Прежде чем перейти к сути, напомним: наши статьи адресованы всем работающим в авторемонтном бизнесе. В том числе и не имеющим технического образования. Поэтому просим технарей отнестись к тексту с пониманием: то что представляется вам элементарным, может оказаться интересным и полезным вашим коллегам, непосредственно в ремонте не занятым. А теперь к нашей теме.

Неисправности системы охлаждения приводят к перегреву двигателя и в итоге к выходу его из строя. На фото ниже представлена головка блока с треснувшими перемычками. Причина – длительные перегревы, которые водитель просто-напросто игнорировал.

Трещины на перемычках между седлами клапанов и посадочными местами под вихревые камеры на головке блока легкового дизеля

Многие неполадки обнаружить легко – например, прогрызенные крысами шланги или выбросы охлаждающей жидкости (ОЖ) через дренажные отверстия при перегреве.

Но повреждения могут быть скрытыми и растянутыми по времени, и в этом их коварство. Например, незначительные утечки ОЖ в уплотнениях или через изношенный сальник водяного насоса проявляются не сразу. Поэтому необходимо контролировать уровень жидкости в расширительном бачке – например, при ежедневном осмотре или очередном ТО. И при необходимости восполнять небольшие потери жидкости.

Но для поиска более серьезных неисправностей необходимо четко представлять, как устроена система жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания.

Система эта состоит из водяной рубашки самого двигателя, водяного насоса, основного радиатора, радиатора отопителя, термостата, вентилятора с электрическим или механическим приводом и расширительного бачка, а также необходимых шлангов и трубопроводов. Кроме того, в некоторых двигателях предусматривают еще один теплообменник для охлаждения моторного масла (масляный радиатор).

Схема жидкостной системы охлаждения автомобильного двигателя

Обозначения на схеме:

P – Водяной насос

Т – Термостат

AGB – Расширительный бачок

KU – Радиатор

KL – Вентилятор

EM– Электродвигатель вентилятора

OW – Водо-масляный теплообменник (масляный радиатор)

HWT – Отопитель

Компоненты системы охлаждения составляют тепловой контур, который обычно отводит тепло от нагретых деталей и узлов посредством конвекции. Отводимое тепло вместе с ОЖ передается в радиатор, а затем в окружающую среду. Для перекачки жидкости обычно используют центробежные или осевые насосы.

Эффективность охлаждения определяется количеством тепла, отводимого от радиатора. Кроме того, охлаждение заглушенного двигателя может осуществляться с помощью водяного насоса и вентилятора с электроприводом.

При прогреве двигателя термостат закрыт, охлаждающая жидкость не циркулирует через радиатор, а возвращается из термостата обратно в двигатель (пунктирная стрелка на рисунке). Поэтому циркулирующая в системе ОЖ относительно быстро нагревается.

Прогрев холодного двигателя на холостом ходу (что часто делается зимой), является вредным и даже опасным. Избыточное количество топлива, необходимое для поддержания работы двигателя, попадает на стенки цилиндров, разжижает масляную пленку и повышает уровень масла в поддоне. А пары воды, образующиеся в камере сгорания, попадают через поршневые кольца в моторное масло, резко ухудшая его свойства. Результат – коррозия деталей, а также повышенный износ подшипниковых узлов, поршней и зеркала цилиндров.

При зимней эксплуатации следует по возможности избегать коротких поездок и прогревать мотор при медленном движении без резких увеличений оборотов. А наилучшее решение – использование автономного подогревателя охлаждающей жидкости и моторного масла.

По мере того, как охлаждающая жидкость нагревается, термостат открывается и поток начинает циркулировать по большому кругу – через радиатор. При этом ОЖ, находящаяся в радиаторе, постепенно включается в процесс нагрева. А при достижении рабочей температуры поток охлаждающей жидкости полностью проходит через радиатор.

При температурах охлаждающей жидкости, близких к температуре кипения, давление пара в системе значительно увеличивается. При этом в самых горячих точках и в зонах с низким статическим давлением, может возникать кавитация – опасное явление, хорошо знакомое нам по предыдущим публикациям.

Чтобы избежать кавитации в водяном насосе, его располагают в наиболее холодной части охлаждающего контура – между выходом из радиатора и входом в блок цилиндров.

В местах, где сечение жидкостных каналов резко сужается, возникают большие скорости потока. Это приводит к уменьшению статического давления, образованию паровоздушных пузырьков и провоцирует кавитацию. Поэтому конструкторы двигателей стараются сделать сечения каналов максимально большими.

