Потек радиатор: что брать взамен?
Когда-то первые вазовские «восьмерки» шокировали практически всех и всем. В том числе своими радиаторами, сделанными… из алюминия!
— Ну, додумались, — качали головами бывалые. — Медный-то запаял и дальше поехал — а с этим что делать? Новый покупать?
С тех пор всё изменилось. Мягкая, тяжелая и дорогая медь полностью уступила место алюминию. А чтобы посмотреть на современное производство радиаторов всех мастей, не нужно ехать за границу — гораздо удобнее посетить Санкт-Петербург. Помимо Медного всадника и Спаса на Крови там есть и завод ПО «Авто-Радиатор», выпускающий более полумиллиона радиаторов Luzar в год.
Общие понятия, назначение
В системе охлаждения радиатор двигателя выполняет роль основного теплообменника: по его трубкам проходит нагретый антифриз, остужаясь потоком воздуха. Для этой цели радиатор размещают в передней части кузова, сразу за радиаторной решеткой, где можно использовать встречный поток воздуха при движении. А для случаев, когда машина движется по пробкам (медленно), за радиатором устанавливается вентилятор, дающий принудительный обдув. Таким образом, антифриз, проходя через «соты», охлаждается до температуры 80-90°С, обеспечивающей оптимальную работу двигателя.
Схема системы охлаждения двигателя
В самых первых автомобилях использовалась система охлаждения с естественной конвекцией: нагретый антифриз (тогда применяли простую воду) проходил по своему пути за счет разницы температур: более горячая жидкость имеет меньшую плотность, а более холодная – большую, и за счет этой разницы антифриз свободно тек по системе. Сейчас, с развитием скоростей движения и нагрузок на мотор, увеличивается и потребность в охлаждении, поэтому антифриз циркулирует с помощью насоса, обеспечивающего скорость передвижения по системе. Изменился и радиатор охлаждения двигателя: помимо трубок, на нем появились и ребра (пластинки) для более качественного теплообмена. Но сам принцип остался прежним: горячий антифриз поступает в верхнюю часть радиатора, проходит до низа, остывая по пути, и снова поступает в систему охлаждения.
Схема потоков жидкости в радиаторе: одноходовой (обычный) — слева, и трехходовой (справа)
Виды радиаторов
Радиаторы разделяют в зависимости от конструктивных особенностей трубок охлаждения:
- круглые, где полезная площадь ограничена небольшим прямым контактом с воздушным потоком, коэффициент полезного действия невелик, широкое распространение получили из-за низкой стоимости, а также простоты сборки изделия;
- овальные, с лучшими показателями теплоотдачи при этом, цена осталась в бюджетном сегменте;
- спекаемые секции, изготовляются с оптимально подобранным углом контакта охлаждающего потока, надежные, но стоимость превышает бюджетные аналоги;
- монолитно-алюминиевые, используется в системах охлаждения большинства автомобилей иностранного производства, их выгодно отличает высокая надежность, а также максимальная теплоотдача.
Конструкция алюминиевых радиаторов
Началом разработки узлов из алюминия в стране, считают период «холодной войны». Медь была стратегическим и дорогим сырьем, в то же время алюминий дешевле, а сфера использования ограничена. Выпускают два вида устройств, отличающихся технологией создания – сборная и паяная конструкции.
Сборные радиаторы
В сборных радиаторах используют трубки с круглым сечением и межтрубные пластины крепят без использования сварки, что значительно снижает стоимость узла, но ухудшает теплоотдачу. Технология изготовления представлена фиксации вальцовкой округлых сот, через пластичный полимерный или резиновый уплотнитель.
Пластичность прокладки сохраняется только на период сборки узла. Воздействие высоких температур изменяет свойства материала, и зачастую представляет собой место возникновения неисправности. На месте соединения потерявшего герметичность можно увидеть окись, потеки антифриза.
Цельнопаянные радиаторы
Конструкция предусматривает расположение охладительных трубок в шахматном порядке. Такое расположение усиливает теплоотдачу. Технология производства представлена предварительной сборкой конструкции и окончательной обработкой при высокой температуре в печи, обогащенной азотом. Он необходим для удаления поверхности изделия от окислов. Последний этап – установка пластмассовых торцевых бочков. Крепление производится способом волнового вальцевания.
