Как выявить неисправности в системе охлаждения двигателя автомобиля: практическое руководство

Почему это важно? malfunctioning automotive engine cooling system can be a significant source of issues. In heavy traffic, the coolant’s temperature may soar to 125 °C. Overheating can occur, especially in congested conditions, potentially causing the vehicle to stall, necessitating the call of a tow truck.

На что обращать внимание? При нормальной эксплуатации система охлаждения эффективно отводит излишнее тепло, что позволяет двигателю функционировать без сбоев. Ключевым моментом является своевременная диагностика проблем и проведение обслуживания, чтобы избежать серьезных неисправностей.

Назначение и классификация систем охлаждения двигателя автомобиля

Двигатель внутреннего сгорания получил свое название благодаря процессу сгорания топливно-воздушной смеси, происходящему в его цилиндрах. В этом процессе температура в камере сгорания достигает 1800-2000 градусов по Цельсию, что способствует максимальному расширению газов от сгорания. 

Следует отметить, что лишь небольшая часть высвобождающейся энергии переводится в механическую работу, остальное тепло выбрасывается в окружающую среду через противопожарную систему, систему охлаждения и даже через наружные поверхности мотора.

Важно помнить, что при нагревании металл расширяется. И чем выше температура, тем больше увеличивается его объем (хотя данная зависимость не всегда линейная), поэтому инженеры при проектировании двигателей учитывают специальные зазоры для термического расширения деталей.

Тем не менее, каждая конкретная модель двигателя рассчитана на определенные температурные режимы. При превышении этих параметров может возрасти износ компонентов, а в критических ситуациях – произойти заклинивание. Более того, значительное превышение предельно допустимой температуры может вызвать выгорание масла, а у бензиновых моторов существует опасность детонационного сгорания топливной смеси.

С одной стороны, высокая температура плохо сказывается на деталях, способствуя их расширению и вероятности заклинивания. Поэтому логично было бы поддерживать как можно более низкие температуры для избежания подобных проблем. Однако чрезмерное охлаждение также не является правильным решением. Здесь необходимо учитывать теорию теплоемкости металлов: чем выше температура, тем меньше энергии металл может впитать (перед началом плавления).

Обратная ситуация также верна: чем ниже температура металла, тем больше энергии он может «принимать» при нагреве. Следовательно, двигатель, работающий при температуре ниже допустимого уровня, будет производить значительно меньше мощности из-за увеличенного, но неэффективного расхода энергии. Кроме того, вязкость масла возрастает, что увеличивает трение и износ компонентов. 

При охлаждении в камере сгорания может начать образовываться конденсат горючей смеси, что приводит к смыванию масла со стенок цилиндра и образованию сернистых соединений, а также коррозии на внутренних поверхностях цилиндров.

Главная задача системы охлаждения двигателя автомобиля заключается в поддержании оптимальной рабочей температуры ДВС на выгодном уровне. Существуют две основные разновидности систем охлаждения: с жидкостным и воздушным охлаждением.

Наиболее известным примером автомобиля с воздушным охлаждением можно считать Volkswagen «Жук», а также советский «Запорожец». Однако в настоящее время двигатели с воздушным охлаждением используются очень редко.

Системы жидкостного охлаждения бывают открытыми и закрытыми. Открытые системы подразумевают расход охлаждающей жидкости, например, вода поступает в систему извне, проходит через рубашку блока цилиндров и нагревается, после чего сбрасывается обратно в окружающую среду или в другой контур.

Закрытые системы, в отличие от открытых, изолированы от окружающей среды. Тепло сбрасывается только через радиатор, а сам контур закрытой системы герметичен, что обеспечивает более высокое давление охлаждающей жидкости (ОЖ). Более высокое давление ведет к меньшей температуре кипения, что позволяет двигателям с закрытым контуром функционировать при температурах охлаждающей жидкости до 120 градусов Цельсия.

Для таких систем требуются жидкости с особыми свойствами, именно поэтому обычно используется тосол.

Что касается процента циркуляции ОЖ, системы охлаждения делятся на три типа:

• Принудительные (циркуляция осуществляется насосами, которые приводятся в движение самим двигателем).
• Термосифонные (циркуляция основана на разнице плотности ОЖ, нагретой возле блока цилиндров, и охлажденной в радиаторе). Охлажденная жидкость вновь поступает на обогрев блока цилиндров.
• Комбинированные (в них охлаждение головки блока цилиндров происходит принудительно, а блока цилиндров – термосифонным методом).

