Справочник автолюбителя - Владимир Ярошенко

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(НС03)2 и магния Mg(HC03)2 удаляются из воды.

Постоянная жесткость обусловлена находящимися в воде более стойкими солями CaS04, СаС12, MgS04, MgCl2, CaSi03, MgSi03 и 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 СН2ОН – СН2ОН – 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.

Вода и этиленгликоль имеют разную плотность, поэтому по измеренной плотности с учетом аддитивного характера изменения плотности антифриза можно прогнозировать его температуру застывания.

Водные растворы этиленгликоля при испарении теряют лишь воду; при нагревании до рабочей температуры их объем увеличивается на 6–8 %. При застывании этиленгликолевых антифризов объем кашицеобразной массы увеличивается очень незначительно и размораживания двигателя или системы охлаждения не происходит.

Этиленгликоль оказывает коррозионное действие на металлы, поэтому в состав антифризов вводят специальные антикоррозионные присадки.

В охлаждающую жидкость не должны попадать топлива и масла, поскольку в этом случае происходит интенсивное вспенивание и выброс охлаждающей жидкости из системы. Для предотвращения вспенивания в антифризы часто добавляют антипенные присадки.

Отечественная промышленность выпускает несколько марок этиленгликолевых антифризов, из которых наиболее известны тосол А, тосол А-40 и тосол А-65. В тех случаях, когда в антифризы, кроме обычных присадок, введен молибденовокислый натрий, что улучшает их антикоррозионные свойства в отношении цинковых и хромовых покрытий, в обозначении антифриза присутствует буква М, например 40М, 60М.

Тосол А представляет собой концентрированный этиленгликоль с присадками. Его разводят дистиллированной водой. Если соотношение смеси 1:1, то температура начала ее кристаллизации —35 °C.

Водный раствор тосола А с температурой застывания не выше —40 °C маркируют как тосол А-40, тосол с температурой застывания – 65 °C маркируют как тосол А-65.

Тосол А имеет плотность 1120–1140 кг/м3, тосол А-40 – 1075–1085 кг/м3, а тосол А-65 – 1085–1095 кг/м3.

Кроме отечественных антифризов на рынке имеется довольно значительное количество импортных веществ аналогичного назначения. Особый интерес представляют этилен-гликолевые концентраты, содержащие эффективные присадки, которые позволяют в случае отсутствия дистиллированной воды использовать чистую водопроводную (которую, правда, перед использованием желательно прокипятить). Канистра антифриза-концентрата займет немного места в багажнике, однако всегда пригодится – и зимой, и летом. Характерной особенностью импортных концентрированных антифризов является их полная безвредность для резиновых уплотнений, а также различных деталей из эластомеров. Концентраты обеспечивают вам приготовление антифризов, температуру застывания которых можно задавать в процессе разбавления в зависимости от суровости зимы.