1; Назначение, устройство и работа

1 Назначение, устройство и работа.

Система охлаждения служит для поддержания оптимального теплового режима двигателя с помощью регулируемого отвода тепла от наиболее нагретых деталей двигателя. Высокая температура газов вызывает интенсивный нагрев деталей. До 35% тепла от сгорания топлива в цилиндрах идет на нагрев деталей. Температурный режим двигателя не должен меняться в зависимости от нагрузки, и температуры окружающего воздуха. Принудительный отвод тепла предотвращает заедание (заклинивание) подвижных деталей при их расширении, выгорания масла, уменьшает трение и интенсивность износа.

Излишний отвод тепла не приводит к аварийной ситуации, но существенно ухудшает топливную экономичность, снижает мощность и срок эксплуатации двигателя. В этом случае конденсируются пары топлива, смывается смазка, разжижается масло. Поэтому двигатель следует охлаждать до оптимальной температуры – обеспечивающей получение максимальной мощности, экономичности и срока эксплуатации.

На современных поршневых двигателях применяют жидкостное или воздушное охлаждение. При воздушной системе охлаждения цилиндры и их головки для увеличения поверхностного охлаждения снабжены большим количеством ребер. Охлаждающий воздух от вентилятора поступает к цилиндрам по направляющим кожухам, обеспечивая их равномерное охлаждение. Нагретый воздух выходит через специальный раструб в котором установлена воздушная заслонка, поворотом которой (вручную или автоматически) меняется интенсивность охлаждения. В воздушной системе охлаждения отсутствует радиатор, жидкостный насос, каналы и трубопроводы для охлаждающей жидкости, поэтому к преимуществам такой системы относятся простота конструкции, уменьшение массы, удобство обслуживания и, кроме того, исключается опасность размораживания двигателя зимой. Размораживание, т.е. замерзание воды в системе водяного охлаждения, приводит к образованию трещин в блоке цилиндров. К недостаткам воздушной системы охлаждения относятся необходимость сравнительно большой мощности двигателя для приведения в действие вентилятора и затрудненный пуск двигателя при низкой температуре.

Наибольшее распространение получили жидкостные системы охлаждения с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости, как более эффективные, менее шумные и обеспечивающие лучшие условия пуска и прогрева при низких температурах.

Принципиальная схема системы с принудительным охлаждением приведена на рис. 1. Основные элементы системы: рубашка охлаждения блока 1 и головки 2 цилиндров; центробежный насос 12, термостат 5, радиатор 7 объединяются с помощью соединительных патрубков 11.

Рис. 1 Принципиальная схема

Принудительная циркуляция жидкости обеспечивается насосом 12, приводимом от коленчатого вала двигателя. Жидкость соприкасается с нагретыми поверхностями рубашек охлаждения, нагревается и поступает в верхний бачок 6, радиатор по трубкам радиатора, обдувается воздухом, поступает в нижний бачок 7 радиатора, при этом охлаждается. Охлажденная жидкость по патрубку 11 поступает в насос 4 и вновь подводится к наиболее нагретым частям двигателя. Для быстрого прогрева в системе охлаждения установлен термостат 5. Когда двигатель не прогрет, запорный клапан закрыт и жидкость не может попасть в радиатор. Она циркулирует по «малому» кругу, включающему насос, рубашки, термостат. Поэтому она быстро прогревается, при этом запорный клапан открывается и в круг циркуляции включается радиатор. Проходное сечение клапана регулируется автоматически, в зависимости от температуры охлаждающей жидкости. Дополнительно, температурный режим двигателя внутреннего сгорания может поддерживаться за счет изменения интенсивности воздушного потока – жалюзями или дополнительным электрическим вентилятором.

Основная особенность системы охлаждения современного двигателя – принудительный способ охлаждения каждой из рабочей поверхностей без смены направления движения жидкости. В этом случае эффективно используется тепловое движение жидкости (за счет разности температур слоев), совпадающее по направлению с циркуляцией за счет насоса. Другая особенность – возможность циркуляции жидкости одновременно по «большому» и «малому» кругу циркуляции, и по каждому контуру в отдельности.

