Система охлаждения и отопления автомобиля: как работает, симптомы неисправностей и диагностика

Автор материала: Олег Тимошенко

Система охлаждения не просто отводит лишнее тепло от двигателя - она поддерживает предусмотренный конструкцией температурный режим, а система отопления использует тепловую энергию для обогрева салона и очистки стекол. Неисправность термостата, помпы, радиатора, вентилятора, патрубков или недостаток охлаждающей жидкости могут привести не только к слабому отоплению, но и к перегреву и серьезному повреждению двигателя.

В современном автомобиле тепловая система может быть значительно сложнее традиционной схемы «радиатор - помпа - термостат». В нее могут входить несколько контуров охлаждения, электрические насосы, управляемые клапаны, теплообменники моторного масла или трансмиссии, охлаждение турбокомпрессора, контуры EGR, электронно управляемые термостаты и отдельные системы терморегулирования гибридной или электрической силовой установки.

Зачем двигателю нужна система охлаждения

Во время сгорания топлива в двигателе образуется большое количество тепла. Часть энергии превращается в механическую работу, а часть необходимо отвести от деталей двигателя.

Задача системы охлаждения - не сделать двигатель максимально холодным, а поддерживать его температуру в диапазоне, предусмотренном конструкцией.

Если двигатель длительное время работает слишком холодным, могут ухудшаться условия сгорания топлива, увеличиваться механические потери и затягиваться режим прогрева. Перегрев значительно опаснее и в зависимости от его степени может вызвать:

• деформацию головки блока цилиндров;
• повреждение прокладки ГБЦ;
• ухудшение свойств моторного масла;
• повреждение пластиковых и резиновых элементов;
• нарушение работы турбокомпрессора;
• задиры и повреждение деталей цилиндропоршневой группы;
• необходимость дорогостоящего ремонта двигателя.

Основные элементы системы охлаждения

Радиатор

Основной радиатор является теплообменником. Нагретая охлаждающая жидкость проходит по его каналам, а поток воздуха через соты отводит тепло.

При движении значительную часть воздушного потока создает скорость автомобиля. На малой скорости или во время стоянки необходимый обдув обеспечивает вентилятор системы охлаждения.

Водяной насос

Помпа обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости через двигатель, радиатор и другие элементы контура.

В зависимости от конструкции она может иметь механический или электрический привод. В некоторых современных системах электрический насос позволяет электронному блоку управлять циркуляцией независимо от частоты вращения двигателя.

Термостат

Термостат управляет потоком охлаждающей жидкости в зависимости от температуры. Во время прогрева он ограничивает или изменяет поток через основной радиатор, помогая двигателю быстрее выйти на рабочий температурный режим.

После прогрева термостат постепенно открывает необходимый контур охлаждения. Точная температура и алгоритм его работы зависят от конкретного двигателя.

Расширительный бачок и крышка

Расширительный бачок компенсирует изменение объема охлаждающей жидкости при нагреве и охлаждении.

Крышка бачка или радиатора может содержать клапаны, участвующие в поддержании расчетного давления системы. Неисправность крышки иногда вызывает потерю жидкости или неправильную работу системы даже при исправных радиаторе, помпе и термостате.

Патрубки, шланги и соединения

Резиновые и пластиковые элементы постоянно работают под воздействием температуры, давления, вибрации и охлаждающей жидкости. Со временем они могут:

• терять эластичность;
• растрескиваться;
• раздуваться;
• подтекать в местах соединений;
• повреждаться возле пластиковых фланцев или быстросъемных соединений.

Датчики температуры

Датчики передают электронному блоку управления информацию о тепловом состоянии двигателя и других контуров. Эти данные могут использоваться для управления вентилятором, топливоподачей, индикацией температуры и другими функциями.

Вентилятор радиатора

Электровентилятор обеспечивает необходимый поток воздуха, когда естественного обдува недостаточно. В разных автомобилях применяются реле, резисторы, отдельные модули управления или плавное электронное регулирование скорости.

Характерный симптом неисправности вентилятора - нормальная температура во время движения и ее повышение в пробке или при длительной стоянке с работающим двигателем. Однако такой симптом не является окончательным диагнозом - необходимо проверять весь контур.

Антифриз: зачем нужна охлаждающая жидкость

Охлаждающая жидкость переносит тепло от двигателя к теплообменникам и одновременно должна сохранять необходимые свойства в широком диапазоне температур.

В зависимости от состава она выполняет несколько функций:

• передает тепло;
• защищает систему от замерзания;
• увеличивает температурный запас до кипения по сравнению с чистой водой при соответствующих условиях работы;
• помогает защищать металлы от коррозии;
• работает совместно с материалами уплотнений и помпы;
• уменьшает нежелательные электрохимические процессы.

