Содержание
Помимо традиционных одноконтурных систем охлаждения в автомобильных двигателях могут применяться двухконтурные системы с двумя термостатами. В такой системе охлаждения предусмотрены два контура циркуляции охлаждающей жидкости. Потоки жидкости через головку цилиндров и через блок цилиндров разделены и могут иметь различные температуры. Управление этими потоками осуществляется двумя термостатами, расположенными в общем корпусе. Один из термостатов управляет потоком жидкости через блок цилиндров, а другой – через головку цилиндров. Одна третья часть жидкости направляется к цилиндрам, а остальные две трети – к камерам сгорания в головке цилиндров. Помимо всего прочего головки цилиндров обоих двигателей охлаждаются поперечными потоками жидкости. 
Рис. Контур системы охлаждения:
1 – расширительный бачок; 2 – клапан перепуска отработавших газов; 3 – радиатор отопителя; 4 – термостат головки цилиндров; 5 – корпус термостата; 6 – термостат блока цилиндров; 7 – радиатор; 8 – охладитель масла; 9 – контур охлаждения головки цилиндров; 10 – контур охлаждения блока цилиндров; 11 – жидкостный насос
При температурах охлаждающей жидкости ниже 87°C оба термостата закрыты, благодаря чему прогрев двигателя ускоряется.
При этом охлаждающая жидкость движется по контуру, включающему:
- насос охлаждающей жидкости 11
- головку цилиндров
- корпус термостатов 6
- радиатор отопителя 3
- охладитель масла 8
- клапан перепуска отработавших газов 2
- расширительный бачок 1
При температурах охлаждающей жидкости от 87 до 105°C термостат 4 головки блока цилиндров открыт, а термостат 6 блока цилиндров закрыт. В результате этого температура охлаждающей жидкости в головке цилиндров стабилизируется на уровне 87°С, а в блоке цилиндров она продолжает повышаться.
При этом охлаждающая жидкость движется по контуру, включающему кроме вышеперечисленных составляющих системы охлаждения и через радиатор.
При температурах охлаждающей жидкости свыше 105°C оба термостата открыты. В результате этого температура охлаждающей жидкости в головке цилиндров стабилизируется на уровне 87°С, а в блоке цилиндров она устанавливается на уровне 105°C.
При этом охлаждающая жидкость движется по контуру, включающему дополнительно к вышеперечисленному и через блок цилиндров.
Применение двухконтурной системы охлаждения и электрического насоса имеет следующие преимущества:
- ускоряется прогрев блока цилиндров, охлаждающая жидкость через который не прокачивается вплоть до температуры 105°С
- повышенные температуры блока цилиндров способствуют снижению потерь на трение в кривошипно-шатунном механизме
- сниженный температурный уровень головки цилиндров обеспечивает лучшее охлаждение камер сгорания, в результате чего повышается наполнение цилиндров и снижается склонность смеси к детонации
На некоторых моделях бензиновых двигателей с турбонаддувом применяется двухконтурная система охлаждения. Один контур обеспечивает охлаждение двигателя, другой — охлаждение наддувочного воздуха. Контуры охлаждения независимы друг от друга, но имеют соединение и используют общий расширительный бачок. Независимость контуров позволяет поддерживать различную температуру охлаждающей жидкости в каждом из них, разница температуры может достигать 100°С. Смешиваться потокам охлаждающей жидкости не дают два обратных клапана и дроссель.
Первый контур — система охлаждения двигателя
Стандартная система охлаждения поддерживает температурный режим двигателя в пределе 105°С. В отличие от стандартной, в двухконтурной системе охлаждения обеспечивается температура в головке блока цилиндров в пределе 87°С, в блоке цилиндров – 105°С. Это достигнуто за счет применения двух термостатов. По своей сути это двухконтурная система охлаждения.
Схема двухконтурной системы охлаждения
Схема системы охлаждения двигателя
Так как в контуре головки блока цилиндров должна поддерживаться более низкая температура, то в нем циркулирует больший объем охлаждающей жидкости (порядка 2/3 от общего объема). Остальная охлаждающая жидкость циркулирует в контуре блока цилиндров.
