Почему в системе охлаждения двигателя повышенное давление
Вопрос касательно давления в системе охлаждения двигателя является достаточно частым, так как проблемы с указанной системой или нарушения в работе ее отдельных компонентов нередко приводят к перегреву двигателя, разрыву патрубков, шлангов, радиатора, расширительного бачка и т.д.
Простыми словами, часто от автолюбителей можно услышать, что шланг или бачок лопнул от высокого давления. В этой статье мы рассмотрим, как работает система охлаждения мотора, откуда в ней берется давление и почему оно образуется.
Какое давление в системе охлаждения двигателя
Итак, двигатели внутреннего сгорания являются тепловой машиной, то есть энергия сгорания топлива преобразуется в механическую работу. При этом КПД двигателей данного типа (особенно бензиновых) достаточно низкий, так как полезная энергия в большой степени расходуется на нагрев и трение сопряженных деталей.
Что касается нагрева, двигатель нуждается в эффективном охлаждении. Если детали перегреются, зазоры между ними уменьшаются в результате температурного расширения. В том случае, когда силовой агрегат сильно перегрет, мотор попросту заклинивает.
Для отвода избыточного тепла в современных ДВС используется комбинированная система охлаждения, которая состоит из воздушной и жидкостной систем. В жидкостной системе реализована циркуляция специальной охлаждающей жидкости (тосол, антифриз) по каналам в блоке и ГБЦ.
Под воздушной системой следует понимать вентилятор системы охлаждения, который включается при определенном нагреве и охлаждает двигатель путем его обдува потоком воздуха. Что касается жидкостной системы, охлаждающая жидкость циркулирует в данной системе под определенным давлением.
Примечательно то, что давление внутри системы охлаждения создается не специально (принудительно), а является результатом особенностей работы данной системы. Кстати, для поддержания нормального температурного баланса для двигателя важно не давление, а нормальная циркуляция ОЖ по системе.
Так вот, охлаждающая жидкость в системе нагревается. От нагрева происходит расширение, уровень жидкости в системе поднимается. С учетом того, что жидкостная система является закрытой, не трудно догадаться, что с нагревом ДВС и самой жидкости антифриз/тосол сильно расширяется и увеличивается в объеме (до 20%). В результате образуется давление внутри.
Более того, герметичность и давление в системе позволяет повысить температуру кипения охлаждающей жидкости. Простыми словами, если при атмосферном давлении ОЖ или вода закипит при 100 градусах по Цельсию, то с учетом повышенного давления точка кипения сдвигается в большую сторону.
Например, давление в 1.5 атмосферы означает, что ОЖ закипит при 110 градусах, увеличение давления еще на 0.5 атм. отодвинет точку кипения еще на 10 градусов и т.д. Если добавить, что в современных антифризах пакет присадок позволяет улучшить также свойства самой жидкости, температурой кипения нередко является отметка около 130-140 градусов при нужном давлении. Это позволяет увеличить температуру срабатывания термостата, делая моторы более «горячими», производительными и одновременно экологичными.
Идем далее. На разных двигателях рабочее давление внутри системы охлаждения может отличаться от 1.2 до 2.0 атм. или даже больше (другими словами, от 1.2 до 2.0 Бар). Данный показатель зависит от конструктивных особенностей ДВС, свойств самой ОЖ, температуры термостатирования и т.д. При этом давление создает сама жидкость при нагреве в замкнутом контуре.
При этом избытки давления сбрасывает в атмосферу специальный клапан, который находится в крышке расширительного бачка. Обратите внимание, важно понимать, что от данного клапана и общей герметичности самой системы напрямую зависит ее работоспособность и эффективность охлаждения мотора.
Простыми словами, если система герметична, клапан контролирует давление внутри системы, не допуская образования избыточного давления, что и препятствует разрыву патрубков, радиатора или самого расширительного бачка и т.п.
