Устройство автомобилей

Приборы и механизмы жидкостной системы охлаждения

Радиатор

Назначение и устройство радиатора

Радиатор предназначен для передачи теплоты от охлаждающей жидкости потоку воздуха, т. е. он является основным теплообменным узлом системы охлаждения двигателя.
Общее устройство радиатора жидкостной системы охлаждения двигателя представлено на рисунке 3.
Более подробно устройство радиатора показано на рисунках 1 и 2.

Верхний 9 ( рис. 1,а ) и нижний 15 бачки радиатора соединены с сердцевиной 12. В верхний бачок впаяны заливная горловина 8 с пробой 7 и патрубок для подсоединения гибкого шланга, который подводит нагретую охлаждающую жидкость к радиатору.
Сбоку заливная горловина имеет отверстие для пароотводной трубки.
В нижний бачок впаян патрубок отводящего гибкого шланга 13.
К верхнему и нижнему бачкам прикреплены боковые стойки 6, соединенные пластиной, припаянной к нижнему бачку. Стойки и пластины образуют каркас радиатора.

Основным теплообменным элементом радиатора является его сердцевина, состоящая из многочисленных трубок, соединенных в соты с помощью металлических пластин или лент. Трубки радиатора могут иметь круглое, овальное или прямоугольное сечение. При этом чем меньше площадь проходного сечения и тоньше стенка трубки, тем выше ее теплообменная способность.
Для прохода охлаждающей жидкости применяют шовные или цельнотянутые трубки из латунной ленты толщиной до 0,15 мм.

Сердцевины радиаторов автомобилей могут быть трубчато-пластинчатыми или трубчато-ленточными.
В трубчато-пластинчатых радиаторах охлаждающие трубки располагаются относительно потока воздуха в шахматном порядке в ряд или под углом ( рис. 2,а-г ). Пластины оребрения выполняются плоскими или волнистыми. Для усиления теплоотдачи на них могут быть выполнены специальные турбулизаторы в виде отогнутых просечек, которые образуют узкие и короткие воздушные каналы, расположенные под углом к потоку воздуха ( рис. 2,д ).

В трубчато-ленточных радиаторах ( рис. 2,е ) охлаждающие трубки располагаются в ряд. Ленту для решетки изготовляют из меди толщиной 0,05…0,1 мм. Для усиления теплоотдачи создают завихрения воздушного потока путем выполнения на ленте фигурных выштамповок или отогнутых просечек ( рис. 2,ж ).

В последнее время получили широкое распространение радиаторы из алюминиевого сплава, которые легче латунных и дешевле, однако их надежность и долговечность уступает радиаторам из латунных сплавов. Кроме того, латунные радиаторы проще ремонтировать при помощи пайки. Детали и элементы конструкции алюминиевых радиаторов соединяются обычно завальцовкой с применением герметизирующих материалов.

Радиатор соединен с рубашкой охлаждения двигателя патрубками и гибкими шлангами, которые прикреплены к патрубкам стяжными хомутами. Такое соединение допускает относительное смещение двигателя и радиатора без нарушения герметичности системы жидкостного охлаждения.

Пробка 7, закрывающая горловину 8 радиатора, состоит из корпуса 18 ( рис. 1,б ), парового 22 и воздушного 25 клапанов и запирающей пружины 21.

На стойке 20, с помощью которой к корпусу прикреплена запирающая пружина, установлен паровой клапан, прижатый пружиной 19. Воздушный клапан 25 прижимается пружиной 26 к седлу 27.
Плотное прилегание клапанов к седлам достигается установкой резиновых прокладок 23 и 24. При повреждении резиновых прокладок система охлаждения становится открытой и охлаждающая жидкость закипает при температуре 100 ˚С.
При исправных клапанах давление в системе несколько больше давления окружающей среды и температура кипения охлаждающей жидкости составляет 108…119 ˚С.