Большой коэффициент объемного расширения охлаждающей жидкости делает обязательным применение расширительного бачка 10 в системе охлаждения.

Контроль температуры охлаждающей жидкости осуществляется с помощью дистанционных магнитоэлектрических термометров, состоящих из указателей и встроенных в систему охлаждения датчиков. О перегреве жидкости в системе охлаждения сигнализирует контрольная лампочка, установленная на щитке приборов (автомобили (ЗИЛ-130, ГАЗ-53-12, ГАЗ-24-10) и соединенная с термодатчиком, ввернутым в верхний бачок радиатора.

Кроме основного назначения, система охлаждения двигателя используется для отопления пассажирского помещения кузовов легковых автомобилей и автобусов, а также кабин грузовых автомобилей. Для этой цели в отопительной системе имеются специально встроенные в салон кузова или кабины радиаторы, к которым через кран и шланги нагретая жидкость подается из системы охлаждения двигателя.

В качестве охлаждающих жидкостей применяется вода или ее этиленгликолевые смеси – антифризы. Температура кипения этих жидкостей значительно превышает 100 °С, а присадки значительно уменьшают коррозию металлов, трения, вспенивания, стабилизируют химический состав. Широкое распространение получили смеси, замерзающие при низкой температуре: ТОСОЛ А-40 и ТОСОЛ А-65. Оба антифриза получаются разбавлением технического этиленгликоля водой, например ТОСОЛ А-40 представляет собой 50%-ную смесь воды с этиленгликолем, которая при температуре – 40 °С превращается не в лед, а в густую массу, не вызывающую повреждения блока цилиндров или радиатора.

Антифриз: он действительно нужен моему автомобилю?

Двигатель автомобиля генерирует большое количество тепла, и если данный процесс не контролировать, то это может привести к серьезному повреждению. По этой причине антифриз важен для вашего автомобиля. Антифриз после его смешивания с водой и добавления в радиатор помогает регулировать температуру, одновременно защищая и смазывая разные металлические детали в системе охлаждения двигателя.

Что такое антифриз и почему он так важен для автомобиля?

Антифриз – это слегка окрашенная жидкость, которая (вместе с водой) заливается в радиатор для оказания помощи в регулировании температуры двигателя. Ее важным компонентом является этиленгликоль, который снижает температуру замерзания воды и повышает ее температуру закипания. Это защищает воду в радиаторе автомобиля от замерзания, закипания и испарения. Антифриз, наряду с топливом и маслом, важен для надлежащей работы автомобиля. Без антифриза тепло, возникающее в процессе сгорания топлива, приведет к быстрому перегреву двигателя или даже к его полному заклиниванию. Антифриз также смазывает компоненты системы, которые контактируют с водой, и защищает металлические компоненты от коррозии.

Антифриз и охлаждающая жидкость — это одно и то же?

Термины «Антифриз» и «Охлаждающая жидкость» зачастую используются взаимозаменяемым образом, однако, это не совсем правильно. Антифриз это один из компонентов охлаждающей жидкости двигателя. Если говорить точнее, то охлаждающая жидкость это смесь антифриза и воды. Для охлаждения двигателя недостаточно только одной воды. Тепло, возникающее в процесс сгорания топлива, приведет к ее закипанию. Летом вода будет испаряться, а зимой она будет замерзать, что делает ее бесполезной. Большинство производителей автомобилей рекомендуют смешивать воду и антифриз в радиаторе в пропорции 50/50.

Почему требуется замена антифриза?

Со временем антифриз, как и все жидкости в автомобиле, теряет свои рабочие характеристики, а его кислотность повышается. Это вызывает коррозию, которая ведет к повреждению радиатора и прочих важных компонентов системы охлаждения, таких как насос, шланги, термостат и крышка радиатора.

В радиаторе автомобиля также могут скапливаться ржавчина, грязь и прочие вредные частицы. Такие загрязняющие вещества могут снижать способность антифриза регулировать температуру двигателя. Это ведет, в свою очередь, к перегреву двигателя, разрыву блока цилиндров и даже к привариванию поршня к цилиндру.

