Двухконтурная система охлаждения

На некоторых моделях бензиновых двигателей с турбонаддувом применяется двухконтурная система охлаждения. Один контур обеспечивает охлаждение двигателя, другой — охлаждение наддувочного воздуха. Контуры охлаждения независимы друг от друга, но имеют соединение и используют общий расширительный бачок. Независимость контуров позволяет поддерживать различную температуру охлаждающей жидкости в каждом из них, разница температуры может достигать 100°С. Смешиваться потокам охлаждающей жидкости не дают два обратных клапана и дроссель.

Первый контур — система охлаждения двигателя

Стандартная система охлаждения поддерживает температурный режим двигателя в пределе 105°С. В отличие от стандартной, в двухконтурной системе охлаждения обеспечивается температура в головке блока цилиндров в пределе 87°С, в блоке цилиндров – 105°С. Это достигнуто за счет применения двух термостатов. По своей сути это двухконтурная система охлаждения.

Так как в контуре головки блока цилиндров должна поддерживаться более низкая температура, то в нем циркулирует больший объем охлаждающей жидкости (порядка 2/3 от общего объема). Остальная охлаждающая жидкость циркулирует в контуре блока цилиндров.

Для обеспечения равномерного охлаждения головки блока цилиндров циркуляция охлаждающей жидкости в ней производится по направлению от выпускного коллектора к впускному. Такая схема работы называется поперечным охлаждением.

Высокая интенсивность охлаждения головки блока цилиндров сопровождается высоким давлением охлаждающей жидкости. Это давление вынужден преодолевать термостат при открытии. Для облегчения работы в конструкции системы охлаждения один из термостатов выполнен с двухступенчатым регулированием. Тарелка такого термостата состоит из двух взаимосвязанных частей: малой и большой тарелки. Вначале открывается малая тарелка, которая затем поднимает большую тарелку.

Управление работой системы охлаждения осуществляет система управления двигателем.

При запуске двигателя оба термостата закрыты. Обеспечивается быстрый прогрев двигателя. Охлаждающая жидкость циркулирует по малому кругу контура головки блока цилиндров: от насоса через головку блока цилиндров, теплообменник отопителя, масляный радиатор и далее в расширительный бачек. Данный цикл осуществляется до достижения охлаждающей жидкостью температуры 87°С.

При температуре 87°С открывается термостат контура головки блока цилиндров и охлаждающая жидкость начинает циркулировать по большому кругу: от насоса через головку блока цилиндров, теплообменник отопителя, масляный радиатор, открытый термостат, радиатор и далее через расширительный бачек. Данный цикл осуществляется до достижения охлаждающей жидкостью в блоке цилиндров температуры 105°С.

При температуре 105°С открывается термостат контура блока цилиндров и в нем начинает циркулировать жидкость. При этом в контуре головки блока цилиндров всегда поддерживается температура на уровне 87°С.

Второй контур — система охлаждения наддувочного воздуха

Система охлаждения наддувочного воздуха представлена охладителем, радиатором, насосом, которые соединены трубопроводами. В систему охлаждения также включен корпус подшипников турбокомпрессора.

Циркуляция охлаждающей жидкости в контуре осуществляется с помощью отдельного насоса, который включается при необходимости по сигналу блока управления двигателем. Жидкость, проходя через охладитель, забирает тепло наддувочного воздуха и далее охлаждается в радиаторе.

Двухконтурная система охлаждения: чем лучше одноконтурной?

Разберём, что такое двухконтурная система охлаждения и как она работает.

Бывают случаи, друзья, когда обычная одноконтурная схема охлаждения двигателя, по мнению конструкторов, недостаточно хорошо справляется со своими функциями. Как правило, такая ситуация характерна для бензиновых моторов с турбиной. Как же быть?

Двухконтурная система охлаждения, зачем эти сложности?

