Расширительный бачок системы охлаждения мотора: назначение, устройство, неисправности

Воздушное охлаждение двигателя: принцип работы, преимущества и недостатки

Назначение

В процессе работы ДВС температуры в камере сгорания могут достигать 2000 градусов. Если не будет надежной системы охлаждения, повысится расход масла и горючего. Перегрев приведет к быстрому износу и поломке двигателя.

Если мотор не будет достаточно прогреваться, это также будет на нем негативно сказываться. Если наблюдается переохлаждение, это грозит снижением мощности, интенсивным износу, повышенным расходом горючего.

Более того, в большинстве современных автомобилей, кроме основных задач, данная система выполняет и второстепенные функции. Первым делом это обеспечение работы отопителя. Также система призвана охлаждать не только сам двигатель, но и масло, жидкость в автоматической коробке передач. Иногда она действует и на дроссельный узел вместе с впускным коллектором.

В современной системе (будь то жидкостное или воздушное охлаждение двигателя) рассеивается до 35 процентов тепла, произведенного в результате горения топливо-воздушной смеси.

Устройство и принцип действия

В воздушной системе самым главным является воздушный поток. При помощи воздуха тепло отводится от камер сгорания, ГБЦ, масляных радиаторов. Система представляет собой вентилятор, охладительные ребра в цилиндрах и на ГБЦ. Также в устройстве имеется съемный кожух, дефлекторы и решение для контроля за работой системы. Вентилятор системы охлаждения двигателя оснащен сеткой для защиты лопастей от попадания посторонних предметов.

Дополнительные ребра позволяют увеличить площадь поверхности, которая контактирует с воздухом. За счет этого воздушное охлаждение двигателя эффективно справляется со своей задачей.

Поток воздуха при работе двигателя в принудительном порядке подается к мотору при помощи лопастей вентилятора – они преимущественно изготовлены из алюминия. Не нужно объяснять, наверное, почему включается вентилятора охлаждения на холодном двигателе. Воздушный поток проходит между ребрами, а затем равномерно разделяется за счет дефлекторов и проходит через все горячие детали двигателя. Таким образом, мотор не нагревается чрезмерно.

Вентилятор подает в систему охлаждения поток воздуха объемом 30 кубических метров в минуту. Этого достаточно для обеспечения нормальной работы мотора с невысокой мощностью и небольшим объемом.

Как работает расширительный бачок автомобиля

Состоит расширительный бак из крышки, полипропиленового корпуса и двух патрубков для подключения шлангов жидкостной системы. При помощи нижнего шланга устройство подсоединяется к охлаждающей магистрали, а верхний отводит из системы пары и воздушные пузыри. На современных моделях не редко монтируются поплавковые датчики уровня охлаждающей жидкости.

Для данной опции РБ сверху оборудуется еще одной горловиной, которая предназначена для монтажа датчика. На боковой стороне емкости находятся контрольные риски: от нижней min и до верхней max. В данном промежутке и должен находиться уровень ОЖ.

Чтобы понять, как работает устройство, рассмотрим температурные режимы функционирования современных двигателей. Как видите, моторы функционируют в условиях критических температур.

Температура мотора	Рабочая температура	Кратковременно
80-100 °C	120-125 °C
Температура закипания жидкостей (при атмосферном давлении)	антифриза	120 °C
тосола	105-110 °C
воды	100 °C

Для поднятия планки допустимой температуры конструкторы увеличивают давление в ОЖ, за счет чего увеличивается температура ее закипания. Для этого систему герметично закрывают, и поддерживают в ней избыточное давление. Для различных моторов данная величина варьируется в пределах 0.1-0.5 бар.

Одновременно с этим недопустимо и существенное разрежение в свободном пространстве расширительного бака, так как будет происходить подсасывание воздуха в систему, что приведет к возникновению воздушных пробок, которые затрудняют циркуляцию ОЖ и способны привести к перегреву ДВС. Давление ОЖ поддерживает специальный регулятор, который находится в заливной крышке.

