Что в радиаторе автомобиля

Радиаторы охлаждения ДВС. Конструкционные особенности. Взгляд изнутри.Часть первая

Внимание!Длинопост! Очень многа букав!
Мотаясь по просторам тырнетов, очень часто наталкиваюсь на статьи по поиску и замене радиаторов на автомобилях, в коих идут бурные ( и не очень) их конструкционных особенностях, материалах изготовления и технологических решений по производству.
К сожалению, информации подобного типа в сети крайне мало. Технологические циклы производства в наше время никто не предоставляет просто так( если вы понимаете, о чем я)) Менеджмент и маркетинг предоставляет покупателю информацию только о достоинствах той или иной технологии изготовления радиаторов. И часто эта информация, пропущенная через фильтр рекламы, становится всего лишь красивой оберткой))
В данном посте я попробую рассказать о большинстве технологий изготовления радиаторов, опишу их плюсы и минусы, а так же приведу немного теоретических выкладок. И так, поехали!))
Википедия на запрос "Радиатор", выдает одним из пунктов:
Радиатор ДВС
В двигателе внутреннего сгорания радиатор является теплообменником, объединяющим два контура системы охлаждения. В основном применяются трубчато-пластинчатые и трубчато-ленточные решётки радиаторов. В радиаторе для прохода охлаждающей жидкости применяют шовные или цельнотянутые трубки из латунной ленты толщиной до 0,15 мм. Используются и алюминиевые радиаторы: они дешевле и легче, но теплообменные свойства, при прочих равных условиях (размеры, площадь теплообмена и т. п.), и надёжность ниже.
Не будем углубляться в дебри ссылок, и типы систем охлаждения.Принципиальное устройство малого /большого контура, назначение помпы не знает, думаю, только ленивый(для королей лени-гугл в помощь)) Возьмем одну-"Замкнутая, жидкостная система охлаждения"
Итак, конструкционно, любой радиатор состоит из охлаждающей сердцевины, резервуаров( бачков, банок) и различного навесного и крепежного оборудования. Расположение радиатора в подкапотном пространстве бывает:
вертикальное-когда резервуары(далее-банки), располагаются друг над другом(горизонтально), радиатор имеет заливную горловину с крышкой-клапаном;
и горизонтальное-когда банки располагаются друг напротив друга (вертикально), заливная горловина отсутствуют, на расширительный бачок антифриз уходит по пара-воздушному штуцеру, расположенному в верхней части одной из банок.
Немного разберем цитату, приведённую выше.В основном применяются трубчато-пластинчатые и трубчато-ленточные решётки радиаторов. Данное выражение относится к, так называемым, радиаторам, изготовленным по "классической" технологии.

Слева показан трубчато-пластинчатая сердцевина, так называемое "плоское оребрение".Справа, соответственно, трубчато-ленточная сердцевина ("ленточное"оребрение). Чаще всего материалом для обоих способов служит латунь.
Чтобы не говорил вам продавец, ЧИСТУЮ медь не один производитель не будет использовать-слишком мягкая и быстро окисляется. Под фразой МЕДЬ, производитель обычно имеет в виду, что чем меньше содержание цинка в используемом сплаве, тем больше сплав ближе к состоянию ЧИСТОЙ МЕДИ.
Не буду описывать принцип технологии, по этой ссылке

Принципиальная схема изготовления отработана производителями до мелочей, изготовления аналога радиатора(под замену оригинала) по данной технологии обеспечивает надежность работы изделия без каких-либо расчетов. Да, производители тупо копируют изделия друг у друга, и в 99% случаев аналог по эффективности не уступает оригиналу))). Поэтому, а также в связи с доступностью материала, "классическая" технология до сих пор ее используесят в изготовлении радиаторов.
Слабыми местами данной конструкции являются:
1.место пайки охлаждающих трубок с основанием-чаще всего радиатор начинает течь по углам, припой от вибрационных и динамических воздействиях "отщелкивается".

