Современные автомобили с двигателями внутреннего сгорания используют замкнутую жидкостную систему охлаждения. В большинстве случае внутри системы циркулирует антифриз. Хотя некоторые упорно продолжают заливать туда обычную воду, что является грубым нарушением правил эксплуатации.
Внутри этой системы создаётся постоянное избыточное давление во время работы двигателя. Не все понимают, зачем это нужно, поскольку основной задачей считается обеспечение эффективной циркуляции жидкости охлаждения по малому и большому кругу.
В действительности давление играет большую роль в работе ДВС. Оно позволило избавиться от распространённой и очень актуальной проблемы старых машин.
Зачем создаётся внутреннее давление
Разобравшись с давлением в системе охлаждения двигателя, многое станет понятным и очевидным.
Есть пример старых автомобилей. В них жидкость непрерывно циркулировала в моторе, нагревалась, забирая избыточное тепло, а затем охлаждалась в радиаторе за счёт встречного потока воздуха и воздуха от вентилятора, работающего принудительно.
Тогда в радиатор заливали обычную воду, и машина спокойно ехала. Но только часто было так, что водитель вынужденно останавливался посреди дороги, поскольку из-под капота начинал валить густой белый пар. Мотор попросту закипал, и вода начинала кипеть и активно испаряться. Именно это провоцировало появление густого белого дыма (пара).
Чтобы продолжить путь, приходилось остужать ДВС, заливать новую холодную воду и ехать. На то время такое понятие как закипание двигателя было знакомо практически каждому автовладельцу.
Скоро вы поймёте, зачем в системе охлаждения современного двигателя требуется давление. Причина закипания старых ДВС предельно простая. Вода в нормальных условиях при обычном атмосферном давлении кипит, когда температура достигнет 100 градусов Цельсия. Циркулируя по кругу, при большой нагрузке на мотор вода не успевает остыть, а потому кипит.
У современных антифризов, заливаемых в авто, температура кипения повысилась до 105-115 градусов Цельсия.
Теперь вспомните школьный курс физики, и сразу станет ясно, для чего в действительности нужно создавать давление в системе охлаждения. По мере роста давления растёт и температура закипания соответствующей жидкости.
При повышении внутри системы давления антифриз будет закипать соответственно при более высокой температуре.
Это существенно защищает моторы от эффекта закипания. Большинство двигателей в нормальных условиях нагреваются при работе до температуры 90-95 градусов Цельсия. Используя обычную воду и без давления внутри системы, буквально при небольшой перегрузке мотор закипал бы. А поскольку заливается антифриз, плюс температура кипения увеличилась за счёт создаваемого давления, то порог кипения отодвигается до отметки около 110-120 градусов Цельсия. Это позволяет даже при сильных нагрузках на ДВС исключать возникновение проблем.
А чтобы создать должный уровень давления в самой системе, разрабатывать какие-то особые технологии не пришлось. Для этого применяются замкнутые системы охлаждения. Жидкость в них постепенно нагревается по мере работы двигателя, образуется пар, и он создаёт то самое давление.
Давление не может расти бесконечно, но и падать ниже определённой отметки также не может. Для контроля этих параметров применяются клапанные крышки на радиаторе и расширительном бачке.
Крышка позволяет сбрасывать или нагнетать давление по мере необходимости. Это компактное, но очень полезное и важное устройство, работающее на благо системы охлаждения и всего двигателя.
Давление в системе охлаждения двигателя: что нужно знать
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: https://krutimotor.ru/davlenie-v-sisteme-ohlazhdeniya-dvigatelya/
Нормальные параметры
Сложно однозначно сказать, какое давление должно быть в системе охлаждения каждого автомобиля. Даже на одной и той же модели с разными установленными ДВС параметры могут отличаться.
Если говорить про средние значения, то это диапазон от 1,2 до 2 атмосфер. Хотя крайне редко показатели достигают 2 атмосфер. Но в автомобилестроении есть пример, когда давление 2,2 считается нормой.
При подсчётах давления жидкости обычно используют единицу измерений Бары. Но они аналогичны атмосферам. То есть 1 атм = 1 бар.
Внутреннее давление в автомобильной системе охлаждения зависит от целого ряда факторов. И далеко не последнюю роль играет то, какое охлаждающее средство залито в радиаторе, какую конструкцию имеет мотор автомобиля, его герметичность и прочие нюансы.
Узнать точную информацию касательно нормы давления конкретно в вашем двигателе можно из мануала и рекомендаций по эксплуатации от автопроизводителя.
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.
Как проверяется давление
Довольно часто автомобилисты интересуются, как проверить в гаражных условиях текущее давление в системе охлаждения. Сделать это не так просто.
Для таких задач обычно применяют специальные стенды в условиях автосервиса, и проводят комплексную диагностику в разных режимах работ. Примерные показатели можно определить путём подключения к герметичной системе манометром. Но подобные манипуляции в условиях гаража и без специализированного оборудования проводить не стоит.
Обычно самостоятельная проверка предусматривает диагностику клапанной крышки расширительного бачка. Её нужно проверить на предмет целостности, удостовериться в отсутствии трещин и повреждений, изучить состояние уплотнителей и пр.
Есть и альтернативный вариант проверки. Для этого потребуется манометр, насос или компрессор. С расширительного бачка снимается верхний патрубок, на его место подключается шланг, соединённый с насосом. Создаётся давление. При достижении пикового значения (обычно около 1,4-1,5 атм) клапан должен сработать.
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.
Роль клапанной крышки
Далеко не все понимают, насколько важную роль играет с виду обычная крышка, которой закрывается расширительный бачок для заливки жидкости охлаждения.
На самом деле это сложное устройство. Современные крышки оснащаются сразу двумя клапанами. Это выпускной (паровой) и впускной. Также их называют перепускным и атмосферным соответственно.
Фактически это специальный клапан, который отвечает за давление внутри рассматриваемой системы. Когда растёт внутренняя температура по мере нагрева двигателя, параллельно повышается и давление. Если в какой-то момент не сбросить лишнее, тогда герметичность будет под угрозой. Элементы может попросту разорвать изнутри. Обычно всё начинается с повреждения самых уязвимых элементов в виде уплотнителей и сальников. Не исключается и разрыв самого расширительного бачка, шлангов и патрубков.
Клапанная крышка непосредственно на расширительном бачке способствует выводу избыточного давления и его нагнетанию по мере необходимости.
Каждый клапан имеет определённый порог срабатывания. Его механизм выполнен так, что при достижении того или иного значения он открывается или закрывается. Тем самым сбрасывается лишнее давление либо всасывается атмосферный воздух.
При длительной стоянке двигатель остывает, жидкость охлаждается, из-за чего внутри образуется разряженная атмосфера. Это говорит о недостаточном давлении внутри. Чтобы его компенсировать, клапанная крышка открывается и происходит всасывание воздуха. Тем самым давление нормализуется.
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. » alt=»»>
Не секрет, что на работающем двигателе в системе охлаждения создается избыточное давление. В bmw e39 система охлаждения нормально функционируя имеет рабочее давление до 2.0 бар это почти 2 атмосферы. 1 бар = 0.98 атмосферы. Не мало да?
Начнем по порядку: Как вы думаете для чего в системе охлаждения создается давление?
Ладно ладно не буду томить и заставлять искать :P.
Давление в системе охлаждения создается как дополнительная мера препятствия закипания жидкости в системе охлаждения.
Дело в том что всем известно вода закипает при 100 градусах цельсия. Но вот далеко не все уже знают что вода может очень сильно менять свою точку кипения.
Например на вершине эвереста вода закипит уже при 69 градусов вот так вот
