Что больше охлаждает двигатель

Почему современные двигатели имеют сложные системы охлаждения? Потому что работают на грани перегрева!

Зачем это надо, чем чревато и почему почти неизбежно, будем сейчас разбираться.

Температурное непостоянство

Система охлаждения не просто не допускает перегрева двигателя — ее функция заключается в быстром достижении и поддержании заданной рабочей температуры, что может быть непросто, учитывая внешние факторы, разные режимы работы мотора и, собственно говоря, разные условия движения. Сначала двигатель «холодный» — его надо как можно быстрее вывести в устойчивый температурный режим. А далее этот режим поддерживать, притом что мотор по ряду причин то охлаждается, то греется в зависимости от внешних условий, скорости движения автомобиля и того, как активно водитель жмет на «газ».

Чтобы было нагляднее, представьте, что у вас на плите стоит кастрюля, воду в которой следует держать в диапазоне 85-95°C. Кажется, что это просто — до тех пор, пока кто-то не начнет то и дело то убавлять, то прибавлять газ на конфорке. И вот ваша вода то пытается вскипеть, то норовит остыть. А у вас из всех инструментов регуляции — только подача холодной воды через трубку. И это означает как минимум несколько вещей:

  • ваши действия «догоняющие», вы начинаете реагировать после того, как меняется температура;
  • эффект от ваших действий имеет определенную инерцию, что влияет на оперативность и точность;
  • все это приводит к тому, что выдерживать точную температуру невозможно, остается лишь вписываться в определенный диапазон значений, особенно в переходных режимах;
  • ваши возможности ограничены и в определенной ситуации могут оказаться недостаточными.

Указатели врут

Вы скажете, что раз температура так пляшет, то и стрелка указателя на панели приборов должна двигаться туда-сюда по шкале то в сторону перегрева, то в сторону недогрева. На некоторых старых моделях так и было! Стрелка указателя оперативно показывала изменения температуры. Но к чему нервировать водителя этими постоянными движениями, особенно в сторону красного сектора?

Поэтому на современных моделях стрелка неподвижно стоит в одном положении, показывая «норму» и при 85°C, и при 105°C. И в этом плане толку от нее не больше, чем от модного нынче индикатора (синий сигнал означает, что двигатель еще холодный, желтый или красный говорит о риске перегрева). Для не очень опытного водителя такой индикатор, пожалуй, даже лучше — больше шансов, что обратит внимание на проблему при загорании контрольной лампы.

Кстати, «температура двигателя» — понятие довольно условное. Ведь в разных зонах (ГБЦ, блок, поддон и т.д.), не говоря уже про водяной насос или термостат, термометр будет показывать разные значения .

Система высокой точности

В «аналоговую» эпоху, где все электрическое управление работой системы охлаждения сводилось максимум к контролю температуры и включению электровентилятора, а все остальное работало за счет механических систем, обеспечивать работу двигателя в узком температурном режиме было достаточно сложно. Но современные технологии позволили значительно улучшить эффективность и точность работы всей системы как раз за счет того, что появилась возможность прямого управления узлами и исполнительными механизмами.

Для оптимизации температурного режима нынче используется раздельная система охлаждения с двумя термостатами, причем они могут быть электронноуправляемыми. Водяной насос также может иметь электропривод, а значит, можно регулировать его производительность в зависимости от текущего режима. Подачу воздуха в моторный отсек и к радиаторам охлаждения также можно регулировать за счет управляемых заслонок-жалюзи. Все это — ради большей эффективности и точности системы, чтобы двигатель как можно дольше оставался в заданном температурном диапазоне. А тот, в свою очередь, имел бы как можно более узкий диапазон значений.

