Общие сведения
Основная задача системы охлаждения двигателя Нивы Шевроле – поддержание оптимального теплового режима, поскольку и чрезмерно высокая и слишком низкая температуры не лучшим образом сказываются на работе мотора. Повышенная температура ведет к выгоранию смазки, а также к нарушению зазоров между деталями двигателя – это приводит к быстрому износу, заеданиям и заклиниваниям. При низких же температурах смазка становится слишком вязкой, из-за чего повышается трение. Кроме того, повышается и износ деталей, поскольку горючая смесь конденсируется и смывает смазку со стен цилиндра.
Классификация систем охлаждения
Системы охлаждения бывают жидкостными и воздушными; последние практически не встречаются в современных автомобилях. Жидкостные, в свою очередь, бывают открытого и закрытого типа. Открытые сообщаются с окружающей средой через трубку отвода пара, а закрытые изолированы от окружающей среды, поэтому давление и температура закипания жидкости в них выше (до 110-120 градусов).
Различаются жидкостные системы и по способу циркуляции:
Принудительные. Жидкость приводится в движение расположенным на двигателе насосом.
Термосифонные. Здесь циркуляция жидкости вызвана разницей плотности нагретой деталями жидкости и жидкости, охлажденной в радиаторе.
Комбинированные. Блоки цилиндров охлаждаются по термосфильному принципу, а самые горячие детали – принудительно.
Устройство
Чаще всего в автомобильных ДВС используются закрытые системы охлаждения с принудительным принципом работы. Схема системы охлаждения Шевроле-Нивы включает в себя рубашку охлаждения цилиндров, насос, радиатор, термостат, вентилятор, шланги, патрубки, расширительный бачок и радиатор отопителя.
Охлаждающая жидкость (далее – ОЖ), которая находится в рубашке охлаждения, нагревается теплом цилиндра и поступает в радиатор. Там ее температура понижается, и ОЖ возвращается в рубашку. Насос обеспечивает принудительную циркуляцию, а радиатор – интенсивное охлаждение. Термостат отвечает за степень охлаждения, автоматически включая или выключая вентилятор.
Радиаторы
Задача радиатора – отдавать тепло ОЖ воздуху. В зависимости от строения сердцевины радиаторы делятся на:
трубчатые (самые распространенные);
пластинчатые;
сотовые.
Сердцевина трубчатого радиатора представляет собой вертикальные трубки круглого либо овального сечения, которые припаяны к бачкам и проходят через ряд горизонтальных тонких пластин – эти пластины повышают жесткость радиатора и улучшают теплоотдачу. Трубки с овальным сечением имеют большую поверхность охлаждения и не разрываются при замерзании ОЖ.
Сердцевина пластинчатого радиатора состоит из спаянных между собой пластин (как правило, волнистых), между каждой парой которых и циркулирует ОЖ. Сквозь проходы между пластинами вентилятор просасывает охлаждающий радиатор воздух. Охлаждающая поверхность таких радиаторов больше, но при этом они требуют более тщательного ухода, поэтому и применяются реже.
В сердцевине сотового радиатора находятся горизонтальные трубки круглого сечения, которые омываются ОЖ снаружи. Для того чтобы можно было спаять концы трубок, их сечению придают форму правильного шестиугольника, развальцовывая края. Преимущество сотовых радиаторов – большая по сравнению с другими типами поверхность охлаждения.
Горловина и расширительный бачок
Заливная горловина и патрубок для присоединения шланга впаяны в верхний бачок, а в нижний – патрубок отводящего шланга. Изоляция системы охлаждения обеспечивается пробкой, которая закрывает горловину. Она состоит из корпуса, запорной пружины и двух клапанов – выпускного и впускного. Если ОЖ закипает, то возрастает давление пара, и при превышении определенного значения паровой (выпускной) клапан открывается, выводя пар через трубку. Воздушный клапан служит для предотвращения сдавливания трубок радиатора – такая опасность возникает, когда в результате конденсации пара создается разрежение. Тогда клапан пропускает воздух внутрь радиатора.
Расширительный бачок служит для того, чтобы компенсировать колебания объема ОЖ, которые возникают из-за изменения температуры в системе. Кроме того, через такой бачок осуществляется заполнение системы ОЖ в тех радиаторах, где не предусмотрена заливная горловина – тогда клапаны расположены в пробке бачка. Уровень жидкости контролируется при помощи нанесенных на бачок меток.
Насос
Насос нужен для обеспечения принудительной циркуляции ОЖ. Используются насосы центробежного типа, которые состоят из корпуса, сальника и вала с крыльчаткой. Такой насос устанавливается на переднюю часть блока цилиндров, а привод его осуществляется посредством ремня от шкива коленвала. Крыльчатка, вращаясь, создает центробежную силу, под воздействием которой ОЖ поступает из нижнего бачка к центру корпуса насоса и отбрасывается к наружным стенкам. Через отверстие в стенке жидкость проходит в отверстие рубашки охлаждения, а вытеканию ОЖ препятствуют прокладка и сальник.
Вентилятор
Чтобы усилить поток воздуха в сердцевине радиатора, устанавливают насос; он может быть смонтирован как отдельно, так и на одном с насосом валу. Есть несколько способов привода вентилятора, самый простой из которых – механический. При таком типе привода вентилятор жестко закреплен на одной с насосом оси и постоянно пребывает в активном состоянии, что влечет излишний расход мощности. По этой причине механическое подключение не используется в современных моторах, а для привода вентилятора используется муфта, которая автоматически включает вентилятор, когда ОЖ достигает определенной температуры. Некоторые виды муфт (вискомуфта и гидромуфта) могут плавно регулировать частоту вращения вентилятора в зависимости от температуры.