Кроме защитной функции, крышка РБ еще выполняет задачу регулятора давления. Для этого в крышке собраны два клапана: вакуумный и предохранительный. Последний являет собой резиновую подпружиненную диафрагму, прижимаемую снаружи и срабатывающую, когда давление будет превышать усилие пружины. Вакуумный же состоит из шайбы из резины с малой пружиной, которая установлена внутри большой.

Назначение расширительной ёмкости

В системах охлаждения различных автомобилей содержится от 5 до 20 и более литров незамерзающей жидкости — антифриза (тосола). В процессе эксплуатации двигатель, а вместе с ним и антифриз разогревается от низкой температуры зимой до высокой в летний период.

Во время работы двигателя в расширительном баке возникает давление около 1 Бар

Поскольку любая жидкость расширяется в объёме при нагревании, в охладительном контуре авто образуется излишек, который нужно куда-то направить. Антифриз является средой несжимаемой, поэтому при расширении он создаст в системе высокое давление, способное разорвать патрубки и соты радиаторов. И наоборот, при охлаждении жидкость уменьшится в объёме и создаст разрежение (вакуум), воздействующий с такой же силой.

Чтобы обеспечить нормальную работу системы охлаждения силового агрегата и избежать скачков давления, в неё интегрирован расширительный бачок. Его функции следующие:

• воспринимать дополнительный объём антифриза, расширяющегося при нагреве;
• сбрасывать излишки давления через пробку со встроенным предохранительным клапаном;
• отдавать жидкость обратно в систему при остывании мотора, препятствуя возникновению воздушных пробок.

На грузовиках применяются расширительные баки больших размеров

Проверка прибором для диагностики крышки расширительного бачка

Многие, кто интересовался проверкой пробки системы охлаждения, слышали о специальном приборе для диагностики. Такой инструмент стоит довольно недешево, в 2019 году я слышал о приблизительной сумме в 15 000 рублей. Далеко не каждый автовладелец может позволить себе купить такой тестер. Поэтому он доступен только для автосервисов, которые постоянно занимаются устранением подобных проблем.

Рядовой автовладелец, при желании, может собрать аналогичный прибор самостоятельно. Для этого понадобятся следующие компоненты:

• радиатор – можно взять с любой старой машины, состояние не имеет значение, главное, чтобы была целая верхняя часть, куда крепится крышка;
• наждачная бумага;
• холодная сварка;
• ниппель от камеры;
• компрессор с точным манометром.

С радиатора обрезается расширительный бачок и глушатся все соты, чтобы через низ не проходил воздух. То же самое нужно сделать и с боковыми стенками. Затем проделывается отверстие, в него вставляется ниппель от камеры и тщательно заделывается холодной сваркой. На этом все, прибор готов.

Теперь можно переходить к испытаниям. Проверяемая крышка устанавливается на посадочное место. Компрессор присоединяется к ниппелю, и через него в бак накачивается воздух. Сравнивая показания манометра с моментом спуска избыточного давления, можно судить о работоспособности крышки.

Главное преимущество такой самоделки – это дешевизна приспособления. Недостаток – трудоемкость изготовления и неуниверсальность. То есть прибор подойдет только если диаметр крышки и резьба совпадают. В противном случае придется делать еще одно устройство, но уже из подходящего радиатора.

Тестер поможет определить рабочий диапазон давлений крышки расширительного бака. В зависимости от типа двигателя показания могут отличаться:

• Бензиновый автомобиль. Предохранительный клапан открывается при 83-110 кПа, для вакуумного давление открытия составляет -7 кПа.
• Дизельный транспорт. Для предохранительного клапана значение должно быть 108 кПа, ±15 кПа. Вакуумный откроется при 83 кПа.

Приведенные выше значения являются усредненными, однако по ним вы можете ориентироваться. Более точные данные по давлению предохранительного и вакуумного клапанов можно найти техпаспорте к вашему автомобилю, либо на сайтах производителей. Если же при тестировании полученные значения сильно отличаются от указанных, то можно судить о неисправности данного узла. Следовательно, крышку нужно заменить на новую либо попробовать восстановить.

