Двигатель адр система охлаждения схема

Особенности циркуляции тосола в двигателе: схема и диагностика системы охлаждения

Циркуляция Тосола в двигателе — основное требование, предъявляемое к системе охлаждения (СО). Благодаря тому, что жидкость проходит по всем компонентам СО, обеспечивается стабильная работа мотора и предотвращение его перегревания. Из каких элементов состоит система охлаждения и как происходит циркуляция расходного материала, мы расскажем ниже.

Компоненты системы охлаждения

Схема циркуляции охлаждающей жидкости

Диагностика системы охлаждения

Видео «Устройство СО и схема циркуляции»

Комментарии и Отзывы

Компоненты системы охлаждения

Сначала разберем основные элементы СО и их предназначение.

Расширительный бачок

Резервуар располагается в моторном отсеке. Через него в охладительную систему поступает расходный материал. Емкость для компенсации меняющегося в ходе эксплуатации, а также при расширении объема вещества.

Жидкостный насос

Один из основных компонентов СО. С помощью этого устройства выполняется непосредственно процедура циркуляции хладагента по магистралям охладительной системы. Жидкостный насос может быть оборудован дополнительным насосным устройством, в зависимости от конструктивных особенностей силового агрегата.

Пользователь Astragaz S. в своем ролике показал, как работает СО.

Радиаторы

Предназначение этого устройства заключается в понижении температурного режима охлаждающей жидкости под воздействием постоянного холодного воздушного потока. Это позволяет сильнее отдавать устройству тепло, таким образом, увеличивая эффективность свойства охлаждения. В СО используется радиатор охлаждения силового агрегата, а также радиаторное устройство отопителя. В холодное время года тепло, которое отдает двигатель, передается через радиатор на печку в салон авто. Чтобы понизить температуру горения топливовоздушной смеси, используется еще один тип радиаторного устройства, предназначенный для охлаждения выхлопных газов.

Электровентиляторы

В любой охладительной системе есть электрический вентилятор. Он применяется для обдува силового агрегата машины.

Датчики

Контроллеры СО применяются для фиксации температуры работы мотора. Показания с датчиков выводятся на приборную панель автомобиля. Благодаря этому водитель может своевременно узнать о перегреве двигателя. Есть еще один датчик — вентилятора. Он вступает в работу, когда фиксирует слишком высокую температуру хладагента.

Термостат

Предназначение этого устройства заключается в том, что прибор устанавливает определенный уровень и объем охлаждающей жидкости. Расходный материал контролируется термостатом, что позволяет ему поддерживать оптимальный температурный уровень. Располагается устройство между радиатором, а также рубашкой охлаждения, в шланге.

Схема циркуляции охлаждающей жидкости

Простая схема циркуляции хладагента

Теперь поговорим о том, по какому пути в ДВС автомобиля происходит циркуляция жидкости. Информация, приведенная ниже, актуальна для всех моторов, независимо от того, сколько цилиндров в них стоит.

Итак, жидкость циркулирует следующим образом:

1. Вы заводите движок, расходный материал сразу начинает проходить по магистралям СО. На этом этапе циркуляция осуществляется с помощью насосного устройства. Он вступает в работу в результате воздействия ремешка ГРМ или специального ремня.
2. Охлаждающая жидкость еще не нагрелась, поэтому она закачивается в силовой агрегат с применением насосного устройства. Расходный материал начинает греться в результате его циркуляции по цилиндрам ДВС, которые отдают тепло. Антифриз начинает забирать тепло, таким образом повышая свою температуру. После этого хладагент поступает на насос. Это малый круг и он повторяется до того момента, пока хладагент до конца не прогреется.
3. Большой круг циркуляции расходного материала вступает в работу после того, как жидкость прогреется до нужной температуры. В момент начала его работы термостат блокирует малый круг. С помощью насосного устройства расходный материал начинает закачиваться в двигатель. Жидкость, обладая повышенной температурой, циркулирует по магистралям и поступает в радиатор. Здесь она оставляет часть тепла, передавая его в отопительную систему или в окружающую среду.
4. После этого хладагент опять закачивается в двигатель машины насосным устройством. Если расходный материал не может обеспечить должное охлаждение мотора, при этом температура жидкости продолжает расти, в работу вступает датчик вентилятора. Он обычно монтируется в нижней части радиаторного устройства. Его активация приводит к началу работы вентилятора.
5. После охлаждения антифриза до нужной температуры вентиляторы выключаются.

Канал Fusion Plus опубликовал видео, где продемонстрировал схему работы охладительной системы.

Диагностика системы охлаждения

Если нет циркуляции хладагента в охладительной системе, нужно проверить ее работоспособность. Причин неполадок может быть много.

