Из чего состоит радиатора охлаждения двигателя

Радиатор охлаждения двигателя: устройство и принцип работы, рекомендации по эксплуатации

Радиатор является ключевым важнейшим элементом в системе охлаждения ДВС. Его задача — передача избыточного тепла, возникающего при сгорании топлива, атмосферному воздуху. Устройства, напоминающие современный радиатор, имели даже самые ранние автомашины с ДВС, потому что в случае отсутствия специального элемента, обеспечивающего охлаждение силовых агрегатов, работа последних, как было установлено, оказалась просто невозможной. Автомобильный радиатор обеспечивает поддержание температуры работающего двигателя в определенных строго заданных рамках, предотвращая его перегрев и неизбежное в этом случае заклинивание.

История появления радиатора

Использовать систему охлаждения ДВС, в которой теплоносителем являлась вода, стали еще на заре автомобилестроения. Впервые радиатор установили на автомобиле Benz Velo, свободно продававшимся начиная с 1886 года. Эта техническая идея в дальнейшем была развита немецким предпринимателем Вильгельмом Майбахом, сконструировавшим охлаждающее устройство с сотами. Его разработку вскоре применили в конструкции автомобиля Mercedes 35HP (цифра «35» в его обозначении, должна была говорить, что его мощность в лошадиных силах равна 35). В дальнейшем, вплоть до нашего времени, конструкция радиатора охлаждения существенно не изменялась.

Первые водяные системы охлаждения для автомобильных двигателей не имели насосов (помп), принуждающих охлаждающую жидкость (ОЖ) к движению по замкнутому кругу, и работали по принципу термосифона. То есть, движение воды возникало из-за того, что при нагреве ее плотность уменьшалась, и она начинала перемещаться вверх. В результате подогретая жидкость попадало в охлаждающее устройство, проходя через его верхний патрубок.

Оказавшись внутри радиатора, вода становилась более прохладной, ее плотность возрастала, и она опускалась вниз, а пройдя нижний патрубок, снова проникала в рубашку двигателя. Но в связи с постоянным ростом мощности ДВС системы, использующие эффект термосифона, очень скоро стали не пригодными для более новых автомобилей. Они достаточно быстро были вытеснены решениями, включавшими жидкостные насосы (помпы) центробежного типа.

Устройство современного радиатора

Радиатор охлаждения ДВС, как правило, имеет два бачка (нижний и верхний), сердцевину, в которой охлаждается жидкость (антифриз или тосол), и несколько дополнительных деталей для крепления. Жидкость от охлаждающей рубашки двигателя поступает в радиатор, где ее температура понижается до требуемого значения, затем антифриз снова передается двигателю. Для изготовления сердцевины и бачков используются легкие металлы: или алюминий, или латунь. Благодаря их высокой теплопроводности они обеспечивают эффективное и быстрое охлаждение антифриза.

Сердцевина радиатора состоит из горизонтально расположенных металлических пластин, соединенных с полыми трубками, идущими вертикально вниз от верхнего бачка к нижнему бачку. Таким образом, при движении через сердцевину жидкость разбивается на несколько потоков, и происходит увеличение площади ее соприкосновения с воздухом атмосферы, ведущее к повышению интенсивности охлаждения.

Патрубки радиатора позволяют соединять бачки с рубашкой охлаждения двигателя. Нижний бачок имеет, как правило, сливной краник, через который можно слить жидкость. Подобным краником снабжена и рубашка двигателя. Антифриз заливается внутрь системы охлаждения через горловину верхнего бачка.

Функционирование систем охлаждения современных автомобилей происходит с учетом значения температуры:

  • двигателя;
  • охлаждающей жидкости;
  • окружающей среды;
  • масла и т. д.

Действие системы охлаждения можно объяснить следующим образом. Нагретая двигателем жидкость направляется насосом через патрубки в радиатор, в котором обеспечивается понижение ее температуры. После чего охлажденная жидкость (антифриз) снова подается в рубашку двигателя, и далее цикл повторяется.