Схема циркуляции охлаждающей жидкости. Схема системы охлаждения двигателя

В любом автомобиле используется двигатель внутреннего сгорания. Широкое распространение получили жидкостные системы охлаждения – только на старых «Запорожцах» и новых «Тата» используется обдув воздухом. Нужно отметить, что схема циркуляции охлаждающей жидкости на всех машинах практически похожа – присутствуют в конструкции одинаковые элементы, выполняют они идентичные функции.

Малый круг охлаждения

В схеме системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания присутствует два контура – малый и большой. Чем-то она схожа с анатомией человека – движением крови в организме. Жидкость двигается по малому кругу тогда, когда необходимо произвести быстрый прогрев до рабочей температуры. Проблема в том, что мотор может нормально функционировать в узком диапазоне температур – около 90 градусов.

Нельзя ее повышать или понижать, так как это приведет к нарушениям – изменится угол опережения зажигания, топливная смесь будет сгорать несвоевременно. В контур включен радиатор отопителя салона – ведь нужно, чтобы внутри машины было тепло как можно раньше. Подача горячего антифриза перекрывается с помощью крана. Место его установки зависит от конкретного автомобиля – на перегородке между салоном и моторным отсеком, в области бардачка и т.д.

Большой контур охлаждения

В схему системы охлаждения двигателя при этом включается еще и основной радиатор. Он устанавливается в передней части автомобиля и предназначен для экстренного снижения температуры жидкости в двигателе. Если на автомобиле имеется кондиционер, то радиатор его устанавливается рядом. На автомобилях «Волга» и «Газель» применяется масляный радиатор, который также ставится в передней части автомобиля. На радиаторе обычно ставится вентилятор, который приводится в движение электромотором, ремнем или муфтой.

Жидкостный насос в системе

Это устройство входит в схему циркуляции охлаждающей жидкости «Газели» и любого другого автомобиля. Привод может осуществляться следующим образом:

1. От ремня газораспределительного механизма.
2. От ремня генератора.
3. От отдельного ремня.

Конструкция состоит из таких элементов:

1. Металлическая или пластиковая крыльчатка. От количества лопастей зависит эффективность работы насоса.
2. Корпус – обычно выполняется из алюминия и его сплавов. Дело в том, что именно этот металл хорошо работает в агрессивных условиях, практически не действует на него коррозия.
3. Шкив для установки ремня привода – зубчатый или клиновидный.
4. Вал – стальной ротор, на одном конце которого находится крыльчатка (внутри), а снаружи шкив для установки приводного шкива.
5. Бронзовая втулка или подшипник – смазка этих элементов осуществляется при помощи специальных присадок, которые имеются в антифризе.
6. Сальник позволяет избежать вытекания жидкости из системы охлаждения.

Термостат и его особенности

Сложно сказать, какой именно элемент обеспечивает наиболее эффективную циркуляцию жидкости в системе охлаждения. С одной стороны, помпа создает давление и антифриз двигается по патрубкам с ее помощью.

Но с другой стороны, если бы не было термостата, движение происходило бы исключительно по малому кругу. Конструкция содержит такие элементы:

1. Корпус из алюминия.
2. Выходы для соединения с патрубками.
3. Пластина биметаллического типа.
4. Механический клапан с возвратной пружиной.

Принцип работы заключается в том, что при температуре ниже 85 градусов двигается жидкость только по малому контуру. При этом клапан внутри термостата находится в таком положении, при котором не попадает антифриз в большой контур.

Как только достигнет температура 85 градусов, начнет деформироваться биметаллическая пластина. Она воздействует на механический клапан и открывает доступ антифризу к основному радиатору. Как только снизится температура, клапан термостата вернется в исходное положение под действием возвратной пружины.