Смысл подобной схемы в разделении потоков охлаждающей жидкости, а именно контура охлаждения головки блока цилиндров и собственно самих цилиндров.

Нужно это для того чтобы поддерживать разные температурные режимы, идеальные для каждого из узлов, благодаря чему силовой агрегат работает более стабильно.

Только представьте, иногда разница в контурах может достигать 100 градусов. Такой контраст можно создать, только изолировав их друг от друга. По сути, так и есть – это две независимые ветки и единственной точкой соприкосновения является расширительный бачок.

Контуры охлаждения

Итак, двухконтурная система охлаждения – рассмотрим её компоненты по отдельности.

Как Вы уже знаете, у двигателя есть несколько наиболее горячих точек. К ним относится головка блока цилиндров и сам блок цилиндров.

В обычной охлаждающей системе температура в этих узлах поддерживается одинаковой – около 105 градусов.

Инженеры решили и тут разделить потоки антифриза (или другой рабочей жидкости системы), так как в идеале в головке блока температура должна быть заметно меньше – примерно 87 градусов, а в блоке цилиндров по полной – 105 градусов.

Достигается такое разделение при помощи двух термостатов, которые открываются при разных температурах. При температуре ниже 87 градусов оба термостата закрыты.

Помимо термостатов в состав этой ветки входят:

• насос;
• охладитель масла;
• теплообменник;
• радиатор;
• расширительный бачок.

Функции этих элементов такие же, как и у обычной одноконтурной схемы охлаждения.

Система охлаждения разогретого воздуха натдува

В системе охлаждения иногда дополнительно присутствует система охлаждения воздуха для наддува. В состав этой ветки охлаждающей системы входят такие элементы:

• насос (отдельный для своего контура);
• охладитель;
• радиатор;
• расширительный бачок — как мы уже говорили он общий для всех контуров.

Здесь насос контролируется отдельно сигналами из блока управления двигателя. Воздух, разогретый при нагнетании, отдаёт своё тепло в специальном охладителе, передавая его рабочей жидкости системы. Она, в свою очередь, охлаждается в радиаторе – тут, в принципе, уже всё стандартно.

Эпилог

В целом двухконтурная система охлаждения отличается от своих более распространённых собратьев только разветвлённой структурой, в остальном же они схожи и уход за ними также схож.

Рекомендуется следить за количеством антифриза в расширяющем бачке, не допускать опускания его уровня ниже минимальной отметки, полностью менять его раз в несколько лет и следить за герметичностью.

На этом всё и до новых встреч на страницах блога!

Схема двухконтурной системы охлаждения двигателя

Лермонтова 12, 400078, г. Волгоград
avtovolgograd@gmail.com
+7 937 091 7077

Или напишите нам

Автосервис, который оказывает весь спектр автомобильных услуг, включая юридические.

Особенности двухконтурной системы охлаждения

В большинстве автомобилей, которые работают на бензиновом моторе с турбонаддувом функционирует система охлаждения из двух контуров. Такое инженерное решение вполне рационально. Первый контр нужен для того, чтобы сам мотор мог охлаждаться, а второй – для того, чтобы воздух, поступающий в систему, также охлаждался и был более эффективен.

В целом функции контуров независимы, однако сама конструкция их едина. Контуры имеют общий расширительный бачок. Стоит отметить, что в некоторых случаях разница между температурой рабочих жидкостей внутри каждого отдельного контура может достигать до сотни градусов. Инженеры также продумали и способ предотвратить смешивание двух потоков в жидкости внутри системы. Для этого они оснастили охлаждающую систему клапанами и дросселем.

Как происходит охлаждение в первом контуре

Как правило, 1-й контур охлаждения в автомобилях с бензиновым мотором может обеспечить охлаждение самой ГБЦ вплоть до 85 градусов по Цельсию. В блоке цилиндров температура составляет около 105 градусов по Цельсию. Подобная разница в охлаждении достигается за счёт работы термостатов.

