Диагностирование и ТО системы охлаждения двигателя

1. Неисправности системы охлаждения

Необходимость ремонта системы охлаждения возникает в случае постоянного перегрева или переохлаждения охлаждающей жидкости (ОЖ), снижения уровня ОЖ в системе в результате утечки, возникновения электролиза в ОЖ и др.

Перегрев ОЖ вызывает детонацию двигателя, которая резко увеличивает износ цилиндров и поршневых колец, приводит к прогоранию поршней и снижению долговечности подшипников скольжения (вкладышей). Нарушение процесса сгорания топливновоздушной смеси при перегреве, увеличение сил трения приводят к возрастанию расхода топлива и снижению мощности двигателя. Понижение температуры ОЖ в рубашке охлаждения двигателя повышает износ деталей ЦПГ вследствие смывания со стенок цилиндров масла топливом. Происходит разжижение масла топливом, попадающим в масляный картер, более интенсивное образование смоляных и лакообразных отложений на поршнях и поршневых кольцах.

Понижение температуры ОЖ на каждые 10 °С от номинального значения уменьшает мощность двигателя на 1,5 % и увеличивает расход топлива на 2 %.

Перегрев двигателя может быть вызван: недостатком ОЖ в системе охлаждения из-за ее утечки или выкипания, засорением системы, обрывом или пробуксовкой ремня привода вентилятора, отказом в работе электро- либо гидромуфты вентилятора, заклиниванием термостата в закрытом состоянии или жалюзи в закрытом положении, неправильной установкой угла опережения зажигания.

Переохлаждение двигателя возможно при заклинивании термостата в открытом состоянии или отсутствии самого термостата, неисправности гидро- или электропривода вентилятора.

Одной из неисправностей современных систем охлаждения с радиатором, изготовленным из алюминия, и температурным датчиком включения вентилятора (термовключателем), находящимся под напряжением, является возникновение электролиза.

Электролиз — это реакция разложения раствора химических веществ при прохождении через них электрического тока. Характерные признаки протекания электролиза: засорение трубок радиатора, наличие белого налета возле его негерметичных мест и отложений зеленоватого цвета возле термовключателя. В случае появления таких симптомов необходимо тщательно проверить соединения электрических приборов системы охлаждения.

Для радиаторов, изготовленных из алюминия, не рекомендуется использовать в качестве ОЖ воду, так как при этом происходит коррозия трубок.

Подтекание ОЖ может быть вызвано негерметичностью соединений шлангов системы охлаждения со штуцерами и патрубками, неплотностью соединений фланцев патрубков, негерметичностью сливных пробок и краника отопителя, повреждением шлангов, трещинами в бачках и сердцевине радиатора, износом самоподжимного сальникового уплотнения жидкостного насоса.

2. Диагностирование системы охлаждения двигателя

Общее диагностирование технического состояния системы охлаждения заключается в определении ее герметичности и теплового баланса.

Заключение о герметичности системы делают, визуально убедившись в отсутствии утечки ОЖ при работающем и неработающем двигателе, а также по скорости убывания жидкости из расширительного бачка в процессе эксплуатации автомобиля.

О тепловом балансе системы судят по времени прогрева двигателя и поддержанию его номинальной рабочей температуры при нормальной нагрузке. Проверку производят с помощью указателя температуры охлаждающей жидкости.

Работа системы охлаждения считается удовлетворительной, если температура двигателя удерживается в пределах 85…95 °С при движении нагруженного автомобиля со скоростью около 90 км/ч.

Проверить общее состояние системы охлаждения и найти конкретные места утечки ОЖ можно при подаче воздуха под небольшим давлением в систему охлаждения.

Для проверки герметичности системы охлаждения можно использовать воздушную сеть (рис. 1, а), а в случае ее отсутствия, воздушный насос (рис. 1, б), которые подсоединяют к пробке расширительного бачка или радиатора.

С помощью редуктора или насоса поднимают давление до величины давления открытия пробки расширительного бачка (0,09…0,13 МПа) в течение 2 мин. Следят за показанием манометра: давление должно быть стабильным, в противном случае визуально определяют утечки ОЖ или проверяют охладители отдельных составных частей двигателя (системы рециркуляции, радиатор охлаждения масла и т.д).