Если циркуляция пропала, проверка выполняется следующим образом:

1. Сначала выполните диагностику состояния всех шлангов. На патрубках не должно быть изгибов. При диагностике удостоверьтесь в том, что шланги не перебиты и не соприкасаются с движущимися или слишком горячими компонентами силового агрегата. Появление перегибов станет причиной снижения потока расходного материала, что в итоге приведет к перегреву. Также желательно произвести диагностику температуры патрубков, для этого потребуется инфракрасный термометр. При активации печки температура подводящей и отводящей магистрали будет примерно одинаковой, если система работает правильно.
2. Проверьте работоспособность термостата. При сильном износе этот элемент может заклинить в закрытом или открытом положении. В первом случае произойдет перегрев мотора, во втором увеличится расход топлива, поскольку мотор будет работать на холодную. Если причина неработоспособности устройства заключается в неправильной его установке, надо демонтировать термостат и заново его установить. Если приспособление вышло из строя из-за износа, то его следует поменять, а если из-за загрязненной охлаждающей жидкости, то перед сменой обязательно выполните промывку СО.
3. Обязательно проверьте уровень жидкости в системе охлаждения. Обычно перегрев ДВС происходит в результате нехватки расходного материала. При необходимости долейте хладагент в систему. Проверьте состояние патрубков и радиаторного устройства, а также прочих элементов схемы. Часто причина утечки кроется в ослабленных хомутах на шлангах. Если поврежден радиатор, то устройство надо заваривать аргонной сваркой или менять. Все поврежденные шланги также подлежат замене.
4. Выполните проверку основного уплотнения на крышке радиатора. Если на нем имеются следы растрескивания либо повреждения, то пробка подлежит замене. Также на крышке имеются два клапана, предназначенных для изменения давления и вакуума в устройстве. Они без проблем поднимаются и устанавливаются в начальное положение под воздействием пружины. Если это не так, пробка подлежит замене. Что касается самой пружинки, то она всегда оказывает сопротивление. При его отсутствии крышку также надо менять.

Причины перегрева

Коротко о причинах, по которым происходит перегрев ДВС:

1. Выход из строя термостата.
2. Нехватка расходного материала, часто связанная с утечкой жидкости.
3. Выход из строя вентилятора охлаждения с электрическим приводом.
4. Произошел обрыв или ослабление ремешка привода помпы.
5. Засорение или повреждение радиаторного устройства. Если на корпусе приспособления есть дефекты, прибор подлежит замене.
6. Произошло засорение патрубков, подключенных к радиатору. Требуется их замена или эффективная промывка.
7. Вышел из строя клапан крышки радиаторного устройства.

Видео «Устройство СО и схема циркуляции»

Пользователь Рамиль Абудллин опубликовал видео, в котором рассказывает об устройстве и принципе действия, а также циркуляции хладагента по системе охлаждения.

Устройство и принцип работы системы охлаждения двигателя

Нормальное функционирование силовой установки автомобиля возможно только при определенном температурном режиме. Для большинства авто оптимальный диапазон температуры составляет 80-90 град. С. При более низком показателе ухудшается смесеобразование в цилиндрах, а высокая температура приводит к расширению металла, что может стать причиной заклинивания узлов.

Общее устройство системы охлаждения

Чтобы температура силовой установки была в оптимальном диапазоне, в конструкцию мотора включена система охлаждения. Именно благодаря ей обеспечивается отвод тепла от самых разогреваемых элементов — цилиндров.

Виды систем охлаждения

Всего на двигателях внутреннего сгорания используется два типа охлаждения – воздушное и жидкостное.

Воздушная система охлаждения, ее конструкция, недостатки

Устройство воздушной системы охлаждения двигателя

В силу ряда недостатков на автомобильном транспорте воздушная система широкого распространения не получила, хотя конструктивно она значительно проще, чем жидкостная. Основным ее элементом являются ребра охлаждения на цилиндрах.

Тепло, выделяемое от цилиндров, распространялось на эти ребра, а проходящий через них поток воздуха осуществлял его отвод. Для создания потока дополнительно конструкция системы могла включать турбину – специальную крыльчатку, с приводом от коленчатого вала и рукав, которым создаваемый поток воздуха направлялся на цилиндры. Это вся конструкция воздушной системы.

На автотранспорте воздушная система практически не используется потому, что:

• невозможна регулировка температурного режима (зимой мотор не выходил на необходимую температуру, а летом – очень быстро перегревался);
• чтобы обеспечить равномерное распределение потока воздуха, каждый цилиндр стоял отдельно;
• во время стоянки с заведенным мотором даже при наличии турбины поток воздуха очень слабый, что приводит к быстрому перегреву;
• невозможно организовать обогрев салона.

Из-за этих недостатков воздушная система на автомобилях не применяется, хотя единичные случаи все же были – ЗАЗ-968 «Запорожец» как раз и имел такую систему охлаждения. Зато она широко используется на мототранспорте и технике, оснащенной 2-тактными моторами (бензопилы, мотокосы, мотоблоки и т. д.).

