Назначение и устройство радиатора системы охлаждения

Схема циркуляции охлаждающей жидкости. Схема системы охлаждения двигателя

В любом автомобиле используется двигатель внутреннего сгорания. Широкое распространение получили жидкостные системы охлаждения – только на старых «Запорожцах» и новых «Тата» используется обдув воздухом. Нужно отметить, что схема циркуляции охлаждающей жидкости на всех машинах практически похожа – присутствуют в конструкции одинаковые элементы, выполняют они идентичные функции.

Малый круг охлаждения

В схеме системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания присутствует два контура – малый и большой. Чем-то она схожа с анатомией человека – движением крови в организме. Жидкость двигается по малому кругу тогда, когда необходимо произвести быстрый прогрев до рабочей температуры. Проблема в том, что мотор может нормально функционировать в узком диапазоне температур – около 90 градусов.

Нельзя ее повышать или понижать, так как это приведет к нарушениям – изменится угол опережения зажигания, топливная смесь будет сгорать несвоевременно. В контур включен радиатор отопителя салона – ведь нужно, чтобы внутри машины было тепло как можно раньше. Подача горячего антифриза перекрывается с помощью крана. Место его установки зависит от конкретного автомобиля – на перегородке между салоном и моторным отсеком, в области бардачка и т.д.

Большой контур охлаждения

В схему системы охлаждения двигателя при этом включается еще и основной радиатор. Он устанавливается в передней части автомобиля и предназначен для экстренного снижения температуры жидкости в двигателе. Если на автомобиле имеется кондиционер, то радиатор его устанавливается рядом. На автомобилях «Волга» и «Газель» применяется масляный радиатор, который также ставится в передней части автомобиля. На радиаторе обычно ставится вентилятор, который приводится в движение электромотором, ремнем или муфтой.

Жидкостный насос в системе

Это устройство входит в схему циркуляции охлаждающей жидкости «Газели» и любого другого автомобиля. Привод может осуществляться следующим образом:

1. От ремня газораспределительного механизма.
2. От ремня генератора.
3. От отдельного ремня.

Конструкция состоит из таких элементов:

1. Металлическая или пластиковая крыльчатка. От количества лопастей зависит эффективность работы насоса.
2. Корпус – обычно выполняется из алюминия и его сплавов. Дело в том, что именно этот металл хорошо работает в агрессивных условиях, практически не действует на него коррозия.
3. Шкив для установки ремня привода – зубчатый или клиновидный.
4. Вал – стальной ротор, на одном конце которого находится крыльчатка (внутри), а снаружи шкив для установки приводного шкива.
5. Бронзовая втулка или подшипник – смазка этих элементов осуществляется при помощи специальных присадок, которые имеются в антифризе.
6. Сальник позволяет избежать вытекания жидкости из системы охлаждения.

Термостат и его особенности

Сложно сказать, какой именно элемент обеспечивает наиболее эффективную циркуляцию жидкости в системе охлаждения. С одной стороны, помпа создает давление и антифриз двигается по патрубкам с ее помощью.

Но с другой стороны, если бы не было термостата, движение происходило бы исключительно по малому кругу. Конструкция содержит такие элементы:

1. Корпус из алюминия.
2. Выходы для соединения с патрубками.
3. Пластина биметаллического типа.
4. Механический клапан с возвратной пружиной.

Принцип работы заключается в том, что при температуре ниже 85 градусов двигается жидкость только по малому контуру. При этом клапан внутри термостата находится в таком положении, при котором не попадает антифриз в большой контур.

Как только достигнет температура 85 градусов, начнет деформироваться биметаллическая пластина. Она воздействует на механический клапан и открывает доступ антифризу к основному радиатору. Как только снизится температура, клапан термостата вернется в исходное положение под действием возвратной пружины.

Расширительный бачок

В системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания имеется расширительный бачок. Дело в том, что любая жидкость, в том числе и антифриз, при нагреве увеличивает объем. А при охлаждении объем уменьшается. Следовательно, необходим какой-то буфер, в котором будет храниться небольшое количество жидкости, чтобы в системе всегда ее было вдоволь. Именно с этой задачей и справляется расширительный бачок – туда выплескивается излишек во время нагрева.