Но чаще всего применяется привод вентилятора при помощи отдельного электродвигателя, что дает возможность легко регулировать его работу посредством термисторного датчика. А если система управляется контроллером двигателя, то становится возможным изменять частоту вращения. Вентилятор также реагирует на режимы движения (холостой ход, езда на высокой скорости).
Термостат
Для поддержания оптимальной температуры во время работы двигателя служит термостат, который устанавливают на пути ОЖ из рубашки в верхний бачок. В системах охлаждения применяются термостаты с твердым и жидкостным наполнителем.
Термостат с твердым наполнителем представляет собой корпус с медным баллоном внутри. Этот баллон заполняется массой смешанного с церезином медного порошка и сверху закрыт крышкой; между крышкой и баллоном находятся диафрагма, сверху которой стоит воздействующий на клапан шток. Когда двигатель не прогрет, масса внутри баллона пребывает в твердом состоянии, и под действием пружины клапан закрыт. При прогреве масса плавится и давит на диафрагму, открывая клапан.
Термостат жидкостного типа состоит корпуса, латунного цилиндра, штока и двойного клапана. Жидкость с температурой кипения 70-75 градусов находится внутри гофрированного цилиндра и при непрогретом двигателе циркулирует по малому кругу.
Когда жидкость достигает температуры кипения, она испаряется, повышая давление. Цилиндр разжимается, двигает шток и открывает путь для жидкости, приподнимая клапан. Если температура достигнет 90 градусов, клапан откроется полностью и перекроет скошенной кромкой выход на малый круг, направив жидкость по кругу большому.
Температура ОЖ контролируется при помощи расположенной на щитке приборов сигнальной лампы и указателя температуры, которые, в свою очередь, управляются датчиками, ввернутыми в рубашку охлаждения и верхний бачок.
Теплоносителем может быть как вода (устаревшие двигатели), так и антифриз. Качество ОЖ имеет определяющее значение для надежности работы двигателя и его долговечности.
Антифризами принято называть не замерзающие при минусовой температуре ОЖ для охлаждающей системы авто. Основу антифризов составляют водный раствор этиленгликоля или – реже – пропиленгликоля. К этиленгликолевым антифризам может быть добавлено до полутора десятков разнообразных присадок, поскольку он агрессивен к материалам двигателя. Набор присадок является определяющим для качества и сферы применения антифриза. В зависимости от присадок выделяют три типа антифиризов:
Органические. Такие современные ОЖ еще называют карбоксилатными, и в них применяются присадки на основе солей каробновых кислот. Такие антифризы служат дольше благодаря медленному расходу присадок.
Неорагнические. Самый старый вид антифризов, к которому относится, например, Тосол. Присадки в них разрушаются быстро, а пришедшие в негодность компоненты откладываются, ухудшая теплообмен.
Гибридные. Промежуточное звено: в качестве присадок применяются соли каробновых кислот с долей фосфатов либо силикатов.
Антифризы продаются как в готовом виде, так и в концентрированном – тогда их нужно разбавлять дистилированной водой.
Система охлаждения двигателя Шевроле-Нива
Основа схемы системы охлаждения Нивы-Шевроле взята у модели 2121. Слабые места системы были доработаны: так, был подключен радиатор «печки» без крана, отток ОЖ от печки осуществляется в термостат, и туда же сливается жидкость из системы подогрева заслонок.
Главным отличием системы охлаждения Шевроле-Нивы от системы предшественника стал усовершенствованный термостат.
Это классический термостат, установленный на модели 2121…
… и принцип его работы.
А вот термостат системы охлаждения двигателя Нивы-Шевроле…
… и назначение патрубков.
На этих изображениях видно, что теперь работа термостата зависит от температуры в радиаторе печки и в системе обогрева воздушной заслонки. При повышении температуры горячая ОЖ пропускается через верхний патрубок радиатора, а пароотводная трубка (4) соединяет систему охлаждения Шевроле-Нивы с расширительным бачком. На бачке установлена трубка, которая контролирует давление в системе.
Возможные неисправности
Переохлаждение и перегрев двигателя являются основными внешними признаками того, что система охлаждения пришла в негодность. Перегрев может быть вызван следующими причинами:
Недостаточное количество жидкости. Может быть следствием выкипания или утечки. В первом случае недостаток нужно восполнить дистилированной водой, во втором – антифризом. При этом следить нужно не только за количеством ОЖ, но и за ее состоянием: когда жидкость становится буро-рыжей, ее следует немедленно поменять.
Обрыв либо слабое натяжение ремня насоса.
Невключенные электродвигатель или муфта вентилятора.
Серьезное загрязнение внешней поверхности радиатора.
Неисправность выпускного клапана или расширительного бачка.
Неисправность насоса.
Заедание термостата в закрытом положении. Это приводит к остановке циркуляции ОЖ через радиатор, и тогда двигатель перегревается, а радиатор остается холодным.
Переохлаждение может возникнуть по причине заедания термостата в открытом положении либо же из-за отсутствующих в зимнее время утеплительных чехлов. При негерметичной системе двигатель не прогревается из-за отсутствия повышенного давления.
Отдельно нужно отметить, что температура, при которой включаются вентиляторы на Ниве-Шевроле, составляет 98-105 градусов, а средняя температура кипения ОЖ – 100 градусов. В системе при помощи пробки расширительного бачка создается давление в 1 Атм, а это приводит к повышению температуры кипения жидкости приблизительно до 110 градусов. Если же система негерметична, то кипение начнется при 100 С, и двигатель перегреется. Важно, чтобы давление находилось именно на уровне 1 Атм – превышение этой отметки вызовет протекание патрубков.