Видео: Система охлаждения двигателя. Устройство и принцип работы

Устройство, конструкция, принцип работы

Жидкостная система охлаждения

Достоинством жидкостной системы охлаждения как раз и является возможность поддержания температуры в заданном диапазоне, поэтому она лучше воздушной. Но конструкция этой системы значительно сложнее.

В ее состав входит:

1. Рубашка охлаждения
2. Водяной насос
3. Термостат
4. Радиаторы
5. Соединяющие патрубки
6. Вентилятор

При этом основным рабочим элементом такой системы является специальная жидкость – антифриз, при помощи которой и осуществляется отвод тепла. Раньше вместо него использовалась обычная вода, но из-за низкого температурного порога замерзания и образования накипи от воды постепенно отказались.

1. Рубашка охлаждения

Рубашка охлаждения – специальная система каналов в блоке цилиндров и головке блока, по которой движется жидкость. Если рассматривать все по-простому, то выглядит это так: имеется блок, в который устанавливаются цилиндры, а также основные узлы и механизмы. Поверх этого блока сделана оболочка, а пространство между ними и используется как каналы для движения жидкости. Такая конструкция позволяет жидкости омывать цилиндры, проходить рядом с узлами, установленными в блоке и головке, что обеспечивает отвод тепла от них.

2. Помпа

Так выглядит водяная помпа

В рубашку охлаждения установлена водяная помпа. Она состоит из приводного зубчатого колеса (шкива) и крыльчатки, которая помещается внутрь рубашки, посаженных на одну ось. Привод ее осуществляется от коленчатого вала при помощи ремня.

Именно водяной насос и обеспечивает циркуляцию жидкости по системе. Получая вращение от коленчатого вала, крыльчатка заставляет двигаться жидкость по каналам рубашки.

3. Радиатор

При этом антифриз циркулирует не только по рубашке. Если бы так и было, то жидкости некуда было бы отдавать тепло, то есть двигатель быстро бы перегревался. Чтобы этого не происходило, в конструкцию включен радиатор.

Представляет он собой конструкцию из двух бачков – в один подается жидкость из рубашки, а из второго она возвращается обратно. Эти бачки между собой соединены большим количеством трубок, по которым жидкость перемещается между ними. Чтобы обеспечить лучший теплообмен, радиатор изготавливают из металлов, обладающих высокой теплопроводностью (медь, алюминий, латунь). Также чтобы повысить теплообмен между трубками располагаются специальные ленты, уложенные определенным образом и имеющие большое количество мест контакта с трубками.

Жидкость, проходя через трубки, часть тепла отдает лентам. Проходящий сквозь радиатор воздух отбирает тепло и отводит его в окружающую среду. Для обеспечения хорошего потока воздуха радиатор устанавливают в передней части авто. Радиатор с рубашкой охлаждения соединяется при помощи резиновых патрубков.

Отдельно отметим, что благодаря жидкостной системе удалось обеспечить и отопление салона. Для этого в систему охлаждения включили еще один радиатор, который поместили в салоне. Конструктивно он такой же, как и основной радиатор, но по габаритам меньше. Поток воздуха же для него создается при помощи электромотора с вентилятором.

Видео: Перегрев двигателя. Последствия перегрева.

4. Термостат

Система охлаждения должна обеспечивать максимально быстрый выход силовой установки на оптимальный температурный режим. И чтобы это обеспечить, в конструкцию включен термостат. Чтобы понять, для чего он нужен – немного теории.

Если бы конструкция системы состояла только из рубашки и насоса, то двигатель очень быстро бы перегревался, поскольку жидкость двигалась только по каналам в блоке и отвести тепло ей было бы некуда.

Устройство и принцип работы термостата

Чтобы избежать этого в конструкцию включили радиатор. Но из-за его наличия объем антифриза или тосола увеличивался, к тому же назначение радиатора – отвод тепла, поэтому двигатель очень долго будет выходить на нужную температуру, особенно в зимний период.

Для обеспечения быстрого выхода на необходимую температуру, систему охлаждения разделили на два кольца – малое (задействованы только рубашка охлаждения и насос) и большое (рубашка + насос + радиатор).

Разделением на кольца и занимается термостат. Представляет он собой клапан, который срабатывает от повышения температуры. На разных авто температура его срабатывания отличается, но в целом он работает в диапазоне – 85-95 град. С.

Корпус термостата располагается обычно на блоке цилиндров возле канала, ведущего на радиатор. Пока температура мотора низкая, термостат перекрывает этот канал и жидкость перемещается только по рубашке. По мере повышения температуры этот клапан начинает постепенно открываться, пуская жидкость уже по большому кольцу, с задействованием радиатора. При достижении определенного температурного значения он открывается полностью, и жидкость уже движется только по большому кольцу.