Отдельную категорию представляют изделия, у которых бачки выполнены, как и соты, из алюминия. Массовую популярность они не получили – количество материала для бачка, примерно равно объему, необходимому для изготовления остальных элементов, но реставрируемые раритетные автомобили получают именно такие радиаторы.
История создания
С изобретение двигателей внутреннего сгорания, начали думать как этот двигатель охлаждать. Первым автомобилем, на котором установили радиатор охлаждения является авто Benz Velo. Бенз Вело начали продавать в 1886 году. Далее, Вильгельм Майбах начал усовершенствовать охлаждающее устройство и придумал конструкцию с сотами. Такой радиатор со сотами установили на машину Mercedes 35HP. Со времен первой модели Мерседеса 35НР с охлаждающим радиатором, конструкция радиаторов сильно не менялась, кроме геометрии и некоторых доработок.
За счет эффекта термосифона жидкость охлаждения попадала в радиатор. В термосифоне происходит следующие физические явления: если вода нагревается, значит плотность ее уменьшается. Вода с уменьшенной плотностью поднимается вверх. Нагретая жидкость, которая поднималась вверх, оказывалась в устройстве проходя через верхний патрубок.
А в самом радиаторе температура жидкости уменьшалась, а плотность увеличивалась. Прохладная утяжеленная жидкость опускалась вниз и через патрубок заходила в рубашку охлаждения ДВС.
Основной минус радиатора с термосифоном в том, что такое устройство плохо начало справляться с охлаждением моторов повышенной мощности. Далее, конструкторы изобрели помпу для поддержания циркуляции в двигателях любых мощностей.
Устройство радиатора охлаждения
Основная функция этого устройства — отведение тепла от нагретых веществ. Это можно обеспечить конструктивной особенностью радиатора и материалами из чего он сделан. Также, для создания наилучшего эффекта охлаждения, место монтажа должно быть таким, где устройство встречается с большим потоком воздушного сопротивления. Поэтому на всех автомобилях, вне зависимости от марки и модели, радиатор системы охлаждения устанавливается спереди перед двигателем и, поэтому элементы кузова перед радиатором делают щелевым (решетка радиатора).
Есть автомобили, в которых мотор устанавливается сзади. Даже при таком расположении ДВС, радиатор ставят спереди. Единственное, приходится прокладываться длинные магистрали для циркуляции жидкости. На спортивных авто можно встретить конструкцию, когда ДВС и радиатор находятся сзади, но по бокам кузова есть воздухозаборники.
Из чего состоит радиатор системы охлаждения
Конструкция автомобильного радиатора может быть нескольких видов, но основная схема такая, как представлена на рисунке.
а — сам радиатор; б — паровой клапан в открытом виде; в -воздушный клапан в открытом положении.
- Верхний бачок.
- Верхний патрубок.
- Пробка горловины радиатора.
- Пароотводная труба.
- Алюминиевые или латунные трубки, соединяющие верхний 1 и нижний 7 бачки.
- Пластины. Они припаяны к трубкам 5. Служат для увеличения площади поверхностного охлаждения.
- Нижний бачок.
- Патрубок для соединения радиатора и помпы. Некоторые модификации имеют на патрубке сливной кран.
- Крепежные элементы.
Пластины 6 — это сердцевина радиатора. Основной элемент теплообменного процесса. Основная часть сердцевин — это бесшовные трубки с толщиной 0,15 мм. Вокруг трубки есть медная или алюминиевая лента. Горячая жидкость проходит через труби и охлаждается.
Классификация по типу сердцевин:
- Радиаторы с трубчатыми сердцевинами.
- Радиаторы с пластинчатыми сердцевинами.
- Радиаторы с трубчато-ленточными сердцевинами.
Устройство парового 11 и воздушного 12 клапанов радиатора:
- 10-пружина. Упругость пружины от 1250 до 2000 грамм. Клапана и пружина с такой упругостью позволяет увеличить давление в охлаждающей циркуляционной системе и увеличить порог закипания жидкости до 110-120 градусов. Таким способом, объем охлаждающей жидкости не такой уж большой в современных двигателях.
