Зачем нужно охлаждение двигателя и как это работает

Система охлаждения двигателя автомобиля обеспечивает его эффективную и безопасную работу. При сгорании топлива в цилиндрах выделяется много тепла, и без отвода этого тепла двигатель может перегреваться, что приведет к повреждениям. В статье рассмотрим основные элементы системы охлаждения, ее устройство, принципы работы и возможные неисправности. Понимание этих аспектов поможет автовладельцам заботиться о своем автомобиле и предотвращать проблемы с перегревом двигателя.

Функции и виды системы

Основная задача системы охлаждения бензиновых и дизельных двигателей — удаление тепла от нагревающихся деталей и поддержание оптимальной температуры.

Кроме этого, система охлаждения выполняет дополнительные функции:

1. Ускоряет прогрев двигателя до рабочей температуры.
2. Нагревает воздух для обогрева салона.
3. Охлаждает систему смазки двигателя.
4. Снижает температуру выхлопных газов (при рециркуляции).
5. Охлаждает воздух (при турбонаддуве).
6. Регулирует температуру смазки в трансмиссии (при автоматической коробке).

Системы охлаждения делятся на:

• Жидкостные (отводят тепло с помощью жидкости).
• Воздушные (охлаждают с помощью воздушного потока).
• Комбинированные (объединяют принципы жидкостной и воздушной систем).

Система охлаждения двигателя

Охлаждение двигателя является ключевым аспектом его работы, и эксперты подчеркивают важность этой системы для обеспечения долговечности и эффективности автомобиля. При работе двигателя выделяется значительное количество тепла, которое, если не контролировать, может привести к перегреву и повреждению его компонентов. Система охлаждения, как правило, включает радиатор, термостат и насос, которые совместно обеспечивают циркуляцию охлаждающей жидкости. Эта жидкость поглощает тепло от двигателя и отводит его через радиатор, где происходит охлаждение. Эксперты отмечают, что правильная работа системы охлаждения не только предотвращает перегрев, но и способствует оптимальному функционированию двигателя, улучшая его производительность и экономию топлива. Регулярное обслуживание системы охлаждения, включая проверку уровня жидкости и состояния радиатора, является необходимым условием для надежной работы автомобиля.

Система охлаждения двигателя автомобиля. Общее устройство. 3D анимация.

Структура системы

Подавляющее большинство ДВС имеют жидкостную систему охлаждения (закрытого типа), использующую принцип принудительной циркуляции. Именно она, с одной стороны, способно обеспечить максимально эффективное охлаждение, а с другой, — является более эргономичным и комфортным способом отвода избыточного тепла от двигателя.

Устройство и принципиальная схема системы охлаждения двигателя (как дизельного, так и бензинового) включает в себя работу следующих компонентов:

1. радиатора с вентилятором (электрическим, механическим или гидравлическим);
2. радиатора отопителя («печки») с электрическим вентилятором;
3. рубашек охлаждения блока цилиндров и головки блока;
4. термостата;
5. циркуляционного (водяного) насоса («помпы»);
6. расширительного бачка;
7. крана радиатора «печки»;
8. соединительных патрубков и шлангов.

В качестве охлаждающей жидкости может использоваться вода, тосол, антифриз. Система охлаждения подавляющего числа автомобилей использует тосол, как более оптимальный вариант, из-за хорошего соотношения стоимости и функциональных характеристик.

Интересные факты

Вот несколько интересных фактов о том, зачем нужно охлаждение двигателя и как это работает:

1. Предотвращение перегрева: Охлаждение двигателя необходимо для предотвращения перегрева, который может привести к серьезным повреждениям, таким как деформация цилиндров или разрушение поршней. Температура в камере сгорания может достигать 2000°C, поэтому эффективная система охлаждения помогает поддерживать оптимальную рабочую температуру, обычно около 90-100°C.

2. Использование антифриза: В системах охлаждения используется специальная жидкость — антифриз, который не только предотвращает замерзание жидкости в холодное время года, но и повышает температуру кипения. Это позволяет двигателю работать при более высоких температурах, что улучшает его эффективность и производительность.

3. Цикл охлаждения: Охлаждение двигателя осуществляется через замкнутый контур, где охлаждающая жидкость циркулирует по системе. Она забирает тепло от двигателя и передает его радиатору, где происходит теплообмен с воздухом. Это позволяет не только поддерживать оптимальную температуру, но и улучшает общую эффективность работы двигателя, снижая расход топлива и выбросы вредных веществ.

Термостат (автомобильный). Принцип работы в 3D анимации

Принцип работы системы

Принцип работы системы охлаждения двигателя, как бензинового, так и дизельного, основан на циркуляции охлаждающей жидкости. Она поглощает тепло от деталей двигателя через охлаждающие рубашки и движется по системе под давлением, создаваемым водяным насосом, что обеспечивает теплообмен.

Сначала жидкость циркулирует по малому кругу при закрытом термостате, без участия радиатора. Это ускоряет прогрев двигателя до рабочей температуры. После возвращения в рубашки охлаждения циркуляция продолжается.

