Охлаждение дизельного двигателя: способы и обслуживание системы

Из этого материала вы узнаете:

Виды систем охлаждения дизельного двигателя

Двигатели внутреннего сгорания могут быть охлаждены двумя основными типами систем:

• жидкостной;
• воздушной.

В каждой из этих систем есть свои плюсы и минусы.

Виды систем охлаждения дизельного двигателя

Жидкостная

К плюсам жидкостной системы охлаждения относится то, что:

• Весовое наполнение цилиндров улучшается благодаря меньшей средней температуре деталей.
• Рубашка охлаждения, окружающая стенки цилиндров, помогает уменьшить шум при работе двигателя.
• Применение блочной конструкции позволяет укоротить длину мотора.
• Двигатель легче запускать в условиях низких температур; можно использовать горячую влагу для отопления кабины или кузова автомобиля, для подогрева горючей смеси.

При использовании жидкостных систем возникают некоторые проблемы. Во-первых, существует риск утечки, что может привести к неприятным последствиям. Во-вторых, в зимнее время система может замерзнуть, если для охлаждения используется вода. Это вызовет серьезные проблемы с работой двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Кроме того, существует высокая вероятность его переохлаждения, что тоже может негативно сказаться на его работе.

Жидкостная система охлаждения

Воздушная

Плюсы такого охлаждения:

• Возможность более быстрого прогрева двигателя.
• Гарантированный отвод тепла от стенок камеры сгорания и цилиндра.
• Повышенная надежность системы благодаря отсутствию жидкости и связанных с ней проблем.
• Сниженный риск переохлаждения цилиндров.
• Улучшенная эксплуатация двигателя в удаленных от водоисточников зонах.

К минусам систем воздушного охлаждения относится:

• увеличение размеров двигателя;
• повышенный уровень шума при работе;
• более сложное производство;
• измененные требования к смазке и топливу.

В автомобильных двигателях применяются жидкостные системы охлаждения, но для моделей мотоциклетного типа чаще используется воздушная, она ограниченно используется и в машинах.

Устройство жидкостной системы охлаждения

Следующие детали относятся к основным составляющим жидкостной системы охлаждения:

• водяная рубашка двигателя;
• вентилятор;
• радиатор;
• помпа (центробежный насос);
• термостат;
• бачок расширительный;
• теплообменник отопителя;
• составляющие элементы управления.

Водяная рубашка двигателя – плоскость между стенками агрегата, которая нужна для охлаждения определенных участков. Механизм, который отдает тепло, созданное мотором во время работы, называется радиатор системы охлаждения. Он состоит из множества изогнутых алюминиевых труб, имеющих ребра для улучшения теплоотдачи. При граничном нагревании охлаждающей жидкости включается вентилятор, который ускоряет циркуляцию воздуха, окружающего радиатор.

Из блока управления запускаются добавочные насосы, которые устанавливают на автомобили с турбированными двигателями. Центробежный, который также называется помпой, обеспечивает непрерывное движение жидкости во время работы мотора. Привод для помпы может быть различным, например, ременным или шестеренчатым.

Устройством, обеспечивающим нужную температуру жидкости для охлаждения ДВС, является термостат. Это биметаллический/электронный клапан, который располагается между входным отверстием радиатора и рубашкой охлаждения. Когда двигатель остывает, термостат закрыт, и остужающая жидкость циркулирует внутри мотора, не достигая радиатора. Когда температура влаги нагревается до граничной, клапан открывается, и система работает на полную мощность.

В системе охлаждения важную роль играет расширительный бачок: его функция – в обеспечении запаса охлаждающей жидкости. Он также способен справиться с изменениями объема влаги в системе из-за колебаний температуры. Механизм, предназначенный для подогрева воздуха в салоне транспортного средства (ТС), называется радиатором отопителя. Набор рабочей жидкости происходит возле входа в рубашку мотора. Датчик температуры, электронный блок управления и исполнительные устройства – все это существенные компоненты системы охлаждения ДВС, которые обеспечивают координацию действий и оптимальное функционирование.

Принцип действия системы охлаждения дизельного двигателя

Управление смесительной заслонкой EGR происходит после завершения первого этапа прогрева, когда температура охлаждающей жидкости изменяется в зависимости от состояния окружающего воздуха. В этот момент холодная рабочая влага из выпускного канала радиатора добавляется в систему. Это позволяет снизить температуру охлаждающей жидкости в теплообменниках EGR. В результате повышается эффективность работы системы и снижается выброс окисей азота (NOx).

Когда температура и давление возрастают, перепускной клапан открывается, и охлаждающая жидкость начинает циркулировать через него. При достижении 88 °C главный термостат дизельного двигателя и смесительная заслонка радиатора трансмиссионного масла открываются, обеспечивая циркуляцию остывающей жидкости через главный радиатор. С постепенным его открытием до полного (при 95 °C), перепускной клапан медленно закрывается, что позволяет всей охлаждающей влаге циркулировать через отопитель или радиатор.

Верхняя часть правого бачка пропускает остывающую жидкость, которая затем проходит через радиатор и охлаждается воздухом. Сердцевина этого элемента обеспечивает процесс. Затем немного охлаждающей жидкости из радиатора и верхней части двигателя переходит в расширительный бачок. В там происходит отделение воздуха. В сложных условиях движения (буксировка или высокий нагрев наружного воздуха) идет дополнительное охлаждение секции радиатора и специального топливного радиатора с использованием охлаждающей влаги низкой температуры. Это обеспечит эффективный теплообмен между данными системами и жидкостью, поддерживая ее состояние в требуемых пределах нагрева.