Еще одной функцией крышки бачка является выравнивание давления после того, как двигатель заглушен и ОЖ начинает остывать. Уровень остывающей ОЖ понижается, во время остывания в закрытой системе неизбежно образуется разрежение. Вполне очевидно, что это также приведет к проблемам. Чтобы выровнять давление, клапан в крышке расширительного бачка открывается, через него происходит забор наружного воздуха.
Советы и рекомендации
Итак, если в процессе эксплуатации ТС было замечено, что антифриз выдавливает в каком-либо месте, частой причиной является избыточное давление в системе охлаждения двигателя. При этом если явной течи антифриза нет, тогда диагностику необходимо начинать с крышки расширительного бачка.
Особенно часто проблемы с крышкой проявляются таким образом, что антифриз или тосол выдавливает из-под самой крышки (как при работе горячего ДВС, так и после остывания силовой установки). Также частой ситуацией является такая, когда в результате нарушения давления в системе срывает какие-либо патрубки или шланги.
Напоследок отметим, что подсос воздуха в системе охлаждения, а также попадание газов из камеры сгорания в расширительный бачок являются достаточно распространенными неисправностями, которые также нарушают работоспособность жидкостной системы охлаждения и часто становятся причинами снижения уровня ОЖ и перегрева двигателя.
Как правило, нарушение герметичности по причине недостаточно затянутых хомутов на патрубках, трещины шлангов и патрубков и т.д. приводят к тому, что рабочее давление в системе охлаждения понижается и антифриз начинает кипеть. Это часто сопровождается бурлением в расширительном бачке.
Если же газы из цилиндров попадают в систему, нередко происходит критическое повышение давления, в результате чего давит тосол или антифриз, патрубки или радиатор может попросту разорвать. В этом случае частой причиной оказывается пробитая прокладка ГБЦ, трещины в самом блоке или головке блока цилиндров.
Источник
Двигатель внутреннего сгорания нуждается в эффективном отводе тепла во избежание поломок. Эта задача возлагается на его систему охлаждения. Одна из характеристик, позволяющих судить о ее исправности — стабильное, заложенное производителем давление в системе охлаждения двигателя. Смысл и важность этого параметра и будет рассмотрен в рамках данной статьи. В качестве наглядного пособия выступит 8-клапанный полуторалитровый двигатель автомобиля ВАЗ-2110.
Для чего нужно давление
Казалось бы, зачем давление в системе охлаждения, ведь все, что требуется – обеспечить непрерывную циркуляцию антифриза, чтобы он нагревался, проходя через водяную рубашку блока цилиндров, и охлаждался в радиаторе потоком встречного воздуха при движении автомобиля, или воздухом, нагнетаемым вентилятором.
Поначалу так и было: в радиатор заливалась вода, и машина отправлялась в путь. Лет восемьдесят назад не было ничего необычного в стоящей на обочине машине, из-под капота которой валит пар, а фраза «мотор закипел» у всех вызывала понимание. Продолжить движение водитель мог либо залив в радиатор холодной воды, либо дождавшись, когда остынет та, что залита в систему охлаждения.
Причина проста: температура кипения воды при атмосферном давлении, как известно, составляет 100 градусов Цельсия, антифризы, изготавливающиеся на основе спиртов, закипают при температуре 110–115 градусов. Охлаждающая жидкость, проходя через систему охлаждения, не успевает остывать и в результате закипает. Причем чем выше нагрузка на мотор, тем быстрее.
Из школьного курса физики известно, что повышенное давление увеличивает температуру кипения жидкости. Даже небольшого повышения давления достаточно, чтобы «отодвинуть» температуру кипения на 5-10 градусов.
Так, у ВАЗ-2110 давление в исправной системе охлаждения должно составлять порядка 1,2 атм.
Каким должно быть нормальное давление
Давление в системе охлаждения двигателя автомобиля невозможно повышать до бесконечности, поскольку слишком высокое в итоге приведет к разрыву наиболее слабых ее элементов. В норме оно должно составлять 1,2–1,4 атм. По мере нагрева антифриза и достижения им температуры кипения, давление достигает критического значения. В этот момент его необходимо сбросить, чтобы избежать выхода из строя сначала системы охлаждения, а затем заклинивания поршней в цилиндрах, и как следствие, поломки последнего.