Причиной быстрого убывания ОЖ в системе может быть неправильная работа клапана пробки расширительного бачка и ее недостаточная герметичность. При появлении этой неисправности необходимо проверить состояние клапана пробки и давление его открытия (значение давления указано в технических характеристиках данного двигателя).

Рис. 1. Проверка герметичности системы охлаждения с использованием воздушной сети (а) и воздушного насоса (б): 1 — пневморедуктор; 2 — манометр; 3 — герметизирующая насадка; 4 — радиатор; 5 — насос; 6 — пробка расширительного бачка

Работоспособность радиатора определяют по разности температур ОЖ в его верхней и нижней части, которая должна быть в пределах 8…12 °С. Уменьшение разности температур указывает на наличие накипи в трубках радиатора или на его загрязнение.

При проверке термостата его снимают с двигателя и помещают в емкость с жидкостью, имеющей температуру окружающего воздуха. Можно использовать обычную воду, но, учитывая, что температура ОЖ в современных двигателях может превышать 100 °С, желательно применять технический глицерин, температура кипения которого выше. В случае же использования воды можно установить только начало открытия клапана. Жидкость постепенно нагревают; при температуре 70…80 °С (в зависимости от модели двигателя) должно начаться открытие клапана термостата. За температуру начала открытия принимается та, при которой ход клапана, расположенного со стороны входного патрубка радиатора, составляет 0,1 мм. Для более точного определения величины хода можно использовать индикатор часового типа на кронштейне. Дальнейшее повышение температуры до 90…110 °С (в зависимости от модели двигателя) должно привести к полному открытию клапана (6…8 мм). Если после проведения вышеописанной проверки установлено, что термостат не удовлетворяет указанным условиям, его заменяют новым, так как ремонту он не подлежит.

При появлении утечки ОЖ из радиатора, если найти место утечки не представляется возможным, радиатор проверяют на герметичность. Существуют два способа проверки: непосредственно на автомобиле и при снятом радиаторе.

При проверке на автомобиле радиатор заполняют водой, все патрубки закрывают заглушками, оставив один открытым (через него в радиатор подают воздух под давлением примерно 0,1 МПа). По месту появления воды и определяют место утечки.

Однако из-за сложности доступа к радиатору удобнее проверять его, сняв с автомобиля. После снятия закрывают заливную горловину и все патрубки радиатора, оставив один открытым, через него подают в радиатор воздух под давлением примерно 0,1 МПа. Радиатор помещают в ванну с водой и наблюдают за появлением пузырьков воздуха, которые и укажут точное место утечки.

Жидкостный насос проверяют на отсутствие утечек через нижнее контрольное отверстие. Если при работе насос издает шум, проверяют также его осевой люфт. При появлении утечки ОЖ из жидкостного насоса, шума при работе и увеличенного осевого люфта насоса, его снимают с двигателя, разбирают, проверяют и при необходимости ремонтируют или заменяют насос.

Проверку электрических элементов системы охлаждения проводят с помощью сканеров и тестеров.

3. ТО системы охлаждения

В настоящее время систему охлаждения заполняют специальными незамерзающими жидкостями (антифризами), которые представляют смесь этиленгликоля и воды (плотность раствора 1067…1085 кг/м3) с добавлением антипенных и антикоррозионных присадок. Возможно использование и воды, но при этом на внутренних поверхностях элементов системы охлаждения образуются отложения солей кальция, магния и других металлов, содержащихся в воде.

Накипь имеет низкую теплопроводность и затрудняет теплообмен между водой и элементами системы охлаждения, уменьшает сечение трубок радиатора, ухудшает циркуляцию воды. Например, слой накипи толщиной более 1 мм способствует увеличению расхода топлива до 20…25 %, масла — до 25…30 %, снижению мощности двигателя до 10…20 %. Для уменьшения слоя накипи в систему охлаждения заливают умягченную воду с малым содержанием солей, получаемую электромагнитной обработкой воды (воду многократно прокачивают через силовое магнитное поле в направлении, перпендикулярном к силовым линиям). В результате вода приобретает новые свойства: содержащиеся в ней соли не образуют накипи и выпадают в виде шлама. Кроме того, она способствует растворению ранее образовавшейся накипи, превращая ее в легко смываемый порошок. Умягчать воду можно также: кипячением; добавлением соды, извести, нашатырного спирта; очисткой от солей пропусканием воды через минеральные, глауконитные или натрий-катионовые фильтры.