Как часто следует проводить замену антифриза и как это делается?

Всегда сначала читайте инструкцию по эксплуатации автомобиля. Как правило, замена антифриза выполняется каждые 48,000 км (30,000 миль) или один раз в три года, в зависимости от того, что наступит раньше. Перед заменой антифриза подождите, пока не остынут радиатор и двигатель автомобиля. На это, как минимум, требуется один час. Откройте капот и проверьте радиатор и шланги на наличие трещин и утечек. Поврежденные детали необходимо заменить или отремонтировать. Снимите крышку радиатора. Выкрутите сливную пробку радиатора и слейте охлаждающую жидкость. Закрутите сливную пробку, заправьте радиатор дистиллированной водой и запустите двигатель на 10 минут. Дайте двигателю остыть и снова слейте жидкость. Всегда заправляйте радиатор с его промывкой, используя дистиллированную воду. Повторяйте эту процедуру до тех пор, пока сливаемая вода не будет чистой. После завершения промывки залейте в радиатор смесь антифриза и дистиллированной воды в пропорции 50/50 и закройте радиатор крышкой.

Как заливать антифриз в автомобиль?

Убедитесь в том, что двигатель и радиатор остыли. Для этого требуется, как минимум, один час. Подготовьте точную смесь антифриза и дистиллированной воды в пропорции 50/50. Осторожно снимите крышку радиатора, залейте раствор антифриза и закройте радиатор крышкой.

Инструкция по эксплуатации автомобиля является последней инстанцией по таким процедурам как эта, поэтому всегда, сначала читайте инструкцию по эксплуатации. Также важно помнить о том, что система охлаждения автомобиля находится под давлением и аккумулирует опасные количества тепла. Никогда не выполняйте такую процедуру при нагретом двигателе и радиаторе. Несоблюдение мер безопасности может привести к серьезному телесному повреждению.

Что регулирует температуру двигателя

Опыт эксплуатации двигателей внутреннего сгорания и специ­ально поставленные исследования показали, что температура в системе охлаждения двигателя существенно влияет как на ос­новные эффективные показатели его работы (мощность, экономич­ность), так и на интенсивность износа трущихся поверхностей.

В формуле, определяющей эффективную мощность двигателя:

постоянный коэффициент D _N практически не зависит от темпера­туры Т охлаждающей воды. Поэтому наибольшее значение эф­фективной мощности при прочих равных условиях соответствует наибольшим значениям произведения ? _V ? _M * ? _i / ? для выбранного скоростного режима ?.

По мере увеличения температуры Т в системе охлаждения уменьшается количество теплоты, отдаваемой рабочими газами в систему охлаждения. Однако основная часть оставшейся теп­лоты в цилиндре (85—90%) расходуется на подогрев его стенок и лишь 10—15% идет на увеличение полезной работы. Поэтому с ростом температуры охлаждающей воды происходит весьма незначительное повышение индикаторного КПД двигателя ? _i . Одновременно с этим возрастание температуры стенок цилиндра приводит к увеличению подогрева свежего заряда, уменьшению его плотности, а следовательно, и к уменьшению коэффициента наполнения ? _? и к незначительному снижению коэффициента избытка воздуха ?.

Одновременно с этим увеличение Т вызывает уменьшение вязкости смазывающего масла, что способствует уменьшению потерь на трение и увеличение механического КПД двигателя ? _м .

Суммарное влияние всех названных факторов по мере роста Т дает некоторое снижение индикаторной мощности N _i и увеличе­ние эффективной мощности N _е , так как интенсивность увеличе­ния ? _м выше интенсивности падения N _i .

При прочих равных условиях эффективная мощность дости­гает своего наибольшего значения при температуре в системе охлаждения около 348 К и почти не изменяется до 358 К. Дальнейшее увеличение температуры в системе охлаждения может вызвать некоторое снижение N _е из-за ухудшения условий смазки трущихся поверхностей.