5. Вентилятор, датчики

Принцип работы вентилятора системы охлаждения

Бывает так, что потока воздуха недостаточно, чтобы обеспечить нормальный отвод тепла от радиатора. К примеру, такое случается в пробке, когда двигатель постоянно работает, а вот встречного потока воздуха нет, поскольку авто обездвижено.

Чтобы не дать жидкости перегреться, используется вентилятор, создающий принудительно поток воздуха. Размещается он за основным радиатором и приводится в движение электромотором. Включение же его в работу осуществляется за счет установленного в радиаторе температурного датчика.

Дополнительно в конструкцию входит также температурный датчик, который передает данные о температуре на приборную панель в салоне, поэтому водитель может постоянно контролировать температурный режим мотора и своевременно заметить появление неисправности, из-за чего температура мотора «пошла вверх».

Основные неисправности системы охлаждения

Неисправностей у системы охлаждения двигателя не так уж и много, но последствия от них могут быть очень серьезными. Основными из них являются:

• Утечка охлаждающей жидкости;
• Неисправность насоса, термостата;
• Повреждение проводки датчиков.

Видео: Все причины перегрева и кипения двигателя. Устранение причин перегрева двигателя ВАЗ НИВА

Утечка жидкости может произойти из-за пробоя рубашки охлаждения, прокладки ГБЦ, резиновых патрубков, радиатора или же из-за ненадежного крепления мест соединения.

Выявить эту неисправность несложно, поскольку в результате утечки под авто будет образовываться лужа из охлаждающей жидкости. Если своевременно не устранить течь, то большая часть охлаждающей жидкости может вытечь, и система уже не сможет поддерживать температурный режим.

Поломка насоса зачастую связана с выходом из строя его подшипника. Сопровождается это следами подтеков со стороны привода, повышенным шумом при работе мотора, неравномерным износом приводного ремня.

Если своевременно не заменить насос, то существует вероятность, что он заклинит и порвет приводной ремень, а это уже чревато достаточно серьезными проблемами, поскольку зачастую этим ремнем приводится в работу и ГРМ.

Проблема с термостатом обычно связана с тем, что он заклинивает в каком-то одном положении. Из-за этого перевод жидкости между кольцами не осуществляется, она движется либо только по малому, либо по большому кругу.

Повреждение же проводки или датчиков приводит к тому, что показания на приборную панель не передаются или не соответствуют действительности, а вентилятор не включается в требуемый момент или же работает постоянно, из-за чего нарушается температурный режим.

Грузовики с двигателем воздушного охлаждения

Воздушное охлаждение двигателя— устройство, подразумевающее поддержание нормального температурного режима силового агрегата за счет его обдува потоком воздуха, а не применением антифриза. Первые «воздушники» созданы на стартеXXвека, но получили популярность только после 2-й мировой.

Последние десятилетия из-за ряда недостатков почти все производители перешли на жидкостную систему. При этом в продаже еще можно найти грузовики, имеющие двигатель с воздушным охлаждением: Татра 815, Урал-375, Газ 3309 и другие. Ниже подробнее остановимся на этой теме.

Как происходит воздушное охлаждение

В отличие от классического водяного воздушная система охлаждения двигателя подразумевает отвод тепла от мотора под действием естественного или принудительно сформированного потока. Последний образуется, благодаря вентиляторам, которые могут работать в автономном режиме или запускаться от маховика.
Как результат, воздух является основным элементом для охлаждения радиатора, ГБЦ и самих цилиндров. Конструктивно система стоит из следующих элементов:

• Вентилятор. Чаще всего запускается через шкив коленвала.
• Ребристая поверхность ГБЦ.
• Защитная сеть — установлена на вентиляторе во избежание попадания в устройство сторонних элементов.
• Корпус, дефлекторы и устройства для контроля.

Воздух идет на специальные ребра, после чего через узлы-дефлекторы направляется на разные элементы силового агрегата.

Ключевым элементом является вентилятор, имеющий мощные лопасти и ротор с восьмью лопатками. Такая конструктивная особенность способствует усилению воздушного потока и повышению качества охлаждения.

Главной особенностью системы является температура «воздушника», которая находится на уровне 130-140 градусов Цельсия. Для сравнения в стандартных системах этот параметр находится в пределах 90-100 градусов.

Технические характеристики грузовиков с двигателем воздушного охлаждения

Несмотря на небольшую распространенность воздушных систем, они еще применяются на многих видах транспорта, к примеру, грузовиках, сельскохозяйственной технике и другой технике. Ниже рассмотрим несколько моделей грузовиков, которые сохранили такое устройство силового агрегата.

Татра 815 евро

Самосвал Татра 815 — продукт одноименной чешской компании. Производится с 1983-го и предназначен для решения задач в сложных условиях. При этом отдельно выпускаются и дорожные версии грузового автомобиля. В основе самосвала лежит хребтовая рама, изготовленная из толстой трубы с трансмиссией внутри. Высокая жесткость конструкции позволяет машине перемещаться и проводить разгрузку даже на участках с большим уклоном.