Крышка расширительного бачка

Еще один незаменимый компонент системы – это пробка. Существует два типа конструкции – герметичная и негерметичная. В том случае, если на автомобиле применяется последняя, пробка расширительного бачка имеет только дренажное отверстие, через которое уравновешивается давление в системе.

Как устранить сильную течь в батарее

Если радиатор течет достаточно сильно из-за морозов (батарею могло попросту разорвать), то в данном случае нужно сделать следующее.

Нарезать куски резины толщиной около 3-4 см и длиной порядка 20-30 см (в зависимости от толщины вашей батареи). Отличным решением станет старая велосипедная камера.

Внатяжку обмотайте проблемное место полосками из резины. Зафиксируйте концы резины при помощи самодельных хомутов из металлической проволоки. Течь радиатора должна немного уменьшиться и прекратиться. Далее нужно проделать описанную ранее операцию с алебастром, бинтом и цементом. Намотайте этот кокон сверху резины.

Если у вас потек радиатор, после завершения отопительного сезона желательно слить воду из системы и заменить проблемный участок.

Что делать, если течет чугунный радиатор?
Иногда случается и такое, что даже признанные долгожители, чугунные радиаторы, начинают течь. Причинами этого служат трещины, дыры и свищи. И это происходит даже несмотря на тот факт, что стены подобных батарей достаточно толстые. Как правило, радиатор течет между секциями и в месте соединения батареи с трубой, или же свищ появляется на самом радиаторе, тогда и появляется необходимость в реставрации чугунной батареи.

Прежде всего необходимо диагностировать течь. Конечно, сложно не заметить того, что чугунный радиатор течет, т.к. в комнате значительно возрастает уровень влажности и появляются следы воды. Однако данные признаки хорошо заметны только во время отопительного сезона. Поэтому нужно знать, как определить место, где протекает чугунный радиатор, когда отопление отключено.

В домашних условиях провести подобную диагностику достаточно сложно. Чугунные батареи весьма тяжелые сами по себе, а чтобы их проверить, нужно заполнить конструкцию водой и посмотреть, откуда она выступает. Есть еще один метод — погрузить батарею в ванну с водой и проследить, откуда выходят пузырьки.

Третий способ практически нереально осуществить в домашних условиях, т.к. нужно продуть радиатор воздухом под высоким давлением, предварительно покрыв его мыльной пеной. Так будет видно, откуда выходит воздух. Помимо этого, в данном участке будет шипение и струю можно будет почувствовать рукой.

Чугунные радиаторы: особенности ремонта
От того, где именно течет чугунная батарея, зависят особенности ее ремонта. Если небольшой прорыв появился в месте соединения секций радиатора, то это можно исправить при помощи обычного хомута, который продается в любом строительном магазине или на рынке. Хомуты бывают самых разнообразных размеров, так что выбрать подходящий для вашей батареи не составит никакого труда.

Еще один способ, с помощью которого можно выполнить ремонт чугунных радиаторов на стыке секций при отсутствии под рукой хомута, — это использование обыкновенной резины. Ремонт чугунного радиатора по данному методу не отличается от ремонта батарей других типов, принцип которого был описан ранее.

Чугунный радиатор тоже можно починить с помощью холодной сварки. Еще один доступный материал для ремонта соединений секций — эпоксидный клей. Для такого ремонта нужно обмотать проблемное место бинтом, предварительно пропитанным эпоксидным клеем. После того как клей схватится, протечка должна прекратиться.

Помимо всего вышеперечисленного, можно купить порошковый или полимерный герметик, который сможет на время устранить течь. Принцип работы такого рода состава состоит в полимеризации в момент соприкосновения с воздухом. Такой герметик способен выдержать повышенную температуру, он не испаряется и отлично противостоит протеканию.

Реставрация радиаторов описанными выше методами недолгосрочна, вскоре все равно придется вызвать профессиональную бригаду, чтобы они починили или заменили батарею, потому что в некоторых случаях невозможно обойтись без сварочных работ или замены всей батареи на новую.