- Пружинка воздушного клапана имеет упругость от 50 до 100 грамм.
Функция воздушного клапана — пропускать воздух внутрь радиатора, если охлаждающая жидкость (вода, тосол, антифриз) закипела и остыла, и появился конденсат.
В системе возникает избыточно давление и парообразование при нагреве жидкости. Крышка с клапаном сама разряжает давление вне зависимости от того, какой атмосферное давление на улице. Так как в горах низкое атмосферное давление, то жидкость охлаждения закипает быстрее, чем на равнине. Воздушный клапан защищает радиатор от разрушения, которое может возникнуть от разницы давлений в самом радиатор и на улице.
На пробке есть клапаны. При закипании охлаждающей жидкости (ОЖ) открывается выпускной клапан на крышке. Пар при этом выводится через пароотводную трубу. Когда в радиаторе жидкость остывает, давление падает и, если давление в радиаторе стало ниже атмосферного 1 Атм (килограмм на 1 квадратный сантиметр), то открывается впускной клапан и запускает воздух, чтобы не создавался вакуум.
Чтобы слить ОЖ из системы охлаждения закрытого типа, надо открутить сливной болт или открыт краник, и открыть крышку. Для полного слива жидкости из системы охлаждения двигателя, в на блоке цилиндров есть специальный сливной болт под ключ на 13 (ВАЗ).
ДЛЯ ЧЕГО ОН НУЖЕН В МАШИНЕ
Мотор автомобиля работает за счет процесса горения топлива в цилиндрах. В результате этого все детали сильно нагреваются (температура зависит от вида горючего). Когда температура металлических элементов повышается, они расширяются. Если их не остудить, это приведет к заклиниванию подвижных деталей.
Чтобы стабилизировать температуру, все двигатели внутреннего сгорания в своей конструкции имеют охлаждающую рубашку, по которой с помощью помпы циркулирует жидкость. Нагретый тосол по магистрали поступает в радиатор автомобиля. В нем жидкость охлаждается, а затем поступает обратно в двигатель. Этот процесс позволяет поддерживать рабочую температуру ДВС.
Если бы в конструкции системы охлаждения не было0 0,
радиатора, жидкость в ней быстро закипела бы. В машине эта деталь устанавливается в передней части подкапотного пространства. Это необходимо, чтобы на его плоскость поступало больше холодного воздуха.
Эффективность теплообменников зависит от таких факторов:
- количество трубок – чем их больше, тем лучше охладится антифриз;
- сечение трубок – овальная форма увеличивает площадь соприкосновения с воздухом, что увеличивает теплоотдачу;
- принудительный обдув – особенно полезен в городском режиме езды;
- чистота – чем больше мусора будет между ребрами теплообменника, тем труднее будет свежему воздуху попасть на горячие трубки.
Принцип работы
Для правильного функционирования современные жидкостные системы охлаждения в процессе работы учитывают множество важнейших параметров. Специальные датчики снимают показания температуры двигателя, температуры охлаждающей жидкости и моторного масла, температуры за бортом и т.д.
Если вкратце описывать принцип работы системы охлаждения, тогда за точку отсчета стоит принять жидкостной насос. Этот элемент заставляет охлаждающую жидкость постоянно двигаться и циркулировать по кругу. При этом проход через рубашку охлаждения двигателя (малый круг) позволяет жидкости омывать горячие стенки головки блока и цилиндров. Когда температура охлаждающей жидкости растет, тогда при определенных показателях срабатывает термостат и открывает доступ жидкости в большой круг (радиатор). Так удается избежать перегрева двигателя и эффективно отдать жидкости избыточное тепло от нагретых деталей мотора. Когда горячая жидкость попадает в устройство охлаждения, от неё происходит отвод тепла в окружающую атмосферу. Полный цикл заканчивается, а охлажденная жидкость движется аналогично по новому циклу.
Назначение радиатора, его виды
Без запуска «сердца»– двигателя автомобиля, машина перестает быть средством передвижения и становится бесполезным куском железа. Все детали в автомобиле взаимосвязаны, и одна без другой просто перестает выполнять свою функцию. Так не малую роль в бесперебойной работе двигателя играет радиатор и является неотъемлемой его частью (рисунок 1.1).