На авто стоит дизельный двигатель с воздушным охлаждением, который в зависимости от модели может иметь объем в 12.7, 15.8 и 19 литров. Соответственно, меняется и мощность в диапазоне от 235 до 360 лошадиных сил.

Функция снижения температуры силового агрегата возлагается на вентилятор спереди кабины. Благодаря дефлектору особой формы, воздух распределяется на масляные радиаторы и цилиндры. К особенностям мотора стоит отнести наличие сухого картера, пару электрических стартеров и разборный коленвал, что упрощает возможность ремонта.

На машинах Татра 815 ставились разные кабины с учетом функционального назначения грузового автомобиля. Наиболее популярные варианты — 3-местная, сдвоенная 4-дверная на пять пассажиров и водителя, а также сдвоенная с четырьмя дверьми. За время выпуска появилось много модификаций грузовика, в том числе бортовые грузовые машины, самосвалы, тягачи, экскаваторы, транспорт для пожарных и т. д.

Магирус-Дойтц 232 Д 19

Автомобиль Magírus-Deutz 232 D 19— строительный грузовик, который выпускался в период с 1974 по 1976 года. Главным назначением техники является эксплуатация в сложных условиях. Их часто применяли в Тюменском регионе, в Сибири, на Дальнем Востоке. В отличие от советских конкурентов, немецкий транспорт имел улучшенные технические характеристики, большую комфортабельность и легкость управления.

Все грузовики комплектовались одинаковыми кабинами, дизайном и моторным отсеком. В зависимости от типа мотора менялась только длина капота. Сама кабина в передней части крепилась с помощью пары кронштейнов и резиновых подложек, а в задней части —на резиновой подушке, установленной под 90 градусов к лонжеронам.

К особенностям стоит отнести:

• Две печки от Webasto, работающие в автономном режиме на дизельном моторе с отдельной емкостью на 2-2,5 л горючего. Этого объема хватало на 2-8 ч обогрева.
• Гидроусилитель рулевого управления, принимающий на себя почти 80% усилия, необходимого для поворота колес.
• Коробка передач с шестью ступенями и планетарным редуктором.
• Три тормозные системы: рабочая, стояночная и дополнительная.
• Зависимая подвеска на рессорах в виде полуэллипса.

Главной особенностью стал двигатель Дойц с воздушным охлаждением. Именно на его базе были созданы остальные моторы. Разработчики сумели снизить расход горючего, уменьшить нагрузку на цилиндры и другие элементы мотора.

Газ 3309

Крупнотоннажный грузовой автомобиль Газ 3309 выпускается с 1994 года и предназначен для поездок по обычным твердым дорогам. Производился до 1997 года, после чего изготовление было свернута из-за остановки производства дизелей с воздушным охлаждением. Машина имеет множество модификаций — 33090, 33091, 33092, 33094и другие.

На машине установлен 4 тактный двигатель с воздушным охлаждением модели 5441. Он работает на дизельном топливе, имеет четыре цилиндра и открытую систему вентиляции. Установлен рядный ТНВД с механическим регулятором, а также поршневой топливный насос. Мотор работает в паре с МКПП на пять ступеней с синхронизаторами на второй, третьей, четвертой и пятой скоростях.

Ходовая Газ 3309 построена на 4-х продольных рессорах, изготовленных в форме полуэллипса. Для смягчения хода установлены амортизаторы телескопического типа, работающие на гидравлическом принципе. Тормозная систем состоит из рабочей, запасной и стояночной. Основные механизмы — барабанные, колодочные.

Кабина изготовлена из прочного металла и рассчитана на два места. Для водителя и пассажира предусмотрены раздельные кресла. Имеется масляный отопитель, работающий в паре с двумя радиаторами, входящими в систему смазки.

Урал-375

Представляет собой 3-осный грузовой автомобиль, выпускаемый Уральским автомобильным заводом с 1961 года. Первоначально предназначался для нужд армии и геологической разведке, но впоследствии появились модификации для других целей. Машина оснащается бензиновым двигателем воздушного охлаждения на 180 «лошадей» и объемом 7.0 л.

Силовой агрегат работает в паре с 5-ступенчатой КПП. Первые машины имели крышку, но с 1964-го все грузовики были оборудованы цельнометаллической кабиной. Всего было изготовлено свыше 110 тысяч таких машин разных модификаций. Такая связка хорошо зарекомендовала себя в эксплуатации, что стало одной из причин популярности транспорта.

Тормозная система состоит из пневмогидравлического привода. На каждом колесе предусмотрены колодки. Имеется ручной тормоз с дополнительными колодками барабанного типа. В качестве подвески установлены продольные рессоры в виде полуэллипса. Спереди они фиксировались к рамной части, а сзади оставались свободными. Дополнительно предусматривались амортизаторы двойного действия.