Для поддержания давления в допустимых пределах, в крышку расширительного бачка (у ВАЗ-2110), или радиатора монтируется воздушный клапан.
Он имеет простое устройство:
- внутри корпуса, имеющего одинаковые отверстия сверху и снизу, располагается шарик размером чуть больше отверстий.
- Вес шарика подбирается таким образом, чтобы при достижении давления 1,5 атм он поднимался, открывая нижнее отверстие и стравливая в атмосферу воздух из системы охлаждения.
- В то же время пока охлаждающая жидкость не нагрелась, шарик закрывает нижнее отверстие, а верхнее остается открытым, обеспечивая приток атмосферного воздуха и обеспечивая более быстрый нагрев антифриза.
Работоспособность клапана необходимо периодически проверять, особенно на старых автомобилях. Проверка выполняется очень просто: достаточно потрясти крышку расширительного бачка или радиатора и прислушаться. Если шарик гремит – клапан исправен.
Сейчас наиболее распространен вариант крышки, в устройстве которой имеется два клапана (впускной и выпускной). При повышении давления открывается выпускной клапан, и излишки скидываются из системы. При падении же ниже атмосферного, начинает работать впускной.
Часто из-за нарушения работы клапанов система перестает правильно функционировать. При этом даже новая крышка не гарантирует того, что все будет работать как положено. Зачастую владельцы автомобилей жалуются на то, что расширительный бачек лопается. Вызвано это может быть как неправильной работой клапанов крышки, так и браком самого бачка (тонкие стенки).
Момент срабатывания клапанов напрямую зависит от жесткости пружин, поэтому умельцы регулируют время срабатывания путем отрезания от нее лишних витков.
Пренебрегать периодическими проверками не стоит, поскольку в самый неподходящий момент клапан может заклинить или в открытом состоянии, или в закрытом. В первом случае система охлаждения потеряет герметичность, в результате температура кипения антифриза значительно понизится, и мотор попросту «закипит» посреди дороги.
При этом в системе могут образоваться паровоздушные пробки, препятствующие нормальной циркуляции антифриза, а это может вызвать локальный перегрев двигателя и деформацию различных его элементов. Во втором случае в замкнутой системе создается слишком большое давление, которое способно повлечь ее повреждение.
Причины повышенного и пониженного давления в системе охлаждения
Почему давление высокое
Избыточное давление в системе охлаждения двигателя может возникнуть лишь по одной причине: неработоспособный воздушный клапан в крышке радиатора или расширительного бачка заклинило в закрытом состоянии.
Поскольку иного способа удалить лишний воздух не существует, исправность клапана нужно периодически проверять. Теоретически, ремонту эта деталь не подлежит и в случае выхода из строя меняется, как правило, вместе с крышкой. Специалисты рекомендуют во избежание внезапных поломок менять крышку радиатора раз в два года.
Как показывает гаражный опыт, жидкость для очистки карбюраторов неплохо справляется с отложениями, образующимися в клапане, и способна вернуть его к жизни.
Почему давление отсутствует
Когда давления в системе охлаждения нет, это говорит о том, что она не герметична, а установить причину может оказаться сложнее.
- Прежде всего, следует опять-таки проверить исправность воздушного клапана.
- Если он исправен, необходимо исследовать систему охлаждения двигателя на наличие утечек (об их наличии свидетельствует постоянно убывающий уровень антифриза).
Как обнаружить утечки
Начать можно с визуального осмотра элементов системы охлаждения, однако, если течь не сильная, осмотр вряд ли даст результат. Наиболее надежный способ выявить слабое место – создать повышенное давление и смотреть, откуда польется антифриз. Во избежание ожогов, двигатель автомобиля должен быть холодным.
В гаражных условиях для этого потребуется насос с манометром или компрессор. От расширительного бачка нужно отсоединить патрубок, подходящий к нему сверху, и вместо него подсоединить шланг насоса. Отсоединенный патрубок нужно заткнуть подходящим по диаметру болтом и зафиксировать болт хомутом. После этого можно нагнетать давление и смотреть, откуда появится течь. Кстати, при достижении отметки 1,5 атм должен сработать воздушный клапан.