Для повышения эффективности теплообмена на автомобилях перед радиатором устанавливается вентилятор иногда с механическим, но чаще с электрическим приводом, нагнетающий воздух в его сердцевину.

Сердцевины радиаторов автомашин могут быть:

В первом случае охлаждающие трубки могут иметь расположение:

Ребра у радиаторов, относящихся к типу трубчато-пластинчатых, бывают либо плоскими, либо волнистыми, и могут иметь разный размер. Кроме того, для усиления теплопередачи на них иногда делают специальные турбулизаторы (просечки, отогнутые и образующие узкие проходы для воздуха).

У радиаторов, называемых, трубчато-ленточными, охлаждающие трубки всегда расположены в ряд, а для изготовления ленты их решеток используется медный лист толщиною от 0,05 миллиметра до 0,1 миллиметра. Чтобы усилить теплоотдачу с помощью завихрений, на ленте выполняют фигурные отверстия методом штамповки или создают отогнутые просечки.

Читайте также:  Схема судового двигателя 3д6

Сегодня наибольшее распространение получили радиаторы охлаждения автомобиля, изготовленные на основе алюминиевых сплавов. Такие устройства дешевле и легче латунных аналогов, но уступают последним по надежности и сроку службы. Еще одним достоинством радиаторов из латуни является то, что они проще ремонтируются: их можно паять. В то время как радиатор системы охлаждения, известный как алюминиевый, более сложен в ремонте, так как его детали и конструктивные элементы соединяют между собой с использованием завальцовки и герметизирующих материалов.

Можно ли смешивать антифриз и тосол или добавлять в них воду?

Как известно, антифризом называют охлаждающую жидкость для ДВС. Есть много различных составов антифризов, имеющих кроме отличий в цвете и цене, также и разные температурные режимы.

Тосол также является разновидностью антифриза. Но заливать тосол в автомобили зарубежного производства не рекомендуется, так как тосол, являясь чрезвычайно едкой жидкостью, может повредить не только шланги, но и патрубки, и пластиковые датчики, установленные в системах охлаждения иномарок.

Смешивать тосол с антифризом нельзя, в том числе и потому, что при взаимодействии этих химических веществ, может образоваться осадок, способный забить радиатор автомобиля, в результате чего неизбежно произойдет перегрев мотора.

Добавлять воду в тосол и в антифриз (особенно если он в виде концентрата) можно. Главное обеспечивать необходимое соотношение компонентов, которое зависит от того, насколько низкая температура воздуха «за бортом». Летом в жару H2O понемногу испаряется из антифриза, поэтому полезно небольшое добавление дистиллированной воды, чтобы понизить концентрацию действующего вещества до нормального значения. Зимой же сильно разбавленный антифриз может замерзнуть уже и при пяти градусах мороза. При этом всегда нужно добавлять тосол в тосол, а антифриз в антифриз, и цвет добавляемой жидкости должен совпадать с цветом жидкости уже залитой в систему охлаждения.

Итак, если у вас наблюдается иногда перегрев или даже кипение двигателя или вы просто хотите чтобы ваш двигатель никогда не «заглох» по «непонятным причинам», то, прежде всего, изучите систему охлаждения ДВС и устройство радиатора охлаждения автомобиля. И тогда вы не попадете в ситуацию с отказом двигателя своего авто в самый неподходящий момент.

Источник

ЧТО ТАКОЕ РАДИАТОР И ДЛЯ ЧЕГО ОН НУЖЕН?

Радиатор – деталь автомобиля, которая устанавливается в моторный отсек. Он обеспечивает постоянное охлаждение двигателя.

Как он устроен, для чего нужен, какие виды радиаторов бывают, почему выходит из строя, как за ним ухаживать и как выбрать лучшую модификацию? Разберемся со всеми нюансами подробней.

ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ, НАЗНАЧЕНИЕ

В процессе работы автомобиля все его механические узлы нагреваются. В отдельных отсеках этот показатель достигает не одной сотни градусов. И основной узел, который из-за повышенной температуры быстро выйдет из строя – мотор.

