Система охолодження та опалення автомобіля: як працює, симптоми несправностей і діагностика

Автор матеріалу: Олег Тимошенко

Система охолодження не просто відводить зайве тепло від двигуна - вона підтримує його розрахунковий температурний режим, а система опалення використовує теплову енергію для обігріву салону та очищення скла. Несправність термостата, помпи, радіатора, вентилятора, патрубків або нестача охолоджувальної рідини можуть призвести не лише до слабкого обігріву, а й до перегріву та серйозного пошкодження двигуна.

У сучасному автомобілі теплова система може бути значно складнішою за традиційну схему «радіатор - помпа - термостат». До неї можуть входити кілька контурів охолодження, електричні помпи, керовані клапани, теплообмінники моторної оливи або трансмісії, охолодження турбокомпресора, контури EGR, електронно керовані термостати та окремі системи терморегулювання гібридної чи електричної силової установки.

Навіщо двигуну потрібна система охолодження

Під час згоряння пального в двигуні утворюється велика кількість тепла. Частина енергії перетворюється на механічну роботу, а частину необхідно відвести від деталей двигуна.

Завдання системи охолодження - не зробити двигун максимально холодним, а підтримувати температуру в діапазоні, передбаченому його конструкцією.

Якщо двигун тривалий час працює занадто холодним, можуть погіршуватися умови згоряння пального, збільшуватися механічні втрати та довше тривати режим прогріву. Перегрів значно небезпечніший і залежно від його ступеня може спричинити:

• деформацію головки блока циліндрів;
• пошкодження прокладки ГБЦ;
• втрату властивостей моторної оливи;
• пошкодження пластикових і гумових елементів;
• порушення роботи турбокомпресора;
• задири та пошкодження деталей циліндропоршневої групи;
• необхідність дорогого ремонту двигуна.

Основні елементи системи охолодження

Радіатор

Основний радіатор є теплообмінником. Нагріта охолоджувальна рідина проходить його каналами, а повітря, що рухається через соти, відводить тепло.

На швидкості значну частину повітряного потоку створює рух автомобіля. На малих швидкостях або під час стояння необхідний потік забезпечує вентилятор системи охолодження.

Водяний насос

Помпа забезпечує циркуляцію охолоджувальної рідини через двигун, радіатор та інші елементи контуру.

Залежно від конструкції вона може мати механічний або електричний привод. У деяких сучасних системах електричний насос дозволяє електроніці регулювати циркуляцію незалежно від частоти обертання двигуна.

Термостат

Термостат керує потоком охолоджувальної рідини залежно від температури. Під час прогріву він обмежує або змінює потік через основний радіатор, допомагаючи двигуну швидше вийти на робочий температурний режим.

Після прогріву термостат поступово відкриває необхідний контур охолодження. Точна температура й алгоритм його роботи залежать від конкретного двигуна.

Розширювальний бачок і кришка

Розширювальний бачок компенсує зміну об'єму охолоджувальної рідини під час нагрівання та охолодження.

Кришка бачка або радіатора може містити клапани, що беруть участь у підтриманні розрахункового тиску системи. Її несправність іноді викликає втрату рідини або неправильну роботу системи навіть тоді, коли радіатор, помпа та термостат справні.

Патрубки, шланги та з'єднання

Гумові та пластикові елементи постійно працюють під впливом температури, тиску, вібрацій та охолоджувальної рідини. З часом вони можуть:

• втрачати еластичність;
• тріскатися;
• роздуватися;
• підтікати в місцях з'єднань;
• пошкоджуватися біля пластикових фланців або швидкознімних з'єднань.

Датчики температури

Датчики передають блоку керування інформацію про тепловий стан двигуна та інших контурів. Ці дані можуть використовуватися для керування вентилятором, паливоподачею, індикацією температури та іншими функціями.

Вентилятор радіатора

Електровентилятор забезпечує необхідний повітряний потік, коли природного обдування недостатньо. У різних автомобілях використовуються реле, резистори, окремі модулі керування або плавне електронне регулювання швидкості.

Характерний симптом несправності вентилятора - нормальна температура під час руху та її підвищення в заторі або під час тривалого стояння з працюючим двигуном. Але такий симптом не є остаточним діагнозом - потрібно перевіряти весь контур.

Антифриз: навіщо потрібна охолоджувальна рідина

Охолоджувальна рідина переносить тепло від двигуна до теплообмінників і одночасно повинна працювати в широкому температурному діапазоні.