Если накипь все же есть, то ее удаляют, используя специальные вещества, которые подразделяются на щелочные и кислотные.

Основа щелочных составов — каустическая или кальцинированная сода (1 кг соды и 0,15 кг керосина на 10 л воды). Щелочные составы заливают в систему на 5…10 ч, затем на 15…20 мин запускают двигатель и сливают раствор. После этого целесообразно провести промывку системы охлаждения водой, так как щелочные растворы вызывают коррозию цветных металлов (алюминиевых сплавов головки цилиндров, латунных элементов радиатора и мест их спайки).

В качестве кислотных составов используют 5…10%-ный водный раствор соляной кислоты с добавлением 3…4 г/л утропина для предохранения черных металлов от коррозии. Шлам смывают водой, пропуская ее в направлении, обратном циркуляции охлаждающей жидкости.

После ремонта или замены элементов системы охлаждения, а также через каждые 60 тыс. км пробега, через три года или согласно предписаниям предприятия — производителя автомобиля ОЖ следует заменить. Необходимость замены обусловлена тем, что антикоррозионные компоненты, содержащиеся в системе, в процессе ее заполнения осаждаются на новых или отремонтированных и очищенных деталях с образованием стойкого антикоррозионного слоя.

Замена ОЖ должна производиться на непрогретом двигателе или подогретой жидкостью на прогретом двигателе во избежание его повреждения из-за резкого охлаждения металлических деталей: регулятор отопления в салоне устанавливают на максимальную степень нагрева, чтобы ОЖ заполнила радиатор отопителя, снимают крышку с расширительного бачка и открывают краники бачка радиатора и блока цилиндров (при их наличии).

Во многих современных автомобилях имеются специальные пробки для удаления воздуха из системы охлаждения; пробок может быть несколько или одна, расположенная обычно у корпуса термостата. Перед заполнением системы пробки отворачивают медленно непрерывной струей и заполняют систему жидкостью до тех пор, пока она не начнет вытекать через пробки. Затем пробки или краники затягивают, а жидкость доливают до отметки «MAX» расширительного бачка или, при его отсутствии, до нижней части горловины радиатора. Если уровень жидкости в расширительном бачке перестал понижаться, следует энергично 2–3 раза сжать нижний шланг радиатора.

После заполнения системы двигатель запускают, прогревают до рабочей температуры и дают поработать в течение 3…5 мин, периодически меняя частоту вращения коленчатого вала от минимальной до 3000 об/мин. Останавливают двигатель и при необходимости доливают охлаждающую жидкость.

В настоящее время для замены ОЖ применяются специальные установки (рис. 2). С помощью такой установки можно производить:

• замену ОЖ без завоздушивания системы;
• проверку системы охлаждения двигателя на герметичность;
• проверку работоспособности клапана избыточного давления на крышке радиатора или расширительного бачка;
• проверку работоспособности термостата автомобиля;
• проверку реальной температуры жидкости в системе охлаждения двигателя;
• проверку температурных датчиков;
• контроль давления в системе охлаждения двигателя;
• проверку напряжения аккумулятора и генератора автомобиля.

Рис. 2. Общий вид установки для замены охлаждающей жидкости

Установку подключают к системе охлаждения автомобиля в верхний патрубок радиатора охлаждения. Замена ОЖ происходит на прогретом и заглушенном двигателе при подаче под давлением (0,3 МПа) новой охлаждающей жидкости.

Вышеописанная установка может применяться и для замены ОЖ в системе охлаждения автоматической коробки передач (АКП).

3.1. Основные работы, выполняемые при ТО системы охлаждения

Во время проведения ТО системы охлаждения выполняются работы, описанные ниже. ЕО. Проверить: действие системы отопления и обогрева стекол (в холодное время года), системы вентиляции; уровень ОЖ в системе охлаждения.

