Система охлаждения двигателя

В обязанности системы охлаждения двигателя входит не только охлаждение компонентов двигателя, но и, в некоторых случаях, обогрев или охлаждение в других узлах, а также обогрев салона автомобиля.

Соответственно, помимо основной функции охлаждения двигателя, она выполняет ряд "побочных":

• В зависимости от сезона и погодных условий, в системе отопления, вентиляции и кондиционирования салона происходит нагревание воздуха.
• В системе смазки охлаждается масло.
• В системе рециркуляции отработавших газов происходит охлаждение газов.
• В системе турбонаддува охлаждение воздуха.
• В автоматической коробке передач охлаждение рабочей жидкости.

На сегодняшний день существует несколько распространённых разновидностей систем охлаждения, различаемых по принципу применяемого охлаждения: воздушная – открытого типа, жидкостная – закрытого типа, комбинированная.

В воздушной системе для охлаждения используются атмосферные потоки воздуха.

В системе жидкостного охлаждения тепло от двигателя отводится с помощью потока охлаждающей жидкости.

В комбинированной системе сочетается воздушный и жидкостный принцип охлаждения.

В современных автомобилях наиболее часто применяется жидкостное охлаждение. В системах этого типа удаётся достичь эффективного равномерного охлаждения и низкого шума. По этим причинам принцип её работы будет целесообразно рассмотреть более подробно.

В бензиновых и дизельных двигателях такие системы очень схожи. Они содержат ряд элементов, таких как: радиатор охлаждающей жидкости, масляный радиатор, теплообменник отопителя, центробежный насос, вентилятор радиатора, расширительный бачок и термостат. Также к системе относится "рубашка охлаждения" двигателя. Элементы управления обеспечивают регулировку функционирования системы.

Элементы системы охлаждения

Для приведения нагретой охлаждающей жидкости к её рабочей температуре используется охлаждающий радиатор, в котором охлаждающая жидкость задерживается сравнительно продолжительное время. Сам радиатор охлаждается за счёт потоков атмосферного воздуха. Также радиатор оснащён специальным трубчатым устройством, увеличивающим теплоотдачу.

Кроме того, в более сложных и совершенных системах могут быть установлены масляный радиатор и радиатор системы рециркуляции отработавших газов. С помощью масляного радиатора охлаждается масло в системе смазки. А с помощью радиатора системы рециркуляции отработавших газов снижаются температура сгорания топливно-воздушной смеси и образование оксидов азота. В эту функцию также включен дополнительный насос циркуляции охлаждающей жидкости в общей системе охлаждения.

Задачей отопительного теплообменника является функция, обратная задачи радиатора системы охлаждения. А именно, проходящий по его полостям воздух нагревается. Теплообменник помещается в непосредственной близости к выводу разогретой охлаждающей жидкости из двигателя.

Расширительный бочок призван компенсировать увеличение объёма охлаждающей жидкости в следствие её нагрева. Также он обычно выполняет роль приёмника для наполнения системы охлаждающей жидкостью.

На центробежном насосе лежит обязанность обеспечения циркулирования охлаждающей жидкости по системе. Обычно в среде автовладельцев и ремонтников его называют просто помпа. Его работа может обеспечиваться с помощью шестерённого, ременного или другого привода. Некоторые турбированные двигатели оборудуются дополнительными насосами циркуляции охлаждающей жидкости для охлаждения наддувочного воздуха и турбокомпрессора, подключающимися блоком управления двигателя.

Обязанность термостата это регулирование объёма проходящей через радиатор охлаждающей жидкости. Этим создаётся наилучший режим температуры в системе. Он монтируется в патрубке между радиатором и "рубашкой охлаждения" двигателя.

Некоторые мощные двигатели снабжаются термостатом на электрическом подогреве. В нём реализуется для охлаждающей жидкости двухступенчатая регулировка температуры. Конструкция подразумевает три рабочих положения термостата: закрытое, частично открытое, полностью открытое. Электроподогревом выполняется полное его открытие при максимальной нагрузке двигателя. В таком случае охлаждающая жидкость остывает до температуры порядка 90 °С, снижая состояние предрасположенности двигателя к детонациям. В обычном режиме охлаждающая жидкость поддерживается в пределах 105°С.

Для повышения активности процесса охлаждения радиатора и, соответственно, охлаждающей жидкости используется вентилятор. Он может быть одним из следующих видов: механический – постоянное соединение с коленчатым валом двигателя, электрический – управляющий электродвигатель, гидравлический – гидромуфта. Более всего распространён электрический, так как намного более проще обеспечить его гибкой регулировкой по сравнению с остальными типами.

В типичный набор элементов управления системы охлаждения входят: термодатчик охлаждающей жидкости, электронный блок управления и различные функциональные устройства.

Термодатчик охлаждающей жидкости регистрирует показатель температуры, преобразуя его в электрические/электронные данные. Также возможна установка дополнительного термодатчика охлаждающей жидкости у выхода радиатора. Это делается для расширения функционала системы охлаждения: охлаждение в системе рециркуляции отработавших газов, регулировка работы вентилятора и прочее.

Данные датчика поступают в электронный блок управления, который на их основе отсылает соответствующие управляющие сигналы исполнительным устройствам. В зависимости от конкретной модели автомобиля и двигателя, блок управления имеет соответствующее специфическое программное обеспечение.

В типичный ряд, поддерживающих функционирование системы, исполнительных устройств входят: нагреватель термостата, реле дополнительного насоса охлаждающей жидкости, блок управления вентилятором радиатора, реле охлаждения двигателя после остановки.

Принцип работы системы охлаждения

Функционирование системы охлаждения двигателя происходит с помощью системы его управления. В современных автомобилях модель функционирования системы управления двигателя принимает во внимание различные параметры. Например, такие как: актуальная температура охлаждающей жидкости, актуальная температура масла, текущая температура внешней окружающей среды и прочее. С получением и обработкой данной информации в реальном времени устанавливаются конкретные временные интервалы и режимы работы различных элементов системы.

Принудительное циркулирование охлаждающей жидкости осуществляется центробежным насосом. Жидкость проходит также и через "рубашку охлаждения" двигателя, чем обеспечивается нагрев охлаждающей жидкости и, соответственно, охлаждение двигателя. Направление циркулирования жидкости может быть различным, в зависимости от конкретной конструктивной реализации: продольное – от первого цилиндра к последнему, поперечное – от выпускного коллектора к впускному.

Исходя из данных об актуальной температуре охлаждающей жидкости и двигателя, жидкость может двигаться по малому или большому кругу. К примеру, при запуске двигателя и двигатель и жидкость охлаждены. Чтобы сократить время прогрева двигателя жидкость циркулирует по малому кругу, не проходя через радиатор. Термостат, в таком случае, находится в закрытом состоянии.

Термостат начинает открываться по мере нагревания охлаждающей жидкости и жидкость начинает движение по большому кругу, попадая в радиатор. Разогретая двигателем жидкость охлаждается проходя через радиатор, в свою очередь охлаждаемого потоками атмосферного воздуха. Процесс воздушного охлаждения радиатора может быть усилен с помощью вентилятора.

Таким образом охлаждённая жидкость вновь попадает в "рубашку охлаждения" двигателя. Данный цикл повторяется до тех пор, пока продолжается работа двигателя.

В турбодвигателях может реализовываться двухконтурная система охлаждения. Она подразумевает параллельную работу двух контуров циркуляции охлаждающей жидкости. Один из них используется для охлаждения двигателя, а второй для охлаждения наддувочного воздуха.