В случае закипания охлаждающей жидкости в системе охлаждения давление пара в радиаторе возрастает. При давлении 145…160 кПа открывается паровой клапан 22, преодолевая сопротивление пружины 19. Система охлаждения сообщается с атмосферой, и пар выходит из радиатора через пароотводящую трубку 17.
После охлаждения жидкости пар конденсируется и в системе охлаждения создается разрежение.
При давлении 1…13 кПа открывается воздушный клапан 25 и в радиатор через отверстие 28, и клапан начинает поступать воздух из атмосферы. Паровой и воздушный клапаны предотвращают возможное повреждение радиатора вследствие высокого давления, как с внешней, так и с внутренней стороны.
В случае использования в системе охлаждения расширительного бачка, клапаны могут размещаться в его пробке.

Для регулирования потока воздуха, проходящего через сердцевину радиатора, в системе охлаждения грузовых автомобилей и автобусов, а также легковых автомобилей устаревших конструкций применяют жалюзи с приводом из кабины водителя ( рис. 1,а ).
Жалюзи изготовляются из набора вертикальных или горизонтальных пластин-створок из оцинкованного железа, которые объединены рамкой и шарнирным устройством, обеспечивающим одновременный (или групповой) поворот пластин вокруг оси. При перемещении рукоятки 4 вперед до отказа створки жалюзи полностью открываются, и воздух свободно проходит между трубками радиатора, отбирая у них излишки теплоты. Для регулирования температурного режима рукоятку привода жалюзи можно установить на фиксаторе 5 в любом промежуточном положении.
В некоторых автомобилях применяются жалюзи в виде брезентовых или кожаных штор, подпружиненных в специальном тубусе и оснащенных механизмом подъема и опускания.

Современные легковые автомобили, как правило, не оснащаются жалюзи для регулирования воздушного потока к радиатору – чаще применяются системы автоматического включения и выключения вентилятора системы охлаждения с помощью электрических или гидравлических устройств. Это позволяет повысить комфорт управления автомобилем.

Эффективность обдува сердцевины радиатора воздухом повышается за счет применения направляющего кожуха – диффузора 16, который крепится к рамке радиатора и охватывает по кругу вентилятор системы охлаждения. Диффузор направляет воздушный поток через сердцевину, исключая его движение мимо радиатора.

Особенности эксплуатации радиаторов

Поскольку радиатор изготовляют из тонкостенных трубок и пластин, он является очень нежным и хрупким устройством. Поэтому при обслуживании и ремонте необходимо бережно обращаться с радиатором, чтобы не повредить детали сердцевины, патрубки или бачки.

В летний период времени водители нередко используют в качестве охлаждающей жидкости воду – она дешевле и эффективнее участвует в процессах теплообмена благодаря физическим свойствам. Но такая экономия может привести к повреждению и даже разрушению деталей и узлов двигателя.
Не следует забывать, что антифризы уменьшают образование накипи на стенках рубашки охлаждения блока и головки блока. Кроме того, в современных автомобилях низкозамерзающие жидкости зачастую служат не только для охлаждения двигателя, но и для смазки некоторых узлов, например, подшипников жидкостного насоса системы охлаждения. Вода такие функции выполнять не может.

При использовании воды в жидкостной системе охлаждения вместо низкозамерзающих жидкостей в холодный период времени года, ее следует тщательно удалять из радиатора и рубашки охлаждения двигателя при постановке автомобиля на хранение в не отапливаемых помещениях и на открытой стоянке. В противном случае замерзшая вода (как известно, вода расширяется при замерзании) может нарушить герметичность системы, повредив стыковые соединения деталей и даже разорвать трубки сердцевины и бачки радиатора, головку блока и блок-картер двигателя.
По этой причине необходимо убедиться, что вода полностью вытекла через открытые краники на блоке и радиаторе (крышка радиатора при этом должна быть снята), а затем продуть систему несколькими оборотами коленчатого вала при помощи стартера или даже на несколько секунд запустив двигатель без охлаждающей жидкости.
Краны после слива воды из системы охлаждения лучше оставить открытыми.