Допустим, явных утечек охлаждающей жидкости нет, значит, следует проверить пол в салоне, антифриз может уходить через прохудившийся радиатор отопителя. Если в салоне следов охлаждающей жидкости тоже нет, остается осмотреть блок цилиндров и, в последнюю очередь, цилиндры изнутри, вывернув предварительно свечи. Нелишним будет проверить и уровень моторного масла: при внутренних утечках он повышается, поскольку антифриз попадает в картер двигателя.
Источник
В наше время, подавляющее большинство легковых автомобилей и специализированной колесной техники оборудованы двигателями внутреннего сгорания. Вследствие того, что конструкция современных моторов далека от идеальной добрая часть произведенной энергии тратится на удаление тепла от трущихся деталей.
Для этого двигатель оборудуют жидкостно-воздушной охлаждающей системой. В ней используют охлаждающую жидкость (ОЖ), которая, омывая рубашку блока цилиндров, нагревается и затем, циркулируя в радиаторе, остывает под действием набегающего потока воздуха.
Но проблема в том, что нынешние моторы при работе разогреваются до очень высоких температур, и простая вода в системе охлаждения быстро превратится в клубы пара, вырывающиеся из-под капота автомобиля. И даже использование тосола или антифриза с температурой кипения 105–110° C не является панацеей. Но конструкторы давно придумали способ облегчить данную проблему.
Помочь этому сможет давление в системе охлаждения двигателя. Еще в школе нам рассказывали, что благодаря повышению давления повышается температура кипения жидкости. И вот, благодаря такому решению температуру кипения охлаждающей жидкости удалось повысить до 115—120°C.
Как образовывается давление
Давайте попробуем разобраться, вследствие чего создается и поддерживается повышенное давление в системе охлаждения мотора. После того как вы завели двигатель вашего автомобиля он станет нагреваться, и температура охлаждающей жидкости растет.
Соответственно образовывается пар, и вот за счет него начинает повышаться и уровень давления. В пробке радиатора или расширительного бачка установлен клапан, который поддерживает его на необходимом уровне.
Если говорить про цифровые параметры, то в зависимости от производителя это от 1,2 до 2 бар. Обычно, при росте давления свыше 1,5 бар срабатывает предохранительный клапан, и избыток образовавшегося пара сбрасывается в атмосферу.
Сложности с давлением в системе охлаждения
Вообще-то, таких проблем в системе охлаждения может быть только 2 — оно или слишком высокое, или низкое. Давайте попробуем разобраться с каждой из них.
- Высокое давление
При чрезмерном повышении давления узлы охлаждающей системы могут выйти из строя. Например, известны случаи, когда не сработал предохранительный клапан и радиатор отопителя салона просто разорвало. Также может лопнуть или сорвать с крепления патрубок. Это приведет к потере охлаждающей жидкости, выходу двигателя из строя из-за перегрева и дорогостоящему ремонту.
Если в процессе эксплуатации вы сталкиваетесь с тем, что в вашем авто постоянно срывает какой-либо из патрубков — это значит у вас высокое давление в системе охлаждения. Причина подобной неисправности во всех случаях одна — не работает предохранительный клапан. Устранить данную проблему очень легко — надо всего-навсего поменять пробку на радиаторе или расширительном бачке.
- Низкое давление
О пониженном давлении в системе охлаждения может говорить не слишком теплый поток воздуха из дефлекторов отопления салона. Причин в данном случае может быть несколько:
- Клапан, установленный в пробке расширительного бачка, «закис» в открытом положении и система охлаждения сообщается с атмосферой. Убедиться в этом очень легко. После того, как вы завели автомобиль, и он достаточно прогрелся, просто откройте пробку на расширительном бачке. При исправном клапане вы должны услышать характерное шипение. В противном случае — клапан неисправен. Тогда охлаждающая жидкость начинает кипеть при меньшей температуре, образуются паровоздушные пробки и печка в салоне начинает греть гораздо хуже. Притом, что сам двигатель быстро «закипает». Устранить проблему поможет замена пробки, благо, что сейчас купить новую не составляет особенных сложностей.