Для обеспечения равномерного охлаждения головки блока цилиндров циркуляция охлаждающей жидкости в ней производится по направлению от выпускного коллектора к впускному. Такая схема работы называется поперечным охлаждением.
Двухконтурная система охлаждения двигателя
Высокая интенсивность охлаждения головки блока цилиндров сопровождается высоким давлением охлаждающей жидкости. Это давление вынужден преодолевать термостат при открытии. Для облегчения работы в конструкции системы охлаждения один из термостатов выполнен с двухступенчатым регулированием. Тарелка такого термостата состоит из двух взаимосвязанных частей: малой и большой тарелки. Вначале открывается малая тарелка, которая затем поднимает большую тарелку.
Управление работой системы охлаждения осуществляет система управления двигателем.
При запуске двигателя оба термостата закрыты. Обеспечивается быстрый прогрев двигателя. Охлаждающая жидкость циркулирует по малому кругу контура головки блока цилиндров: от насоса через головку блока цилиндров, теплообменник отопителя, масляный радиатор и далее в расширительный бачек. Данный цикл осуществляется до достижения охлаждающей жидкостью температуры 87°С.
При температуре 87°С открывается термостат контура головки блока цилиндров и охлаждающая жидкость начинает циркулировать по большому кругу: от насоса через головку блока цилиндров, теплообменник отопителя, масляный радиатор, открытый термостат, радиатор и далее через расширительный бачек. Данный цикл осуществляется до достижения охлаждающей жидкостью в блоке цилиндров температуры 105°С.
При температуре 105°С открывается термостат контура блока цилиндров и в нем начинает циркулировать жидкость. При этом в контуре головки блока цилиндров всегда поддерживается температура на уровне 87°С.
Второй контур — система охлаждения наддувочного воздуха
Система охлаждения наддувочного воздуха представлена охладителем, радиатором, насосом, которые соединены трубопроводами. В систему охлаждения также включен корпус подшипников турбокомпрессора.
Схема системы охлаждения наддувочного воздуха
Схема системы охлаждения наддувочного воздуха
Циркуляция охлаждающей жидкости в контуре осуществляется с помощью отдельного насоса, который включается при необходимости по сигналу блока управления двигателем. Жидкость, проходя через охладитель, забирает тепло наддувочного воздуха и далее охлаждается в радиаторе.
Принцип работы двухконтурной системы охлаждения
На некоторых двигателях используется двухконтурная система охлаждения (сокращённо в этой статье мы называем её ДСО).
Она устроена таким образом, что один контур отвечает за охлаждение двигателя, а второй охлаждает наддувочный воздух. Эти контуры не зависят друг от друга, что позволяет поддерживать в них разные температуры. Разница показателй может достигать 100 С. Смешиванию двух потоков охлаждающей жидкости препятствуют дроссель и обратные клапаны.
В обычной системе охлаждения температура не поднимается выше 105 C. В двухконтурной системе показатели температуры головки блока цилиндров не превышают 87 C, а в самом блоке температура не больше 105 C. Подобный эффект достигается путем одновременного применения двух термостатов, что по сути и представляет собой двухконтурную систему.
В связи с тем, что в головке блока цилиндров рекомендуемая температура ниже, в данном контуре циркулирует две трети общего объема охлаждающей жидкости. Оставшаяся треть перемещается по второму контуру.
Для того, чтобы гарантировать необходимое охлаждение головки блока цилиндров, жидкость в ней циркулирует к впускному коллектору от выпускного, что соответствует схеме поперечного охлаждения.
Составные части системы
Охлаждение в двухконтурной системе производится очень интенсивно, в связи с этим возникает высокое давление жидкости. Для преодоления возникающего давления используется термостат. Чтобы облегчить рабочий процесс в систему устанавливается один термостат с возможностью двухступенчатого регулирования, тарелка которого состоит из малой и большой тарелок. При работе сначала открывается малая, а затем большая. За управление системой охлаждения отвечает блок управления двигателем.