Залежно від складу вона виконує кілька функцій:

• передає тепло;
• захищає систему від замерзання;
• збільшує температурний запас до кипіння порівняно з чистою водою за відповідних умов роботи;
• допомагає захищати метали від корозії;
• працює з матеріалами ущільнень і помпи;
• зменшує небажані електрохімічні процеси.

Колір антифризу не визначає його специфікацію

Зелений, червоний, рожевий, синій або фіолетовий колір сам по собі не є надійним технічним стандартом. Різні виробники можуть використовувати різні барвники для рідин із різною або близькою хімією.

Правильний вибір антифризу виконується за специфікацією та допуском виробника автомобіля, а не за кольором.

Чи можна змішувати різні антифризи

Змішування продуктів невідомого складу небажане. Несумісні пакети присадок можуть погіршити антикорозійний захист або сприяти утворенню відкладень.

Якщо невідомо, яка саме рідина знаходиться в системі, безпечніше спочатку визначити її специфікацію або виконати обслуговування відповідно до процедури виробника автомобіля, ніж доливати випадковий продукт лише за схожим кольором.

Якою водою розводити концентрат

Якщо конкретний концентрат потребує розведення, потрібно виконувати інструкцію його виробника. Зазвичай для цього застосовують воду з контрольованим низьким вмістом солей, оскільки мінерали у воді можуть утворювати відкладення всередині системи.

Як працює опалення салону

У більшості автомобілів із двигуном внутрішнього згоряння для опалення використовується тепло охолоджувальної рідини. Вона проходить через радіатор обігрівача, а вентилятор салону спрямовує через нього повітря.

Для нормальної роботи опалення необхідні:

• достатній рівень охолоджувальної рідини;
• нормальна циркуляція;
• справний термостат;
• прохідний радіатор обігрівача;
• правильна робота вентилятора салону;
• справні заслінки та їхні приводи;
• коректна робота кліматичної електроніки.

Тому холодне повітря з дефлекторів не означає автоматично несправність радіатора пічки.

Чому пічка не гріє

Найтиповіші можливі причини:

• низький рівень охолоджувальної рідини;
• повітря в системі;
• термостат, який не забезпечує правильний температурний режим;
• недостатня циркуляція через радіатор обігрівача;
• забруднення його каналів;
• несправність помпи;
• неправильне положення заслінки змішування повітря;
• несправність сервопривода або блока клімат-контролю.

Пічка гріє тільки на підвищених обертах

Такий симптом може бути пов'язаний із недостатнім рівнем рідини, повітрям у системі, недостатньою циркуляцією або частковим обмеженням потоку через радіатор опалення.

Сам симптом не дозволяє визначити несправну деталь без перевірки.

Одна сторона салону гріє, інша холодна

В автомобілі з багатозонним клімат-контролем потрібно перевіряти роботу заслінок і сервоприводів. У деяких випадках подібна різниця температур також може бути пов'язана з нерівномірним потоком через радіатор обігрівача.

Основні причини перегріву двигуна

Перегрів - це симптом, а не діагноз. Серед можливих причин:

• низький рівень охолоджувальної рідини;
• витік;
• несправний термостат;
• недостатня продуктивність помпи;
• забруднений або пошкоджений радіатор;
• непрацюючий вентилятор;
• повітря в системі;
• несправна кришка бачка або радіатора;
• забруднення зовнішньої поверхні теплообмінників;
• порушення герметичності між камерою згоряння та системою охолодження;
• інші несправності конкретної конструкції.

Перегрів тільки в заторі

Якщо під час руху температура нормальна, а на малих швидкостях починає зростати, насамперед потрібно перевірити систему примусового обдування:

• вентилятор;
• його живлення;
• реле або модуль керування;
• датчики;
• прохідність повітря через радіатори.

Остаточний висновок роблять після перевірки фактичних температур і команди керування вентилятором.

Перегрів під навантаженням або на трасі

У такій ситуації потрібно оцінити:

• рівень і стан охолоджувальної рідини;
• ефективність радіатора;
• роботу помпи;
• роботу термостата;
• стан кришки системи;
• можливість потрапляння газів із циліндрів у контур охолодження.

Чому двигун довго не прогрівається

Якщо двигун після запуску дуже повільно виходить на нормальний температурний режим, а опалення слабке, однією з можливих причин є термостат, який залишається надмірно відкритим.

Оцінювати його роботу потрібно за реальною температурою охолоджувальної рідини та логікою роботи конкретного автомобіля, а не лише за положенням стрілки на панелі приладів.

Забруднений радіатор

Теплообмін може погіршуватися як зсередини, так і зовні.