В целом, первый контур СО уже является миниатюрной двухконтурной системой. Благодаря тому, что в контуре, который направлен на охлаждение головки блока цилиндров, результат может достигать относительно температур, в нём и сосредоточена большая часть самой рабочей жидкости. Примерно 1/3 остаётся для циркуляции по большому кругу.

Стоит отметить, что для равномерного охлаждения головки блока цилиндров система работает по схеме поперечного охлаждения. Головка блока цилиндров охлаждается достаточно интенсивно, что и провоцирует высокое давление в системе. Справиться с ним должен термостат при открытом положении.

Схема охлаждения второго контура

Второй контур в системе предназначен для охлаждения самого надувочного воздуха. Достигается это с помощью радиатора и насоса, которые объединены между собой с помощью трубочек. Одним из побочных элементов контура является корпус подшипников турбокомпрессора.

Циркулировать жидкость внутри контура может только благодаря специальному насосу. Включается он в результате подачи сигнала от самого блока управления мотором. Система работы контура достаточно тривиальная. Охлаждающая жидкость проходит через охладитель, там она забирает всё тепло от надувочного воздуха и охлаждается в радиаторе.

Стоит отметить, что в подобных автомобилях во время запуска мотора термостаты системы первого контура закрыты. Таким образом двигатель может как можно быстрее прогреться. Движение жидкости по малому контуру происходит до тех пор, пока не будет достигнута черта в 85 градусов по Цельсию. После достижения этого показателя жидкость через термостат начинает переходить в большой круг, таким образом охлаждая блок цилиндров до температуры в 105 градусов.

Двухконтурные системы охлаждения двигателя автомобиля

Помимо традиционных одноконтурных систем охлаждения в автомобильных двигателях могут применяться двухконтурные системы с двумя термостатами. В такой системе охлаждения предусмотрены два контура циркуляции охлаждающей жидкости. Потоки жидкости через головку цилиндров и через блок цилиндров разделены и могут иметь различные температуры. Управление этими потоками осуществляется двумя термостатами, расположенными в общем корпусе. Один из термостатов управляет потоком жидкости через блок цилиндров, а другой – через головку цилиндров. Одна третья часть жидкости направляется к цилиндрам, а остальные две трети – к камерам сгорания в головке цилиндров. Помимо всего прочего головки цилиндров обоих двигателей охлаждаются поперечными потоками жидкости.

Рис. Контур системы охлаждения:
1 – расширительный бачок; 2 – клапан перепуска отработавших газов; 3 – радиатор отопителя; 4 – термостат головки цилиндров; 5 – корпус термостата; 6 – термостат блока цилиндров; 7 – радиатор; 8 – охладитель масла; 9 – контур охлаждения головки цилиндров; 10 – контур охлаждения блока цилиндров; 11 – жидкостный насос

При температурах охлаждающей жидкости ниже 87°C оба термостата закрыты, благодаря чему прогрев двигателя ускоряется.

При этом охлаждающая жидкость движется по контуру, включающему:

• насос охлаждающей жидкости 11
• головку цилиндров
• корпус термостатов 6
• радиатор отопителя 3
• охладитель масла 8
• клапан перепуска отработавших газов 2
• расширительный бачок 1

При температурах охлаждающей жидкости от 87 до 105°C термостат 4 головки блока цилиндров открыт, а термостат 6 блока цилиндров закрыт. В результате этого температура охлаждающей жидкости в головке цилиндров стабилизируется на уровне 87°С, а в блоке цилиндров она продолжает повышаться.

При этом охлаждающая жидкость движется по контуру, включающему кроме вышеперечисленных составляющих системы охлаждения и через радиатор.

При температурах охлаждающей жидкости свыше 105°C оба термостата открыты. В результате этого температура охлаждающей жидкости в головке цилиндров стабилизируется на уровне 87°С, а в блоке цилиндров она устанавливается на уровне 105°C.

