоянии, а также они не должны поддаваться воздействию внешних негативных факторов. Бывают случаи, когда не циркулирует охлаждающая жидкость и это является признаком того, что работа одного из компонентов проходит неправильно.

1. Радиатор. Его задача – снижение температуры хладагента под постоянным потоком холодного воздуха. Отдача тепла увеличивается, тем самым повышая эффективность и охладительные возможности, позволяя выполнять больше работы за меньший срок.
   
2. Масляный радиатор может быть установлен наряду с основным. Он предназначен для охлаждения смазывающего вещества.
3. Еще один вид устройства того же типа, радиатор, предназначенный для охлаждения отработанных газов. Он необходим для снижения температуры горения топливной смеси.
4. Задача теплообменника – нагревать воздух. Функционирование этого устройства будет более эффективным в случае его установки на месте выхода хладагента из мотора.
5. Расширительный бачок помогает компенсировать изменяющийся объем ОЖ в результате ее расширения.
6. Циркуляция и перемещение ОЖ обеспечивается насосом с центробежной тягой. Такой насос очень часто называют помпой. Система работы может различаться в зависимости от вида устройства. В частности, бывают насосы на ремне, а бывают — на шестернях. Некоторые мощные двигатели требуют установки дополнительного насоса того же типа.
7. Термостат. Цель работы данного приспособления заключается в установке уровня и количества хладагента. Весь хладагент контролируется, благодаря чему поддерживается наиболее приемлемый режим температуры. Найти термостат можно посередине между радиатором и охлаждающей рубашкой в патрубке.
   
8. Термостат с электроподогревом тоже встречается на мощных моторах. Полное открытие такого термостата происходит при сильной нагрузке на ДВС.
9. Вентилятор – важная деталь радиатора. Он повышает интенсивность охлаждения и может работать на разных приводах, таких как механический, электрический или гидравлический. Чаще всего автомобили оснащены электроприводом.
10. Элементы системы управления имеют свое предназначение и позволяют пользоваться всей системой на полную мощность. Датчик температуры выводит необходимую информацию на экран, преобразовав ее в сигнал.
11. Электронный блок управления принимает сигналы от датчика, преобразовывает их в исполняющие сигналы и передает кодированный сигнал на такие же устройства.
12. Исполняющие устройства выполняют поставленные на них задачи, получив определенный сигнал. Среди них есть: нагреватель, реле, БУ вентилятора, другое реле для двигателя.
    

Схема циркуляции ОЖ

1. Схема циркуляции охлаждающей жидкости состоит из большого круга и маленького. Пока двигатель холодный охлаждающая жидкость не циркулирует только по большому кругу. Малый круг ограничивается рубашкой охлаждения и радиатором. Термостат не открывается, пока двигатель не разогреется и температура не достигнет необходимого уровня. Также во время циркуляции по малому кругу термостат закрывает к радиатору проток жидкости.

В целом так выглядит СО ДВС машины

Видео «Устройство и принцип работы охладительной системы»

В этом видео показано, как происходит процесс циркуляции антифриза в системе охлаждения.

Уважаемые подписчики! Плохая циркуляция охлаждающей жидкости обязательно даст о себе знать, в некоторых случаях может помочь промывка системы. Это могут быть различные подтекания и влажные пятна, падение уровня антифриза в бачке, перегрев движка с потерей его динамики и т.п. Рекомендую чаще осматривать свое авто не только снаружи, но и под днищем кузова и в подкапотном пространстве. Мы еще вернемся к теме охлаждения, пока!