Во время запуска двигателя термостаты закрыты, что способствует быстрому прогреву. При этом охлаждающая жидкость перемещается по малому кругу, пока не достигнет температуры 87 C. Малый круг включает в себя насос, теплообменник, масляный радиатор и расширительный бачок.
Когда температура достигает необходимых показателей, открывается один из термостатов и циркуляция охлаждающей жидкости производится по большому кругу, который включает в себя все элементы малого и дополнительный радиатор. Этот процесс повторяется до тех пор, пока температура жидкости не дойдет до 105 C. Затем откроется второй термостат и в нем начнется циркуляция жидкости. Стоит отметить, что в первом контуре температура в любом случае не превышает 87 C.
Система, отвечающая за охлаждение наддувочного воздуха, состоит из радиатора, охладителя и насоса, соединенных трубопроводом. Также в составе системы присутствуют подшипники турбокомпрессора.
Процесс циркуляции жидкости производится при помощи независимого насоса, включающегося при получении сигнала от управляющего блока двигателя. При этом проходящая через радиатор жидкость компенсирует тепло наддувочного воздуха и охлаждается, проходя через радиатор.
Диагностика, устранение возможных неисправностей ДСО
Состояние охлаждающей системы определяется параметрами теплового режима, температура жидкости в норме не превышает 90 C.
Замена охлаждающей жидкости проводится раз в один или два года в связи с утратой антифризом рада важных свойств после длительной эксплуатации. Следует периодически проверять уровень жидкости в бачке, он всегда должен быть минимум на несколько сантиметров выше минимальной отметки. Проверка производится при выключенном двигателе. Если жидкости недостаточно, необходимо добавить её в бачок. При отсутствии тосола допускается добавление небольшого количества воды.
При резком понижении уровня жидкости за небольшой промежуток времени надо проверить герметичность охлаждающей системы. Для этого следует провести внешний осмотр при работающем двигателе. Обычно подтеки появляются в местах, где соединены резиновые шланги.
Помимо количества охлаждающей жидкости, учитывается также и ее плотность. Этот параметр очень важен в холодное время года. Чем выше плотность, тем ниже температура, при которой начинается кристаллизация жидкости. Если это произойдет, то элементы охлаждающей системы могут выйти из строя. Для проверки плотности нужны денсиметр и стеклянный цилиндр. Если плотность не соответствует нормативным показателям, то необходимую концентрацию можно получить, долив концентрированный антифриз. При переливании жидкости стоит соблюдать все меры безопасности, антифриз очень токсичен.
При дисфункции двигателя герметичность системы определяется реакцией на подачу сжатого воздуха. Подача происходит до того момента, пока показания манометра не дойдут до 100 кПа. Если давление будет стремительно снижаться, то в системе имеется течь.
Работа водяного насоса определяется издаваемым шумом и биением вала. Состояние термостата можно идентифицировать по температуре, при которой начинает открываться основной клапан.
Ремонт или полная замена двухконтурной системы охлаждения своими руками и в автосалонах
Стоимость ремонта или полной замены двухконтурной системы охлаждения зависит от стоимости деталей и работы специалиста. При замене своими руками стоит учитывать, что система охлаждения весьма непросто устроена и с заменой некоторых комплектующих без должной степени подготовки могут возникнуть трудности.
Если говорить о ценах, то они зависят от того, какая часть системы подлежит обслуживанию. Например, замена жидкости может обойтись от 500 рублей, если при этом произвести промывку, то стоимость увеличится в полтора-два раза.
Замена радиатора может стоить от одной до нескольких тысяч рублей, замена насоса – в среднем в полтора раза больше. Поставить расширительный бачок или крышку радиатора можно достаточно дешево, обычно за несколько сотен рублей. Наконец, замена патрубков или термостата чаще всего стоит от 500 до 1000 р.
Важно учитывать также и региональность – в зависимости от вашего региона стоимость как самой системы охлаждения, так и её ремонта или установки, будет отличаться.