Устройство системы охлаждения двигателя

На сегодняшний день основными являются двигатели с закрытыми системами жидкостного охлаждения.

Система охлаждения двигателя включает:

• Рубашка охлаждения блока цилиндров и головки блока.
• Радиатор.
• Насос для перекачивания ОЖ.
• Вентилятор принудительного охлаждения.
• Термостат.
• Патрубки и шланги.
• Расширительный бачок.

Кроме того, в данную систему входит радиатор для отопления салона, однако его влияние на работу ДВС незначительно.

Теперь детально рассмотрим функционирование системы охлаждения двигателя и особенности работы вышеупомянутых узлов и компонентов.

• Рубашка охлаждения– это внутренняя полость корпуса блока цилиндров, по которой движется ОЖ, обтекая нагревающиеся детали, убирая излишки тепла и перенося их к радиатору.
• Насос ОЖ (также известен как охлаждающая помпа). Он обеспечивает циркуляцию жидкости по кругу. Насос может приводиться в движение либо через ременную передачу от двигателя, либо отдельным электрическим мотором, мощность которого регулируется управляющим устройством.
• Термостат. Его главная задача – поддержание оптимальной рабочей температуры двигателя. Когда температура ОЖ достигает установленной величины, термостат переключает клапан, и жидкость направляется в малый контур, минуя радиатор.

• Радиатор имеет либо пластинчатую, либо трубчатую конструкцию. Он спроектирован так, чтобы проходящие сквозь него потоки воздуха эффективно уносили избыточное тепло. Радиаторы изготавливаются из материалов с высокой теплопередачей, таких как алюминий и медные сплавы.
• Вентилятор. Его задача состоит в обеспечении притока воздуха, охлаждающего радиатор. Вентилятор особенно необходим в условиях низкой скорости движения или при остановке автомобиля, когда отсутствует нормальная воздушная подача. Обычно вентилятор устанавливается на одном валу с водяной помпой.
• Расширительный бачок. Он служит для хранения запаса ОЖ. Также следует учитывать, что жидкости при нагреве расширяются, и необходимо предусмотреть место для избытка жидкости при нагреве.

Диагностика системы охлаждения двигателя

Главной задачей системы охлаждения является быстрое достижение двигателя оптимального рабочей температуры, после чего должна поддерживаться эта температура с эффективным сбросом тепла в атмосферу.

При этом недопустимо, чтобы двигатель оставался холодным. Если фактическая температура ниже оптимального предела, детали двигателя изнашиваются быстрее под нагрузкой.

В процессе диагностики следует учитывать всю систему охлаждения в целом, а не только работу отдельных компонентов. Например, необходимо помнить, что под капотом часто недостаточно пространства, и шланги могут быть изогнутыми, что уменьшает эффективность циркуляции. Это может быть основной причиной частых перегревов мотора.

Сначала нужно удостовериться в достаточном уровне ОЖ в расширительном бачке. При прогреве двигателя уровень жидкости должен находиться между метками min и max. При холодном двигателе допустимо снижение уровня до отметки min.

Если ОЖ недостаточно, двигатель станет перегреваться. Жидкость не сможет эффективно отводить тепло от блока цилиндров. Но если уровень жидкости будет чрезмерным, это может привести к ее выдавливанию через крышку бачка.

В случае, если охлаждающая жидкость помутнела или изменила цвет, это говорит о наличии посторонних примесей, что негативно сказывается на ее свойствах. Для большинства автомобилей в качестве ОЖ используются антифриз или тосол, и их рабочий срок составляет 2-3 года, после чего необходимо их заменить, так как после этого срока их теплопередающие свойства значительно ухудшаются.

Непременно, если наблюдается снижение уровня охлаждающей жидкости в системе даже после прогрева двигателя, это указывает на наличие утечки в контуре. Поэтому все соединения требуют тщательной проверки.

Чаще всего охлаждающая жидкость может утекать:

• из расширительного бачка;
• из резинотекстильных шлангов;
• из патрубков или водяной помпы;
• из термостата;
• из радиатора.