Иногда вода в системе охлаждения может привести к перегреву двигателя при запуске в очень холодное время года, если в системе охлаждения предусмотрены терморегулирующие клапаны – термостаты. В период прогрева двигателя термостат закрывает допуск охлаждающей жидкости в радиатор, и направляет ее по малому кругу. В это время часть воды, находящаяся в радиаторе двигателя, патрубках и гибких шлангах, а также в радиаторе отопителя кабины, остается неподвижной и может замерзнуть, образовав ледяные пробки в различных участках большого круга, чаще всего – в трубках радиатора и патрубках.
После прогрева двигателя и открывания клапана термостата в большой круг системы охлаждения эти пробки зачастую не удается растопить из-за отсутствия циркуляции воды, и она продолжает перемещаться лишь по малому кругу, нагреваясь все сильнее. Это может привести к перегреву двигателя. В таких случаях необходимо принять меры к ликвидации ледяных пробок в системе – автомобиль срочно поставить в теплый гараж, а патрубки и трубки радиатора проливать горячей водой, пока пробки не растают. Если при этом двигатель не заглушается, следует внимательно следить за его температурой.
Избежать подобных неприятностей можно используя в системе охлаждения специальные низкозамерзающие жидкости — антифризы.

Радиатор охлаждения двигателя. Устройство, работа и промывка радиатора

Устройство и работа радиатора

Ни один двигатель внутреннего сгорания не обходится без системы охлаждения. Она не позволяет перегреть мотор во время эксплуатации автомобиля. На современных автомобилях наибольшее распространение получила жидкостная система охлаждения. Среди ее преимуществ – эффективное и равномерное охлаждение двигателя, уменьшение шумности работы.

Одним из важнейших элементов данной конструкции является радиатор. Его задача – эффективно охлаждать жидкость, отводя при этом тепло в окружающую среду. Некое подобие современного радиатора устанавливалось даже на самых ранних автомобилях с ДВС.

Радиатор охлаждения двигателя, как правило, состоит из верхнего и нижнего бачков, сердцевины, где происходит непосредственно охлаждение жидкости, и деталей крепления. Жидкость, поступающая в радиатор из водяной рубашки двигателя, охлаждается в нем до требуемой температуры, после чего снова возвращается к двигателю. Корпус бачков и сердцевина радиатора изготавливаются из легких металлов, таких как латунь или алюминий. Благодаря их хорошей теплопроводности обеспечивается эффективное охлаждение жидкости.

Сердцевину радиатора составляют плоские металлические пластины, которые вертикально пронизывают полые трубки, соединяющие верхний и нижний бачки. Таким образом, жидкость через сердцевину проходит множеством потоков, в результате чего увеличивается площадь и интенсивность охлаждения.

Патрубки радиатора соединяют бачки с водяной рубашкой двигателя. В нижнем бачке имеется краник, который предназначен для слива жидкости. Такой же краник установлен и на двигателе. Жидкость в систему охлаждения заливается через горловину, расположенную на верхнем бачке радиатора.

В системах охлаждения, которые имеют современные автомобили, учитывается множество параметров, таких как температура двигателя, масла, охлаждающей жидкости, окружающей среды и т. д.

Действие жидкостной системы охлаждения состоит в следующем. Насос постоянно и непрерывно обеспечивает циркуляцию жидкости. Благодаря этому омываются стенки цилиндров и головки блока, от них отводится тепло. Нагретая жидкость направляется по патрубкам в радиатор, где обеспечивается отвод теплоты в окружающую среду. После этого охлажденная жидкость возвращается в рубашку охлаждения двигателя и цикл повторяется.

Чтобы повысить эффективность работы всей системы охлаждения, дополнительно перед двигателем устанавливается вентилятор, который нагнетает воздух на поверхность радиатора. В результате процесс теплообмена сильно ускоряется.

В подавляющем большинстве на автомобили устанавливается вентилятор радиатора с электроприводом, который запускается автоматически благодаря управляющему датчику, когда температура охлаждающей жидкости становится слишком высокой. Вентилятор вместе с радиатором охлаждения устанавливаются перед двигателем.