Когда температура достигает около 100 градусов, термостат открывается, и жидкость начинает двигаться по большому кругу, проходя через радиатор. Это снижает температуру двигателя, так как в систему поступает охлажденная жидкость из радиатора, который охлаждается потоком воздуха.

При дальнейшем нагреве, например, в летний период, если жидкость не успевает остыть, активируется электрический вентилятор, известный как «ленивец», который дополнительно охлаждает радиатор и частично двигатель. Вентилятор работает до достижения необходимой температуры, после чего отключается. Механический вентилятор, соединенный с коленвалом через ременную передачу, функционирует постоянно.

В холодное время года охлаждающая жидкость через открытый кран отопителя поступает в «печку», где она остывает, отдавая избыточное тепло, и обогревает воздух в салоне автомобиля.

Основные неисправности системы

Если обратиться к пункту 2.3.1 ПДД и к «Перечню неисправностей…», с которыми ограничивается движение транспортных средств, то в них можно обнаружить полное отсутствие упоминаний о проблемах, связанных с системой охлаждения двигателя. Это означает, что поломки системы не позиционируются в качестве неисправностей, с которыми запрещается движение. А, следовательно, система охлаждения и ее ремонт – это личное дело каждого водителя, степень его комфорта на дороге.

Каковы же основные «несерьезные» проблемы, которые может испытывать система охлаждения ДВС?

Во-первых, наиболее распространена негерметичность или течь охлаждающей жидкости. Причем, ее причины могут заключаться в смене уличной температуры (чаще – наступления сезона морозов). Среди популярных причин – и закоксованность патрубков и шлангов, которые под постоянным воздействием высокой температуры теряют эластичность. Протекание охлаждающей жидкости обуславливается и физическими повреждениями основного радиатора и радиатора «печки», полученными либо химическим путем (например, реактивами, входящими в состав тосола), либо посредством механического воздействия (например, удара).

Во-вторых, не менее популярная неисправность – выход из строя (или заклинивание) термостата. Клапан термостата (устройство, находящееся в постоянном контакте с жидкостью), постепенно коррозирует. В конечном счете, происходит его заклинивание, что исключает срабатывание в системе «открыто-закрыто». Результаты подобного состояния термостата двояки:

1. при заклинивании в положении «открыто» охлаждающая жидкость двигается только по большому кругу (с постоянным использованием радиатора), что приводит к слабому и длительному прогреву двигателя и, соответственно, плохой обогреваемости салона автомобиля;
2. при заклинивании в положении «закрыто» охлаждающая жидкость, напротив, двигается только по малому кругу (без использования радиатора), что обусловливает перегрев двигателя и может привести к необратимым изменениям в структуре металла, уменьшению ресурса силового агрегата и даже к его поломке.

В-третьих, серьезной неприятностью представляется поломка циркуляционного насоса (или «помпы»). Чаще всего эта неисправность связана с выходом из строя подшипника «помпы» — ее основной детали. Причины банальны – износ или некачественная запчасть. Спрогнозировать поломку затруднительно, но уловить начало нестандартной работы «помпы» более чем возможно – по характерному свистящему звуку подшипника. Он означает, что циркуляционный насос требует немедленной замены.

В-четвертых, при определенных условиях возможно засорение системы охлаждения двигателя. Причинами подобного состояния является, как правило, отложение солей в каналах системы охлаждения (радиатора, блока, головки блока). При этом нарушается циркуляция охлаждающей жидкости и отвод излишнего тепла от двигателя и его деталей ухудшается. В конечном счете, это приводит к перегреву двигателя со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Основы эксплуатации и обслуживания системы

Контроль состояния системы охлаждения важен для комфортного передвижения на автомобиле. Неисправности не всегда делают эксплуатацию невозможной, но водителю следует осознавать риски, связанные с выходом из строя системы. Перегрев двигателя летом и недостаточный обогрев салона зимой могут привести к дорогостоящему ремонту.

Соблюдение простых правил эксплуатации системы охлаждения поможет избежать проблем, своевременно выявить неисправности и минимизировать их влияние на работу автомобиля.

Постоянный контроль уровня охлаждающей жидкости

Расширительный бачок служит для визуального контроля за уровнем жидкости в системе охлаждения. Дело в том, что объем системы охлаждения постоянен, а вот объем жидкости изменяется в зависимости от условий эксплуатации. При понижении или повышении уровня охлаждающей жидкости (указанного на расширительном бачке) необходимо корректировать ее количество в системе.

Диагностика негерметичности системы

Регулярное снижение уровня охлаждающей жидкости чаще всего связано с утечкой. Утечки могут возникать в местах соединения шлангов, из-за коррозии радиатора или радиатора отопителя, что приводит к уменьшению объема жидкости в расширительном бачке. Для диагностики проблемы стоит обратить внимание на темные пятна в моторном отсеке, мокрые следы на дороге и сладковатый запах антифриза. Более серьезным признаком является наличие антифриза на масляном щупе, что может привести к дорогостоящему ремонту двигателя.

Симптомы перегрева или недостаточного нагрева двигателя

Перегрев может быть связан с несколькими причинами:

1. заклиниванием термостата в положении «закрыто»;
2. засорением каналов системы;
3. недостаточным уровнем жидкости в системе.