«Запланированный» перегрев с риском форс-мажора

Если старые двигатели работают при температуре до 100°C, то современные, как правило, имеют рабочую температуру свыше 100°C. Взять те же моторы BMW, рабочая температура которых 110-120°C. Сделано это для достижения максимальной отдачи и обеспечения лучшей топливной экономичности. Ничего не попишешь: максимально эффективен ДВС как раз при работе на пределе, когда до детонации или перегрева его отделяет тонкая грань. Собственно по этой причине и требуется высокая производительность и точность системы охлаждения, чтобы до перегревов дело не доводить.

Это непросто, особенно с учетом того, что современные двигатели форсированы и термонагружены. Добавляют проблем и компоновочные решения. Взять, к примеру, 4,4-литровый V8 S63 компании BMW. Турбины находятся в развале блока, из-за чего электрика и многие детали систем наддува, смазки и охлаждения страдают от высоких температур, что сказывается на сроке их службы.

Читайте также:  Принцип работы дизельного двигателя мерседеса

С возрастом факторов риска становится только больше. «Бутерброды» из радиаторов забиваются пухом и дорожным мусором, утечки охлаждающей жидкости или ее выкипание могут привести к ее недостаточному уровню в системе, также с возрастом возрастает вероятность отказа датчиков, термостатов и т.д. В итоге снижение эффективности работы системы охлаждения при минимальном запасе по температуре грозит обернуться перегревом.

Неочевидные последствия

Пробитая прокладка, головка винтом, а при наихудшем сценарии еще и заклинивший от температурного расширения деталей мотор — все это крайние случаи серьезного перегрева. И до этого еще надо дело довести. Но мы уже сказали: современные двигатели и так работают «на грани», при температурах, которые еще 20 лет назад считались слишком высокими, чтобы быть нормой. Да, наука и промышленность не стоят на месте, разрабатывают и внедряют термостойкие материалы, но всех проблем это не решает.

Как показывает практика, высокая рабочая температура и локальные перегревы, о которых владелец даже не подозревает (стрелка-то показывает 90°С!), негативно сказываются на состоянии пластиковых и резиновых деталей, которых предостаточно в каждом моторе, причем в ответственных системах (того же охлаждения, а также смазки). Такие детали быстрее стареют, рассыхаются, теряют герметичность и провоцируют новые проблемы.

Более жесткие условия работы накладывают свои требования на характеристики и качество применяемого моторного масла, тем более что в современных моторах применяются масла пониженной вязкости. Поэтому для снижения риска повреждений деталей из-за разрыва масляной пленки или масляного голодания крайне важен правильный подбор масла по параметрам и классу качества. И, разумеется, чем меньше межсервисный интервал, тем лучше.

Собственно своевременное обслуживание, включающее в том числе проверку функциональности системы охлаждения (как визуальную, так и инструментальную, компьютерную) и регламентную замену антифриза, — главное условие снижения риска перегрева двигателя. Также неплохо бы помнить, что неоптимальным режимом является не только агрессивная езда, но и движение на малой скорости или же работа двигателя на холостых оборотах (когда автомобиль «толкается» в заторах). В эти моменты на стрелку указателя или индикатор температуры стоит посматривать чаще. Какими бы «задемпфированными» они не были.

Источник

Просто о сложном: система охлаждения двигателя. Как это работает

Перегрев чего бы то ни было опасен. Это очевидный постулат. Двигатель автомобиля не является исключением, а вот причины и следствия этого явления знают далеко не все. Сегодня предлагаю подробно разобрать вопрос о перегреве ДВС и наиболее частые причины этого явления.

Для начала чуть-чуть теории.

В процессе работы двигатель любого автомобиля нагревается, и контролировать сей процесс призвана охлаждающая жидкость. Циркулируя в замкнутом контуре по кругу, через каналы и протоки внутри мотора, она отбирает у него тепло и переносит его к радиатору . Где охлаждается набегающим потоком воздуха (на ходу), либо принудительно — вентилятором (когда машина стоит или движется в пробке). После чего, охлажденная, снова поступает к самым горячим местам и процесс повторяется.
На заре массового автомобилестроения, а в нашей любимой стране — и вовсе вплоть до 80-х годов, вместо всем известного «антифриза» (это, кстати, «народное» название всех охлаждающих жидкостей) лили воду. То есть, каждый зимний вечер водитель должен был сливать воду из радиатора, а по утру заливать заново. В противном случае, самые «забывчивые» автолюбители наутро обнаруживали разорванные радиаторы и патрубки системы, где замерзшая вода успевала сделать свое дело.