Рисунок 1.1- Радиатор охлаждения
Процессы, которые заставляют двигаться автомобиль, начинаются в двигателе внутреннего сгорания (ДВС). С помощью электрической искры, топливо внутри ДВС самовоспламеняется, в процессе его сгорания в цилиндрах образуется тепловая энергия. Она, в свою очередь, преобразовывается в механическую, которая и создает момент, необходимый для начала движения автомобиля. Во время работы двигатель набирает очень высокие температуры, что хватило бы на обогрев двух домов средних размеров. При превышении рабочей температуры наступает перегрев двигателя и как следствие его поломка. Для того чтобы избежать серьезных проблем, таких как перегрев и существует целая система охлаждения двигателя, в которую входит и радиатор охлаждения.
В двигателе внутреннего сгорания радиатор является теплообменником, объединяющим два контура системы охлаждения. В основном применяются трубчато-пластинчатые и трубчато-ленточные решётки радиаторов. Используются и алюминиевые радиаторы: они дешевле и легче, но теплообменные свойства, при прочих равных условиях (размеры, площадь теплообмена и т.п.), и надёжность ниже. Радиатор имеет трубчато-ленточную медно-латунную сердцевину с двухходовым горизонтальным движением жидкости (правый бачок радиатора разделен на 2 части). До ноября 1988 г. на автомобили устанавливались радиаторы, имеющие 2 ряда охлаждающих трубок и латунные штампованные бачки. На автомобилях более позднего выпуска установлены радиаторы с одним рядом охлаждающих трубок увеличенного сечения и пластмассовыми бачками. Радиаторы охлаждения бывают разной конструкции. Наиболее распространенными радиаторами являются: ленточные и пластинчатые (рисунок 1.2) . Пластинчатые радиаторы охлаждения, имея худшие характеристики теплообмена и большие весовые параметры, по сравнению с ленточными радиаторами, уверенно уходят в прошлое.
а – устройство; б, в – соответственно трубчато-пластинчатая и трубчато-ленточная сердцевины; 1 – боковая стойка; 2 – пароотводная трубка; 3 – пробка; 4 – верхний бачок; 5 – резиновая подушка крепления радиатора; 6 – нижний бачок; 7 – теплорассеиваюшая сердцевина.
Рисунок 1.2 — Радиатор и типы его сердцевины
Расчет и построение индикаторной диаграммы Индикаторная диаграмма (ИД) служит исходным материалом для динамического и прочностного расчетов двигателя. Расчет и построение ИД выполнены по методике П.А. Гордеева. Результаты расчета ИД проектируемого двигателя представлены в таблице 2.2. Таблица 2.2 – Расчет к построению индикаторной диаграммы …
Расчет ординат напольных устройств Ширина междупутья: 4,8м (между боковым путями) и 6,5м (между главным путём и боковыми). Типы рельсов: Р65 (главные пути), Р50 (боковые пути). Стрелки с крестовиной марки 1/11 уложены по маршрутам следования пассажирских поездов, на остальных – 1/9. На схематичном плане указаны ординаты начала остря …
Элементы переходной кривой Круговые кривые имеют определенный радиус R и установленное возвышение h. Для обеспечения плавного перехода подвижного состава из прямой в круговую устраиваются переходные кривые. В пределах переходных кривых устраиваются отводы кривизны К, возвышения и уширения колеи, если это требуется. Схема пер …
Автомобильный радиатор – «хладнокровный» напарник мотора
Радиатор автомобильный, устройство которого включает в себя два бачка – верхний и нижний, а также трубки между ними, выполняет важнейшую функцию и отвечает за предотвращение перегрева двигателя. Как же это происходит, и какие виды этого узла мы можем найти в наших машинах, поговорим чуть ниже.
Автомобильный медный радиатор, или алюминиевый?
Радиатор нагревает воздух в системах отопления, кондиционирования и вентиляции. Охлаждает в системе рециркуляции отработанные газы, масло, которое находится в системе смазки, воздух системы турбонаддува и рабочую жидкость в случае с автоматической КПП. Существует несколько видов систем охлаждения: жидкостная, воздушная и комбинированная. В первом случае охлаждение происходит за счет потока жидкости, во втором –посредством воздуха, ну, а в третьем, соответственно, идет объединение воздушной и жидкостной систем.