Преимущества и недостатки

Воздушное охлаждение двигателя имеет свои плюсы и минусы. Первые привлекают внимание конструкторов, а вторые, наоборот, заставляют их переключиться на применение стандартной системы с антифризом.
Преимущества:

• Повышенная надежность.
• Сравнительно небольшая масса.
• Простая конструкция, которая упрощает ремонт.
• Небольшой вес.
• Легкость пуска даже в холодную погоду.
• Доступная цена.
• Экономия на покупке охлаждающей жидкости и воды.
• Хорошие характеристики запуска.

• Более высокая температура двигателя воздушного охлаждения.
• Повышенный шум, создаваемый постоянно функционирующим вентилятором.
• Большие габариты.
• Высокий нагрев некоторых участков силового агрегата.
• Чрезмерная чувствительность к горючему.
• Необходимость постоянного контроля состояния двигателя.

Слухи и стереотипы

За время выпуска моторов с воздушным охлаждением появилось много ошибочных представлений о такой системе. По этой причине многие не воспринимают такой способ поддержания температуры двигателя и считают его ненадежным. Рассмотрим основные мифы:

• Сильный нагрев. Рабочая температура мотора с воздушным охлаждением больше, но это даже плюс. Из-за небольшой разницы в температурном режиме снаружи и внутри металл меньше подвержен негативным воздействиям и имеет больший ресурс. Кроме того, такие двигатели быстрее набирает нужную температуру.
• Увеличенные габариты. Это также заблуждение, ведь при идентичных параметрах поршня и его хода «воздушник» будет иметь даже меньшие размеры. Минус в том, что много пространства занимают дефлекторы и вентиляторы, которые требуют дополнительное место в подкапотном пространстве.
• Низкая надежность. Такое утверждение также спорно, ведь в 20% случаев поломки мотора причиной является именно водяная система охлаждения, к примеру, повреждение термостат, насоса и т. д. В «воздушниках» меньше дополнительных элементов, кроме вентилятора, поэтому и вероятность поломки ниже. Здесь наиболее распространенной поломкой является повреждение ременной передачи.
• Высокий уровень шума. Это реальная проблема, ведь вентилятора всегда работает, и справиться с такой шумностью не представляется возможным. Единственное, что могут производители — четко подогнать детали для снижения уровня звука.
• Быстрый износ. Старые моторы с воздушным охлаждением действительно ломались быстрее. Причиной была неравномерность обдува, загрязнение смазки и т. д. В результате некоторые детали служили меньше, но в более современных двигателях эта проблема устранена.
• Малая мощность. Суть в том, что при повышении нагрузки растет и температура силового агрегата. Прогревается также и воздух, применяемый для приготовления горючего. Как результат, отдача мотора падает. Но при увеличении оборотов разница в мощности нивелируется.

Перспективы развития воздушного охлаждения

С учетом сказанного выше возникает много дискуссий по поводу перспектив «воздушников». На данном этапе производителей останавливают недостатки системы, о которых упоминалось выше. Но многие из них можно устранить путем улучшения шумоизоляции или внесения изменений в конструкцию.

Но есть и другие проблемы. Так, при создании таких моторов цилиндры нужно разносить на большее расстояние, из-за чего увеличиваются размеры коленчатого вала. Вот почему при создании таких силовых агрегатов используют схемы «звезды» или «W», позволяющие укоротить коленвал.

Кроме того, при воздушном охлаждении трудно сделать цилиндры большого диаметра из-за проблем с отводом тепла. В результате многие производители были вынуждены перейти на водяную систему, чтобы увеличить мощность силовых агрегатов.

Нельзя забывать еще одно слабое место, влияющее на перспективы развития этого направления — требования к моторным маслам. Для подавляющего количества смазок температура не должна быть больше 100 градусов. В воздушных системах этот параметр достигает 140 градусов Цельсия, что негативно влияет на параметры масла.

Кроме того, существует ряд других причин, которые негативно влияют на перспективы этого направления:

• трудность проектирования;
• проблемы с созданием модификаций и усовершенствованием мотора;
• сложности с решением проблем отопления и шумоизоляции;
• проблемы сборки мотора.

Заключение

Рассмотренные выше проблемы пока препятствуют созданию и внедрению обновленных агрегатов с воздушным охлаждением. Но это не значит, что «воздушники» вообще не применяются. Такая система характерна для некоторых видов транспорта, в том числе грузовиков. Для глобального внедрения таких моторов нужен какой-то прорыв и показательный пример крупного производителя.

Грузовик с двигателем воздушного охлаждения Tatra 815

Системы охлаждения двигателей грузовых автомобилей

Про нее всем все вроде бы известно. Но факт остается фактом: именно на эту систему приходится 25 – 30% неисправностей двигателя, а их последствия очень часто выливаются в более чем дорогостоящий ремонт. Не за горами холода, и на состояние этой системы стоит обратить самое пристальное внимание.