Экономичность работы двигателя определяется значением удельного эффективного расхода топлива g _e Если учесть тенден­ции изменения ? _i и ? _м по мере увеличения температуры Т в си­стеме охлаждения, то нетрудно установить, что при увеличении Т удельный индикаторный расход топлива g _i постепенно увеличи­вается, в то время как удельный эффективный расход топлива g _е снижается и достигает своего минимального значения в интервале температур от 348 до 358 К.

Изменения эффективной мощности двигателя и удельного эф­фективного расхода топлива в зависимости от температуры в си­стеме охлаждения идентичны в двигателях различных типов, габаритных размеров и назначения.

Сказанное свидетельствует о том, что температуру в системе охлаждения двигателя целесообразно при всех режимах его работы поддерживать на одном и том же уровне в интервале тем­ператур от 348 до 358 К.

Однако температурный режим работы системы охлаждения двигателя необходимо выбирать не только на основе получения наивыгоднейших его эффективных показателей, но и на основе обеспечения заданного моторесурса, а это значит, что нужно установить такие условия работы, при которых износ трущихся поверхностей оказывался бы минимальным.

Для выяснения такого теплового режима работы двигателя были поставлены специальные экспериментальные исследования, которые показали,, что по мере роста температуры охлаждающей воды до 343 К степень износа резко снижается, затем интенсивность ее падения уменьшается, и после 348 К снижение степени износа становится несущественным.

С позиций получения минимальной степени износа трущихся поверхностей температуру в системе охлаждения необходимо поддерживать также в пределах 348—358 К вне зависимости от режима работы, типа и назначения двигателя (ГОСТ 12709—67). Следовательно, интервал температур 348—358 К в системе охлаждения двигателя является наивыгоднейшим, и необходимо стремиться к тому, чтобы поддерживать температуру в системе охлаждения двигателя в этом интервале при всех возможных ре­жимах работы двигателя.

Однако свойства двигателя как регулируемого объекта по температуре охлаждения таковы, что названный диапазон темпе­ратур поддерживаться в процессе эксплуатации практически не может без регулирующего воздействия на систему охлаждения. В связи с этим большинство двигателей внутреннего сгорания, работающих в широком диапазоне скоростных и нагрузочных режимов, снабжают однорежимными автоматическими регуля­торами температуры различной сложности по конструкции в за­висимости от требования точности поддержания заданного тепло­вого режима (348—358 К).

В некоторых случаях поддержание температуры охлажда­ющей воды двигателя в интервале 348—358 К оказывается либо недопустимым, либо нецелесообразным. Например, в проточных системах судовых двигателей поддержание температуры воды в зарубашечном объеме двигателя на уровне 348—358 К недо­пустимо из-за интенсивного отложения накипи и, следовательно, быстрого снижения теплоотводящих способностей поверхностей теплопередачи. Поэтому в таких двигателях создают системы ох­лаждения, обеспечивающие температуру воды на выходе не выше 328 К- В этом случае также устанавливают однорежимные авто­матические терморегуляторы, которые работают в интервале тем­ператур от 318 до 328 К (ГОСТ 12709—67).

В тепловозных теплосиловых установках с дизелями выбор температуры охлаждающей воды существенно влияет на размеры холодильных секций и, следовательно, на размеры всей установки в целом. Этим обусловливается использование в ряде случаев замкнутых систем высокотемпературного охлаждения. Система охлаждения в этом случае должна быть оборудована специальным паровоздушным клапаном, поддерживающим в системе охлажде­ния повышенное давление (0,12—0,13 МПа), при котором тем­пература охлаждающей воды увеличивается до 378 К. Это поз­воляет сократить размеры холодильной установки за счет уве­личения интенсивности теплоотдачи в окружающую среду. Сле­довательно, и в этих случаях система охлаждения двигателя дол­жна быть оборудована однорежимным автоматическим регуля­тором температуры с настройкой его на заданный уровень тем­пературы.

Правильно пользуемся современными климат-системами

Хорошо настроенная климатическая система ― инженерный шедевр. Учитываются даже такие нюансы, как используемая в то или иное время года одежда.