Цвет антифриза не определяет его спецификацию

Зеленый, красный, розовый, синий или фиолетовый цвет сам по себе не является надежным техническим стандартом. Разные производители могут применять разные красители для жидкостей с различной или близкой химией.

Правильный выбор антифриза выполняется по спецификации и допуску производителя автомобиля, а не по цвету.

Можно ли смешивать разные антифризы

Смешивание продуктов неизвестного состава нежелательно. Несовместимые пакеты присадок могут ухудшить антикоррозионную защиту или способствовать образованию отложений.

Если неизвестно, какая именно жидкость находится в системе, безопаснее сначала определить ее спецификацию или выполнить обслуживание по процедуре производителя автомобиля, чем доливать случайный продукт только по похожему цвету.

Какой водой разводить концентрат

Если конкретный концентрат требует разбавления, необходимо соблюдать инструкцию его производителя. Обычно для этого применяют воду с контролируемым низким содержанием солей, поскольку минералы в воде способны образовывать отложения внутри системы.

Как работает отопление салона

В большинстве автомобилей с двигателем внутреннего сгорания для отопления используется тепло охлаждающей жидкости. Она проходит через радиатор отопителя, а вентилятор салона направляет через него воздух.

Для нормальной работы отопления необходимы:

• достаточный уровень охлаждающей жидкости;
• нормальная циркуляция;
• исправный термостат;
• проходимый радиатор отопителя;
• правильная работа вентилятора салона;
• исправные заслонки и их приводы;
• корректная работа климатической электроники.

Поэтому холодный воздух из дефлекторов не означает автоматически неисправность радиатора печки.

Почему печка не греет

Наиболее распространенные возможные причины:

• низкий уровень охлаждающей жидкости;
• воздух в системе;
• термостат, который не обеспечивает правильный температурный режим;
• недостаточная циркуляция через радиатор отопителя;
• загрязнение его каналов;
• неисправность помпы;
• неправильное положение заслонки смешивания воздуха;
• неисправность сервопривода или блока климат-контроля.

Печка греет только на повышенных оборотах

Такой симптом может быть связан с недостаточным уровнем жидкости, воздухом в системе, недостаточной циркуляцией или частичным ограничением потока через радиатор отопителя.

Сам симптом не позволяет определить неисправную деталь без проверки.

Одна сторона салона теплая, другая холодная

В автомобиле с многозонным климат-контролем необходимо проверять работу заслонок и сервоприводов. В некоторых случаях подобная разница температур может быть связана и с неравномерным потоком через радиатор отопителя.

Основные причины перегрева двигателя

Перегрев - это симптом, а не диагноз. Среди возможных причин:

• низкий уровень охлаждающей жидкости;
• утечка;
• неисправный термостат;
• недостаточная производительность помпы;
• загрязненный или поврежденный радиатор;
• неработающий вентилятор;
• воздух в системе;
• неисправная крышка бачка или радиатора;
• загрязнение наружной поверхности теплообменников;
• нарушение герметичности между камерой сгорания и системой охлаждения;
• другие неисправности конкретной конструкции.

Перегрев только в пробке

Если при движении температура нормальная, а на малой скорости начинает расти, в первую очередь следует проверить систему принудительного обдува:

• вентилятор;
• его питание;
• реле или модуль управления;
• датчики;
• проходимость воздуха через радиаторы.

Окончательный вывод делают после проверки фактических температур и команды управления вентилятором.

Перегрев под нагрузкой или на трассе

В такой ситуации следует оценить:

• уровень и состояние охлаждающей жидкости;
• эффективность радиатора;
• работу помпы;
• работу термостата;
• состояние крышки системы;
• возможность попадания газов из цилиндров в контур охлаждения.

Почему двигатель долго не прогревается

Если двигатель после запуска очень медленно выходит на нормальный температурный режим, а отопление остается слабым, одной из возможных причин является термостат, который остается чрезмерно открытым.

Оценивать его работу нужно по реальной температуре охлаждающей жидкости и алгоритму работы конкретного автомобиля, а не только по положению стрелки на панели приборов.

Загрязненный радиатор

Теплообмен может ухудшаться как изнутри, так и снаружи.

Внутренние причины:

• продукты коррозии;
• отложения;
• последствия применения неподходящей жидкости;
• загрязнения после ремонта.

Наружные причины:

• пыль;
• насекомые;
• растительный пух;
• грязь;
• дорожные отложения между пакетами теплообменников.

Видимая часть радиатора может выглядеть чистой, тогда как пространство между радиатором кондиционера и основным теплообменником остается загрязненным.

Признаки неисправности водяного насоса

В зависимости от конструкции помпы возможными признаками являются:

• утечка охлаждающей жидкости;
• шум подшипника;
• люфт вала;
• повреждение крыльчатки;
• недостаточная циркуляция без явной внешней утечки;
• ошибки электрического насоса или его системы управления.

Не все неисправности помпы можно обнаружить только визуально.