Наиболее распространенным материалом, из которого изготавливается сердцевина современных радиаторов, является алюминий. Это обосновано тем, что автомобильные алюминиевые радиаторы охлаждения очень легкие, а их стоимость значительно ниже, чем медных. Однако они обладают очень малой теплопроводностью и подвержены коррозии. Автомобильный медный радиатор имеет больше достоинств, среди них: устойчивость к коррозии, высокий КПД, отличная теплопроводность. Также он является более прочным и, соответственно, долговечным. Но главный недостаток – высокая стоимость.
Жидкостной и масляный радиатор для авто?
Безусловно, огромное значение имеют свойства материала, но это далеко не все, так как более важными факторами, отвечающими за хорошую работу, являются конструктивные особенности и устройство радиатора автомобиля. Чаще всего, в автомобилях устанавливают жидкостные агрегаты. Посредством насоса жидкость циркулирует в замкнутом контуре, тем самым охлаждая стенки цилиндра и осуществляя отвод тепла от элементов двигателя.
Нашел свое применение и масляный радиатор для авто, который отвечает за охлаждение масла. Они могут быть как высокого, так и низкого давления, а система охлаждения может быть искусственной или естественной. В первом случае установлен дополнительный вентилятор, который обеспечивает воздушный поток, и тем самым охлаждение происходит намного быстрее.
Автомобильный масляный радиатор с естественной системой охлаждения, безусловно, уступает по эффективности своему аналогу. Технология их изготовления довольно трудоемкая, поэтому этим занимаются только лишь оригинальные производители, но при этом всем и срок их службы немалый. Однако, если масляный радиатор автомобиля пришел в негодность, то, скорей всего, его необходимо заменить, т.к. ремонту они не подлежат.
Радиатор автомобильный – конструкция системы теплоотдачи
Что касается их конструкции, то они делятся на следующие виды: трубочные и спаянные. Варианты с круглыми трубками представляют собой агрегат, собранный из панелей с нанизанными на них круглыми алюминиевыми трубками. Главным их достоинством является приемлемая ценовая политика из-за малой себестоимости. К недостаткам же можно отнести низкую прочность, небольшую теплопередающую поверхность и потребность в высококачественных прокладках, которые не всегда можно найти.
Радиаторы с овальными трубками, находящиеся в средней ценовой категории, чуть лучше в эксплуатации. Это возможно из-за овального разреза, благодаря которому увеличивается площадь, отдающая тепло. Недостатки: малая прочность, потребность в прокладках высокого качества. Спаянные же радиаторы, которые отличаются более высокой прочностью и теплоотдачей, обладают еще и стоимостью, что по карману далеко не каждому
Таким образом, не столь важно, какой автомобильный радиатор, алюминиевый или медный, вы выбрали, главное – грамотное сочетание устройства и материала радиатора
Ремонт радиатора охлаждения двигателя своими руками
Устранение неисправностей разделяют на этапы, в том числе демонтаж узла, восстановление его внешнего вида и внутреннего состояния, непосредственный ремонт, установка на штатное место со стандартной проверкой работоспособности.
Подготовка к ремонту
Подготовительные мероприятия представлены следующим:
- Автомобиль устанавливают на ровной площадке под навесом или в гараже. Попадание внутрь охладительной системы пыли или природных осадков спровоцируют последующие неисправности.
- Отключают электрическое питание, сняв «минусовую» клемму с аккумуляторной батареи.
- Под днище устанавливают емкость и сливают ОЖ через краны блока цилиндров и радиатора. Если конструкцией не предусмотрены – потребуется снятие нижнего патрубка.
- На разъемах отключают провода вентилятора и датчика температуры, отсоединяют патрубки.
- Откручивают болты, предупреждая нарушения резьбы. Понадобятся ключи с размером головки подходящего размера. Снимают радиатор. Монтаж после ремонта производят в обратной последовательности. Охлаждающую жидкость лучше поменять на новую.