Критической зоной расширительного бачка является его крышка. Также утечки могут проявляться при ослаблении хомутов. Одной из распространенных проблем радиаторов являются трещины, возникающие из-за воздействия различных механических факторов. Кроме того, утечка возможна из-под термостата и корпуса помпы, если sealing elements потеряли свою эффективность.

Для проверки герметичности системы охлаждения необходимо ввести сжатый воздух в предварительно опустошённый контур. Воздух подается под давлением 100 кПа (+1 атмосфера) через специальное устройство, установленное на крышке радиатора. Если давление вскоре падает, значит, есть утечка.

При выявлении проблем с герметичностью следует последовательно проверить все соединения и уязвимые места, указанные в предыдущем списке. Также стоит проверить все составляющие теплообменной системы автомобиля.

Предположим, диагностика не выявила никаких нарушений: отсутствие утечек, исправная работа помпы, радиатор герметичен и не забит, а бачок не имеет заметных дефектов. Однако через некоторое время работы на холостом ходу двигатель все еще может перегреваться или недостаточно нагреваться.

Эти сюжеты часто связаны с неисправностью термостата, которая может быть быстро определена. Демонтировать термостат для проверки нет необходимости. Процесс проверки состоит в следующем: холодный двигатель запускается и работает около 10 минут. С увеличением температуры охлаждающая жидкость начинает поступать в нижнюю часть расширительного бачка, что должно происходить при температуре около 80–85 °С. Это свидетельствует о нормальной работе термостата.

Однако иногда могут возникать кратковременные сбои в работе данного устройства. Например, после прогрева двигателя до установленной температуры термостат открывает клапан и направляет охлаждающую жидкость из малого контура в большой. Но открытие может оказаться неполным, и основная часть жидкости все еще будет циркулировать по малому контуру, что приведет к перегреву двигателя, хотя нижний расширительный бачок будет наполняться.

Еще одной проблемой может стать незакрытие большого контура термостатом при переохлаждении жидкости, что приведет к неэффективному прогреву. В случае, если даже после 10-15 минут работы на холостом ходу температура не достигает оптимального уровня, это означает, что термостат не срабатывает, и охлаждающая жидкость продолжает циркулировать по большому контуру, переохлаждаясь в радиаторе.

Во всех этих случаях потребуется снять термостат и проверить его, поместив в горячую воду, чтобы определить температуру его срабатывания. Если наблюдаются значительные отклонения от нормы, устройство лучше сразу заменить.

Если термостат функционирует нормально, возможно, проблема заключается в датчике температуры или неисправности вентилятора, особенно если он работает от электрического мотора. Вентилятор может быть поврежден физически, и порой он может работать некорректно, не соответствуя необходимому уровню обдува.

Некоторые проблемы могут возникнуть и с водяной помпой. О возможных симптомах стоит упомянуть:

• Резкий и быстрый рост температуры охлаждающей жидкости при запуске двигателя.
• Появление посторонних звуков в моторе (но это не всегда свидетельствует именно о поломке насоса).
• Дебаты вала водяного насоса при его ручном прокручивании.
• Утечка через сальник водяного насоса.

Шумная работа водяной помпы напрямую указывает на необходимость её замены. Резкий подъем температуры двигателя – это явный сигнал о том, что насос не функционирует, и охлаждающая жидкость не циркулирует. Возможные причины могут быть связаны с приводом насоса или повреждением его рабочей лопасти.

Утечки в области помпы часто свидетельствуют о неисправности сальника. Однако, если наблюдаются какие-либо отклонения в работе насоса, его лучше заменить, чтобы избежать более серьезных последствий от перегрева двигателя.

Переохлаждение, хоть и не так опасно, как перегрев, также нежелательно. Оно может возникнуть по различным причинам:

• Застревание термостата в открытом положении (из-за чего вся охлаждающая жидкость проходит исключительно по большому контуру);
• Нарушение теплоизоляции в холодное время года (или при экстремальных климатических условиях);
• Утечки в системе, что приводит к невозрастанию давления и недостаточной температуре охлаждающего вещества (в результате управляемый блок двигателя может увеличивать обороты на холостом, что приводит к разжижению масла и образованию осадка на стенках цилиндров).