2.процесс пайки-полностью автоматизировать процесс пайки не возможно, поэтому сердцевины паяются (частично) в ручную что вводит человеческий фактор в производство, и как следствие, возможный брак.На видео, кстати, показана не полная пропайка трубок, которая чаще всего и приводит к образованию течей.
3.банки для таких радиаторов чаще всего изготавливаются из латуни, методом штамповки. А штамповка является дорогим удовольствием, так как требует изготовление матриц под КАЖДУЮ модель радиатора, а так же наличие как можно большего числа прессов-не будешь же ты переставлять и отстраивать пресс каждый раз под новый заказ))Кстати, поэтому некоторые производители изготавливают вместо латунных бачков-стальные.Их тоже можно применять, НО, сталь ооочень быстро корродирует и забивает в последствии трубки радиатора ржой)
4.ну и цена на материалы делает цену на конечный продукт выше, чем, например, на алюминиевые радиаторы)
Тем не менее, данную технологию применяют до сих пор( по опыту скажу-в оборонке только-только алюминий начал приходить на смену медяхе), некоторые автолюбители пытаются купить себе на заказ медный радиатор взамен алюмишки. Ну тут хозяин барин))
Многие акцентоводы сталкивались с радиаторами, у которых сердцевина выполнена в виде круглых трубок, смонтированных через резинки в "ванночки"(билят, мужики, это не ванночки, это основание!)Ну "донья", на худой конец))
Говоря скупым языком технаря-сердцевина в таких радиаторах монтируется с помощью радиально-уплотнительных втулок. Такой способ изначально подразумевает, что сердцевина целиком( или отдельные охлаждающие трубки) возможно поменять, в случае повреждения сердцевины. При этом вскрытие всего радиатора не требуется.

Да идея хороша, и она не нова. Первые образцы радиаторов на радиально-уплотнительных были разработаны в послевоенные годы. Принцип быстрой замены сердцевины, без снятия всего радиатора, в полевых условиях( в теории) стал главным козырем маркетологов. Огромным плюсом также являлось то, что сердцевина, за счет использования этих самых втулок, меньше подвергалась вибрационным нагрузкам, что повышает ее срок службы.Но.
Как всегда есть НО!) Первые образцы использовали круглую трубку, а не плоско-овальную, как в "классической" технологии.
Немного выкладок-при использовании круглой трубки, схема расположения рядная, при обдуве, поток воздуха создает " турбулентное" завихрение за обдуваемой трубкой, так называемую "мертвую тень", в которой не происходит охлаждение трубки.А, учитывая рядное расположение, теплосъем происходит только с боковых стенок трубок, соответственно рабочая(полезная) площадь теплосъема уменьшается.
Поэтому производители стали использовать шахматную схему расположения трубок. Что, в свою очередь, уменьшало количество теплообменных каналов при равных габаритах.Как пример, именно поэтому радиаторы на круглых трубках и втулках не работают на наших акцентах-меньше пропускная способность, меньшее количество теплообменных каналов(в сравнении с оригиналом), и как следствие, меньший теплосъем всего изделия в целом.Скученность подкапотного пространства не позволяет изготовить аналог по такой технологии без увеличения габаритов радиатора))
Более поздний варианты использует сплющенную круглую трубку, чтобы исключить эффект "мертвой тени". Схемы расположения трубок в таком случае различные

Чаще всего данную технологию применяют на тяжелой спец-технике: грейдеры, карьерные самосвалы, буровые и компрессорные установки, где габаритные размеры радиатора менее ограничены.Но, на такой серьезной технике радиаторы расчитываются и подбираются на основе лабораторных испытаний, расчетах теплового баланса работы двигателя.

.здесь плюсы технологии перекрывают минусы, так как аксиома "время-деньги" здесь основополагающая))

Развитие промышленности открыло новые горизонты, и на смену медно-латунным радиаторам постепенно начали приходить алюминиевые.
Одна из технологий, применяемых до сих пор, является ТАСПО. Аббревиатура переводится как теплообменные аппараты с подрезным оребрением. Что это значит, мы сейчас разберем.

На офф сайте белорусской компании ТАСПО достаточно подробно описана история компании с регалиями, и коротееенько технология))Ну эт как у всех))Попробую описать чуть подробнее))

Цитата: ".изготовление отдельно оребренных плоских многоканальных труб безотходным методом подрезания и отгиба тонких слоев металла с поверхности заготовки с последующей сборкой теплообменников с помощью клеевых составов, пайки или аргоно-дуговой сварки". Говоря русским языком, производитель берет алюминиевую трубку(на ней чуть позже остановимся) и из "тела" трубки как бы " поднимает" оребрение.

