Владимир Ярошенко - Справочник автолюбителя

Жидкостная система охлаждения заполняется водой или антифризом (смесью воды с этиленгликолем), не замерзающим при температуре до 233 К (—40 °C).

При чрезмерном охлаждении двигателя увеличиваются потери тепла с охлаждающей жидкостью, не полностью испаряется и сгорает топливо, которое в жидком виде проникает в поддон картера и разжижает масло. Это приводит к снижению мощности и экономичности двигателя и быстрому износу деталей. При перегреве двигателя происходит разложение и коксование масла, ускоряющие отложение нагара, вследствие чего ухудшается отвод тепла. Из-за расширения деталей уменьшаются температурные зазоры, увеличиваются трение и износ деталей, ухудшается наполнение цилиндров.

Температура охлаждающей жидкости при работе двигателя должна быть 360–375 К (85-100 °C).

В автомобильных двигателях применяют принудительную (насосную) систему жидкостного охлаждения. Такая система включает рубашки охлаждения цилиндров и головок цилиндров, радиатор 13 (рис. 3.2.11), водяной насос 2, вентилятор 1, жалюзи 14, термостат 5, сливные краны 77 и 12, датчик температуры охлаждающей жидкости 10.

Жидкость, циркулирующая в системе охлаждения, воспринимает тепло от стенок цилиндров и их головок и передает его через радиатор окружающей среде. Иногда предусматривается направление потока циркулирующей жидкости через водораспределительную трубу или продольный канал с отверстиями в первую очередь к наиболее нагретым деталям (выпускные клапаны, свечи зажигания, стенки камеры сгорания).

Система охлаждения двигателя обычно используется для подогрева впускного трубопровода, охлаждения компрессора 3 и отопления кабины или пассажирского помещения кузова. Отопительная система состоит из радиатора 9, вентилятора, воздухораспределительных труб и рукояток управления.

В современных автомобильных двигателях применяют закрытые системы жидкостного охлаждения, сообщающиеся с атмосферой через клапаны в пробке радиатора. В такой системе повышается температура кипения воды, закипает вода реже и меньше испаряется.

Радиатор 13 предназначен для охлаждения горячей жидкости, выходящей из рубашки охлаждения двигателя. Располагается он впереди двигателя. Трубчатый радиатор состоит из верхнего и нижнего бачков, соединенных между собой тремя-четырьмя рядами латунных трубок. Поперечно расположенные горизонтальные пластины придают радиатору жесткость и увеличивают поверхность охлаждения.

На автомобилях устанавливают расширительный бачок, предназначенный для компенсации изменений объема жидкости, происходящих при работе двигателя. Впускной и выпускной клапаны размещаются в пробке этого бачка. На бачке имеются метки для контроля уровня антифриза, которым заправляется система охлаждения. В связи с использованием антифриза вместо сливных краников установлены резьбовые конические пробки.

Рис. 3.2.11. Система жидкостного охлаждения двигателя:

1 — вентилятор, 2 – водяной насос, 3 — компрессор, 4 – перепускной шланг, 5 – термостат, 6 – кран отопителя, 7,8 — подводящий и отводящий трубопроводы, 9 — радиатор отопителя, 10 — датчик указателя температуры охлаждающей жидкости, 11,12 — сливные краны, 13 — радиатор, 14 — жалюзи

В поршневых двигателях внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением нормальный топливный режим обеспечивается при помощи охлаждающей жидкости, отводящей тепло от стенок и головки цилиндров и отдающей тепло воздуху, который прогоняется вентилятором через жидкостный радиатор.

Охлаждающая жидкость должна иметь высокие теплоемкость и теплопроводность, чтобы эффективно отводить тепло; она не должна замерзать или кипеть при всех рабочих температурах двигателя; не воспламеняться, не вспениваться, не вызывать коррозии металлов и сплавов; не разъедать резиновых шлангов и соединений системы охлаждения. Такой жидкости, которая бы полностью отвечала всем перечисленным требованиям, пока создать не удалось.

Наиболее распространенная охлаждающая жидкость – это обычная вода. Она широко доступна, пожаробезопасна, безвредна для человека и имеет высокую удельную теплоемкость – 4,19 кДж/(кг К), превосходящую все другие охлаждающие жидкости.

К недостаткам воды как охлаждающей жидкости относятся:

– высокая температура замерзания (замерзает со значительным увеличением объема, вызывающим разрушение системы охлаждения);

– способность образовывать в системе охлаждения накипь и шлам – илистые отложения минерального или органического происхождения, скапливающиеся в застойных полостях рубашки охлаждения двигателя и в нижнем бачке радиатора.

Образование накипи в системе охлаждения связано с выпадением из водного раствора солей кальция и магния, которые вместе с частичками примесей и продуктов коррозии сцепляются с поверхностями нагретого металла. Это приводит к сужению трубопроводов, ухудшению теплоотвода и, в конечном счете – к увеличению расхода топлива.

Соли кальция и магния, растворенные в воде, придают ей так называемую жесткость, за единицу которой принимают миллиграмм-эквивалент солей на 1 литр воды. Различают жесткость временную, постоянную и общую.

Временная жесткость может быть устранена кипячением воды, при котором бикарбонаты кальция Са(НС0 3) 2и магния Mg(HC0 3) 2удаляются из воды.

Постоянная жесткость обусловлена находящимися в воде более стойкими солями CaS0 4, СаС1 2, MgS0 4, MgCl 2, CaSi0 3, MgSi0 3и др. Они при кипячении не разлагаются и не выпадают в осадок.

Жесткую воду перед использованием в системах охлаждения рекомендуется смягчать кипячением или смешивать со специальными добавками – антинакипинами. Если в воду добавить соды и гашеной извести, кальций и магний выпадут в осадок, а вода станет мягче.

Однако так или иначе, а при температуре наружного воздуха чуть ниже нуля вода все равно замерзает. Поэтому при наступлении холодов необходимо заливать в системы охлаждения двигателей специальные низкозамерзающие жидкости – антифризы. Это смеси воды со спиртом или с глицерином, с добавками углеводородов и ряда других веществ. Наибольшее распространение в качестве охлаждающих жидкостей получили водные растворы этиленгликоля.

Этиленгликоль – двухатомный спирт СН 2ОН – СН 2ОН – представляет собой прозрачную бесцветную вязкую жидкость без запаха слегка желтоватого цвета. Кипит этиленгликоль при температуре 197 °C, а застывает при —11,5 °C. Поскольку смеси этиленгликоля с водой кристаллизуются при более низких температурах, то изменением их соотношения можно получить смеси с температурой застывания от 0 до —70 °C.