Всё про радиатор системы охлаждения двигателя

Система охлаждения обеспечивает оптимальную температуру работы двигателя. Без такого «кондиционера» автомобиль далеко не уедет: мотор без охлаждения перегревается и выходит из строя. Для нормальной работы нужен адекватный тепловой режим, и инженеры продумали все мелочи, чтобы как можно эффективней решить эту задачу.

Общие понятия, назначение

В системе охлаждениярадиатор 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 отличаются методом сборки, материалом корпуса и дополнительных компонентов.

В первых радиаторах компоненты соединялись механическим путем. Такая сборка достаточно дешева по себестоимости: для процесса не нужно ни дорогостоящее оборудование, ни особые технологические мощности. Слабым звеном таких радиаторов были стыки: требовались уплотнительные прокладки, стойкие к антифризу и перепадам температур.

В первых моделях трубки были круглыми в сечении; недорогими, но имеющими недостаточный коэффициент теплоотдачи. В дальнейшем радиаторы стали делаться из овальных (сплющенных) в сечении трубок, которые за счет большей площади намного лучше охлаждали антифриз.

Следующее поколение радиаторов – медные паяные, более дорогие по сравнению со сборными, но при этом более прочные и лучше отдающие тепло. К тому же в сварных радиаторах не нужны прокладки кроме мест соединения металлической части с пластиковым бачком. Еще одним плюсом медных конструкций является возможность их ремонтировать: повреждения можно запаять и использовать радиатор дальше.

В связи с подорожанием меди изготовители стали использовать более дешевый алюминий.

Алюминиевые сварные – цельнометаллические, с применением новейших методов сварки, очень прочные и надежные. Недостаток такого радиатора можно увидеть только по сравнению с медным: все-таки алюминий хуже отдает тепло, но за счет площади охлаждения новые радиаторы вполне справляются с возложенной на них задачей.

В настоящее время практически все выпускаемые радиаторы делаются из алюминия, поскольку цены на медь растут, делая ее нерентабельным материалом. Алюминиевые радиаторы отличаются высокой прочностью, что позволяет ставить их в автомобили с мощными двигателями, но при этом очень сложно ремонтируются: аргонная сварка, необходимая для запаивания пробоин и трещин, может оказаться неэффективной, т.к. у трубок толщина стенок меньше 1 мм.

Схема пластинчатого двухрядного (слева)
и ленточного трехрядного (справа) радиаторов

Конструкция радиатора

Основными элементами радиатора являются бачки и находящиеся между ними соединительные трубки. Бачки радиатора могут располагаться по бокам или сверху и снизу, в зависимости от модели. Антифриз поступает в радиатор сверху и, опускаясь вниз, охлаждается.

Бачки делаются как пластиковыми, так и металлическими. Пластик легче и дешевле, но при повреждении уже не ремонтируются. А металл, хоть имеет более высокую стоимость, при необходимости можно «реанимировать» –заварить или запаять трещину или пробитое отверстие.

Конструкция радиатора: 1. Бачок радиатора. 2. Охладитель жидкости АКПП.
3. Прокладка. 4. Радиатор системы охлаждения. 5. Боковая соединительная скоба.
6. Основание каркаса. 7. Бачок масляного радиатора. 8. Масляный радиатор.
9. Виско-муфта вентилятора. 10. Вентилятор.

Для улучшения теплообмена между трубками располагаются дополнительные элементы – пластины (в старых моделях) или алюминиевые гофрированные полоски-ленты (в современных радиаторах). Именно ленточная конструкция сочетает в себе прочность и хорошую теплоотдачу, так что большинство радиаторов изготавливаются по этой технологии.

Технические требования

Для нормальной работы радиатор должен соответствовать достаточно высоким требованиям:

• Устойчивость к коррозии – антифризы содержат агрессивные вещества, которые разъедают металл, приводя радиатор в негодность (этиленгликоль со временем приобретает свойства кислоты). Чем выше качество радиатора, тем дольше он будет сопротивляться окислению;
• Герметичность под давлением. При проведении испытаний на радиатор подается давление 15 атм., что превышает критические показатели при перегреве антифриза;
• Вибропрочность. Вибрация – один из врагов техники, а в движущемся автомобиле избежать ее никак нельзя. Радиатор должен сохранять целостность при вибрации 5-35 Гц, которая может возникать при движении по разбитой дороге и работе двигателя в режиме высокой нагрузки;

• Устойчивость к перепадам температур. Рабочий режим радиатора варьируется от -30 до +100°С, причем изменения температуры могут происходить достаточно быстро. И металл, и все швы должны без ущерба выдерживать такие колебания;
• Стойкость (качество) прокладок. Все используемые прокладки, контактирующие с охлаждающей жидкостью, изготавливаются из стойких к реактивам материалов, не теряющих свои свойства под воздействием агрессивной химии;
• Прочность на продавливание – сопротивляемость внешним воздействиям, являющимся одной из самых распространенных причин повреждения радиатора.