Принцип работы

Вовремя работы автомобиля, двигатель начинает нагреваться, и в цилиндрах температура может достигаться 2000 градусов и чтобы снять температурное напряжение существует данный охлаждающий механизм, который имеет своеобразную воздушную рубашку – систему каналов по которой перемещается ОЖ. При помощи этой циркуляции происходит вывод тепла наружу.

Течение антифриза или тосола происходит за счет водяного насоса, работа которого происходит за счет поликлинового ремня от шкива коленвала. Если температура двигателя не превышает 78 градусов по Цельсию, то термостат находится в закрытом положение и циркуляция происходит по малому кругу через блок подогрева дросселя и радиатора отопления в обход радиатора охлаждения.

Когда температура превышает 80 градусов термостат начинает открываться и циркуляция начинает происходит через основной радиатор охлаждения Шевроле Нива, в состав которого входят пара пластиковых бочка и алюминиевая часть из горизонтальных канальцев. ОЖ начинает поступать в правый бачок через верхний патрубок, а выходит от левого бочка через выпускной патрубок. Там же располагается пробка для слива жидкости.

Устройство ДВС

Конструктивно двигатели делят, с учетом устройства и компоновки техники, на которой они установлены. Но сохраняются неизменными принципы, одинаковые для конструкции любого ДВС.

Двигатель комплектуется такими конструктивными узлами:

• блоком цилиндров – основной частью корпуса с проемами для рабочих камер, рубашкой охлаждения (для моторов, охлаждаемых жидкостью), крепежными отверстиями для установки головок и картера, посадочными местами для коленчатого вала и прочими конструктивными элементами;
• кривошипно-шатунной группой – с коленчатым валом, к которому крепятся шатуны, приводящие в действие поршни, двигающиеся внутри цилиндров; инерция вращения поддерживается маховиком;
• газораспределительным механизмом – системой, подающей в камеры сгорания топливо-воздушную смесь, с отводом выхлопа; включает распределительный вал, клапана, приводимые в действие коромыслами, ремнем или цепью, соединенными с коленвалом;
• топливной системой – подает горючее в камеры сгорания, после обогащения воздухом; включает бак, систему трубок для подвода питающей жидкости, карбюратора или инжектора (с учетом особенностей конструктивного устройства), форсунок, насоса, фильтрующего элемента;
• смазочной системой – с подачей смазки к трущимся деталям; включает масляный насос, приводящийся коленчатым валом, систему патрубков и полостей, фильтр и поддон; предусмотрено устройство «сухого» или «мокрого» картера;
• системой зажигания – для поджигания топливно-воздушной смеси; используется только на бензиновых двигателях, поскольку на дизельных моторах топливо с воздухом воспламеняется самостоятельно, при определенном давлении;
• системой охлаждения – может быть воздушной или жидкостной, для снижения температуры корпуса мотора, чтобы предупредить износ и выход из строя элементов;
• электросистемой – источником электроэнергии, необходимой для работы мотора; включает аккумуляторную батарею, генераторный блок, стартер и проводку с датчиками;
• системой выхлопа – для удаления продуктов сгорания в атмосферу, с доочисткой этой смеси, снижением шума от работы двигателя, фильтрующим элементом.

Конструкция узлов совершенствуется, по мере появления новых материалов и конструктивных решений.

С учетом особенностей конструктивного устройства различных элементов двигателей, важно учитывать такие моменты:

• цилиндры могут выполняться отдельно, с запрессовкой в корпус блока, или совместно с корпусом; моноблочные системы не предусматривают восстановления, в связи с тем, что нельзя заменить гильзу;
• корпуса двигателей изготавливают из сплавов чугуна или алюминия, устойчивых к перепадам температуры и высокому давлению;
• головка блока цилиндров выполняется с ним совместно или в виде отдельной детали; при раздельном исполнении возможно использование разных материалов для головки и блока цилиндров;
• работа кривошипно-шатунного механизма может уравновешиваться балансирными валами, расположенными по сторонам от коленвала и нивелирующими влияние инерционных сил; в результате снижается вибрация и шум, исключаются перегрузки двигателя;
• негативное влияние пружин при быстрой работе двигателя с механическим газораспределительным механизмом снижается за счет десмодромной системы управления мотором – со сложной конфигурацией кулачков;
• зависание клапанов исключается легкими материалами для изготовления этих деталей и пружинных элементов, пневматическим приводом;
• альтернатива традиционной конструкции ГРМ – гильзовый способ, разработанный Найтом; предусматривает использование взамен клапанов скользящих гильз, работающих бесшумно и долговечно; этот способ перестали использовать по причинам большого расхода смазочной жидкости, с разработкой верхнеклапанной конструкции;
• ранние модели двигателей комплектовались не стартерами, а генераторами переменного тока (магнето), приводимыми в действие коленчатым валом; это требовало прокручивания вала двигателя для запуска;
• вредное воздействие на экологию выхлопных газов частично снижается каталитическим нейтрализатором, окисляющим и химически преобразовывающим выхлоп;
• электронные системы дополнительно улучшают работу двигателя; изменение фаз газораспределения изменяет нагрузку на мотор, с учетом включенной передачи, снижая потребление горючего; дезактивация цилиндров регулирует объем камер сжатия, отключая ненужные цилиндры; регулировка степени сжатия изменяет объем камер сгорания, с учетом режимов работы мотора.

Эти и другие особенности конструктивно улучшили работу двигателей внутреннего сгорания.

Проверка работоспособности клапана

Пока антифриз не нагрелся, шарик внутри крышки закрывает нижнее отверстие, в то время как верхнее остается открытым. Нужно это для притока воздуха из атмосферы и быстрого прогрева ОЖ. Хотелось бы отметить, что периодически необходимо проверять работоспособность крышки. Ведь часто бывает так, что она подклинивает в одном из положений. Из-за этого двигатель либо долго прогревается или не держится давление.

Проверку крышки расширительного бачка ВАЗ-2110 выполнить предельно просто. Для этого её достаточно открутить и потрясти. Если слышно, как шарик болтается внутри корпуса, значит система работает и его не заклинило. Избыточное давление в системе охлаждения двигателя, как уже было отмечено выше, может привести к фатальным последствиям. Поэтому на современных автомобилях крышка имеет два клапана: впускной и выпускной. Сейчас в продаже можно найти крышки, которые срабатывают при определенном давлении. Но настоятельно не рекомендуется изменять параметры, заложенные заводом-изготовителем.

Конвекционные радиаторы [ править | править код ]

Многие радиаторы, кроме рассеивания части тепла излучением, другую часть тепла отводят естественной или принудительной (вентилятором) конвекцией и являются комбинацией радиатора и конвектора. Конвекционные обогреватели — это отопительные радиаторы, на трубы которых навешаны ребра. Конвекционные обогреватели быстро нагревают помещение. Такие обогреватели часто устанавливают в производственных помещениях: в гаражах, цехах, на складах. Современные конвекционные обогреватели сделаны из меди и алюминия. Теплоноситель соприкасается только с медью, а из алюминия изготавливают теплопроводящие пластины и корпус.

Конвекционные обогреватели создают эффект воздушного теплового вентилятора и хорошо перемешивают слои воздуха в помещении, но это может являться и отрицательным фактором, так как в помещении создаются сквозняки, пыль не оседает, постоянно находясь в воздухе.

История создания радиатора

Водяная система охлаждения появилась на заре двигателестроения. Впервые концепцию радиатора применили на первом серийном автомобиле под названием Benz Velo, который оказался в свободной продаже в 1886 году. Данную идею устройства продолжил развивать Вильгельм Майбах, который сконструировал изделие с сотами. Разработка нашла применение в конструкции модели Mercedes 35HP. За последующие десятилетия и до наших дней устройство радиатора не претерпело глобальных изменений, оставшись практически в том же самом виде, что и во времена Майбаха.

Первые жидкостные системы охлаждения двигателя не имели водяного насоса (помпы), который заставлял охлаждающую жидкость (в самом начале это была простая вода) принудительно циркулировать в системе. Ранние разработки системы охлаждения ДВС опирались на эффект термосифона.