Расширительный бачок

В системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания имеется расширительный бачок. Дело в том, что любая жидкость, в том числе и антифриз, при нагреве увеличивает объем. А при охлаждении объем уменьшается. Следовательно, необходим какой-то буфер, в котором будет храниться небольшое количество жидкости, чтобы в системе всегда ее было вдоволь. Именно с этой задачей и справляется расширительный бачок – туда выплескивается излишек во время нагрева.

Крышка расширительного бачка

Еще один незаменимый компонент системы – это пробка. Существует два типа конструкции – герметичная и негерметичная. В том случае, если на автомобиле применяется последняя, пробка расширительного бачка имеет только дренажное отверстие, через которое уравновешивается давление в системе.

Инструкция по установке

Планируя установить прибор самостоятельно, нельзя забывать про необходимость предварительного детального изучения руководства по монтажу. При отсутствии нужной документации следует обязательно обратиться в торговую точку, где производилась покупка изделия. В противном случае разобраться с нюансами оборудования будет гораздо труднее. А каждая ошибка впоследствии только выльется в дополнительные затраты.

Согласно рекомендательному документу, прилагающемуся к устройству, изменение конструкции недопустимо. Ремонтные или монтажные работы дозволено осуществлять только лицам, имеющим доступ к выполнению конкретной деятельности.

Меняя вышедшую из строя деталь бачка, следует ставить на ее место только оригинал. Ведь согласно инструкции, применять элементы ненадлежащего качества запрещается. Также руководство по установке содержит подробное описание техники безопасности, которой необходимо строго придерживаться во время монтажа агрегата.

АМЕТИСТ — 02 М до 2 куб.м./сут.

Аэрационная установка AS-1054 VO-90

Диспенсер магистральный настольный AquaPro 919H/RO (горячая и холодная вода)

Возможные проблемы

Правильная очистка поверхности – залог удачного ремонта. После долгой эксплуатации охладительную жидкость в резервуаре сложно вымыть. Автомобилисты часто используют специальные очистители, стиральный порошок или раствор лимонной кислоты.

При обширных загрязнениях расширительный бачок чистят мелкой щебенкой. Емкость на 15% заполняют сухим ингредиентом, заливают теплой жидкостью со средством для мытья посуды. Резервуар аккуратно трясут, стараясь попасть по всем стенкам. Компоненты сливают, внутреннее пространство промывают обильной влагой.

Возможные ошибки при ремонтеИсточник drive2.com

От следов тосола помогает «Atas Dimer». Концентрированное щелочное вещество справляется с сильной грязью. Для работы достаточно 15% жидкости, введенной в емкость. Расширительный бачок трусят, оставляют 10 минут воздействовать. По истечении времени конструкцию наполняют на 50% теплой водой. Стенки чистят щеткой с длинной рукояткой. После процедуры тщательно полощут.

После склеивания надо удалить остатки фиксирующего вещества. Свежую массу убирают по мере выделения тканью. Если шов уже полимеризировался, то дефекты придется срезать ножом. Неровности зачищают мелкой бумагой наждачкой.

Какую крышку радиатора поставить

Многих автолюбителей, затеявших проверку и замену упомянутой крышки, интересует вопрос о том, какие лучшие крышки для радиатора? Перед тем, как ответить на этот вопрос, необходимо сразу обратить внимание на то, что новая крышка должна обладать теми же эксплуатационными характеристиками, что и заменяемая. В частности, иметь аналогичный диаметр, шаг резьбы, размер внутреннего клапана, а самое главное — должна быть рассчитана на аналогичное давление. Как правило, для большинства современных легковых автомобилей в продаже реализуются крышки, предназначенные для работы в диапазоне давлений 0,9…1,1 Бара

Как правило, для большинства современных легковых автомобилей в продаже реализуются крышки, предназначенные для работы в диапазоне давлений 0,9…1,1 Бара

Однако перед покупкой необходимо дополнительно уточнить эту информацию, поскольку иногда встречаются исключения. Соответственно, и выбирать новую крышку нужно с аналогичными характеристиками

Как правило, для большинства современных легковых автомобилей в продаже реализуются крышки, предназначенные для работы в диапазоне давлений 0,9…1,1 Бара. Однако перед покупкой необходимо дополнительно уточнить эту информацию, поскольку иногда встречаются исключения. Соответственно, и выбирать новую крышку нужно с аналогичными характеристиками.