Дополнительные опции

В зависимости от конструкции, радиатор системы охлаждения может дополняться отдельным отсеком для охлаждения масла АКПП – такая система позволяет эффективно использовать обдув радиатора, выполняя две функции одновременно. В технических характеристиках обычно указано, предназначен радиатор для дополнительного охлаждения трансмиссионного масла, или на АКПП придется устанавливать отдельное охлаждение.

Для автомобилей, в которых установлен кондиционер, нужно подбирать соответствующий радиатор: он будет немного тоньше, а крепления сделаны в расчете на несколько большее расстояние до передней стенки.

От чего зависит эффективность охлаждения?

Система охлаждения сама по себе отлично продумана и не требует дополнительных манипуляций. Термостат отслеживает температуру, распределительный клапан регулирует направление потока охлаждающей жидкости, а расширительный бачок препятствует завоздушиванию системы. Но в жару, да еще и под нагрузкой, двигатель всё равно может перегреться, если охлаждение недостаточно хорошо работает. От чего зависит эффективность?

• Конструкция радиатора: количество рядов, форма трубок, структура. Как правило, радиаторы делают двух- или трехрядными, в зависимости от свободного места в подкапотном пространстве. Понятно, что чем больше рядов – тем лучше охлаждение, но и вес, и толщина радиатора будет соответственно больше. Форма трубок давно уже делается овальной (сплющенной), обеспечивающей более качественный обдув воздухом, а значит, и охлаждение. И, конечно, гофра из тонкого металла, помогающая отводить тепло, тоже имеет значение: пластинчатые радиаторы постепенно уходят в прошлое, уступая место ленточным;

• Дополнительный обдув вентилятором. «Карлсон», как его называют автолюбители, делается с электрическим приводом, оснащенным функцией включения при повышении температуры антифриза. Таким образом, дополнительное охлаждение одинаково эффективно работает и на загородной дороге, и в городских заторах;

• Чистота. Установленный в самой передней точке, радиатор собирает на себя всю встречную грязь: пыль, мелкие камушки, выхлоп едущих впереди автомобилей, водяные брызги, мух и мотыльков, сухие листочки... Если не следить за чистотой радиатора, слой грязи на нем достигает пары сантиметров, что никак не способствует эффективному охлаждению. Специалисты рекомендуют периодически очищать решетку радиатора от мусора самостоятельно или в автосервисе.

Повреждения радиатора: причины, профилактика

Признаком поломки радиатора является появление протечек: лужица антифриза под машиной насторожит любого водителя и заставит обратиться за диагностикой. Второй настораживающий звоночек – перегрев двигателя, что чревато дорогостоящим капитальным ремонтом. В этих случаях виновником проблемы может быть не только радиатор, но и другие компоненты системы охлаждения.

Нарушение герметичности радиатора может произойти по нескольким причинам:

• механическое повреждение из-за аварии;
• попадание на радиатор камушков и веток, которые имеют достаточно большое ускорение, чтобы пробить соединительные трубки;

• коррозия металлических частей, возникающая из-за использования некачественного антифриза или простой воды;
• протечки патрубков из-за ослабления соединительных хомутов;
• расхождение швов из-за вибрации и естественного износа;
• трещины бачков радиатора – одна из «болезней» пластиковых деталей;
• накипь и отложения в радиаторе, забивающие трубки;

• замерзание охлаждающей жидкости внутри радиатора.

Современные алюминиевые радиаторы практически не подлежат ремонту: запайка их обойдется в ту же сумму, что и покупка нового, а значит, ремонт имеет смысл только на редких или очень дорогих моделях. В остальных случаях лучше соблюдать профилактические меры, чтобы радиатор послужил как можно дольше:

• покупка качественных изделий от европейских производителей;
• использование хорошего антифриза, не оставляющего наслоений на «сотах» и в других частях системы охлаждения;
• своевременный долив антифриза и замена в случае необходимости (как и другие технические жидкости, он испаряется и деградирует со временем);
• подбор радиатора в соответствии с техническими характеристиками автомобиля, чтобы при монтаже не было перекосов, участков напряжения и лишней вибрации;
• установка защиты на радиаторную решетку автомобиля, что в разы снижает вероятность попадания внутрь камней и насекомых;
• периодическое ТО радиатора и всей системы охлаждения.

Продлеваем жизнь радиатору: промывка снаружи и внутри

Самый простой способ увеличить срок нормальной эксплуатации радиатора – периодически убирать грязь с наружных «сот» и отложения на внутренних стенках полостей.