Правильный микроклимат в салоне автомобиля ― это не только вопрос комфорта. Если температура в кокпите повышается с 25 С° до 35, время реакции водителя увеличивается примерно на 20%. Например, фирма SEAT считает, что «перегретый» водитель опасен в той же степени, что и пьяный с содержанием алкоголя в крови 0,5 промилле. Кроме того, климатические системы помогают держать чистыми окна. Всё это вопрос не только уюта, но и безопасности.

Парадокс заключается в том, что мощности отопителей и кондиционеров достигают 8–10 кВт, тогда как для поддержания комфортной температуры человеческого тела необходимо в 50–100 раз меньше. Дело в том, что основную энергию приходится тратить на нагрев или охлаждение самого автомобиля, в частности элементов интерьера. Около трети поверхности тела пассажира соприкасается с сиденьем ― именно поэтому подогрев или вентиляция (охлаждение) сидений при малых затратах энергии дают большой эффект. Но климатическая система в любом случае должна подавать в салон не менее пяти-десяти кубометров воздуха в минуту, в зависимости от размера машины.

Считается, что в салоне наиболее комфортна температура от 18 до 22 С°. Это среднее значение, потому что ближе к полу должно быть на пять-восемь градусов теплее, чем в области головы. Такова физиология. Не зря бабушка надевала вам в детстве тёплые носки: греть надо прежде всего ноги. А охлаждать летом эффективнее всего грудь, спину и руки. Поэтому при отоплении основной поток горячего воздуха должен быть направлен вниз, а холодный напор летом ― в центральные дефлекторы. Кстати, с их помощью наиболее эффективно остывает и задняя часть салона.

Цифры, задаваемые вами на автоматическом климат-контроле, ― всего лишь некий условный индекс уюта, а не точная температура в градусах Цельсия. В разных частях света у людей свои привычки и представления о комфорте, и автопроизводители это учитывают. Одна и та же фактическая температура в салоне может соответствовать 20–22 «градусам», выставленным на пульте европейского автомобиля и 22–24 «градусам» ― в машине азиатского бренда. Поэтому пересев из Фольксвагена в Nissan, не удивляйтесь, что будете замерзать при привычной цифре «22» на дисплее.

Ручное управление направлением обдува ― тоже в некотором роде иллюзия. Даже если речь идёт об автомобиле с прямым механическим управлением «печкой», например, перевод рукоятки в положение «в ноги» означает лишь то, что вниз пойдёт основной поток. Десять-двадцать процентов воздуха всё равно будет подаваться на лобовое и боковые стёкла, чтобы они не запотевали, а разница температур между верхними и нижними слоями не стала дискомфортной. Сейчас почти все «печки» и «кондеи» достаточно мощны, а разница между плохими и хорошими системами заключена именно в нюансах подобных тонких настроек.

Раздельный климат-контроль ― безусловный плюс. Однако под одним и тем же названием скрываются системы разной степени совершенства. В бюджетных машинах можно индивидуально менять лишь температуру. Водитель, которому нужно разморозить боковые стёкла, неизбежно заберёт тепло от ног пассажиров. Продвинутые системы позволяют позонно управлять также направлением и интенсивностью обдува. И даже тонко настраивать разницу температур по слоям.

«Лицо» климат-контроля ― его пульт управления. Мы считаем, что он должен быть организован логично и рассчитан на руки в перчатках. Хорошо, когда даже в автоматическом режиме на дисплее показывается, куда и как дует климатическая система, а не просто горит Auto ― это спасает от лишних манипуляций. Для России особенно важно, чтобы легко было на ощупь включить рециркуляцию воздуха ― вероятность «упереться» на шоссе в дымящий КамАЗ или карбюраторный пазик, не имея возможности обогнать их на протяжении нескольких километров, очень велика. Спасение от сажи и вони в салоне ― только в закрытии заслонки рециркуляции.

