fallback-image

Автомобільний радіатор системи рідинного охолодження

Радіатор є одним з ключових і найбільш важливих елементів рідинної системи охолодження. Основним завданням стає розсіювання в атмосферу тепла, яке було відведено від двигуна охолоджувальною рідиною. Радіатор системи охолодження двигуна можна вважати найважливішою деталлю самого силового агрегату.

Рекомендуємо також прочитати статтю, в якій розглянуто пристрій паливної системи двигуна внутрішнього згоряння. З цієї статті Ви зможете дізнатися про основних елементах, сумішоутворення та принципи роботи системи.

Пристрої, схожі на сучасний радіатор, встановлювалися на самих ранніх версіях автомобілів з ДВС, так як без зазначеного елемента охолодження робота силової установки стає просто неможливою. Це пристрій безпосередньо відповідає за підтримання нормальної робочої температури двигуна в строго відведених рамках. Такий захист береже мотор від перегріву, який неминуче виведе практично будь-який двигун внутрішнього згоряння з ладу.

Історія створення радіатора

Водяна система охолодження з’явилася на зорі двигунобудування. Вперше концепцію радіатора застосували на першому серійному автомобілі під назвою Benz Velo, який опинився у вільному продажу в 1886 році. Дану ідею пристрою продовжив розвивати Вільгельм Майбах, який сконструював виріб з сотами. Розробка знайшла застосування в конструкції моделі Mercedes 35HP. За наступні десятиліття і до наших днів пристрій радіатора не зазнав глобальних змін, залишившись практично в тому ж самому вигляді, що й у часи Майбаха.

Перші рідинні системи охолодження двигуна не мали водяного насоса (помпи), який змушував охолоджуючу рідину (в самому початку це була проста вода) примусово циркулювати в системі. Ранні розробки системи охолодження ДВЗ спиралися на ефект термосифона.

Завдяки такому ефекту охолоджуюча рідина потрапляла в радіатор. Ефект термосифона ґрунтується на тому, що щільність води знижується при нагріванні. Розігріта вода завдяки цій властивості спрямовується вгору. У підсумку нагріта рідина виявлялася в пристрої, проникаючи туди через проходу через верхній патрубок.

Усередині радіатора відбувалося охолодження води, щільність рідини знову зростала. Це призводило до того, що вода опускалася в нижню частину радіатора, а вже звідти проникала назад в сорочку двигуна через нижній патрубок. Головним недоліком систем з ефектом термосифона стало те, що вони не могли забезпечити належного охолодження на тлі постійно зростаючої потужності ДВЗ. Такі системи досить швидко витіснили рішення, які ґрунтувалися на застосуванні відцентрового водяного насоса (помпи).

Радіатор системи рідинного охолодження

Головним завданням елемента є відведення тепла від силової установки в атмосферу шляхом охолодження рідини, що проходить всередині каналами. Для забезпечення кращого відведення тепла пристрій монтується в такому місці, де відзначений найкращий обдування зустрічним повітряним потоком в процесі руху автомобіля. Типовим місцем установки в підкапотному просторі є область за радіаторної гратами спереду автомобіля. Варто відзначити, що навіть в автомобілях із заднім розташуванням ДВС радіатор найчастіше встановлюється спереду. Відмінністю стає прокладання більш довгих магістралей системи охолодження двигуна.

Існують і інші місця для монтажу пристрою охолодження, але зустрічаються рідше. Автомобілі з заднемоторной компонуванням можуть мати радіатор, який встановлений уздовж бічної стінки. Таке рішення можна зустріти на спортивних автомобілях, які мають відразу два радіатори охолодження, розташовані вздовж обох стінок моторного відсіку. Ефективний обдув повітрям реалізований шляхом використання повітрязабірників. Зазначений повітрозабірник розташовують у задній частині машини на бічних стінках.

 Пристрій радіатора

а – пристрій; б – паровий клапан відкритий; в – повітряний клапан відкритий.