Принцип действия системы охлаждения дизельного двигателя

Вентилятор охлаждения управляется модулем ЕСМ, который отслеживает накаливание системы охлаждения с помощью датчика температуры охлаждающей жидкости (ЕСТ), расположенного в контуре. Сигналы этого устройства модуль ЕСМ использует для контроля работы вентилятора охлаждения.

Электровентилятор с вязкостной муфтой используется при регулировании нагрева охлаждающей жидкости. Управление идет с помощью широтно-модулированного сигнала (PWM) с рабочим циклом от 0 до 100 %, который формируется блоком ЕСМ на основе таких исходных данных:

• Величина температуры охлаждающей жидкости.
• Показатель нагрева наружного воздуха.
• Величина температуры воздухозабора двигателя.
• Показатель давления в системе кондиционирования воздуха (А/С).
• Работа реле А/С.
• Величина температуры трансмиссионного масла.

Максимальная доступная скорость вентилятора зависит от частоты вращения коленчатого вала дизеля, поскольку первый работает с переменной скоростью и приводится в движение напрямую от второго. При высокой частоте вентилятор постепенно дезактивируется для защиты муфты в сборе. Система, обеспечивающая его работу, обладает очень высоким уровнем мощности до 5 кВт, и превосходит вязкостные вентиляторы с механическим управлением по характеристикам шума и расхода топлива.

Для компенсации встречного напора воздуха вентилятор вращается со скоростью, зависящей от темпа движения ТС. Сигнал о скорости последнего передается от блока управления антиблокировочной тормозной системой по шине CAN. Регулировка быстроты вращения вентилятора в этом случае осуществляется.

Обслуживание системы охлаждения дизельного двигателя

Регулярно проводите проверку и дозаправку охлаждающей жидкости в радиаторе, осуществляйте настройку ремней привода вентилятора каждые 60 моточасов при обслуживании системы охлаждения. Натяжение этих ремней проверяют специальным устройством в таком порядке:

• Чтобы вернуть устройство в исходное положение, необходимо раздвинуть подвижные сегменты так, чтобы их нижние торцы находились на одной линии, а затем установить указатель нагрузки на нулевое значение кнопкой.
• Отрегулируйте натяжение ремня, если прогиб не соответствует нужному значению. Установите устройство на ремень между шкивами и нажмите на корпус-ручку в середине пролета. Проверяйте показания указателя нагрузки и внимательно следите за ними. Сегменты устройства будут проворачиваться на угол, пропорциональный стреле прогиба, когда ремень нагружен. Как только нагрузка достигнет 40 Н (4 кгс), снимите устройство и определите прогиб ремня по шкале на сегментах.

Для определения прогиба, когда нет устройства, можно использовать нажатие на ремень с помощью пружинного динамометра или груза. Тогда надо приложить усилие в середине прогиба между шкивами и создать силу в 40 Н.

Для регулировки натяжения ремней привода вентилятора нужно выполнить следующие действия:

Проводят одновременно проверку натяжения ремней привода вентилятора и насоса и их регулировку, и замену при чрезмерной вытяжке или обрыве одного из них. При установке новых ремней требуется соблюдать разницу между их длинами, которая не должна превышать 4 мм.

Чтобы система охлаждения, работающая на основе воды, функционировала оптимально, важно использовать только чистую влагу (лучше кипяченую, дождевую или снеговую), которая образует наименьшее количество накипи. Последняя осаждается на стенках рубашки блока цилиндров дизеля, гильз головки цилиндров и трубках радиатора, приводя к падению производительности и технического состояния системы.

Полная заправка системы охлаждения требует, чтобы вода или специальная жидкость была налита до уровня горловины радиатора. После пуска дизеля, рекомендуется дать ему поработать 3-5 минут. Это нужно, чтобы устранить возможные воздушные пузыри из труднодоступных участков системы. При необходимости долива после остановки дизеля, это также следует сделать.

Не рекомендуется работать с дизелем, если система охлаждения не полностью заполнена, так как это может привести к перегреву и, в конечном итоге, к застреванию поршней.

Часто задаваемые вопросы об охлаждении дизельного двигателя

Что произойдет, если система охлаждения дизельного мотора не справится с температурой?

Регулярное обслуживание и проверка этой системы является важной мерой, которая позволяет избежать возможного перегрева двигателя и повреждения механизма. При высоких температурах возможно появление трещин или деформаций деталей мотора, что может нанести серьезный ущерб его работе. Поэтому надо обратить особое внимание на состояние системы охлаждения и вовремя производить ее техническое обслуживание. От надлежащего ухода за ней зависит не только нормальное функционирование двигателя, но и его долговечность.

Что влияет на эффективность охлаждения?

Для обеспечения качественной работы системы охлаждения критически важно оптимально подобрать объем охлаждающей жидкости. Перегрев двигателя возникает при ее недостатке, а избыток может вызывать сбои в циркуляции и ухудшать процесс его остывания.

Что влияет на эффективность охлаждения

Почему нужно чистить радиатор?

Недостаточное охлаждение двигателя может быть вызвано засором или дефектом радиатора, что в свою очередь снижает эффективность системы охлаждения. Оптимальная чистота и целостность поверхности этого устройства – ключевые факторы достижения его максимальной действенности.

Надежная работа дизельного двигателя зависит от эффективной циркуляции охлаждающей жидкости и множества факторов, влияющих на его оптимальную температуру. Система охлаждения имеет ключевое значение в этом процессе. Чтобы продлить срок службы и повысить эффективность двигателя, надо осуществлять правильное обслуживание и уход за ней. Помните, что надежность автомобиля зависит от правильно функционирующей системы охлаждения.