Кавитационные повреждения крыльчатки водяного насоса

Расширительный бачок, этот простенький пластиковый сосуд тоже важен для предотвращения кавитации в системе охлаждения. Суть в следующем. В бачок поступает поток горячей ОЖ. Воздушная подушка в бачке нагревается, способствуя росту давления и препятствуя возникновению кавитации.

Роль термостата мы уже отметили. Всегда ли он работает правильно? Если есть сомнения, его работу проверяют в емкости с подогреваемой жидкостью. Так определяется температура открытия термостата и, следовательно, момент переключения охлаждающих контуров.

Надежная работа системы охлаждения зависит и от герметичности прокладки головки блока цилиндров. Газы, попадающие из цилиндров в охлаждающую жидкость, вызывают быстрый перегрев двигателя, деформацию головки блока и образование в ней трещин. Печальный результат представлен на фото в начале статьи.

Теперь несколько слов об ОЖ – охлаждающей жидкости. Когда-то ее роль выполняла простая вода. Но при эксплуатации автомобиля в холодном климате использование воды затруднительно – можно «разморозить» блок цилиндров, головку блока и радиатор. Поэтому шоферы на ночных стоянках сливали воду из системы охлаждения, а утром заливали ее заново.

Сегодня воду сменил антифриз – низкозамерзающий водный раствор на основе этиленгликоля или пропиленгликоля. Эти многоатомные спирты довольно агрессивны к металлам и материалам трубопроводов, поэтому в растворы добавляют большое количество присадок, включая ингибиторы коррозии металлов. В «топовых» продуктах число присадок доходит до сорока.

А в целом к современным ОЖ предъявляются следующие требования:

• высокие теплоемкость и теплопроводность;
• высокая температура кипения;
• низкая температура замерзания (точнее, застывания);
• способность надежно и долговременно защищать элементы системы охлаждения от коррозии, эрозии и кавитационных повреждений;
• отсутствие вспенивания ОЖ в условиях высокой температуры и интенсивной циркуляции;
• химическая нейтральность при взаимодействии с пластмассовыми и резиновыми деталями системы охлаждения.

Некачественный антифриз может нанести деталям двигателя серьезные повреждения. Пример – на фото ниже.

Коррозионные и эрозионные повреждения головки блока цилиндров (проеденные дорожки) – результат применения некачественного антифриза без необходимых присадок

Далее мы назовем еще несколько причин возникновения неисправностей системы охлаждения.

Некачественная вода. В рецептуре антифризов необходимо использовать только дистиллированную воду. Обычная вода содержит множество растворенных и взвешенных примесей, которые приводят к образованию отложений в полостях теплообменников. Теплопроводность этих отложений очень плохая, что снижает эффективность охлаждения двигателя. Да и пропускная способность каналов уменьшается.

Кавитация. О ней мы уже рассказали. Немного дополним. Вибрация узлов и деталей двигателя нередко приводит к падению давления охлаждающей жидкости, циркулирующей в системе охлаждения. А при падении давления возникает кавитация, разрушающая наружные поверхности «мокрых» гильз цилиндров и деталей водяных насосов.

Особенности конструкционных материалов. Трубопроводы, клапаны, насосы и теплообменники в системе охлаждения изготовлены из различных металлов (сплавов). В местах соединения этих компонентов может возникать разность потенциалов. Она приводит к электрохимической коррозии и разрушению деталей, изготовленных из более активных материалов. Эту опасность следует учитывать при использовании разнородных металлов, например, в соединениях алюминия и меди.

Условия хранения запчастей. Нарушение этих условий может вызвать образование конденсата. Для надлежащего длительного хранения деталей и узлов необходима качественная защита от коррозии.

Внешние загрязнения. Воздух, проходящий через радиаторы транспортного средства, может содержать частицы продуктов износа механизмов, в частности тормозной системы. Это мелкие частицы чугуна и цветных металлов (меди, латуни и т. д.), входящих в состав тормозных дисков и колодок. Они могут спровоцировать электрохимическую коррозию.

Условия эксплуатации. Требования к снижению расхода топлива привели к смещению максимального крутящего момента в сторону более низких оборотов. Это, в свою очередь, приводит к снижению скорости работы масляного и водяного насосов, а значит, к менее эффективному охлаждению.

Механические повреждения. Системы охлаждения состоят из большого числа компонентов. Неудивительно, что из-за особенностей их монтажа, а также под воздействием нагрузок при эксплуатации (пульсации давления, вибрации, температурные деформации и т.д.) соединения деталей могут ослабевать. А в некоторых случаях возможно образование усталостных трещин и изломов на трубках.

Список этот можно продолжить. Но мы полагаем, что сказанного вполне достаточно, чтобы относиться в системе охлаждения двигателя с пристальным вниманием и уважением.