Обратите внимание, что также в продаже можно встретить так называемые тюнингованные крышки радиатора, рассчитанные на работу при повышенном давлении, в частности, до 1,3 Бара. Это сделано для того, чтобы еще больше повысить температуру кипения тосола и тем самым поднять КПД двигателя автомобиля. Такие крышки могут применяться на спортивных автомобилях, двигатели которых предназначены для работы на большой мощности, однако в кратковременном режиме

Такие крышки могут применяться на спортивных автомобилях, двигатели которых предназначены для работы на большой мощности, однако в кратковременном режиме

Такие крышки могут применяться на спортивных автомобилях, двигатели которых предназначены для работы на большой мощности, однако в кратковременном режиме.

Для обычных автомобилей, используемых в городском цикле, такие крышки категорически не подходят. При их установке возникает ряд негативных факторов. Среди них:

• Работа элементов системы охлаждения «на износ». Это приводит к снижению их общего ресурса и риску преждевременного выхода из строя. И если от чрезмерного давления лопнет патрубок или хомут — это половина беды, но гораздо хуже такая ситуация может закончиться, например, в случае, если лопнет радиатор или расширительный бачок. Это уже грозит дорогостоящими ремонтами.
• Снижение ресурса антифриза. У любой охлаждающей жидкости есть определенный рабочий диапазон температур. Выход за его пределы снижает эксплуатационные характеристики антифриза и значительно сокращает время его использования. Поэтому при использовании тюнингованных крышек придется чаще менять антифриз.

Таким образом, лучше не экспериментировать, и следовать рекомендациям завода-изготовителя вашего автомобиля. Что касается конкретных торговых марок крышек радиаторов, то их существует достаточно много, и для разных машин они разные (для европейских, американских, азиатских автомобилей). Лучше всего покупать оригинальные запасные части. Их артикулы можно найти в документации или на специальных ресурсах в интернете.

Заключение

Помните, что исправная крышка радиатора — залог нормальной работы двигателя любого автомобиля с замкнутой системой охлаждения. Поэтому проверять ее состояние имеет смысл не только, когда она вышла из строя (или начались проблемы в работе системы охлаждения), но и периодически. Особенно это касается старых машин, и/или машин, у которых в системе охлаждения используется вода или разведенный антифриз. Эти составы со временем повреждают материал крышки, и она выходит из строя. А поломка ее отдельных частей грозит снижением температуры кипения охлаждающей жидкости и перегреву двигателя.

Выбирать новую крышку необходимо по заранее известным параметрам. Это касается как ее геометрических размеров (диаметра крышки, диаметра прокладок, усилия пружины), так и давления, на которое она рассчитана. Эту информацию можно узнать из мануала или попросту купить крышку радиатора, аналогичную установленной прежде.

Крышка расширительного бачка на первый взгляд может казаться весьма простой деталью. Но в реальности без неё невозможна регулировка давления в системе охлаждения двигателя. Неисправность крышки приведёт к перегреву мотора или повреждению одного из компонентов системы охлаждения.

Основные неисправности охлаждающей системы двигателя

Система охлаждения двигателя автомобиля состоит из большого количества отдельных ее частей — радиатора, вентилятора, системы патрубков, датчиков. При некорректной работе хотя бы одного элемента хуже начинает работать вся система. Поэтому причиной поломки может быть:

• Засорение радиатора. Именно этот элемент предназначается для принудительного отвода тепловой энергии из двигателя. Если он засоряется снаружи (большое количество пыли и грязи попадает на его слоты) либо внутри (сердцевина забивается значительным количеством ржавчины и осадком с жидкости), то эффективность работы узла резко снижается. Соответственно, радиатор, как и всю систему охлаждения, необходимо периодически чистить как снаружи, так и изнутри с использованием специальных очистителей либо подручных средств.
• Неисправная помпа. По этой причине в системе охлаждения появляется либо течь из-под подшипника насоса охлаждения, либо нарушается циркулирование жидкости по рубашке охлаждения. Причин выхода насоса из строя несколько. Среди них банальный износ его лопастей либо внутренних частей, ослабление привода, нарушение герметичности. Зачастую на металлических крыльчатках можно наблюдать коррозию, а пластмассовую банально срывает и она проворачивается.
• Некорректная работа термостата. Основная задача этого узла состоит в том, чтобы блокировать поток антифриза или тосола в радиатор до тех пор, пока двигатель достаточно не прогрелся. На большинстве автомобилей он открывается только тогда, когда температура охлаждающей жидкости достигнет +87… +95°С. Соответственно, при его выходе из строя двигатель будет очень долго нагреваться, особенно в холодную погоду. Если термостат заклинил и не открывается вовсе, то температура в системе будет выше нормы вплоть до кипения. Когда открыт постоянно, то температура ниже нормы.
• Неисправность вентилятора охлаждения. В зависимости от типа его привода может быть много своих причин. Например, у вентилятора, приводимого в движение механически, может ослабеть натяжка привода. Если привод электрический, то причиной его отказа может быть неисправное термореле либо приводной электродвигатель. Если же привод гидравлический, то причина, скорее всего, кроется в недостаточном давлении (низком уровне) масла в системе.
• Разгерметизация системы. Утечка охлаждающей жидкости может быть в самых разных местах. Например, на патрубках, местах их соединений (на хомутах), в корпусе радиатора, на помпе, рубашке охлаждения головки блока цилиндров. В случае прогорания прокладки ГБЦ происходит смешивание охлаждающей жидкости с моторным маслом. Это не только приводит к снижению уровня антифриза, но и ухудшению характеристик масла, что оказывает дополнительную нагрузку на двигатель.
• Неисправность датчика температуры. Информация от него поступает на электронный блок управления, и на ее основании ЭБУ отдает команды на формирование оптимальной топливовоздушной смеси, включение/отключение вентилятора системы охлаждения и другие команды. Проверить датчик температуры можно с помощью мультиметра.
• Низкий уровень охлаждающей жидкости. Даже если система охлаждения полностью герметична и в ней нет мест утечек, то все равно со временем уровень антифриза в ней падает. Это случается по причине его испарения. Процесс этот достаточно долгий, однако автовладельцу необходимо периодически контролировать соответствующий уровень и при необходимости добавлять либо полностью менять охлаждающую жидкость, если подошел конец срока его эксплуатации.
• Негерметичность клапана пробки радиатора. В этом случае давление в системе охлаждения будет ниже нормы. Из-за этого жидкость будет кипеть даже при работе двигателя на холостом ходу. Также происходит сброс охлаждающей жидкости в расширительный бачок, но только после остановки двигателя. Также будет наблюдаться большой расход антифриза.

Еще одной неисправностью можно считать использование антифриза с неподходящими параметрами, например, обычной воды. Как известно, на морозе она кристаллизуется, что обычно приводит к механическим поломкам элементов системы охлаждения. Поэтому выбирать антифриз нужно в соответствии с требованиями автопроизводителя.

Какую функцию выполняет антифриз?

Прежде всего, следует напомнить что слово «антифриз» имеет иностранные корни и переводится как «против замерзания». Именно так можно охарактеризовать его основную функцию. Данное вещество не должно замерзать даже с сильно морозные зимы.

Кроме этого охлаждающая жидкость выполняет следующую работу:

• быстрая и эффективная защита автомотора от перегрева в процессе его эксплуатации;
• поддержание на высоком уровне антикоррозийной защиты всех имеющихся металлических деталей;
• надежная защита системы охлаждения от обмерзания при использовании автомобиля в зимний морозный период.

Полезно знать: Что лучше заливать в систему охлаждения тосол или антифриз?