Внутрішні причини:

• продукти корозії;
• відкладення;
• наслідки використання невідповідної рідини;
• забруднення після ремонтів.

Зовнішні причини:

• пил;
• комахи;
• рослинний пух;
• бруд;
• дорожні відкладення між пакетами теплообмінників.

Зовні видима частина радіатора може виглядати чистою, тоді як простір між радіатором кондиціонера та основним теплообмінником залишається забрудненим.

Ознаки несправності водяного насоса

Залежно від конструкції помпи можливими ознаками є:

• витік охолоджувальної рідини;
• шум підшипника;
• люфт вала;
• пошкодження крильчатки;
• недостатня циркуляція без очевидного зовнішнього витоку;
• помилки електричного насоса або його системи керування.

Не всі несправності помпи можна визначити лише візуально.

Як знайти витік охолоджувальної рідини

Постійне падіння рівня охолоджувальної рідини потребує пошуку причини.

Перевіряють:

• радіатор;
• розширювальний бачок;
• кришку;
• патрубки та хомути;
• корпус термостата;
• помпу;
• радіатор обігрівача;
• теплообмінники;
• з'єднання та фланці.

Частина витоків проявляється тільки на гарячій системі або під тиском, тому суха підлога під автомобілем не виключає несправність.

Ознаки витоку радіатора обігрівача

На можливий витік у салоні можуть вказувати:

• характерний запах охолоджувальної рідини;
• постійне запотівання скла;
• жируваті сліди на внутрішній поверхні скла;
• волога під панеллю приладів;
• одночасне падіння рівня охолоджувальної рідини.

Як діагностувати систему охолодження

Правильна діагностика починається не із заміни термостата, помпи або радіатора, а з фіксації симптомів і умов, за яких вони виникають.

1. Перевірити рівень рідини на холодному двигуні відповідно до інструкції автомобіля.
2. Оглянути систему на предмет витоків і слідів висохлого антифризу.
3. Зчитати фактичну температуру через діагностику, якщо це можливо.
4. Перевірити прогрів патрубків і теплообмінників з урахуванням схеми конкретної системи.
5. Перевірити роботу вентилятора та його команди керування.
6. Оцінити роботу термостата.
7. Перевірити циркуляцію охолоджувальної рідини.
8. За необхідності провести тест герметичності системи.
9. Якщо є підозра на потрапляння газів із циліндрів - виконати відповідний діагностичний тест.

Навіщо використовувати OBD-діагностику

Діагностичний сканер може показати фактичну температуру, коди несправностей та інші доступні параметри системи.

Це корисніше за оцінку тільки за стрілкою покажчика температури, оскільки алгоритм відображення на панелі приладів залежить від конкретного автомобіля.

Газ у системі охолодження і тест на продукти згоряння

Якщо система надмірно підвищує тиск, постійно викидає рідину або має інші характерні симптоми, однією з перевірок може бути тест на наявність продуктів згоряння в газовій фазі системи охолодження.

Позитивний результат є важливим діагностичним сигналом, але причина повинна встановлюватися додатковою перевіркою. Можливі пошкодження прокладки ГБЦ, головки блока або інших елементів, що розділяють камеру згоряння та контур охолодження.

Обслуговування системи охолодження

Контроль рівня

Рівень перевіряють відповідно до інструкції автомобіля, зазвичай на холодній системі. Постійна необхідність доливання рідини не повинна вважатися нормальною експлуатацією - причину втрати потрібно знайти.

Заміна охолоджувальної рідини

Універсального інтервалу заміни антифризу для всіх автомобілів не існує. Він залежить від конкретної специфікації рідини, конструкції системи та вимог виробника автомобіля.

Тип охолоджувальної рідини, пропорцію концентрату та інтервал її заміни потрібно визначати за документацією виробника конкретного автомобіля.

Перевірка патрубків і з'єднань

Під час обслуговування потрібно звертати увагу на тріщини, розбухання, затвердіння матеріалу, сліди підтікання та стан пластикових фланців.

Очищення радіаторів

Зовнішнє очищення теплообмінників повинно виконуватися так, щоб не пошкодити тонкі ламелі. Особливо важливо оцінювати забруднення між декількома встановленими один за одним теплообмінниками.

Видалення повітря після ремонту

Після заміни рідини, помпи, термостата, патрубків або радіатора систему потрібно заповнити й розповітрити відповідно до процедури конкретного автомобіля.

У деяких конструкціях використовуються штуцери для видалення повітря, в інших - спеціальний порядок прогріву або вакуумне заповнення.