Регулярное техобслуживание, сопровождаемое качественной диагностикой, является самым эффективным средством, позволяющим предотвратить перегрев или переохлаждение двигателя и все нежелательные последствия этих явлений.

Мнения автовладельцев о системе охлаждения двигателя автомобиля

Моем-моем радиатор чисто-чисто…

«Проблемы с охлаждением мотора могут возникать из-за засорения некоторых трубок радиатора. В таком случае радиатор нуждается в промывке. Для этого не следует добавлять в воду моющие средства – щелочь, которая присутствует в большинстве, образует стойкую пленку на внутренних стенках радиатора.

Рекомендуется использовать спирт, разбавленный с водой в пропорции 1:4. Залейте эту смесь в контур, прогоните её при рабочей температуре около 5 минут и слейте. Повторяйте процесс 5 раз. На шестой раз введите чистую воду, промойте её также 5 минут, затем слейте и только после этого заполните систему новым тосолом.»

А что если добавить давления в системе

«Крышка расширительного бачка нужна не только для предотвращения расплескивания жидкости; она также является частью системы охлаждения и помогает создавать необходимое давление. Если давление недостаточно, эффективность процесса охлаждения существенно снижается (особенно в жаркую погоду).

Обратите внимание на герметичность системы. Поставьте крышку на бачок с работоспособным клапаном, проверьте состояние самого бачка и используйте качественный тосол. Это поможет избежать многих проблем.»

Хороший антифриз на вес золота

«При выборе антифриза ориентируйтесь не на бренд, а на упаковку. Лучше всего приобретать охлаждающую жидкость в заводской упаковке (например, febi, hepu и др., G11 или G12+). Если вам необходимо заменить концентрат в системе, можно использовать G12 в старом двигателе. Обязательно следует менять охлаждающую жидкость, если на протяжении эксплуатации она изменила цвет.

Пришлось понести затраты около 1000 рублей на замену патрубков, фланцев и многочисленные смены крышек расширительных бачков. Также произошла поломка помпы, радиатора и радиатора печки. И все эти проблемы возникли из-за ненадлежащей диагностики специалистов сервиса, которые залили некачественный антифриз в систему.»

Замену охлаждающей жидкости стоит производить строго по рекомендованным производителем интервалам пробега (или даже чаще). Это не только поможет в избежании проблем с охлаждением, но и обеспечит комфортную температуру в салоне. Никогда не смешивайте разные виды антифризов, так как это может привести к химическим повреждениям шлангов, патрубков и уплотнителей. Пожалуйста, используйте только оригинальные охлаждающие жидкости от проверенных производителей.

Самым экономичным и действенным способом ремонта системы охлаждения является профилактика неисправностей через регулярные диагностики. Это будет полезно не только для системы охлаждения, но и для других узлов автомобиля.

Вопросы по теме

Как проверить уровень охлаждающей жидкости и что делать, если он низкий?

Для начала откройте капот и найдите расширительный бачок с охлаждающей жидкостью. Убедитесь, что уровень жидкости находится между отметками «Min» и «Max». Если он ниже «Min», это сигнализирует о возможной утечке или недостаточной доливке. В этом случае рекомендуется добавить жидкость, используя рекомендованный тип и смесь, а также проверить на наличие утечек в системе, так как низкий уровень может привести к перегреву двигателя.

Как незаметные признаки могут указывать на проблему с системой охлаждения?

Иногда проблемы с системой охлаждения могут проявляться неочевидными признаками. Например, если вы слышите свистящий звук под капотом или наблюдаете задымление из-под капота, это может сигнализировать о неисправности помпы или прокладки головки цилиндра. Также обратите внимание на изменение цвета выхлопных газов — синий или белый цвет может указывать на попадание охлаждающей жидкости в цилиндры, что требует немедленного внимания специалистов.

Как часто необходимо проверять систему охлаждения и проводить её обслуживание?

Рекомендуется проверять систему охлаждения каждые 15,000–20,000 км, а также перед длительными поездками. Важно проверять не только уровень жидкости, но и состояние шлангов, радиатора и термостата. Регулярное обслуживание включает в себя замена охлаждающей жидкости каждые 2–3 года, так как со временем она теряет свои свойства и может привести к коррозии и другим проблемам. Помните, игнорирование этих проверок может в дальнейшем привести к серьезным повреждениям двигателя и дорогостоящему ремонту.