  • Радіатор конструктивно має верхній (1) і нижній (7) бачок. Ці бачки з’єднані між собою трубками (5) з латуні або алюмінію. До цих трубках допомогою пайки прикріплені пластини (6), які збільшують площу поверхневого охолодження елемента. Через цю поверхню тепло передається від охолоджувальної рідини і віддається в навколишнє середовище.
  • Верхній бачок має заливну горловину для заправки охолоджувальною рідиною. Горловина перекривається пробкою (3). В цій пробці є паровий (11) і повітряний (12) клапани.
  • Верхній бачок також має патрубок (2) для того, щоб з’єднати радіатор з сорочкою охолодження мотора. Таке з’єднання реалізовано за допомогою гумового шланга. Додатково є пароотводная трубка (4), а також датчик електричного термометра (13).
  • Нижній бачок (7) має патрубок (8) для з’єднання пристрою з насосом (помпою). Ще є додатковий кран, який здатний забезпечити злив охолоджуючої рідини. На рамі автомобіля радіатор кріпиться спеціальними кріпильними деталями (9).

Так звані серцевини (пластини радіатора) є основними елементами теплообміну. В залежності від типу серцевини виділяють наступні типи радіаторів:

  1. трубчасті;
  2. пластинчасті;
  3. трубчасто-стрічкові і т. д.

Бачки радіатора можуть бути виготовлені з пластику або металу. Якщо поглянути на пристрій більш детально, тоді основна частина серцевини, по суті, є набором безшовних алюмінієвих або латунних трубок. Трубки, що з’єднують верхній і нижній патрубки, що мають товщину стінок до 0,15 міліметра. Рідина, що проходить через серцевину радіатора охолодження, розходиться на велику кількість микропотоков. Кожна така трубка вкривається своєрідними ребрами, які є тонкої гофрованої мідної або алюмінієвою стрічкою.

Вироби з алюмінію мають меншу вагу порівняно з іншими матеріалами виготовлення, але схильні до прискореного руйнування. Справа в тому, що виникає ряд істотних труднощів при спробі зварювання цього металу, а також алюміній погано протистоїть механічних пошкоджень.

Для того щоб алюмінієвий продукт наблизився за якістю охолодження до латунної конструкції, його необхідно виготовляти великим за розміром і збільшувати товщину елемента. На початку епохи автомобілебудування активно використовувалися стільникові радіатори. Такий пристрій було виконано з невеликих відрізків латунних трубок, які мали п’ятикутною розтин. Рідина всередині таких трубок не циркулювала примусово, а весь процес охолодження здійснювався за допомогою контакту металевих ребер з зустрічним потоком повітря. 

Повернемося до пристрою сучасного радіатора. Паровий клапан, зображений на малюнку, навантажується спеціальною пружиною (10). Пружина має пружність 1250-2000 р. Це дозволяє збільшити тиск в радіаторі охолодження і підвищити температуру закипання охолоджуючої рідини в рідинної охолоджуючої системі до позначки 110-119°С. Таке рішення забезпечує зменшення об’єму охолодної рідини у всій системі, що означає паралельне зниження маси двигуна. При цьому зберігається необхідна інтенсивність охолодження силового агрегату. Ще одним плюсом стає зменшення втрат, під якими слід розуміти випаровування охолоджуючої рідини. 

Повітряний клапан також навантажують пружиною, але більш слабкою по силі протидії. Пружність такий пружини знаходиться на позначці 50-100 р. Завданням повітряного клапана є пропуск повітря всередину пристрою в тому випадку, якщо сталася конденсація охолоджуючої рідини після того, як вона закипіла і була охолоджена.

Іншими словами, всередині системи за рахунок явища пароутворення може виникнути надмірний тиск. Точка кипіння охолоджуючої рідини відповідно йому підвищується, при цьому немає залежності від атмосферного тиску, так як тиск скидання задається клапан в кришці. Така властивість системи охолодження незамінне в процесі їзди по гірській місцевості. Унаслідок зниженого атмосферного тиску в горах охолоджуюча рідина закипає швидше, ніж у звичайних умовах. Дане рішення установки повітряного клапана дозволяє таким чином запобігти руйнуванню радіатора. який може бути просто розчавлений атмосферним тиском.