Даже простейшие автоматические системы имеют датчик солнечной радиации, потому что когда солнечный свет попадает на кожу, наше восприятие температуры меняется. В более дорогих автомобилях таких датчиков может быть несколько. А ещё инфракрасные сенсоры запотевания стёкол (лобового и передних боковых), качества воздуха, содержания углекислого газа в салоне, информация от навигационной системы, например, о тоннелях… Продвинутые системы оценивают температуру в разных местах внутри блока HVAC. В общем, температура в салоне на самом деле постоянно меняется ― но если климат-контроль настроен классно, мы этого не замечаем.

В большинстве автомобилей климат-контроли работают адекватнее, чем среднестатистический водитель, управляющий микроклиматом вручную. Я регулярно езжу в такси, и, по моим наблюдениям, лишь единицы шофёров понимают, что и как нужно делать. Самые распространённые ошибки ― подача горячего воздуха не в ноги, а вверх и полное отключение вентилятора. Недостаток воздухообмена и неправильное распределение температуры в салоне ― прямой путь к утомлению и той самой потере адекватного времени реакции. Смысла в выключении вентилятора ― ноль: климатическая система фактически перестаёт функционировать вовсе.

Поэтому самый важный совет: не мешай машине работать! Выставить комфортный индекс температуры, нажать кнопку Auto и ничего не трогать. Но сначала надо позволить автоматике работать максимально эффективно ― открыть все дефлекторы, не заслонять датчики и не открывать окна и люк. Правда, если нежарко и нет опасности запотевания стёкол, можно вручную отключить кондиционер. Многие современные компрессоры регулируются по производительности плавно и не увеличивают расход топлива так драматически, как было лет 20 назад. Однако физику не обманешь: несколько процентов роста расхода всё равно «кондей» даёт.

Современные блоки HVAC (Heating, Ventilation, Air conditioning) ― то есть собственно «комбайны», готовящие и поставляющие воздух в салон, ― рассчитаны на постоянное использование кондиционера. Понятие «кран печки» фактически ушло в прошлое ― на большинстве машин охлаждающая жидкость циркулирует в радиаторе отопителя и зимой, и летом. Порой отопитель последовательно «врезан» в малый круг системы охлаждения, через него проходит вся жидкость, и на морозе «печка» начинает греть раньше и сильнее. Так сделано даже на вазовских машинах. Но летом раскалённый радиатор, пусть и перекрытый заслонками, тоже частично подогревает забортный воздух ― и рука тянется к кнопке A/C.

Вообще, отапливать автомобиль проще не становится. Чем эффективнее и экологичнее оказываются современные двигатели, тем меньше тепла они отдают. Чтобы скорее протопить салон, приходится идти на хитрости ― играть опережением зажигания, использовать частичную рециркуляцию воздуха и более дорогие паяные радиаторы. Эффективны электрические догреватели, некогда применявшиеся только с холодными дизелями, а сейчас необходимые и для экономичных малообъёмных турбомоторов.

Это вовсе не спиральные ТЭНы, как у бабушки на даче, а так называемые PTC-резисторы, где PTC переводится с английского как «позитивный температурный коэффициент». Нагревательный элемент изготавливается из легированной поликристаллической керамики на основе титаната бария, а смысл в том, что его производительность сама меняется в зависимости от температуры. Работают они при температуре около 270 С°, а КПД может превышать 90%! Обычно в легковушках применяются PTC-догреватели мощностью около одного-полутора киловатт.

Чисто конструктивно блоки HVAC почти не меняются, но совершенствуются в мелочах. Например, работают всё тише и эффективнее ― благодаря бесщёточным электродвигателям вентилятора, установленным на мягких опорах, а также специальному покрытию дефлекторов. Системы старт-стоп вынуждают применять испарители кондиционера с термоаккумуляторами ― запаянными трубками с жидкостью, встроенными в соты: чтобы прохлада была доступна и какое-то время после выключения двигателя. Всё чаще используются дефлекторы, в которых можно менять не только направление и интенсивность потока, но и его «фокусировку».

Новые подходы появляются разве что в связи с распространением электромобилей. Здесь от климатики требуется экономичность. Пяти минут работы шестикиловаттного отопителя автомобиля Tesla Model S достаточно, чтобы «украсть» примерно три километра запаса хода. Вместо традиционных систем есть смысл использовать «тепловые насосы», то есть «кондиционер наоборот».