Чтобы движущиеся детали двигателя не испортились, их необходимо охладить. Для этого инженерами каждого автопроизводителя разрабатывается и устанавливается система охлаждения.

Радиатор охлаждения – металлический теплообменник, внутри заполненный антифризом (или тосолом). К нему подсоединены резиновые патрубки, которые крепятся на соответствующие горловины мотора.

Охлаждение мотора работает по следующему принципу. Заведенный ДВС вращает крыльчатку водяного насоса. Благодаря этому в системе (по малому кругу) начинает циркулировать антифриз. Когда температура жидкости достигает 80-90 градусов, срабатывает термостат и открывается большой круг циркуляции. Это позволяет двигателю быстрее прогреться до нужной температуры.

Следующая 3D-анимация наглядно демонстрирует принцип работы системы:

Система охлаждения двигателя автомобиля. Общее устройство. 3D анимация.
Watch this video on YouTube

ДЛЯ ЧЕГО ОН НУЖЕН В МАШИНЕ

Мотор автомобиля работает за счет процесса горения топлива в цилиндрах. В результате этого все детали сильно нагреваются (температура зависит от вида горючего). Когда температура металлических элементов повышается, они расширяются. Если их не остудить, это приведет к заклиниванию подвижных деталей.

Чтобы стабилизировать температуру, все двигатели внутреннего сгорания в своей конструкции имеют охлаждающую рубашку, по которой с помощью помпы циркулирует жидкость. Нагретый тосол по магистрали поступает в радиатор автомобиля. В нем жидкость охлаждается, а затем поступает обратно в двигатель. Этот процесс позволяет поддерживать рабочую температуру ДВС .

Если бы в конструкции системы охлаждения не было0 0,

Читайте также:  Схема управления коллекторного двигателя постоянного тока

радиатора, жидкость в ней быстро закипела бы. В машине эта деталь устанавливается в передней части подкапотного пространства. Это необходимо, чтобы на его плоскость поступало больше холодного воздуха.

Эффективность теплообменников зависит от таких факторов:

  • количество трубок – чем их больше, тем лучше охладится антифриз;
  • сечение трубок – овальная форма увеличивает площадь соприкосновения с воздухом, что увеличивает теплоотдачу;
  • принудительный обдув – особенно полезен в городском режиме езды;
  • чистота – чем больше мусора будет между ребрами теплообменника, тем труднее будет свежему воздуху попасть на горячие трубки.

КОНСТРУКЦИЯ РАДИАТОРА

Материал, из которого изготавливаются автомобильные радиаторы – металл (алюминий или медь). Он обладает отличной теплопроводностью. Стенки теплообменника очень тонкие, благодаря чему антифриз быстро отдает свою температуру.

Конструкция радиатора состоит из тонких трубок, спаянных между собой в форму прямоугольника. Этот элемент крепится на двух бачках (один на входе, другой на выходе). Дополнительно на трубки нанизаны пластинки, что увеличивает площадь теплоотдачи. Воздух проходит между ребрами и быстро охлаждает поверхность детали.

Все теплообменники имеют два отверстия: на вход и на выход. К ним подсоединяются патрубки системы. Для слива жидкости из полости теплообменник оснащается пробкой, установленной внизу конструкции.

Если автомобиль движется по трассе, потока воздуха достаточно, чтобы охладить антифриз естественным путем (обдув ребер). В случае движения в городе поток воздуха не такой интенсивный. Для этого в системе охлаждения за радиатором устанавливается большой вентилятор. В старых моделях автомобилей он имел прямой привод от мотора. Современные машины оснащены системой контроля температуры тосола и при необходимости включает принудительный обдув.

Как изготавливают радиаторы – смотрите в следующем видео:

Как делают автомобильные радиаторы
Watch this video on YouTube

ВИДЫ РАДИАТОРОВ

Существует несколько видов теплообменников. Каждый из них предназначен для своей цели, но работают они по одному принципу – внутри них циркулирует жидкость для обеспечения обмена тепла. Вот в каких системах автомобиля используются теплообменники:

Чаще всего в автомобильной промышленности используются две категории радиаторов.

