Система охолодження призначена для охолодження деталей двигуна, що нагріваються в результаті його роботи. На сучасних автомобілях система охолодження, крім основної функції, виконує ряд інших функцій, в тому числі:
Залежно від способу охолодження розрізняють наступні види систем охолодження: рідинна (закритого типу), повітряна (відкритого типу) та комбінована. В системі рідинного охолодження тепло від нагрітих частин двигуна відводиться потоком рідини. Повітряна система для охолодження використовує потік повітря. Комбінована система об'єднує рідинну і повітряну системи.
На автомобілях найбільшого поширення набули система рідинного охолодження. Дана система забезпечує рівномірне і ефективне охолодження, а також має менший рівень шуму. Тому, пристрій і принцип дії системи охолодження розглянуті на прикладі системи рідинного охолодження.
Конструкція системи охолодження бензинового і дизельного двигунів подібні. Система охолодження двигуна включає безліч елементів, серед яких радіатор охолоджувальної рідини, масляний радіатор, теплообмінник опалювача, вентилятор радіатора, відцентровий насос, а також розширювальний бачок і термостат. У схему системи охолодження включена «сорочка охолодження» двигуна. Для регулювання роботи системи використовуються елементи управління.
Радіатор призначений для охолодження нагрітої охолоджуючої рідини потоком повітря. Для збільшення тепловіддачі радіатор має спеціальне трубчасте пристрій.
Поряд з основним радіатором в системі охолодження можуть встановлюватися масляний радіатор і радіатор системи рециркуляції відпрацьованих газів. Масляний радіатор служить для охолодження масла в системі змащення.
Радіатор системи рециркуляції відпрацьованих газів охолоджує відпрацьовані гази, чим досягається зниження температури згоряння паливно-повітряної суміші і утворення оксидів азоту. Роботу радіатора відпрацьованих газів забезпечує додатковий насос циркуляції охолоджуючої рідини, що входить в систему охолодження.
Теплообмінник опалювача виконує функцію, протилежну радіатора системи охолодження. Теплообмінник нагріває, що проходить через нього, повітря. Для ефективної роботи теплообмінник опалювача встановлюється безпосередньо біля виходу нагрітої охолоджуючої рідини з двигуна.
Для компенсації зміни обсягу охолоджуючої рідини внаслідок температури в системі встановлюється розширювальний бачок. Заповнення системи охолоджувальною рідиною зазвичай здійснюється через розширювальний бачок.
Циркуляція охолоджувальної рідини в системі забезпечується відцентровим насосом. У побуті відцентровий насос називають помпою. Відцентровий насос може мати різний привід: шестерінчастий, пасової та ін. На деяких двигунах, обладнаних турбонаддувом, для охолодження наддувочного повітря і турбокомпресора встановлюється додатковий насос циркуляції охолоджуючої рідини, що підключається блоком управління двигуном.
термостат призначений для регулювання кількості охолоджувальної рідини, що проходить через радіатор, чим забезпечується оптимальний температурний режим в системі. Термостат встановлюється в патрубку між радіатором і «сорочкою охолодження» двигуна.
На потужних двигунах встановлюється термостат з електричним підігрівом, який забезпечує двоступенева регулювання температури охолоджуючої рідини. Для цього в конструкції термостата передбачено три робочих положення: закрите, частково відкрите і повністю відкрите. При повному навантаженні на двигун за допомогою електричного підігріву термостата проводиться його повне відкриття. При цьому температура охолоджуючої рідини знижується до 90 ° С, зменшується схильність двигуна до детонації. В інших випадках температура охолоджуючої рідини підтримується в межах 105 ° С.
вентилятор радіатора служить для підвищення інтенсивності охолодження рідини в радіаторі. Вентилятор може мати різний привід:
- механічний (постійне з'єднання з колінчастим валом двигуна);
- електричний (керований електродвигун);
- гідравлічний (гідромуфта).
Найбільшого поширення набув електричний привід вентилятора, що забезпечує широкі можливості для регулювання.
Типовими елементами управління системи охолодження є датчик температури охолоджуючої рідини, електронний блок управління і різні виконавчі пристрої.
Датчик температури охолоджуючої рідини фіксує значення контрольованого параметра і перетворює його в електричний сигнал. Для розширення функцій системи охолодження (охолодження відпрацьованих газів в системі рециркуляції відпрацьованих газів, регулювання роботи вентилятора і ін.) На виході радіатора встановлюється додатковий датчик температури охолоджуючої рідини.
Сигнали від датчика приймає електронний блок управління і перетворює їх в управлінський вплив на виконавчі пристрої. Використовується, як правило, блок керування двигуном з устанавленнимі відповідним програмним забезпеченням.
У роботі системи управління можуть використовуватися такі виконавчі пристрої: нагрівач термостата, реле додаткового насоса охолоджуючої рідини, блок управління вентилятором радіатора, реле охолодження двигуна після зупинки.
Принцип роботи системи охолодження
Роботу системи охолодження забезпечує система управління двигуном. У сучасних двигунах алгоритм роботи реалізований на основі математичної моделі, яка враховує різні параметри (температуру охолоджуючої рідини, температуру масла, зовнішню температуру і ін.) І задає оптимальні умови включення і час роботи конструктивних елементів.
Охолоджуюча рідина в системі має примусову циркуляцію, яку забезпечує відцентровий насос. Рух рідини здійснюється через «сорочку охолодження» двигуна. При цьому відбувається охолодження двигуна і нагрів охолоджуючої рідини. Напрямок руху рідини в "сорочці охолодження" може бути поздовжнім (від першого циліндра до останнього) або поперечним (від випускного колектора до впускного).
Залежно від температури рідина циркулює по малому або великому колу. При запуску двигуна сам двигун і охолоджуюча рідина в ньому холодні. Для прискорення прогріву двигуна охолоджуюча рідина рухається по малому колу, минаючи радіатор. Термостат при цьому закритий.
У міру нагрівання охолоджуючої рідини термостат відкривається, і охолоджуюча рідина рухається по великому колу - через радіатор. Нагріта рідина проходить через радіатор, де охолоджується зустрічним потоком повітря. При необхідності рідина охолоджується потоком повітря від вентилятора.
Після охолодження рідину знову надходить в «сорочку охолодження» двигуна. В ході роботи двигуна цикл руху охолоджувальної рідини багаторазово повторюється.
На автомобілях c турбонаддувом може застосовуватися двоконтурна система охолодження , В якій один контур відповідає за охолодження двигуна, інший - за охолодження наддувочного повітря.