Последствия перегрева двигателя

• Слабый перегрев – двигатель 5-10 минут работает при повышенной температуре. Такое может случиться из-за поломки вентилятора или водяного насоса, однако водитель своевременно замечает перегрев и останавливает двигатель. Последствия такого перегрева минимальны – могут слегка подплавиться поршни, а многие современные двигатели и вовсе этого не заметят.
• Средний перегрев – работа двигателя при повышенной температуре более 20 минут. Причиной такого перегрева может стать одна из вышеперечисленных или любая другая. Чаще всего при средней степени перегрева начинает «вести» головку блока цилиндров (искривляются посадочные поверхности, образуются трещины), пробивает прокладку головки блока, сальники начинают пропускать масло, могут разрушаться поршни.
• Сильный перегрев – крайняя степень перегрева, чреватая самыми тяжелыми последствиями, вплоть до заклинивания и разрушения двигателя. При сильном перегреве начинают плавиться поршни, алюминий прилипает к стенкам цилиндров, двигатель начинает подклинивать. Головка блока начинает деформироваться, вылетают клапанные седла, появляется звонкий стук в верхней части двигателя. Моторное масло при таких температурах теряет свои свойства, смазка трущихся поверхностей фактически прекращается, шатунные вкладыши проворачиваются и в результате двигатель заклинивает.

Одно из последствий перегрева двигателя — прогар поршня

Для предотвращения перегрева двигателя необходимо следить за показаниями датчика температуры, а также поддерживать систему охлаждения в чистоте и исправном состоянии.

Ещё кое-что полезное для Вас:

Радиатор охлаждения, демонтаж, снятие с авто…

Очистка и промывка радиатора автомобиля

Для промывки радиатора необходимо полностью слить охлаждающую жидкость. После этого система охлаждения заполняется чистой водой (желательно дистиллированной). При промывке радиатора воду следует лить в заливную горловину радиатора.

Чем промыть радиатор автомобиля? Очень часто в воду при промывке добавляют каустическую соду для более эффективной очистки внутренних поверхностей. Пропорция, в которой необходимо приготавливать смесь – 50 грамм соды на 1 литр чистой воды.

Теперь нужно запустить двигатель, дать ему поработать на холостом ходу порядка 10-15 минут.

Средство для промывки радиатора

Существуют также специальные химические средства для очистки радиаторов, например, всем известный «Hi-Gear». Они также добавляются в воду, которой промывается радиатор. Благодаря своей высокой концентрации они позволяют значительно ускорить весь процесс. С их помощью радиатор промывается всего около 7 минут, однако при использовании подобных химикатов нужно четко следовать инструкции, иначе можно повредить внутренние поверхности системы охлаждения.

Для того чтобы слить воду из системы, на нижнем бачке радиатора и блоке цилиндров есть специальные краники. При сливе жидкости заливную горловину следует держать открытой. После того, как жидкость слита, заливается новая порция, и процесс промывки продолжается до тех пор, пока из радиатора не будет сливаться чистая вода.

После окончания промывки вся вода сливается, и система промывается обычной чистой водой 4-5 раз.

Зачастую причиной перегрева двигателя автомобиля являются загрязнения наружной поверхности радиатора. Это может быть пыль, гряз, пух, останки различных насекомых и т. д.

Чтобы очистить радиатор снаружи, его продувают или промывают. Чистка радиатора сжатым воздухом может осуществляться непосредственно на автомобиле, однако такой способ малоэффективен. Промывают радиатор снаружи чаще всего водой под давлением с помощью обычных мини-моек, например, всем известный «Керхер». Однако здесь будьте аккуратны с давлением – слишком сильный напор способен повредить мягкие соты радиатора.

Водные процедуры для радиатора никогда не повредят

По завершении промывки радиатора система охлаждения заполняется свежей жидкостью. Для того чтобы избавиться от завоздушивания системы, следует открыть пробку радиатора, завести двигатель и дать ему поработать несколько минут. Лишний воздух выйдет, а вам лишь останется долить необходимое количество охлаждающей жидкости.