  • Трубчато-пластинчатые. Это самая распространенная модификация, которую устанавливали на старые автомобили. Теплообменник в них состоит из горизонтально расположенных трубок (круглого сечения), на которые нанизаны тонкие пластины. Чаще всего их изготавливают из алюминиевого сплава. Эти модификации устанавливались на старых автомобилях. Основной недостаток – слабая теплоотдача из-за небольшой площади соприкосновения с потоком воздуха.
  • Трубчато-ленточные. В них используются длинные трубки (овального сечения), сложенные в форме змеевика. Материал, который используется для их изготовления – либо сплав меди и латуни, либо алюминий. Такие модификации устанавливают во многие современные автомобили. Медные модели обладают отличной тепловой проводимостью, но стоят очень дорого. Поэтому чаще охлаждающая система комплектуется алюминиевыми аналогами.

Среди первой категории существуют еще два вида радиаторов. Это одноходовые и многоходовые модели. Они отличаются друг от друга принципом циркуляции.

  • Одноходовые. Охлаждающая жидкость поступает в полость теплообменника с одной стороны и равномерно распределяется по всем трубкам. В них есть существенный недостаток: антифриз в полости распределяется неравномерно, из-за чего теряется эффективность обмена тепла.
  • Многоходовые. Охлаждающие элементы в них разделены на несколько секций. Эта конструкция увеличивает общую длину магистрали, что улучшает процесс теплообмена.

ПОВРЕЖДЕНИЯ РАДИАТОРОВ: ПРИЧИНЫ, ПРОФИЛАКТИКА

Как и любая деталь, радиатор в машине тоже может выйти из строя. Вот пять основных причин.

  • Механические повреждения. Так как эта деталь устанавливается впереди автомобиля, на нее часто попадают посторонние предметы. Например, это могут быть камни от впереди идущего авто. Даже незначительное столкновение машины может повредить радиатор, что нарушит герметичность системы охлаждения.
  • Окисление металла. Хотя все элементы теплообменника изготавливаются из нержавеющих материалов, радиаторы не защищены от образования накипи внутри их полостей. Из-за использования некачественной охлаждающей жидкости металлические детали мотора могут окисляться, что засоряет магистраль и препятствует свободной циркуляции антифриза.
  • Естественный износ. Постоянный нагрев и охлаждение приводит к «усталости» металла, от чего снижается его прочность. Вибрации в подкапотном пространстве способствуют разрушению соединительных швов, из-за чего может появиться течь.
  • Чрезмерное давление в магистрали. Если на расширительном бачке установлена некачественная пробка, со временем клапан для сброса давления перестает функционировать. Из-за нагрева антифриза до температуры выше 100 градусов в системе увеличивается объем. Чаще всего расходятся швы на пластиковых элементах. Но стенки старого теплообменника со временем становятся тоньше, что приводит к разгерметизации и протечкам.
  • Замерзание охлаждающей жидкости. Такое может происходить в случае использования неподходящего антифриза или обычной воды. На морозе вода кристаллизуется и расширяется. От этого на стенках трубок появляются трещины.
Читайте также:  Как без всего запустить двигатель

Большинство из перечисленных проблем можно предотвратить, применив профилактические методы. Чтобы продлить службу радиатора, хозяин авто может предпринять следующие меры.

  • Не заливать в систему обычную воду. В экстренном случае можно воспользоваться дистиллированной, но в ближайшее время нужно поменять ее на тосол. Эта жидкость закипает при температуре выше 115 градусов. Помимо этого она содержит смазочный материал, что благотворно влияет на крыльчатку насоса и другие металлические детали системы.
  • Своевременно менять тосол, а при уменьшении уровня – доливать его. Замену нужно производить не реже 40-50 000 км. пробега. Но если антифриз поменял свой цвет и стал черным, это явный сигнал для обслуживания.
  • Устанавливать такой радиатор, который изготовлен для данной модели автомобиля.
  • Проводить плановое техническое обслуживание всей системы охлаждения.
  • Сохранять ребра теплообменника в чистоте.
  • Во время замены тосола периодически применять промывку внутренних стенок змеевика.