Для промывки системы охлаждения (с попутной заменой антифриза) необходимо:

• Дождаться полного остывания двигателя и снижения давления в системе охлаждения.
• Слить в отдельную емкость антифриз через кран в нижней части радиатора. Состояние слитой жидкости будет показателем загрязненности системы: если антифриз чистый, то и внутри нет налета и ржавчины. Если же в антифризе есть грязь, осадок или он «неправильного» цвета – систему охлаждения лучше промыть.
• Залить дистиллированную воду (именно дистиллированную, иначе вместо промывки можно получить хорошую порцию накипи!) Для большего эффекта в воду можно добавить немного (несколько грамм) НЕкислотного средства от накипи, специализированного или бытового. Агрессивные средства от накипи могут повредить пластиковые части системы, спровоцировать появление коррозии на металлических элементах. Завести двигатель на 15-20 минут.
• Слить воду с моющим средством, залить чистую воду и снова завести машину. Повторять промывку до тех пор, пока вода, сливаемая из радиатора, не станет совершенно прозрачной.
• Открыть крышку радиатора и залить свежий антифриз. Завести двигатель, чтобы устранить воздушные пробки, при этом уровень антифриза слегка понизится. Долить до нужного уровня и закрутить крышку.

Чтобы помыть радиатор снаружи, его необходимо демонтировать. Обычно очистку проводят струей воды (не слишком сильной, чтобы не повредить соты), мягкой щеткой и неагрессивным моющим средством. Удалив «шубу», наросшую на радиаторе, можно в разы улучшить его теплоотдачу, а значит, и эффективность системы в целом.

Если нет уверенности в том, что своими силами удастся снять/поставить радиатор правильно, лучше доверить эту работу мастерам на СТО.

Холодная сварка, горчица и другая домашняя кулинария

Желание сэкономить может стать отличным источником дохода для продавцов всевозможных средств для самостоятельного ремонта. Истории известны случаи, когда самостоятельная починка радиатора принесла ощутимую пользу, но это скорей исключения из правил: на самом деле для ремонта нужна хорошая техника, качественные материалы и, конечно, профессиональные навыки.

При обнаружении протечек радиатора автовладельцы нередко пытаются провести ремонт собственноручно, например, купленной за 50 гривен «холодной сваркой». Есть и более экзотические рецепты: засыпать в систему охлаждения сухую горчицу или табачный порошок, вылить туда сырое яйцо. Теоретически, растительный порошок должен разбухнуть и «заклеить» течь, а яичный белок – свернуться от высокой температуры и послужить своеобразной пробкой. Судя по результатам, такие рецепты активно распространяются теми самыми мастерами, которые затем предлагают услуги по прочистке и ремонту радиаторов. Ведь яичному белку никто не объясняет, где именно ему нужно свернуться, и, помимо запайки, придется делать еще и полную чистку.

Сухая горчица в системе охлаждения

То же касается и покупных герметиков, которые отличаются от домашних рецептов только ценой.

Ремонт подобными средствами, помимо потраченного времени и сил, опасен непредсказуемыми последствиями: многие материалы, используемые в качестве заплаток, не выдерживают высоких температур, и при нагревании до 90-100°С становятся мягкими, после чего постепенно отслаиваются. Кроме того, в месте ремонта остается микротечь, в которой будет образовываться коррозия, а значит, размер отверстия будет постепенно увеличиваться.

Какой радиатор лучше?

Об этот вопрос сломана не одна сотня копий: у каждого автолюбителя свое мнение на этот счет.

В основном выбор идет из медно-латунных и алюминиевых, каждый из которых имеет свои преимущества: медь лучше отдает тепло и подлежит ремонту, а алюминий легче, долговечней и дешевле. Вопрос денег зачастую имеет решающее значение: если алюминиевый радиатор может прослужить 10-12 лет (у медного срок эксплуатации на пару лет меньше), то нет смысла переплачивать за более дорогой материал – многие на одной машине столько не ездят. С другой стороны, экономить на качестве тоже не нужно: китайские радиаторы живут 3-4 года и какому-либо ремонту не подлежат вообще.

Вес радиаторов отличается существенно: около 5 кг алюминиевый против ~15 кг медного – значительная разница, особенно для малолитражных автомобилей.

С уверенностью можно сказать: лучше ориентироваться не на материалы изготовления, а на совместимость с автомобилем, качество и репутацию производителя. Все современные радиаторы выполняют свои функции на «отлично», если соблюдать правила эксплуатации.

О том, как выбрать новый радиатор охлаждения двигателя, читайте наш "Гид покупателя".