От оптимального теплового состояния двигателя, продолжительности его прогрева, стабильности температурного режима в процессе работы зависят не только надежность, но также топливная экономичность и токсичность отработавших газов. На большинстве автомобильных двигателей используется жидкостная система охлаждения. Она же обеспечивает отопление кабины. Для улучшения пусковых свойств двигателя применяется предварительный подогрев охлаждающей жидкости и системы смазки.

В настоящее время в эксплуатации встречаются жидкостные системы охлаждения двух типов: открытая и закрытая. Первая рассчитана на использование в качестве охлаждающей жидкости воды и постепенно выходит из употребления. Современные моторы имеют закрытую систему с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости, обеспечиваемой центробежным насосом.

В некоторых двигателях для улучшения охлаждения стенок камеры сгорания и клапанов жидкость поступает сразу в головку цилиндров с одной стороны, а отводится – с другой. Цилиндры охлаждаются за счет термосифонной циркуляции жидкости. Однако, как правило, жидкость от насоса подводится в переднюю часть блока цилиндров и через отверстия в прокладке поступает в головку блока. Один из недостатков такой схемы – повышенная температура последнего цилиндра и задней части головки цилиндров.

В результате именно в последнем цилиндре бензиновых моторов в первую очередь начинаются аномальные процессы сгорания (детонация, калильное зажигание, грохот). Поэтому обычно датчик детонации устанавливают в этой зоне головки или блока цилиндров. Иногда в последние цилиндры устанавливают и более холодные свечи, чтобы предотвратить калильное зажигание при заправке низкооктановым бензином или перегреве двигателя. Частично обеспечить более равномерное охлаждение цилиндров удается за счет выбора проходных сечений в прокладке головки цилиндров: уменьшения их в передней части блока и увеличения в задней.

В многорядных (V-образных и оппозитных) двигателях перегрев одного из блоков может происходить из-за неравномерной подачи жидкости при разном расположении выходных окон в насосе. Перегрев начинается с появления пузырьков пара на охлаждаемой поверхности, в дальнейшем образуется паровая пробка. Это приводит к задиру поршня, образованию бочкообразности цилиндра, сгоранию свечи зажигания и возникновению других неисправностей.

Одним из способов снижения расхода топлива является повышение температуры охлаждающей жидкости. Для ускорения прогрева двигателя и автоматического поддержания заданной температуры двигатели имеют термостаты. Большинство моторов снабжены двухклапанными термостатами с твердым наполнителем. Термостат обеспечивает циркуляцию жидкости в обход радиатора. По мере повышения температуры он открывает нижний клапан и часть жидкости начинает циркулировать через радиатор. При повышении температуры до верхнего предела (90 – 95°С) верхний клапан закрывается, и через радиатор циркулирует уже вся жидкость.

Энергетические показатели двигателей также улучшаются за счет регулирования количества воздуха, проходящего через радиатор, например, установкой перед ним управляемых жалюзи или применением гидравлической или электромагнитной муфты в механическом приводе вентилятора. Гидромуфта двигателей КамАЗ имеет трехпозиционный включатель. Позиция П – вентилятор включен постоянно, независимо от температуры. Позиция В – автоматическое включение вентилятора при температуре 85 – 90°С. Позиция О – вентилятор отключен. В последнее время все чаще встречается электрический привод вентилятора с управлением от температурного датчика.

Для повышения давления в закрытых системах охлаждения и предотвращения кипения жидкости служат два клапана, расположенные в пробке радиатора. В процессе нагрева жидкости ее объем увеличивается и избыток удаляется через выпускной клапан в расширительный бачок. При повышении температуры больше 95°С начинается бурное выделение пузырьков пара, впускной клапан закрывается, давление в системе повышается и кипение прекращается. В условиях пониженного атмосферного давления, например, в горах, кипение начинается и при меньшей температуре (до 70°С). В случае перегрева двигателя (из-за отказа привода вентилятора, засорения радиатора, закрытых жалюзи или других причин) и повышения избыточного давления сверх допустимого (5 – 13 кПа) открывается предохранительный выпускной клапан и часть охлаждающей жидкости сливается в расширительный бачок. Это предохраняет части системы от разрушения.

В более новых конструкциях заливная горловина радиатора и соответственно пробка на ней могут отсутствовать. При этом прохождение воздуха в остывающую систему и поддержание давления при горячем двигателе осуществляют клапаны в пробке расширительного бачка.

Для охлаждения жидкости применяются алюминиевые (сварные) или медные (паяные) радиаторы. Первые дешевле, поэтому находят все более широкое распространение. По схеме движения жидкости радиаторы делятся на одноходовые (по ходу движения жидкости) и многоходовые. Достоинством последних является более интенсивный теплообмен за счет увеличения скорости движения жидкости в трубках. Однако при этом увеличивается гидравлическое сопротивление радиатора, что, как правило, компенсируется улучшением теплотехнических характеристик.