Як правильно підбирати деталі системи охолодження

Радіатор, термостат, помпа або патрубок можуть зовні бути дуже схожими, але відрізнятися геометрією, характеристиками та виконанням.

Під час підбору потрібно враховувати:

• VIN;
• OE-номер;
• модель і модифікацію двигуна;
• рік випуску;
• ринок автомобіля;
• тип трансмісії, якщо він впливає на теплообмінники;
• наявність додаткових контурів;
• конструктивне виконання конкретної деталі.

Помпа

Важливі не лише кріплення. Значення можуть мати тип привода, конструкція крильчатки, електричне керування та інші параметри.

Якщо механічна помпа входить до привода ГРМ, порядок її профілактичної заміни визначається регламентом конкретного двигуна та конструкцією комплекту.

Термостат

Невідповідна температурна характеристика або неправильний електронно керований термостат можуть змінити тепловий режим двигуна. Тому підбір тільки за зовнішніми розмірами неприпустимий.

Радіатор

Потрібно враховувати геометрію, розташування патрубків, кріплення, датчики, додаткові теплообмінники та відповідність конкретній комплектації автомобіля.

Охолодження турбованих двигунів

Турбокомпресор працює в умовах значного теплового навантаження. У частині двигунів його корпус має рідинне охолодження, а деякі автомобілі використовують додаткову електричну помпу, яка може працювати за алгоритмом системи керування незалежно від роботи основної механічної помпи.

Конкретний принцип післязупинної циркуляції залежить від конструкції автомобіля.

Теплові системи гібридів та електромобілів

У гібридах можуть використовуватися окремі контури для двигуна внутрішнього згоряння, інвертора, електродвигуна, тягової батареї та салону.

В електромобілі немає традиційного джерела тепла від ДВЗ, тому опалення може забезпечуватися електричним нагрівачем або тепловим насосом. Керування температурою батареї та силової електроніки також є важливою частиною теплової системи автомобіля.

Що робити при перегріві двигуна

Продовжувати рух із явним перегрівом небезпечно для двигуна. Якщо температура виходить за нормальний режим або автомобіль видає попередження про перегрів, потрібно зменшити навантаження, безпечно зупинитися та діяти відповідно до інструкції виробника автомобіля.

Не відкривайте кришку розширювального бачка або радіатора на гарячій системі. Гаряча рідина може перебувати під тиском і спричинити серйозні опіки.

Не слід різко охолоджувати сильно перегрітий двигун холодною водою. Перед подальшими діями потрібно дати системі охолонути та встановити причину перегріву.

Симптоми, які не варто ігнорувати

• постійне зниження рівня охолоджувальної рідини;
• запах антифризу;
• нестабільна температура двигуна;
• слабке опалення салону;
• часте або незвичне ввімкнення вентилятора;
• сліди висохлої рідини біля з'єднань;
• запотівання скла разом із запахом охолоджувальної рідини;
• підтікання біля помпи, радіатора або бачка;
• поява попередження про перегрів.

Поширені запитання

Чи можна визначити тип антифризу за кольором?

Ні. Колір не є універсальною технічною класифікацією. Потрібно орієнтуватися на специфікацію та допуск виробника автомобіля.

Чому двигун перегрівається тільки в заторі?

Однією з найбільш імовірних груп причин є недостатній примусовий обдув радіатора, але також потрібно перевірити стан теплообмінників, рівень рідини та інші елементи системи.

Чому пічка гріє тільки на високих обертах?

Можливі недостатній рівень рідини, повітря в системі, обмежений потік через радіатор обігрівача або проблема з циркуляцією. Потрібна діагностика, а не заміна деталей навмання.

Чи нормально постійно доливати антифриз?

Ні. Якщо рівень систематично знижується, потрібно знайти місце витоку або іншу причину втрати охолоджувальної рідини.

Як часто потрібно міняти антифриз?

Єдиного інтервалу для всіх автомобілів немає. Періодичність визначається виробником автомобіля та специфікацією конкретної охолоджувальної рідини.

Товарна група TESMA

• Охолодження та опалення автомобіля

Висновок

Система охолодження та опалення - це частина загального теплового керування автомобілем. Її робота залежить від циркуляції охолоджувальної рідини, стану радіаторів, помпи, термостата, вентилятора, патрубків, кришки системи, датчиків і кліматичного обладнання.

Найважливіше - не намагатися визначити несправну деталь лише за одним симптомом. Перегрів, слабке опалення або падіння рівня рідини можуть мати різні причини. Послідовна діагностика дозволяє знайти джерело проблеми до того, як невелика несправність перетвориться на дорогий ремонт двигуна.