А вот недостаточный нагрев двигателя автомобиля свидетельствует исключительно о заклинивании термостата, который работает только в положении «открыто».

Подведем итог. Система охлаждения двигателя выполняет функции отвода излишнего тепла от силового агрегата, образовавшегося в процессе работы, и поддержания нормального (рабочего) режима его эксплуатации.

Влияние охлаждения на эффективность работы двигателя

Охлаждение двигателя играет ключевую роль в обеспечении его эффективной работы и долговечности. В процессе работы двигатель внутреннего сгорания генерирует значительное количество тепла, которое, если не контролировать, может привести к перегреву и повреждению его компонентов. Эффективная система охлаждения помогает поддерживать оптимальную рабочую температуру, что, в свою очередь, влияет на производительность и экономичность двигателя.

Когда двигатель работает, топливо сгорает в цилиндрах, создавая высокую температуру, которая может достигать нескольких тысяч градусов по Цельсию. Если температура не контролируется, это может привести к деформации поршней, повреждению цилиндров и даже к поломке двигателя. Охлаждение помогает избежать этих проблем, поддерживая температуру на безопасном уровне.

Система охлаждения двигателя обычно состоит из радиатора, водяного насоса, термостата и системы каналов для циркуляции охлаждающей жидкости. Охлаждающая жидкость, как правило, представляет собой смесь воды и антифриза, которая циркулирует по системе, поглощая тепло от двигателя и отводя его в радиатор. В радиаторе охлаждающая жидкость охлаждается за счет потока воздуха, который проходит через него, когда автомобиль движется или когда включен вентилятор.

Поддержание оптимальной температуры двигателя не только предотвращает его перегрев, но и способствует более эффективному сгоранию топлива. При слишком высокой температуре сгорание может стать менее полным, что приводит к увеличению выбросов и снижению экономичности. Кроме того, при правильной температуре масла сохраняет свои смазывающие свойства, что уменьшает износ движущихся частей и увеличивает срок службы двигателя.

Также стоит отметить, что система охлаждения должна быть правильно настроена и обслуживаться. Неправильный уровень охлаждающей жидкости, загрязнение системы или неисправности в компонентах могут привести к перегреву и, как следствие, к серьезным повреждениям двигателя. Регулярная проверка уровня жидкости, состояния радиатора и работы термостата поможет предотвратить потенциальные проблемы и обеспечит надежную работу двигателя.

В заключение, охлаждение двигателя является критически важным аспектом, который влияет на его эффективность, производительность и долговечность. Правильная работа системы охлаждения позволяет поддерживать оптимальную температуру, что способствует более эффективному сгоранию топлива и снижению износа деталей, тем самым увеличивая срок службы автомобиля в целом.

Вопрос-ответ

Для чего необходимо охлаждать двигатель?

Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) обеспечивает отвод тепла от деталей двигателя, что обеспечивает их работоспособность и поддерживает необходимое тепловое состояние двигателя во всём диапазоне нагрузок и внешних условий среды.

Зачем необходимо охлаждение двигателя?

Система охлаждения выполняет три важные функции. Во-первых, она отводит избыточное тепло от двигателя, во-вторых, поддерживает рабочую температуру двигателя, обеспечивая его максимальную эффективность, и, наконец, максимально быстро нагревает двигатель до нужной рабочей температуры.

Как работает охлаждение мотора?

Принцип работы системы заключается в следующем: мотор начинает работу, и охлаждающая смесь находится в нижней части мотора. Водяной насос начинает циркуляцию жидкости через двигатель, где она аккумулирует тепло, создаваемое сгоранием топлива. Теплая охлаждающая жидкость покидает двигатель и поступает в радиатор.

Как охлаждается двигатель машины?

Двигатель охлаждается за счет естественной конвекции — потока воздуха, который нагревается при контакте с ребрами и поднимается вверх, уступая место холодному, или за счет набегающего потока воздуха при движении. Иногда в такие системы ставят и вентилятор.

Советы

СОВЕТ №1

Регулярно проверяйте уровень охлаждающей жидкости в системе. Недостаток жидкости может привести к перегреву двигателя, что в свою очередь может вызвать серьезные повреждения. Убедитесь, что уровень находится в пределах нормы, особенно перед длительными поездками.

СОВЕТ №2

Следите за состоянием радиатора и его вентиляторов. Загрязненный радиатор или неисправные вентиляторы могут ухудшить эффективность охлаждения. Регулярно очищайте радиатор от грязи и пыли, а также проверяйте работу вентиляторов.

СОВЕТ №3

Не игнорируйте сигналы о перегреве двигателя. Если на приборной панели загорелся индикатор перегрева, немедленно остановите автомобиль и дайте двигателю остыть. Продолжение движения в этом состоянии может привести к серьезным повреждениям.

СОВЕТ №4

Проводите регулярное техническое обслуживание системы охлаждения. Замена охлаждающей жидкости и проверка всех компонентов системы (термостат, насос, шланги) помогут предотвратить проблемы и продлить срок службы двигателя.