ТО‑1. Проверить осмотром герметичность системы охлаждения двигателя (в том числе пускового подогревателя), а также крепление на двигателе оборудования и приборов.

ТО‑2. Дополнительно к работам ТО-1 проверить: осмотром герметичность системы отопления и пускового подогревателя; состояние и действие привода жалюзи (шторки) радиатора, термостата, сливных кранов; крепление радиатора, его облицовки, жалюзи, капота, вентилятора, жидкостного насоса.

СО (сезонное обслуживание). Проверить состояние и действие кранов системы охлаждения и сливных устройств.

Неисправности системы охлаждения

Неисправности системы охлаждения выражаются в частичном или полном выходе из строя таких ее элементов, как радиатор, помпа, вентилятор охлаждения, термостат, датчик температуры, утечка охлаждающей жидкости. При этом эффективность работы системы охлаждения значительно снижается, что приводит к перегреву двигателя, а это в свою очередь снижает срок его службы, так как губительно сказывается на его деталях.

Признаки неисправности системы охлаждения

Характерные признаки неисправной системы охлаждения	Возможные причины поломки
Перегрев двигателя	недостаточное количество антифриза; ослабление натяжки водяной помпы; нарушение герметичности помпы; неисправность вентилятора и/или элементов его привода; выход из строя термостата; внешнее и/или внутреннее засорение радиатора охлаждения; засорение каналов и/или патрубков системы охлаждения.
Переохлаждение двигателя	выход из строя термостата; проблемы с вентилятором и/или элементов его привода (механика, электро, гидравлика); неисправность датчика температуры.
Утечка охлаждающей жидкости наружу	нарушение герметичности внешних каналов или патрубков; повреждение целостности патрубков, хомутов или других проводников антифриза; разгерметизация помпы; разгерметизация радиатора охлаждения; повреждение (трещины) в рубашке охлаждения.
Утечка охлаждающей жидкости внутрь	повреждение элементов рубашки охлаждения; прогорание прокладки головки блока цилиндров.

Внешних признаков поломки охлаждающей системы двигателя существует всего четыре. Так, к ним относится:

• перегрев двигателя в процессе его работы;
• переохлаждения двигателя (мотор слабо прогревается, например, на холоде);
• утечка охлаждающей жидкости наружу;
• утечка охлаждающей жидкости внутрь (в другие системы автомобиля).

Кроме этого о проблемах в системе охлаждения можно судить по сигнальной лампе на приборной панели (красный поплавок либо желтый расширительный бачок). Каждый автомобиль снабжен соответствующим индикатором, который активируется при закипании охлаждающей жидкости. Также при перегреве мотора значительно падает его мощность, снижаются динамические характеристики машины, а в самом худшем случае, когда уже закипел, из-под капота (из радиатора или бачка) может идти пар. Все это очень вредно для мотора, поскольку при перегреве он работает «на износ», что значительно сокращает срок его службы, и даже может полностью вывести двигатель из строя.

При внешних утечках охлаждающей жидкости на асфальте под машиной либо на отдельных деталях подкапотного пространства автовладелец может заметить соответствующие пятна. Антифриз имеет специфический сладкий запах, поэтому нередко утечку можно ощутить соответствующим образом. Если в антифриз добавить флуоресцирующий элемент, то утечку можно обнаружить с помощью ультрафиолетовой лампы. Однако делать это нужно заранее, при заливании новой жидкости в систему.

Внутренние утечки обнаружить сложнее. Если антифриз попал в моторное масло, то выхлопные газы автомобиля будут в виде белого дыма. Также при проверке состояния моторного масла в нем будут иметь место белая, похожая на сметану, масса. Это прямо указывает, что в масле имеется антифриз. Соответственно, нужно выполнять диагностические и ремонтные работы с полной заменой обеих жидкостей.