Тогда автопроизводители поняли, что такая система вызывает, мягко говоря, некоторые неудобства в процессе зимней эксплуатации. 🙂 К тому же, теплоемкость воды не всегда была достаточной, а точка кипения в 100 градусов цельсия накладывала еще бОльшие ограничения на тепловой режим работы двигателя. И тогда придумали специальную охлаждающую жидкость. Плюсов у нее оказалась куча: теплоемкость выше (можно отбирать больше тепла у деталей), как выше и температура закипания (108-125 градусов в зависимости от марки). А «бонусом», пакет антикоррозийных и моющих присадок не так быстро, как вода разрушал металлические части системы охлаждения изнутри. Но самый главный плюс — такие жидкости не замерзают при температурах ниже ноля: вплоть до -50 у некоторых марок (почему, собственно, и «Antifreeze»).

Кстати, система охлаждения любого двигателя имеет такую детальку как термостат — именно этот клапан регулирует, по какому пути будет двигаться нагнетаемая помпой (она же — водяной насос) охлаждающая жидкость (далее — ОЖ). Когда двигатель нужно быстрее прогреть (зима), охлаждайка бежит по малому кругу, минуя радиатор — условно говоря, просто циркулируя вокруг мотора. Когда же двигателю становится жарко, термостат направляет ОЖ по большому кругу: через радиатор. Где она, как уже говорилось выше, принудительно охлаждается. Такая система называется двухконтурной и на сегодняшний день является практически безальтернативной на серийных автомобилях.

А теперь, главный камень преткновения: ПОЧЕМУ ЖЕ ПЕРЕГРЕВАЕТСЯ МОТОР? Давайте рассмотрим по пунктам:

Читайте также:  Двигатель на холодную обороты 400 при холодном запуске

1) Банально забит радиатор охлаждения. Особенно актуально это становится летом и в пробках, когда двигатель практически сразу выходит на большой круг охлаждения и ОЖ циркулирует через радиатор. Уверен, все вы видели, что радиатор покрыт тысячами мелких ячеечек — чтобы отдавать тело максимально-возможной площадью. За пару-тройку лет эксплуатации, ячейки эти забиваются пухом, грязью и насекомыми, порой наглухо. Очевидно, что даже обдув вентилятора не спасает: ОЖ просто не успевает охлаждаться в радиаторе в достаточной степени, и уходит обратно к мотору почти такая же горячая как от него и ушла.

2) Не менее банально: не работает сам вентилятор. Обычно, перегорает предохранитель или (реже) неисправно реле включения. Но нужно понимать, что постоянно перегорающие предохранители — это не причина, а следствие. Вероятнее всего, электромотор вентилятора подклинивает и создает слишком высокую нагрузку на цепь.

3) Недостаточная эффективность помпы , качающей ОЖ по конуру. Либо у нее сточились лопасти крыльчатки, либо появились сколы и раковины на внутренней части корпуса. Или, что хуже, подклинивает подшипник — в этом случае, кстати, проходит она очень недолго и вероятность встать «в поле» с оборванным ремнем с каждой поездкой стремится всё выше.

4) Термостат заклинил в положении «малый круг». И как температура жидкости не повышайся — к радиатору для охлаждения она не попадет. А значит, температура после прогрева мотора продолжит расти. Понять это очень просто — если стрелка температуры уже вовсю ползёт к красной зоне, а верхний широкий резиновый патрубок радиатора холодный или чуть теплый — это на 90% термостат. Ибо, при открытии большого круга охлаждения, проходящая через термостат, и далее — через патрубок в радиатор горяченная жидкость, просто не позволит вам удерживать на нем руку больше секунды-другой.