При этом охлаждающая жидкость движется по контуру, включающему дополнительно к вышеперечисленному и через блок цилиндров.

Применение двухконтурной системы охлаждения и электрического насоса имеет следующие преимущества:

• ускоряется прогрев блока цилиндров, охлаждающая жидкость через который не прокачивается вплоть до температуры 105°С
• повышенные температуры блока цилиндров способствуют снижению потерь на трение в кривошипно-шатунном механизме
• сниженный температурный уровень головки цилиндров обеспечивает лучшее охлаждение камер сгорания, в результате чего повышается наполнение цилиндров и снижается склонность смеси к детонации

Двухконтурная система охлаждения.

На рисунке изображена принципиальная схема двухконтурной системы водяного охлаждения, сплошными линиями отображены трубопроводы пресной воды внутреннего контура, а пунктирами − трубопроводы забортной воды внешнего контура. При работе основного 30 или резервного 29 циркуляционных насосов пресная вода внутреннего контура поступает в полости блока цилиндров двигателя 4, омывает втулки цилиндров, затем перетекает в крышки цилиндров и из них в сборный трубопровод. Часть воды помимо двигателя направляется на охлаждение турбокомпрессора 5, после чего также поступает в сборный трубопровод. Затем через индикатор потока 7 (расходометр или смотровое стекло, установленные на сборном трубопроводе) пресная вода поступает к терморегулятору 11, который в свою очередь, через термометр 16 направляется в водяной охладитель 18, охлаждается в нем и вновь поступает в сборный трубопровод, а другая часть мимо охладителя направляется непосредственно в сборный трубопровод без охлаждения. Смесь теплой и охлажденной воды поступает к циркуляционному насосу 30 и вновь направляется в двигатель, обеспечивая непрерывную циркуляцию.

Внутренний контур не может быть герметически замкнут. Для компенсации изменения объема воды при изменении ее температуры, а также для возмещения потерь вследствие испарения или утечек служит расширительный бак, соединенный с всасывающей магистралью циркуляционного насоса. Выделившаяся при нагревании воды паровоздушная смесь по специальным трубопроводам 6, присоединенным к одной или нескольким точкам отводящей магистрали в верхней её части, также отводится в расширительный бак.

Давление воды во внутреннем контуре контролируют манометром 3, нагревание её в двигателе ─ термометрами 2 и 16, а охлаждение в холодильнике ─ термометрами 16 и 19,Кроме этого, температуру воды контролируют в каждом цилиндре двигателя термометрами, установленными на патрубках, перепускающих воду из крышек цилиндров в сборный трубопровод. Горячая вода для прогревания холодного дизеля поступают из водонагревателя или котла по трубопроводу 8, затем возвращается к нагревателю по трубопроводу 9.

Забортная вода из кингстонной перемычки 14 через фильтр 15 поступает к основному 21 или резервному 22 насосам забортной воды и последовательно проходит через водовоздушный охладитель надувочного воздуха 27, водомасляный охладитель 28 и водоводяной охладитель 18. После этого вода поступает в индикатор потока 13, затем сливается за борт.

Давление забортной воды контролируют манометром 26, нагревание — термометрами 24 и 17, а перепад температур на охладителях – термометрами 24 и 23, 23 и 20, 20 и 17.

В случае неисправности водоводяного охладителя для аварийного охлаждения можно использовать забортную воду, подаваемую к дизелю 4 насосом 21 через охладители 27 и 28 по трубопроводу 10. В этом случае вода за борт сливается по трубопроводу 12.

Забортная вода на охлаждение реверсредуктора, на промывку дейдвуда, на искрогашение и другие нужды поступает по трубопроводу 25.

Для предотвращения обледенения в холодное время забортную воду после охладителей можно полностью или частично сливать в ледовый ящик для повторного использования.

Схема двухконтурной системы охлаждения дизеля.