Пробка, оснащена клапанами, забезпечує відкриття випускного клапана у разі закипання охолоджуючої рідини усередині системи і виникнення надлишкового тиску, яке перебуває приблизно на позначці 0,5 кг/см2. Пара виводиться в пароотводную трубку. Впускний клапан забезпечує доступ повітря тоді, коли тиск усередині виявляється нижче атмосферного тиску (нижче 1 кг/см2), що виникає на пристрої при охолодженні охолоджуючої рідини.

Таким чином, пристрій пробки повністю ізолює систему охолодження від зовнішньої атмосфери. З цієї причини описану систему називають системою охолодження закритого типу.

В закритій системі охолодження для зливу охолоджувальної рідини потрібно відкрити зливні крани і витягти пробку радіатора. Щоб злити рідину з водяної сорочки двигуна, в нижній частині блоку окремо передбачений відповідний кран для зливу. Існує також система охолодження відкритого типу. У відкритій системі горловина пристрої охолодження закрита пробкою без клапанів. В такій системі вода закономірно кипить при температурі 100°С.

Регулювання температури охолоджуючої рідини

За підтримання постійної температури в системі охолодження двигуна відповідає термостат. Даний елемент розподіляє рух охолоджуючої рідини по контурах. Ці контури називаються малий і великий круг. Сорочку двигуна можна вважати малим колом, рух потоку через радіатор-великий круг. Виникає така ситуація, коли охолодження зовнішнім повітрям при русі ОЖ по великому колу в жарку погоду або при навантаженнях виявляється недостатньо. Щоб забезпечити ефективне відведення нагрітого повітря і підтримувати постійну температуру охолоджуючої рідини додатково встановлюється один або цілий ряд вентиляторів. Такі вентилятори можуть мати механічний привід (вискомуфту) або електричний привід. 

 Регулювання теплового режиму «шторкою»

Рідинна система охолодження двигуна внутрішнього згорання може бути оснащена подвійним регулюванням теплового режиму. Першим регулятором виступає термостат, про який ми вже говорили. Другим теплорегулюючі елементом стає шторка-жалюзі.

Пристрої з подвійним регулюванням конструктивно мають жалюзі, встановлені безпосередньо перед радіатором. Завдяки такому рішенню в сильні морози радіатор можна прикрити, зменшивши інтенсивність обдування зовнішнім повітрям. Відвід тепла знизиться, а саме тепло можна більш ефективно використовувати для підтримки робочої температури ДВС та інтенсивного опалення салону автомобіля.

Жалюзі представляють собою пластини з металу, які з’єднані між собою шарнірами. Ці шторки можуть мати вертикальне або горизонтальне розташування перед пристроєм. Управління таким рішенням здійснюється рукояткою із салону автомобіля, а також може бути реалізовано автоматично в окремих конструкціях. Принцип дії механічного пристрою полягає в тому, що задвигая або витягаючи рукоять в салоні, водій здійснює поворот пластин. Відбувається зміна щілини між жалюзі і відбувається регулювання інтенсивності обдування радіатора повітряними потоками. Результатом стає вплив на температуру охолоджуючої рідини.

В умовах досить низьких температур на капот і радіаторну решітку додатково кріплять спеціальний утеплювальний чохол. Такий чохол виготовлений з водонепроникної пожежобезпечною тканини. Зазначені заходи сприяють підтримці робочого теплового режиму двигуна в необхідних межах.

Установка додаткового радіатора

Поява потужних високофорсованих атмосферних і турбодвигунів, які працюють у різних режимах навантаження, поставило перед розробниками завдання встановити додаткові пристрої охолодження. Інженери реалізували паралельну установку додаткового радіатора. Таке рішення отримало свій окремий електричний вентилятор. Не варто плутати додатковий радіатор охолодження з інтеркулером, який встановлюється для охолодження стисненого повітря в системах з турбонагнітачем.

Принцип роботи 

Для правильного функціонування сучасні рідинні системи охолодження в процесі роботи враховують безліч найважливіших параметрів. Спеціальні датчики знімають показання температури двигуна, температури охолоджуючої рідини і моторного масла, температури за бортом і т. д.