5) Как ни смешно звучит, но. не работающая крышечка расширительного бачк а. Дело в том, что внутри крышки встроен нехитрый двупружинный клапан (на впуск воздуха в бачок при охлаждении и на выпуск при нагревании). А следуя школьному курсу физики мы знаем, что чем выше давление — тем выше температура закипания жидкости. Так вот, задача этого байпасного клапана — выпускать из бачка воздух только при достижении заданного критического давления, когда уже появляется риск разрыва элементов системы охлаждения. Но до этого «дедлайна» крышка обязана воздух из системы не выпускать, дабы растущее давление внутри контура отодвигало точку кипения ОЖ как можно выше по градусам.

И тут имеем два варианта развития событий:
а) клапан залип в открытом положении . Читай — мы просто катаемся без крышки бачка. А значит, даже при нагревании в контуре охлаждения, давление в нем всегда будет равно атмосферному. Что имеем? Правильно — кипим раньше и чаще, чем задумано конструкторами данного мотора.
б) Клапан залип в закрытом положении . Читай — вместо крышки мы просто заварили бачок наглухо. ОЖ в контуре нагревается, нагревается. А воздуху выходить некуда! И давлением, превысившим все допустимые пределы, что-то непременно разрывает: шланги, бачок, радиатор — тут кому как везет. Соответственно, после такого фонтана из кипятка, резко падает как давление в контуре, так и уровень самой жидкости — со всеми вытекающими (буквально, ага). 🙂 Не говоря уже о том, что течь в месте разрыва контура устранить на месте зачастую уже не представляется возможным.

Вывод из всего сказанного прост: хотя бы примерно представляя как оно работает, зачастую вы и без посещения кучи наглых и бестолковых сервисов сможете определить, в чем у вас причина перегрева двигателя. Ну как минимум, проследить за состоянием радиатора, попробовать махнуть крышку бачка на новую или обратить внимание на то, крутится ли в жару вентилятор — вы всегда в состоянии, согласитесь. Так что: поменьше вам кипеть, получше охлаждаться! 😉

Источник

Как работает система охлаждения двигателя

Система охлаждения двигателя автомобиля разработана для того, чтобы избежать перегрева ДВС. Во время работы двигатель непрерывно производит тепло и преобразует его в мощность. Это тепло получается при сжигании топлива в двигателе. Но в мире нет двигателя, который был бы на 100% эффективен. Всегда остается некоторое количество тепловой энергии, которая теряется в процессе работы.

Если не передать ее в атмосферу, это тепло будет перегревать двигатель, что приведет к его заклиниванию. При заклинивании из-за перегрева поршень расплавляется внутри цилиндра. Во избежание этой проблемы в автомобиле и стоит система охлаждения.

Что такое система охлаждения двигателя и как работает

По сути это система, интегрированная с двигателем. Она отводит избыточное тепло с помощью специальной жидкости.

В системе жидкостного охлаждения двигатель окружен водяными рубашками. С помощью насоса эта вода циркулирует в этой водяной рубашке.

Вода, текущая в этих рубашках, отводит тепло от двигателя. Эта горячая вода затем течет через радиатор, где охлаждается от холодного тепла, выдуваемого через вентилятор.

Читайте также:  Чем грозит повышенный уровень масла в дизельном двигателе

В этой системе вода отбирает тепло у двигателя, и охлаждается воздухом, а затем снова циркулирует в двигателе.

Это косвенный процесс охлаждения, когда фактическое охлаждение, то есть воздух, не охлаждает систему напрямую. При этом воздух охлаждает воду, а вода охлаждает двигатель.

Система жидкостного или непрямого охлаждения используется в больших двигателях, в таких как легковые и грузовые автомобили.