Одно из главных достоинств той технологии-это алюминиевая трубка, изготовленная методом экструзии.Трубка получается бесшовной, в теории-способной выдерживать давление свыше 25 БАР. Вся загвоздка-в способе оребрения. Для "поднятия" оребрения из "тела" трубки требуется особый спец.инструмент, который, в свою очередь" требует очень тонкой настройки на станки. Если интересно-отвечу в комментах, а пока-пара фото старых описаний данной технологии)

Все радиаторы в автомобиле — виды, функции

Чистка радиатора — важная процедура для подготовки транспортного средства к летнему сезону. Слишком высокая температура и частое передвижение в пробках приводит к перегреву любой техники. В результате система охлаждения вынуждена работать под высокой нагрузкой. Поэтому уже после 5-7 лет эксплуатации нужно удалять грязь из сот радиатора. Для этого автомобилисты просто снимают главный охлаждающий элемент и промывают его проточной водой. Однако, не все знают, что в автомобиле предусмотрено несколько радиаторов. Они отвечают за разные функции, но все вместе занимаются охлаждением тех или иных элементов в конструкции транспортного средства. Если игнорировать их чистку, нельзя будет добиться штатной работы узлов автомобиля. Рассмотрим, где спрятаны эти радиаторы и как можно до них добраться.

Прокачкой жидкости по системе занимается насос-помпа, который создает приемлемое давление и предотвращает застаивание жидкости

Радиатор охлаждения. Главный элемент в системе охлаждения двигателя — радиатор. Он устанавливается в передней части моторного отсека и принимает на себя воздушный поток для охлаждения рабочей жидкости. В качестве хладагента в данной системе выступает антифриз. Эта жидкость циркулирует по контуру патрубков и каналов внутри мотора. Прокачкой жидкости по системе занимается насос-помпа, который создает приемлемое давление и предотвращает застаивание жидкости.

Если радиатор не обдувается и температура мотора повышается выше предельной нормы, в работу включается вентилятор. Уже после 5 лет эксплуатации передний радиатор прилично забивается грязью, насекомыми, листвой, химической пылью и прочим мусором. Поэтому его обдув естественным образом нарушается, а должного охлаждения антифриза не происходит. В результате главный радиатор нужно снимать и промывать по отдельности. Нельзя использовать для этой цели керхер, так как мощная струя может помять ячейки радиатора.

Главное достоинство данного радиатора заключается в том, что он из-за своего расположения почти никогда не загрязняется

Печка. Ещё один штатный радиатор располагается в печке. Он находится в автомобиле для того, чтобы прогревать салон, и некоторых случаях служит дополнительным охладителем антифриза. Если активировать печку на полную мощность, в пробках во время перегрева системы охлаждения можно снять лишнюю температуру с мотора. Однако, внутри автомобиля будет сидеть не комфортно из-за слишком высокой температуры. Главное достоинство данного радиатора заключается в том, что он, из-за своего расположения, почти никогда не загрязняется. Но со временем он всё же выходит из строя из-за появления течей.

Кондиционер. В климатической установке есть ещё один важный радиатор, который необходим для правильной работоспособности кондиционера. Данное устройство называется конденсатором, так как в нём конденсируются пары хладагента. Высокотемпературный фреон, который находится в состоянии газа, в данном охладителе переходит в состояние жидкости. При этом избыток тепла выбрасывается в атмосферу. Жидкий хладагент идёт напрямую в испаритель, где при резком уменьшении давления начинает расширяться и превращается в пар. При таком процессе происходит охлаждение поверхности испарителя и воздуха, который поступает в салон транспортного средства.

Эффективность охлаждения, которое обеспечивает кондиционер, зависит от возможности конденсатора передавать тепло, поэтому его засорение нельзя допускать. Конденсатор чистят без снятия с автомобиля. Для этого следует предварительно разобрать переднюю часть, снять бампер и прочие мешающие доступу элементы.

Во время работы в гидротрансформаторе масло повышает температуру и требует дополнительного охлаждения

Радиатор АКПП. Ещё один радиатор располагается в автоматической коробке передач для охлаждения внутреннего масла. Во время работы трансмиссии масло перекачивается насосом через фильтр и проходит гидрораспределитель, который перенаправляет его в механизм автоматической коробки и гидротрансформатор. Во время работы в гидротрансформаторе масло повышает температуру и требует дополнительного охлаждения. Поэтому по отдельной линии жидкость направляется во внешний охладитель. На некоторых моделях автомобилей он совмещается с главным радиатором. Но есть такие модели, у которых он стоит отдельно в нижней части моторного отсека.