Экономить начинают даже в мелочах: автоматика активнее использует режим рециркуляции, чтобы не тратить энергию на приведение «в должный вид» воздуха с улицы. Есть системы, отключающие воздухообмен в тех или иных зонах кузова, если там никто не сидит. В целом ― хорошо, когда важные системы автоматизируются и забирают у водителя часть рутины. Проблема только в том, что полностью адекватные климатические установки встречаются разве что в премиальных сегментах. И дело не только в числе датчиков или мощности РТС-догревателя ― но и в настройках, и в опыте автопроизводителя. Поэтому нажимая кнопку Auto, не теряем бдительности.

Система охлаждения двигателя с электронным регулированием

На параметры работы двигателя, среди прочего, существенно влияет оптимальный температурный режим охлаждающей жидкости. Повышенная температура охлаждающей жидкости при частичной нагрузке обеспечивает благоприятные условия для работы двигателя, что положительно влияет на расход топлива и токсичность отработавших газов. Благодаря пониженной температуре охлаждающей жидкости при полной нагрузке мощность двигателя увеличивается, вследствие охлаждения всасываемого воздуха и тем самым увеличения его количества, поступающего в двигатель.

Применение системы охлаждения с электронным регулированием температуры позволяет регулировать температуру жидкости при частичной нагрузке двигателя в пределах от 95 до 110°C и при полной нагрузке – от 85 до 95°C.

Система охлаждения двигателя с электронным регулированием оптимизирует температуру охлаждающей жидкости в соответствии с нагрузкой двигателя. Согласно программе оптимизации, заложенной в память блока управления двигателем, посредством действия термостата и вентиляторов достигается требуемая рабочая температура двигателя. Таким образом, температура охлаждающей жидкости приведена в соответствие с нагрузкой двигателя.

Схематично система охлаждения с электронным управлением показана на рисунке.

Рис. Система охлаждения с электронным управлением:
1 – расширительный бачок; 2 – радиатор системы отопления; 3 – клапан отключения радиатора системы отопления; 4 – распределитель охлаждающей жидкости с электронным термостатом; 5 – масляный радиатор коробки передач; 6 – датчик температуры охлаждающей жидкости (на выходе жидкости из двигателя); 7 – датчик температуры охлаждающей жидкости (на выходе жидкости из радиатора); 8 – масляный радиатор; 9 – вентиляторы; 10 – основной радиатор системы охлаждения; 11 – жидкостный насос

Основными отличительными составляющими системы охлаждения с электронным регулированием от обычной является наличие распределителя охлаждающей жидкости с электронным термостатом. В связи с введением электронного регулирования системы охлаждения в блок управления двигателем поступает следующая дополнительная информация:

• электропитание термостата (выходной сигнал)
• температура охлаждающей жидкости на выходе из радиатора (входной сигнал)
• управление вентиляторами радиатора (2 выходных сигнала)
• положение потенциометра у регулятора системы отопления (входной сигнал)

Распределитель представляет собой устройство для направления потока охлаждающей жидкости в малый или большой круг.

Рис. Принципиальная схема работы распределителя охлаждающей жидкости с электронным термостатом:
1 – поток жидкости от основного радиатора; 2 – зона отстоя охлаждающей жидкости при закрытой клапанной тарелке; 3 – большая клапанная тарелка; 4 – поток жидкости от двигателя; 5 – поток жидкости от системы отопления; 6 – поток жидкости от масляного радиатора; 7 – поток жидкости от жидкостного насоса; 8 – малая клапанная тарелка; 9 – электронный термостат; а – циркуляция жидкости по малому кругу; б – циркуляция жидкости по большому кругу

В термостате в отличие от обычных систем охлаждения установлен дополнительное нагревательное сопротивление 3.