Для оценки радиатора используются следующие показатели: его фронтальная поверхность, глубина и общая площадь поверхности охлаждения, размеры, форма и толщина стенок жидкостных каналов, расположение пластин оребрения. Транспортные двигатели снабжаются трубчато-ленточными и трубчато-пластинчатыми радиаторами. Количество жидкости, прокачиваемой через радиатор, в зависимости от конструктивных особенностей двигателя составляет 100 – 150 л/кВт•ч при средних скоростях 0,4 – 0,7 м/с.

Эффективность радиатора зависит также и от его аэродинамического сопротивления. Чтобы улучшить теплоотдачу для турбулизации воздушного потока ленты делаются с выемками и выступами или с отогнутыми просечками. Однако при этом увеличивается вероятность их загрязнения, усложняется очистка, повышается аэродинамическое сопротивление. Для уменьшения аэродинамического сопротивления потоку охлаждающего воздуха радиатор иногда размещают не перед, а рядом с двигателем, а при классической компоновке моторного отсека увеличивают расстояние между ним и мотором.

В качестве охлаждающей жидкости в двигателях применяются антифризы или вода. Вода, благодаря своим теплофизическим свойствам, имеет наивысшие значения коэффициента теплопередачи конвекцией. У антифризов его значения в несколько раз меньше. Обычно при использовании антифриза температура деталей повышается на 10 – 12°С. Кроме того, антифризы имеют большую текучесть, и при переходе с воды на антифриз необходимо проверить при неработающем двигателе – нет ли течи из нижней части радиатора и в патрубках подвода к насосу, а при работающем – в верхней части системы охлаждения.

Недостатками воды с точки зрения использования ее в качестве охлаждающей жидкости является высокая температура затвердевания (0°С), а также увеличение объема при замерзании, приводящее к повреждению двигателя. Кроме того, у воды низкая температура кипения (от 100°С при нормальном атмосферном давлении и до 110°С при повышенном), высокая теплоемкость. В результате для прогрева системы охлаждения до рабочей температуры требуется примерно в 2 – 3 раза больше теплоты и соответственно затрат топлива и времени.

Учитывая, что применяемые антифризы имеют различный уровень токсичности и температуру кипения, они отличаются по цвету. Особо токсичен этиленгликоль (температура кипения 170°С при нормальном давлении, цвет – сине-зеленый). Водные растворы этиленгликоля при нагреве существенно увеличивают свой объем. Поэтому систему охлаждения заполняют на 8% меньше ее объема. Кроме того, для предотвращения потерь антифриза обязательно применение расширительного бачка. Пропиленгликоль малотоксичен (температура кипения 154°С, цвет – желто-оранжевый). Существуют и другие жидкости (например, карбоксилат). Основное достоинство названных антифризов – способность при кристаллизации образовывать кашеобразный раствор, не вызывающий размораживания двигателя.

В России наибольшее распространение получил этиленгликоль (плотность 1 112 кг/м 3 , температура кристаллизации –20°С). Наиболее низкая температура кристаллизации (–65°С) соответствует водному раствору, содержащему 65,3% этиленгликоля. В районах с умеренными климатическими условиями применяется антифриз, содержащий 52,6% этиленгликоля с температурой кристаллизации –40°С (плотность 1 067 – 1 072 кг/м 3 ).

Для современных двигателей выпускаются антифризы «Тосол» и «Лена», содержащие антикоррозионные, антивспенивающие и другие присадки. Температура кристаллизации концентрата «Тосол-А» (не содержащего воды) –21,5°С. В средней полосе обычно применяется «Тосол А-40М», содержащий 53% концентрата «Тосол-А». Температура его кристаллизации –401°С, плотность 1075 – 1085 кг/м 3 , температура кипения 108°С. Наиболее низкую температуру кристаллизации –65°С имеет «Тосол А-65» (плотность 1 085–1 095 кг/м 3 , температура кипения 115°С, содержание концентрата – 62% объема).

Со временем присадки вырабатываются и в этиленгликоле образуется кислота, разъедающая детали системы охлаждения. Замена «Тосола» проводится через два года в южных районах, через три – в северных или после 60 тыс. км пробега. Срок службы «Тосола» может быть увеличен путем добавления нового концентрата. При сливе части старого «Тосола» и добавлении 1 л «Тосол-АМ» срок службы может быть увеличен до года. Существуют специальные препараты для продления срока службы антифриза.

При нагреве охлаждающей жидкости в первую очередь испаряется вода. Поэтому в процессе эксплуатации даже при отсутствии подтеканий в систему охлаждения приходится добавлять дистиллированную воду. Для определения температуры кристаллизации в этом случае можно использовать приведенную диаграмму плотности или поместить небольшое количество проверяемого антифриза в морозильную камеру холодильника (каждая звездочка – 6 градусов) и установить предельно допустимую температуру охлаждения.