Причины неисправности системы охлаждения

Существует много причин, которые приводят к частичному и даже полному выходу системы охлаждения из строя. В зависимости от того, какие именно узлы пострадали, выделяют следующие основные причины поломки:

• нарушение обслуживания системы охлаждения (в частности, автовладелец забывает периодически добавлять/менять антифриз или использует охлаждающую жидкость с неподходящими для автомобиля параметрами);
• использование некачественных деталей системы (патрубков, кранов, радиатор);
• использование плохой охлаждающей жидкости, что не соответствует требованиям;
• критический износ или полный выход из строя отдельных элементов системы охлаждения автомобиля;
• выполнения некачественного ремонта или обслуживания как двигателя в целом, так и его системы охлаждения в частности;
• значительное засорение охлаждающих поверхностей.

Однако перечисленные причины являются лишь обобщением проблем с упомянутой системой. Истинными же причинами является износе конкретных узлов.

Основные неисправности охлаждающей системы двигателя

Система охлаждения двигателя автомобиля состоит из большого количества отдельных ее частей — радиатора, вентилятора, системы патрубков, датчиков. При некорректной работе хотя бы одного элемента хуже начинает работать вся система. Поэтому причиной поломки может быть:

• Засорение радиатора. Именно этот элемент предназначается для принудительного отвода тепловой энергии из двигателя. Если он засоряется снаружи (большое количество пыли и грязи попадает на его слоты) либо внутри (сердцевина забивается значительным количеством ржавчины и осадком с жидкости), то эффективность работы узла резко снижается. Соответственно, радиатор, как и всю систему охлаждения, необходимо периодически чистить как снаружи, так и изнутри с использованием специальных очистителей либо подручных средств.
• Неисправная помпа. По этой причине в системе охлаждения появляется либо течь из-под подшипника насоса охлаждения, либо нарушается циркулирование жидкости по рубашке охлаждения. Причин выхода насоса из строя несколько. Среди них банальный износ его лопастей либо внутренних частей, ослабление привода, нарушение герметичности. Зачастую на металлических крыльчатках можно наблюдать коррозию, а пластмассовую банально срывает и она проворачивается.
• Некорректная работа термостата. Основная задача этого узла состоит в том, чтобы блокировать поток антифриза или тосола в радиатор до тех пор, пока двигатель достаточно не прогрелся. На большинстве автомобилей он открывается только тогда, когда температура охлаждающей жидкости достигнет +87… +95°С. Соответственно, при его выходе из строя двигатель будет очень долго нагреваться, особенно в холодную погоду. Если термостат заклинил и не открывается вовсе, то температура в системе будет выше нормы вплоть до кипения. Когда открыт постоянно, то температура ниже нормы.

Еще одной неисправностью можно считать использование антифриза с неподходящими параметрами, например, обычной воды. Как известно, на морозе она кристаллизуется, что обычно приводит к механическим поломкам элементов системы охлаждения. Поэтому выбирать антифриз нужно в соответствии с требованиями автопроизводителя.

Способы устранения неисправности системы охлаждения

Выбор метода ремонта системы охлаждения зависит от причин, вызвавших ее неисправность. Перечислим их в той же последовательности, что и причины.