Благодаря такому эффекту охлаждающая жидкость попадала в радиатор. Эффект термосифона основывается на том, что плотность воды понижается при нагреве. Разогретая вода благодаря этому свойству устремляется вверх. В итоге нагретая жидкость оказывалась в устройстве, проникая туда посредством прохода через верхний патрубок.

Внутри радиатора происходило охлаждение воды, плотность жидкости снова возрастала. Это приводило к тому, что вода опускалась в нижнюю часть радиатора, а уже оттуда проникала обратно в рубашку двигателя через нижний патрубок. Главным недостатком систем с эффектом термосифона стало то, что они не могли обеспечить должного охлаждения на фоне постоянно растущей мощности ДВС. Такие системы достаточно быстро вытеснили решения, которые основывались на применении центробежного водяного насоса (помпы).

Интеллектуальные системы теплового регулирования

В настоящее время имеют место тенденции к разработке оптимизированных систем ре­гулирования различных потоков веществ и тепловых потоков.

Тепловое регулирование выходит далеко за пределы систем охлаждения в том отно­шении, что оно учитывает все потоки веществ и тепловые потоки, имеющие место в автомо­биле, т.е. в дополнение к системе охлаждения двигателя учитывается, например, система кондиционирования воздуха. Цели оптими­зации включают:

• Снижение расхода топлива и содержания вредных веществ в отработавших газах;
• Повышение эффективности кондициони­рования воздуха;
• Увеличение срока службы компонентов;
• Улучшение охлаждения при частичных на­грузках двигателя.

Один из основных принципов теплового регу­лирования заключается в том, что вспомога­тельная мощность, используемая для работы системы охлаждения, всегда представляет собой потери полезной мощности двигателя, и производительность тех или иных компо­нентов не может произвольно повышаться при неизменной доступной вспомогатель­ной мощности. Поэтому для достижения целей оптимизации система охлаждения снабжается «интеллектуальной» микропро­цессорной системой управления как с из­вестными, так и с новыми исполнительными механизмами. Например, в целях снижения интенсивности подачи охлаждающего воз­духа до необходимого минимума в зависи­мости от рабочих условий (регулирование по потребности) система может быть оборудована регулируемыми шторками радиатора или регулируемым приводом вентилятора. В дополнение к снижению коэффициента сопротивления c_d, эти меры способствуют ускорению прогрева двигателя при низких наружных температурах и повышению эф­фективности системы отопления салона. Уменьшение части мощности, расходуемой на работу системы охлаждения, означает на­личие запаса мощности, который может быть использован при критических состояниях си­стемы охлаждения, с обеспечением в то же время выполнения целей оптимизации.

Другим важным принципом является под­держание, насколько возможно, постоянной температуры охлаждаемых компонентов не­зависимо от условий работы и окружающих условий. Примером применения этого прин­ципа является использование охлаждающей жидкости двигателя для регулирования тем­пературы рабочей жидкости трансмиссии. Быстрый прогрев рабочей жидкости после запуска двигателя и ее эффективное охлаж­дение, предотвращающее перегрев, снижают потери на трение в трансмиссии, увеличи­вают срок службы и позволяют увеличить интервалы технического обслуживания.

В конечном итоге, рассмотрение систем охлаждения и кондиционирования воздуха как единого целого открывает новые возмож­ности использования «тепловой интеграции». Тепловые потоки одной системы могут исполь­зоваться или рассеиваться другой системой без необходимости в каком-либо значительном увеличении вспомогательной мощности. При­мером такого подхода является использование отходящего тепла системы охлаждения отрабо­тавших газов для отопления салона автомобиля.

В целом система теплового регулирования включает:

• Выравнивание температуры рабочей жид­кости трансмиссии;
• Программируемый термостат;
• Электрически регулируемую вязкостную муфту;
•  Регулирование скорости насоса системы охлаждения;
• Регулирование потока охлаждающего воздуха при помощи, например, шторок радиатора;
• Охлаждение отработавших газов;
• Жидкостное охлаждение воздуха наддува (промежуточное охлаждение).