- Подтекание антифриза. Если вы не можете найти, где происходит «подсос» воздуха в радиатор, проверить это можно без особых сложностей практически в любом гараже. Для этого вам понадобится автомобильный насос с манометром и минимальный набор инструментов. Снимаете тонкий патрубок с расширительного бачка, затыкаете его подходящим по диаметру болтом и обжимаете при помощи хомута. Подсоединяете насос к бачку и начинаете качать. Закачивать воздух в систему надо до тех пор, пока манометр не покажет 1,4–1,6 бар (обычно в этом интервале срабатывает предохранительный клапан на пробке), и смотрите, откуда начинает сочиться жидкость. Если на двигателе подтеков нет, то обязательно проверьте салон — бывает, что подтекание внутри. Устраняете течь, и все будет работать как должно.
- Низкий уровень охлаждающей жидкости. Если уровень выше нормы при нагревании ОЖ расширяется и начинает вытекать, что соответственно влечет за собой повышенный перерасход антифриза. При слишком низком уровне жидкость начинает кипеть и образуются воздушные пробки, из-за которых, в свою очередь, образовывается пониженное давление в системе. Для предотвращения таких ситуаций регулярно проверяйте уровень антифриза в бачке и поддерживайте его в пределах нормы.
Какой из методов устранения проблем с давлением в системе подойдет вам, зависит от каждого конкретного случая.
Мы же со своей стороны можем только посоветовать вовремя, проводить все регламентные работы и ТО. И тогда ваш автомобиль будет радовать вас надежной работой долгие годы.
Источник
Современные двигатели внутреннего сгорания, мягко сказать — не идеальны. Они обладают очень низким КПД, ведь часть энергии просто «теряется» на трение и нагрев. Именно из-за нагрева, моторы нужно охлаждать, сейчас самой эффективной системой является жидкостная (хотя и была воздушная). В ней роль охладителя берет на себя специальная жидкость, обычно это антифриз или тосол. Он циркулирует в этой системе под определенным давлением, но вот какое оно? Мне часто задают вопрос именно о давлении в системе — давайте разбирается, какое оно и за счет чего оно там образуется …
СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ
Такие вопросы пошли после статьи про крышку расширительного бачка, в ней я указал что это, по сути — клапан высокого и низкого давления, когда нужно он стравливает избыток, а когда нужно наоборот подсасывает из атмосферы, почитайте интересно. Но мы так и не определились, какое давление в системе охлаждения двигателя, скажем когда он работает, а также когда он стоит.
Для чего нужно знать показатели давления
Да все просто — охлаждающая система, это достаточно разветвленная сеть, и не всегда она металлическая. Состоит:
- Из двух радиаторов, двигателя и печки в салоне. Редко из трех, когда в салоне помещаются два.
- Из металлических трубок, которые подходят к двигателю, а также к радиаторам.
- Из резиновых шлангов, которые соединяют части охлаждающей системы.
- Также есть термостат, помпа, и расширительный бачок.
Собственно устройство достаточно простое, но как вы понимаете, избыточное давление может повредить части этой системы. Страдают в первую очередь резиновые шланги, а также радиаторы автомобиля, ведь зачастую они сделаны из алюминия (редко из меди или латуни), а это мягкие металлы, да и стенки тонкие, в общем их может просто порвать.
Как создается давление внутри?
Сейчас, наверное, многие думают — что давление внутри системы охлаждения создается специально! Отчасти это правда, а отчасти нет! Собственно двигателю «по фигу», главное чтобы он охлаждался. Да и специально нагнетать его туда никто не собирается. Все происходит само собой. НО КАК?