Промывка снаружи и внутри
Для того чтобы провести точную диагностику повреждений проводят наружную и чистку внутренних каналов. Для этого понадобиться источник воды под давлением или воздушный компрессор. Порядок работ представлен:
- вводной и выводящий жидкость патрубки, а также посадочное место датчика температуры, глушат пробками;
- жесткой щеткой под струей воды отчищают от внешних загрязнений;
- для устранения внутренних отложений и грязи используют сертифицированную чистящую жидкость, залив ее внутрь радиатора на время, указанное производителем;
- сливают химический состав, полость промывают проточной водой.
После проведения чистки делают диагностику повреждений и проверяют качество соединений элементов конструкции.
Ремонт сотовой части
При выявлении механических повреждений сот возможны следующие варианты устранения неисправностей:
Микроскопичные повреждения удаляют с помощью технологии применения эпоксидного клея или «холодной сварки». Тонкие трещины достаточно зачистить от окиси, обезжирить и пропаять. Для работы используют мощный электрический паяльник или разогреваемый газовой горелкой
Необходимо проявить особую осторожность при работе у основания соты – высокая температура может спровоцировать распайку конструкции. При значительных повреждениях сотовую трубки часть вырезают, а оставшиеся концы загибают и пропаивают. Если удалены 1-2 соты, КПД радиатора не уменьшится
Если удалены 1-2 соты, КПД радиатора не уменьшится.
Сборные радиаторы
Неисправности этого вида изделий, как правило, не касаются сотовой части. Из строя выходят уплотнительные резиновые прокладки, используемые в процессе закрепления трубок вальцовкой. При условии использования качественного антифриза срок службы прокладок в узлах западных производителей представлен 10 – 16 годами, отечественных моделях не превышает 11 лет, а экземплярах восточных производителей не прогнозируемый.
Ввиду дороговизны специальных припоев для пайки и кропотливости работы, специалисты ремонтируют преимущественно иностранные изделия, чинить радиатор, например, на «жигулях» просто нецелесообразно.
Цельнопаянные радиаторы
Поскольку цельнопаянные варианты узлов охлаждения не устанавливают на автомобили бюджетного сегмента, относятся к категории дорогих, их ремонт себя всегда оправдывает
Специалисты при самостоятельном ремонте акцентируют внимание на следующем:
сложности пайки угловых пакетов трубок – разница толщина металла не затрудняет равное прогревание стыкуемых поверхностей; проведение работ с особой осторожностью в местах прилегания металла к пластиковым бачкам – неаккуратное использование паяльника приведет к дополнительным повреждениям; целесообразности нарушения целостности вальцовки бачков, а если такая необходимость безусловна, то подсоединение производить на фотополимеры. При всей сложности работ, новый радиатор будет стоить гораздо дороже расходов на приобретение материалов для ремонта и потраченного времени, чтобы аккуратно запаять повреждения. При всей сложности работ, новый радиатор будет стоить гораздо дороже расходов на приобретение материалов для ремонта и потраченного времени, чтобы аккуратно запаять повреждения
При всей сложности работ, новый радиатор будет стоить гораздо дороже расходов на приобретение материалов для ремонта и потраченного времени, чтобы аккуратно запаять повреждения.
Охлаждающие жидкости
Внутри системы перемещается теплоноситель (жидкость), который при проходе через радиатор охлаждается и возвращается в мотор. Условно все ОЖ делятся на несколько видов:
- Дистиллированная вода. Наиболее экономный вариант, не предусматривающий покупки дополнительного средства. Применяется в теплое время года, когда нет риска замерзания системы.
- Тосол — старое название ОЖ, применяемой в СССР. Раньше такие составы заливались в «Жигули», но сегодня почти не применяются.
- Антифризы — современные охлаждающие жидкости, в состав которых входят специальные присадки. Они отличаются по ресурсу, особенностям защиты от коррозии, наличием добавок и другими особенностями.
Задача современных антифризов состоит в отводе тепла, защите от коррозии и чистке радиатора автомобиля от накопившихся внутри загрязнителей.
При этом антикоррозийная функция считается самой важной, а эффективность этой опции напрямую влияет на цену. При выборе ОЖ необходимо ориентироваться на рекомендации производителя в привязке к марке автомобиля