Якщо коротко описувати принцип роботи системи охолодження, тоді за точку відліку варто прийняти рідинної насос. Цей елемент змушує охолоджуючу рідину постійно рухатися і циркулювати по колу. При цьому прохід через сорочку охолодження двигуна (мале коло) дозволяє рідини омивати гарячі стінки головки блоку циліндрів і. Коли температура охолоджуючої рідини зростає, тоді при визначених показниках спрацьовує термостат і відкриває доступ рідини у велике коло (радіатор). Так вдається уникнути перегріву двигуна і ефективно віддати рідини надлишкове тепло від нагрітих деталей двигуна. Коли гаряча рідина потрапляє в пристрій охолодження, від неї відбувається відвід тепла в навколишнє атмосферу. Повний цикл закінчується, а охолоджена рідина рухається аналогічно з нового циклу.

Цілком очевидно, що радіатор є своєрідним теплообмінником, який забезпечує ефективне охолодження не самого мотора, а охолоджуючої рідини. Установка додаткового вентилятора або жалюзі дозволяє підтримувати температуру рідини на оптимальному для роботи мотора рівні як в екстремальний холод, так і в сильну спеку.

Діагностика і ремонт несправностей радіатора своїми руками

Головною діагностичною процедурою є періодичний контроль системи охолодження двигуна на предмет витоків і зниження обсягу охолоджуючої рідини в розширювальному бачку. Контролювати кількість рідини можна візуально. Оскільки рідина постійно нагрівається і охолоджується, з часом входить до складу будь-ОЖ вода частково випаровується, що призводить до загального зниження обсягу.

Якщо говорити про несправності радіатора, тоді основною є забруднення його сот і каналів, а також їх руйнування. Забруднення приводить до того, що циркуляція рідини всередині пристрою погіршується, ОЖ при русі по великому колу не встигає охолонути. В таких умовах потужності вентилятора перестає вистачати, тому що перегрів двигуна неминучий.

Починати ремонт радіатора охолодження двигуна із забрудненими сотами варто починати із звичайною промивання серцевини проточною водою. Необхідно від’єднати нижній патрубок, а далі через горловину починати заливати воду. Вкрай бажано здійснювати промивку сот пристрою охолодження водою під тиском. У ряді випадків, коли радіатор сильно забитий, його можна розпаяти і провести демонтаж верхнього і нижнього бачків. Після демонтажу стає можливим здійснити чистку серцевини механічним способом.

В процесі експлуатації верхній або нижній бачок, а також і самі стільники починають текти. Це відбувається через використання низькосортних охолоджуючих рідин, механічних пошкоджень і т. д. Якщо підтікання незначна, тоді можна спробувати засипати або залити в радіатор спеціально призначене для тимчасового усунення таких дефектів рішення з автомагазину. До «дідівських» методів відносять добавку великої порції гірчичного порошку, який розмокає і затягує тріщину. Як перший, так і другий спосіб не ремонтує пристрій повністю, а лише дозволяє усунути текти на час дороги до СТО і постановки автомашини на ремонт.

Пам’ятайте, що коли двигун гарячий, відкривати пробку радіатора небезпечно! Можна отримати сильний опік парою і гарячою охолоджувальною рідиною. Перед тим як відкрити пробку на горловині, потрібно максимально широко накрити саму пробку і область навколо неї тканинним матеріалом, а вже потім відвертати.

Що стосується розширювального бачка, то пробку на ньому при розігрітому моторі потрібно відкручувати з аналогічною обережністю. Злегка прокрутіть пробку, але не до кінця. Ви почуєте характерний звук, що виривається повітря, схожий на той, що виникає при відкритті кришки на пляшці газованої води. Після такого стравлювання кришку бачка можна поступово відкривати повністю і здійснювати контроль або доливання охолоджуючої рідини.

Схожі записи

Чому гріється двигун дизельний

Чому гріється двигун дизельний

BMW 3-SERIES 2017-2018 РОКИ: характеристики, комплектація, ціна, відгуки

BMW 3-SERIES 2017-2018 РОКИ: характеристики, комплектація, ціна, відгуки

Рейтинг кращих літніх шин 2017: правила вибору виробника

Рейтинг кращих літніх шин 2017: правила вибору виробника

Як зняти бампер на Калині: відеоінструкція

Як зняти бампер на Калині: відеоінструкція