Это достаточно легкий физический процесс, любая охлаждающая жидкость (тосол или антифриз), да будь даже дистиллированная вода, от нагрева расширяется. ТО есть ее уровень растет, а особенно сильно расширяются антифризы – ОТ 10 ДО 20% в объеме.
А вот охлаждающая система – это замкнутый герметичный контур, то есть у него практически вообще нет, соприкосновения с окружающей средой.
НУ, теперь и представьте – холодный двигатель, вы только добавили в систему новую жидкость, скажем «до уровня», давления в ней практически «ноль». Закрыли пробку расширительного бачка и запустили двигатель. Система начинает разогреваться, антифриз расширяется и соответственно начинает давить на стенки радиаторов, патрубков и т.д. таким образом, оно и создается внутри.
Так давление это побочный продукт?
Не совсем так. Все дело в том, что раньше в системах охлаждения очень часто применялась обычная вода. А как нам известно — она кипит при 100 градусах Цельсия, но только лишь при нормальном давлении. Очень часто двигатели кипели, особенно летом, потому как достигнуть рабочей температуры в 100 градусов Цельсия, мотору достаточно легко! Да и старые системы нельзя назвать на 100% герметичными, воздух немного, но «подсасывался».
Что было сделано! Очень, элементарное и просто решение, которое уберегло, двигали от закипания. Просто взяли и повысили внутри системы давление.
Если копнуть физику, то получается:
При 1 атмосфере – вода кипит при 100 градусах
При 1,5 атм. – 110 градусов
При 2,0 атм. – почти 120 гр.
Систему охлаждения сделали герметичной, она сама себя нагревала и создавала внутри нужные «атмосферы». Таким образом, вода прекращала кипеть и просто охлаждала мотор. Просто и гениально. Справедливости ради стоит отметить, что современные охлаждающие жидкости кипят при более высоких температурах, например — зачастую антифриз выдерживает показатель в 130 – 140 градусов, а если еще и запереть в герметичный контур, то тут все 145 получится! Прогресс не стоит на месте.
Так какое давление внутри системы?
НУ что как говорится «раскроем карты», но сразу хочу сказать оно различно, и нет общего знаменателя:
Давление внутри системы охлаждения варьируется от 1,2 до 2 атмосфер (редко до 2,2), или как это принято считать с жидкостью от 1,2 до 2 Бар.
Но почему такой разбег? Все зависит от строения двигателя, жидкости, которая в него добавляется температуры, с которой он работает (ведь она тоже различна, бывает 90, а бывает и 110 — 120 градусов, особенно инжекторные варианты).
Такие показатели создаются в основном самой жидкостью, при ее расширении (нагреве). Но стоит отметить, что излишние показатели убирает крышка-клапан.
Пару слов о роли крышки расширительного бачка
Как я уже писал в одной из своих статей – ее назначение сложно переоценить. Ведь по сути это клапан, который контролирует атмосферы внутри всех шлангов и патрубков.
Когда идет разогрев, и жидкость начинает разогреваться, «атмосферы растут»! И если в определенный момент их не сбросить то у вас просто разорвет либо шланг, либо радиатор (ведь сейчас у них пластиковые боковины), либо еще что-нибудь.
Крышка открывается, и излишний «пар» выходит наружу! Таким образом, внутри остается заданное значение, скажем – 1,2 атм. Также и наоборот, когда у вас машина остыла, жидкость начинает уходить вниз, но лишнее давление сброшено, поэтому начинает образовываться разряженная атмосфера. И тут опять же крышка срабатывает как клапан – открывается и подает нужный воздух, для нормализации.
Таким образом, крышка это очень серьезный узел, у меня у знакомого была проблема, постоянно выбивало шланг с печки, никто не мог понять почему!
Антифриза вытекло просто уйма! Но потом сломалась и крышка, при очередном откручивании, после того как поставили новую, все прошло! Так что если у вас выбивает шланги, первым проверяйте крышку.
Сейчас небольшое полезное видео смотрим.
НА этом заканчиваю, думаю, статья была вам полезна, читайте наш АВТОБЛОГ.
(14 голосов, средний: 4,14 из 5)
Источник