• Засорение радиатора. Его нужно почистить обязательно снаружи и желательно промыть изнутри. Как правило, для чистки радиатор демонтируют с машины. Параллельно с чисткой можно проверить его герметичность. Обратите внимание, что если автомобиль укомплектован двумя радиаторами, для системы охлаждения двигателя и для кондиционера, то демонтировать и чистить необходимо оба радиатора.
• Поломка помпы. Этот агрегат ремонту не подлежит, так что сразу меняйте на аналогичный. Выбор помпы основывается не только на производителе, но и на материале крыльчатки — металл или пластмасса.
• Проблемы с термостатом. Тут аналогичная ситуация, обычно термостат не ремонтируют, а меняют на новый.
• Вентилятор охлаждения. Если у вентилятора повреждена крыльчатка — то он безусловно подлежит замене. Если у механического привода ослабилось натяжение — его следует подтянуть до соответствующего значения. Если поврежден ремень — его следует заменить на новый. При выходе из строя термореле или приводного электродвигателя указанные узлы также подлежат замене. В редких случаях электродвигатель можно попытаться восстановить (ремонт подшипников, перемотка обмотки). В гидравлическом приводе вентилятора нужно долить масло и проверить состояние подшипников.
• Разгерметизация системы. Достаточно распространенная причина поломки, которую однако тяжело диагностировать. Вызвано это тем, что утечка может быть очень маленькой и находится в труднодоступном месте. Первым делом необходимо проверить состояние моторного масла, нет ли в нем белых сгустков, которые и являются утекающим в него антифризом. Если это так, то нужно проверить состояние прокладки головки блока цилиндров, саму плоскость ГБЦ, состояние теплообменника и его прокладки, состояние блока цилиндров на предмет нарушения герметичности. Ну и конечно нужно проверить все патрубки, нет ли на них следов просачивающейся охлаждающей жидкости, а также осмотреть элементы подкапотного пространства, нет ли на их поверхности следов антифриза. Когда утечка ОЖ происходит их радиатора или трещины патрубка, то качестве временной меры можно антифриз залить герметик, который закупорит течь.
• Вышел из строя датчик температуры. Нужна замена на новый аналогичный. Предварительно его нужно снять с машины и выполнить дополнительную диагностику при помощи мультиметра (омметра) и/или термометра.
• Низкий уровень антифриза. При недостаточном количестве охлаждающей жидкости в межсервисный интервал ее нужно добавить (при этом обязательно нужно ориентироваться на то, какие можно антифризы смешивать между собой, а какие нет!), либо заменить на новую.
• Поломка клапана на крышке радиатора. Обычно крышка и ее клапан восстановлению не подлежат, поэтому ее надо заменить. Однако предварительно нужно проверить крышку радиатора на работоспособность.

Перечисленные ремонтные работы лучше выполнять самостоятельно, если у автовладельца имеется соответствующий опыт выполнения аналогичных работ. В противном случае лучше обратиться за помощью в автосервис.

Профилактика нормальной работы

Исправная система охлаждения любого автомобиля в состоянии обеспечить нормальную работу двигателя даже при очень высокой температуре окружающего воздуха. Снижение ее эффективности обычно вызвано тем, что автовладелец не уделяет должного внимания проверке работы системы. На самом деле, чтобы охлаждающая система работала четко и без перебоев, необходимо следовать нескольким простым правилам:

1. В процессе езды постоянно следить за показаниями прибора температуры охлаждающей жидкости, а также сигнальной лампы, которая загорается при ее кипении. Если индикатор засветился — необходимо при первой же возможности остановить автомобиль и попытаться выяснить причину.
2. Постоянно следить за уровнем охлаждающей жидкости в системе. Обычно по регламенту антифриз меняется приблизительно через 60. 120 тысяч километров пробега. Другие же автопроизводители рекомендуют менять его раз в два-три года. Однако не будет лишним контролировать соответствующий уровень и в межсервисный интервал, особенно, если заподозрили некорректную работу системы охлаждения двигателя.
3. Использование антифриза с предписанными характеристиками. В документации к любому автомобилю производитель прямо указывает, какую охлаждающую жидкость необходимо заливать в систему. Это касается ее класса, стандарта соответствия и количества. Реже указывается и производитель, однако это, скорее, исключение и прямая реклама.
4. Проверять герметичность системы охлаждения. В частности, нет ли внешних или внутренних утечек антифриза. Вместе с устранением течи (при ее наличии) нужно не забыть также долить жидкость до нужного уровня либо заменить ее на новую.
5. Проверять состояние радиатора. Зачастую его внешняя поверхность забивается пылью и грязью, что значительно снижает эффективность его работы.
6. Не нагружать двигатель сверх меры. В частности, не рекомендуется часто развивать на двигателе избыточную мощность. Например, при езде на перегруженной машине, использование спортивного стиля вождения (на высоких оборотах, с пробуксовками, резкими стартами), буксирование тяжелых прицепов. Все это значительно изнашивает как двигатель в целом, так и систему его охлаждения в частности.
7. Периодически выполнять чистку системы охлаждения. Делать это можно при замене антифриза на новый, либо же при появлении явных признаков, что эффективность работы системы снизилась.

Следуя таким прямым советам, автовладелец может не только обеспечить нормальную работу системы охлаждения, но и значительно продлить срок ее эксплуатации.