Потенциал снижения расхода топлива за счет применения всех этих устройств и систем со­ставляет до 5 % (для легковых автомобилей). Кроме того, имеется ряд дополнительных преимуществ, соответствующих вышеуказанным целям оптимизации. Решающее значение в реа­лизации этого потенциала имеют пределы, в ко­торых система управления двигателем исполь­зует опции управления системой охлаждения.

В настоящее время на автомобилях в раз­личной степени реализуются те или иные отдельные меры по оптимизации темпера­турных режимов узлов автомобиля. В то же время комплексная система теплового регу­лирования остается резервом для будущих поколений автомобилей.

Радиаторы Hyundai: надежное охлаждение горячего «сердца» автомобиля

Все модели Hyundai комплектуются двигателями жидкостного охлаждения, в которых отвод тепла в атмосферу осуществляется с помощью радиатора. Также радиаторы используются в системах кондиционирования салона. О том, какие радиаторы устанавливаются на авто Hyundai, об их конструктивных особенностях, применяемости и эксплуатации читайте в данной статье.

Типы и устройство радиаторов автомобилей Hyundai

В автомобилях Hyundai, оборудованных кондиционером, устанавливается сразу четыре различных радиатора:

• Радиатор охлаждения двигателя; • Радиатор отопителя салона; • Радиатор кондиционера (конденсатор);

• Испаритель кондиционера.

При этом радиатор кондиционера монтируется перед радиатором охлаждения двигателя в передней части моторного отсека, и зачастую два этих компонента являются единым узлом. Испаритель кондиционера устанавливается в салоне автомобиля, под передней панелью.

Сегодня в автомобилях Hyundai используются радиаторы традиционной трубчато-ленточной конструкции: конструктивно радиатор представляет собой несколько рядов тонких трубок, расположенных в шахматном порядке, и припаянных к ним тонких металлических лент (ребер). Такая конструкция обеспечивает максимальную площадь охлаждения при минимальном объеме. Трубки и ленты изготавливаются из алюминия, меди и латуни, но в последние годы все чаще используются более дешевые алюминиевые сплавы.

Также в конструкции радиатора предусмотрено два бачка: верхний (расширительный) служит для компенсации температурного расширения охлаждающей жидкости, а нижний — для сбора охлаждающей жидкости из всех трубок радиатора. В верхнем бачке предусмотрена заливная горловина, в нижнем — сливной кран. Также в радиаторе имеются патрубки для соединения с водяной рубашкой двигателя.

В целом, радиаторы Hyundai конструктивно не отличаются от радиаторов охлаждения других автомобилей, хотя и имеют некоторые особенности.

Особенности радиаторов некоторых моделей Hyundai

На сегодняшний день существует два основных типа радиаторов охлаждения двигателя Hyundai:

• С вертикальным потоком жидкости (трубки расположены вертикально); • С горизонтальным потоком жидкости (трубки расположены горизонтально).

Второй тип радиатора более совершенен, так как он создает меньшее сопротивление потоку охлаждающей жидкости, что обеспечивает более равномерное и лучшее охлаждение. Радиаторы с горизонтальным потоком жидкости устанавливаются на модели Accent, Sonata, Santa Fe, Solaris и других. На моделях Porter, Getz, ранних Accent и многих других используются радиаторы с вертикальным потоком жидкости.

Другая особенность современных радиаторов — использование в них пластиковых частей, что делается в пользу экономичности, но может представлять некоторую проблему.

В соединениях пластиковых и металлических частей могут появляться протечки (что происходит из-за разных коэффициентов теплового расширения металла и пластика), а в пластиковых деталях из-за морозов или вследствие механических воздействий могут появляться трещины.

Других ярко выраженных особенностей радиаторы Hyundai не имеют.

Производители и применяемость радиаторов Hyundai

Радиаторы относятся к той категории компонентов, которые используются преимущественно на одной модели и модификации автомобиля, и практически не взаимозаменяемы. Однако здесь есть и исключения. В частности, замене подлежат радиаторы охлаждения, используемые на одноплатформенных автомобилях. Например, идентичные радиаторы устанавливаются на Hyundai Solaris и Kia Rio, Hyundai Elantra и Kia cee’d (а также Hyundai i30 и Kia Cerato) и на другие модели, созданные на единой платформе.