Рис. Электронный термостат:
1 – штифт; 2 – наполнитель; 3 – дополнительное сопротивление

При нагревании охлаждающей жидкости наполнитель 2 разжижается и расширяется, что ведет к подъему штифта 1. Когда к нагревательному сопротивлению не поступает ток, термостат действует как традиционный, однако температура его срабатывания повышена и составляет 110°C (температура охлаждающей жидкости на выходе из двигателя). В наполнитель встроено нагревательное сопротивление 3. Когда на него подается ток, оно нагревает наполнитель 2, который при этом расширяется, в результате чего штифт выдвигается на определенную величину «x» в зависимости от степени нагрева наполнителя. Штифт 1 теперь перемещается не только под действием нагретой охлаждающей жидкости, но и под действием нагревания сопротивления, а степень его нагревания определяет блок управления двигателем в соответствии с заложенной в него программой оптимизации температуры охлаждающей жидкости. В зависимости от характера импульса и времени его подачи изменяется степень нагревания наполнителя.

Распределитель размещен вместо подсоединительных штуцеров у головки блока цилиндров и представляет собой устройство для направления потока охлаждающей жидкости в малый или большой круг.

Малый круг служит для быстрого прогрева двигателя после запуска холодного двигателя. Система оптимизации температуры охлаждающей жидкости при этом не работает. Термостат в распределительной коробке препятствует выходу охлаждающей жидкости из двигателя и открывает кратчайший путь к насосу. Радиатор не включен в круг циркуляции охлаждающей жидкости. Охлаждающая жидкость циркулирует по малому кругу. Положение клапанных тарелок таково, что возможно движение охлаждающей жидкости только к насосу. Охлаждающая жидкость нагревается очень быстро, чему способствует циркуляция ее только по малому кругу.

Теплообменник системы отопления и масляный радиатор включены в малый круг.

Ход охлаждающей жидкости в большой круг открывается или посредством термостата в регуляторе по достижению температуры примерно 110°C, или в соответствии с нагрузкой двигателя по программе оптимизации температуры охлаждающей жидкости, заложенной в блок управления двигателем.

При полной нагрузке двигателя требуется интенсивное охлаждение охлаждающей жидкости. На термостат в распределителе поступает ток, и открывается путь для жидкости из радиатора. Одновременно посредством механической связи малая клапанная тарелка перекрывает путь к насосу в малом круге.

Насос подает охлаждающую жидкость, выходящую из головки блока непосредственно к радиатору. Охлажденная жидкость из радиатора поступает в нижнюю часть блока двигателя и оттуда засасывается насосом.

Возможна также комбинированная циркуляция охлаждающей жидкости. Одна часть жидкости проходит по малому кругу, другая – по большому.

Управление термостатом в оптимизированной системе охлаждения двигателя (движение охлаждающей жидкости по малому или большому кругу) осуществляется в соответствии с трехмерными графиками зависимости оптимальной температуры охлаждающей жидкости от ряда факторов, основными из которых являются нагрузка двигателя, частота вращения коленчатого вала, скорость движения автомобиля и температура всасываемого воздуха. По этим графикам определяется величина номинальной температуры охлаждающей жидкости.

Термостат срабатывает лишь тогда, когда фактическая величина температуры охлаждающей жидкости выходит за пределы поля допуска номинальной величины температуры, что и обеспечивает постоянство нахождения фактической температуры в поле допуска номинальной температуры.

Фактические значения температуры охлаждающей жидкости снимаются с двух различных мест контура системы охлаждения и передаются в блок управления двигателем в виде сигналов по напряжению. Датчики температуры охлаждающей жидкости на выходе из двигателя и на выходе охлаждающей жидкости из двигателя в распределителе работают как датчики с отрицательным температурным коэффициентом. Номинальные величины температуры охлаждающей жидкости заложены в память блока управления двигателем в качестве графических зависимостей.

При эксплуатации двигателя в странах с суровым климатом может применяться дополнительный электроподогрев для повышения температуры охлаждающей жидкости. Дополнительный подогрев состоит из трех свечей накаливания. Они встроены в месте подсоединения магистрали охлаждающей жидкости к головке блока. По сигналу от блока управления реле включает малый или большой подогрев. В зависимости от резерва по току генератора включаются одна, две или три свечи накаливания для подогрева охлаждающей жидкости.