Преимущества жидкостной системы охлаждения

  1. Компактный дизайн.
  2. Обеспечивает равномерное охлаждение двигателя.
  3. Двигатель может быть установлен в любом месте автомобиля.
  4. Может использоваться как на малых, так и на больших двигателях.

Недостатки системы жидкостного охлаждения

  1. В ней водяная рубашка становится еще одной частью двигателя. При этом в случае выхода из строя системы охлаждения двигатель может получить серьезные повреждения.
  2. Она требует регулярного технического обслуживания и, таким образом, создает дополнительные расходы на обслуживания.

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.

Эффективная система охлаждения двигателя: какая она

Она должна быть способна отводить около 30% тепла, выделяемого двигателем, при этом поддерживая оптимальную рабочую температуру.

Она должна отводить тепло с большей скоростью, когда двигатель горячий, и снимать двигатель с меньшей скоростью, когда двигатель холодный.

Примечание: двигатели в автомобилях повышенной проходимости и внедорожниках необходимо охлаждать по крайней мере по двум причинам. Одна основана на температуре горящих газов в цилиндрах, превышающей температуру плавления материала блока и цилиндров.

Если не убрать тепло, двигатель может выйти из строя. Вторая причина – поддержание оптимальной температуры двигателя помогает поддерживать его эффективную работу (подумайте об экономии топлива) и оптимизирует объемную эффективность (подумайте о лошадиных силах).

Радиатор охлаждения двигателя

В то время как существуют разные типы радиаторов, распространенный тип называется радиатором с зазубренной трубкой. Он состоит из трубок (для переноса жидкости), к которым прикреплены кольца или ребра для рассеивания тепла.

Горячая вода подается по трубам в верхний резервуар (верх радиатора) с помощью водяного насоса. Охлажденная вода направляется из нижнего резервуара (нижняя часть радиатора) обратно в двигатель для циркуляции через блок двигателя через небольшие каналы.

Жидкость, проходящая через блок двигателя, помогает отводить тепло, в дополнение к дополнительному воздуху, пропускаемому через него вентилятором и при движении.

Помпа

Водяной насос обычно устанавливается в передней части двигателя и приводится в движение ремнем. Нижняя часть радиатора (нижняя емкость) соединена со стороной всасывания насоса.

Шпиндель насоса приводится в движение ремнем, который соединяется со шкивом, установленным на конце коленчатого вала. Назначение насоса — просто извлекать горячую и впрыскивать более холодную жидкость (часто смесь воды и охлаждающей жидкости на основе спирта).

Приводы вентилятора

Вентилятор радиатора прикрепляется с помощью шкива и ремня. Скорость его вращения определяется частотой вращения двигателя и механической конструкцией механизма шкива / ремня.

Вентиляторы для системы охлаждения

Вентиляторы различаются по многим параметрам, включая материал, из которого они состоят, и способ их изготовления или сборки, по диаметру, количеству лопастей, длине лопасти, шагу лопасти и типу ступицы. Материалы включают нейлон или пластик, металл и гибридные материалы, например, вентилятор Horton HTEC (термореактивный композит).

Формованные вентиляторы являются наиболее распространенными и интенсивно используются как на дорогах, так и вне дорог. Они изготавливаются из пластика или нейлона и имеют цельный дизайн.

Модульные вентиляторы обычно используются в условиях бездорожья и обеспечивают значительную гибкость конструкции. При этом в одной и той же втулке могут использоваться различные длины лезвий, их шаг, конфигурации и материалы для оптимизации производительности. Различные варианты ступиц увеличивают их пригодность для многих применений.

Металлические вентиляторы используются в внедорожных транспортных средствах, а также в транспортных средствах, предназначенных для дорог. Прочные и относительно легкие, они могут быть изготовлены по индивидуальному заказу с учетом точных требований к воздушному потоку, размеру, длине лопасти, ширине лопасти, типу кожуха, зазору наконечника, диапазону скоростей передаточного числа вентилятора и другим факторам.

Источник

Adblock
detector