Радиатор ГУРа. Гидроусилитель руля — ещё один узел, который нуждается в охлаждении. Внутри рабочее масло при активном маневрировании или при проезде бездорожья сильно нагревается и перестаёт эффективно работать. В результате могут появиться проблемы с управляемостью, поэтому в моторном отсеке расположен небольшой радиатор ГУРа. Он вынесен в нижнюю часть носовой части за бампером. В его конструкции не предусмотрены мелкие соты, поэтому он редко загрязняется. Однако, периодически следует проверять его состояние, чтобы контролировать герметичность и выявлять возможные утечки своевременно.

Он нужен в системе для того, чтобы понижать температуру сжатого воздуха

Интеркулер турбины. В турбированных силовых агрегатах используется дополнительный радиатор, который называется интеркулер. Он нужен в системе для того, чтобы понижать температуру сжатого воздуха. Воздух нагревается турбиной и под давлением проходит через радиатор, при этом он ещё больше уплотняется и создает необходимую для работы мотора консистенцию смеси. Более плотный воздух позволяет мотору с турбиной развивать большую мощность. Интеркулер ставится в передней части автомобиля за бампером или решёткой радиатора, чтобы не вставать на пути нагоняемого воздуха.

Охладитель под днищем. В некоторых дизельных автомобилях предусматривается отдельный радиатор в выхлопной системе. Это охладитель системы рециркуляции отработавших газов. Он необходим в конструкции для того, чтобы понижать температуру газов.

Итог. Многие полагают, что в транспортном средстве предусмотрен только один радиатор охлаждения. Однако, в автомобиле их может насчитываться более 5, и каждый из них нуждается в очистке.

Радиатор охлаждения двигателя

Если в автомобиле хороший мощный двигатель и хороши все другие узлы, но нет радиатора системы охлаждения, то это стоячий автомобиль, который нельзя эксплуатировать. Радиатор охлаждения — устройство, которое предназначено для отведения тепла от находящейся внутри жидкости в окружающую среду.

История создания

Первые образцы водяных радиаторов охлаждения были без насоса (помпы). Жидкость циркулировала самостоятельно. Конструктивно охлаждающие устройства создавались таким образом, чтобы создавался эффект термосифона (труба с жидкостью в трубе с вакуумом.

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.

1. Верхний бачок.
2. Верхний патрубок.
3. Пробка горловины радиатора.
4. Пароотводная труба.
5. Алюминиевые или латунные трубки, соединяющие верхний 1 и нижний 7 бачки.
6. Пластины. Они припаяны к трубкам 5. Служат для увеличения площади поверхностного охлаждения.
7. Нижний бачок.
8. Патрубок для соединения радиатора и помпы. Некоторые модификации имеют на патрубке сливной кран.
9. 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.

Преимущество алюминия, как материала для изготовления радиатора только в маленьком весе, по сравнению радиаторов из других металлов. В остальном, алюминиевый радиатор уступает по долговечности, быстрее подвергается износу.

Классификация по типу сердцевин:

1. Радиаторы с трубчатыми сердцевинами.
2. Радиаторы с пластинчатыми сердцевинами.
3. Радиаторы с трубчато-ленточными сердцевинами.

Материалы бачков:

• пластик;
• металл.

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.

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.

Если радиатор с клапанной крышкой, то систему эту называют системой охлаждения закрытого типа, так как оно не зависит от внешнего атмосферного давления на улице.

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).

Если радиатор с крышкой без клапанов, то система охлаждения называется открытого типа. В такой системе вода, как и положено по законам физики, кипит при +100 градусов.

Принцип работы

Движущая сила в охлаждающей автомобильной системе — это помпа. Помповый насос постоянно гоняет жидкость по системе. Есть малый круг циркуляции, есть большой. Пока ОЖ не горячая, термостат ВАЗ закрыт и она циркулирует по малому кругу (рубашка охлаждения мотора). При нагреве, термостат открывает клапан и открывается большой круг (радиатор). Горячие поверхности ДВС (головка блока цилиндров, цилиндры) передают тепло жидкости, которая уходит в радиатор и передает тепло в атмосферу.

Ремонт своими руками

Основная не трудная диагностика — это проверка уровня жидкости в бачке.

Если долго не менять ОЖ (чем качественная, тем ее можно реже менять), появляется налет на внутренних стенках каналов.

Порядок промывки радиатора:

1. Отсоединить нижний патрубок.
2. Заливать обычную воду через горловину. Желательно воду подавать под большим давление.
3. Некоторые делают разъединение радиатора, отпаивают верхний и нижний бачки радиатора, после чего чистят механическим путем.

Техника безопасности! Если двигатель горячий, открывать крышку радиатора запрещено, так как можно получить ожог кипятком или паром.