ЧТО ЛУЧШЕ: РЕМОНТИРОВАТЬ ИЛИ МЕНЯТЬ

Всех автомобилистов можно условно разделить на две категории. Первые считают, что вышедшую из строя деталь нужно менять на новую. Вторые уверены, что все можно отремонтировать. И починка радиаторов – частая тема для споров.

Интернет изобилует всевозможными советами по самостоятельному устранению течи. Одни используют специальные пластикаты. Другие засыпают в систему средства, предназначенные для закупорки трещин. Иногда некоторые методы помогают на время продлить эксплуатацию детали. Но в большинстве случаев эти методики лишь засоряют систему охлаждения.

Медные модели есть смысл ремонтировать, потому что их достаточно легко запаять. В случае алюминиевых аналогов ситуация другая. Их можно запаять, однако для этого будет использоваться дорогостоящая сварка. Поэтому стоимость ремонта потекшего радиатора будет практически идентична цене новой детали. Соглашаться на эту процедуру есть смысл только в случае с дорогой моделью теплообменника.

В большинстве случаев ремонт – лишь временная мера, потому что в системе охлаждения постоянно возникает высокое давление, что приведет с повторной разгерметизации магистрали. Если проводить своевременное обслуживание и очистку системы, менять радиатор часто не придется. Поэтому, когда деталь сломалась и на землю вылилась драгоценная охлаждающая жидкость, лучше этот узел заменить, чем постоянно выбрасывать деньги на приобретение очередной канистры.

КАК ПРАВИЛЬНО ЭКСПЛУАТИРОВАТЬ?

Одно из важнейших условий правильной эксплуатации радиатора – обеспечивать его чистоту и предотвращать возникновение чрезмерного давления в системе. Второй фактор зависит от крышки расширительного бачка.

Первая процедура может продлить срок службы этого компонента. Однако ее нужно выполнять правильно.

  • Производитель категорически запрещает повторное использование отработанной свой срок охлаждающей жидкости. Даже если ее очистить, она уже потеряла свои свойства, и поэтому уже будет бесполезной.
  • Если антифриз очень грязный, прежде чем залить в систему новый, ее нужно промыть при помощи дистиллированной воды (ни в коем случае не использовать обычную воду). Она не содержит солей и примесей, которые могут наслоиться внутри змеевика и понизить эффективность охлаждения.
  • При наружной очистке важно учитывать, что ребра теплообменника очень тонкие, и поэтому даже небольшие усилия могут их согнуть. Впоследствии это будет препятствовать естественному обдуву радиаторных трубок. Если процедура выполняется при помощи минимойки, нужно настроить небольшой напор. Струю следует направлять перпендикулярно ребрам, чтобы скопившаяся грязь не переместилась внутрь теплообменника. Тогда его никак нельзя будет очистить.

КАКОЙ РАДИАТОР ЛУЧШЕ?

В большинстве случаев ответ на этот вопрос зависит от материальных возможностей автомобилиста. Медно-латунные модели поддаются недорогому ремонту. По сравнению с алюминиевыми аналогами они обладают лучшими теплообменными свойствами. Однако стоимость новой детали очень дорогая из-за цены на медь. И еще один недостаток – большой вес (около 15 килограмм).

Алюминиевые радиаторы стоят дешевле, они легче по сравнению с медными вариантами (в районе 5 кг.), а также их срок службы больший. Зато их невозможно качественно отремонтировать.

Есть еще один вариант – купить китайскую модель. Они намного дешевле оригинальной детали для конкретной машины. Только основная проблема у большинства из них – короткий срок службы. Если алюминиевый радиатор справляется со своими функциями на протяжении 10-12 лет, китайский аналог – в три раза меньше (4-5 лет).

Источник

Adblock
detector