Как найти утечку охлаждающей жидкости

Постоянное снижение уровня охлаждающей жидкости требует поиска причины.

Проверяют:

• радиатор;
• расширительный бачок;
• крышку;
• патрубки и хомуты;
• корпус термостата;
• помпу;
• радиатор отопителя;
• теплообменники;
• соединения и фланцы.

Часть утечек проявляется только на горячей системе или под давлением, поэтому отсутствие следов под автомобилем не исключает неисправность.

Признаки утечки радиатора отопителя

На возможную утечку в салоне могут указывать:

• характерный запах охлаждающей жидкости;
• постоянное запотевание стекол;
• жирные следы на внутренней поверхности стекла;
• влага под панелью приборов;
• одновременное снижение уровня охлаждающей жидкости.

Как диагностировать систему охлаждения

Правильная диагностика начинается не с замены термостата, помпы или радиатора, а с фиксации симптомов и условий, при которых они возникают.

1. Проверить уровень жидкости на холодном двигателе в соответствии с инструкцией автомобиля.
2. Осмотреть систему на наличие утечек и следов высохшего антифриза.
3. Считать фактическую температуру диагностическим прибором, если это возможно.
4. Проверить прогрев патрубков и теплообменников с учетом схемы конкретной системы.
5. Проверить работу вентилятора и команду его включения.
6. Оценить работу термостата.
7. Проверить циркуляцию охлаждающей жидкости.
8. При необходимости провести тест герметичности системы.
9. При подозрении на попадание газов из цилиндров выполнить соответствующий диагностический тест.

Зачем использовать OBD-диагностику

Диагностический сканер может показать фактическую температуру, коды неисправностей и другие доступные параметры системы.

Это информативнее оценки только по стрелке указателя температуры, поскольку алгоритм отображения на панели приборов зависит от конкретного автомобиля.

Газы в системе охлаждения и тест на продукты сгорания

Если система чрезмерно повышает давление, постоянно выбрасывает охлаждающую жидкость или проявляет другие характерные симптомы, одной из проверок может быть тест на наличие продуктов сгорания в газовой фазе системы охлаждения.

Положительный результат является важным диагностическим признаком, но причина должна устанавливаться дополнительной проверкой. Возможны повреждение прокладки ГБЦ, головки блока или других элементов, разделяющих камеру сгорания и контур охлаждения.

Обслуживание системы охлаждения

Контроль уровня

Уровень проверяют в соответствии с инструкцией автомобиля, обычно на холодной системе. Постоянная необходимость доливать жидкость не должна считаться нормальной эксплуатацией - причину потери необходимо найти.

Замена охлаждающей жидкости

Универсального интервала замены антифриза для всех автомобилей не существует. Он зависит от конкретной спецификации жидкости, конструкции системы и требований производителя автомобиля.

Тип охлаждающей жидкости, пропорцию концентрата и интервал ее замены необходимо определять по документации производителя конкретного автомобиля.

Проверка патрубков и соединений

Во время обслуживания следует обращать внимание на трещины, вздутия, затвердевание материала, следы подтекания и состояние пластиковых фланцев.

Очистка радиаторов

Наружную очистку теплообменников необходимо выполнять так, чтобы не повредить тонкие ламели. Особенно важно оценивать загрязнение между несколькими установленными друг за другом теплообменниками.

Удаление воздуха после ремонта

После замены охлаждающей жидкости, помпы, термостата, патрубков или радиатора систему необходимо заполнить и удалить из нее воздух по процедуре конкретного автомобиля.

В некоторых конструкциях используются специальные штуцеры, в других - определенная процедура прогрева или вакуумное заполнение.

Как правильно подбирать детали системы охлаждения

Радиатор, термостат, помпа или патрубок могут внешне быть очень похожими, но отличаться геометрией, характеристиками и исполнением.

При подборе необходимо учитывать:

• VIN;
• OE-номер;
• модель и модификацию двигателя;
• год выпуска;
• рынок автомобиля;
• тип трансмиссии, если он влияет на теплообменники;
• наличие дополнительных контуров;
• конструктивное исполнение конкретной детали.

Помпа

Важны не только крепления. Значение могут иметь тип привода, конструкция крыльчатки, электрическое управление и другие параметры.

Если механическая помпа входит в привод ГРМ, порядок ее профилактической замены определяется регламентом конкретного двигателя и конструкцией комплекта.

Термостат

Неподходящая температурная характеристика или неверно подобранный электронно управляемый термостат могут изменить тепловой режим двигателя. Поэтому подбор только по внешним размерам недопустим.

Радиатор

Необходимо учитывать геометрию, расположение патрубков, крепления, датчики, дополнительные теплообменники и соответствие конкретной комплектации автомобиля.

Охлаждение турбированных двигателей

Турбокомпрессор работает в условиях значительной тепловой нагрузки. В части двигателей его корпус имеет жидкостное охлаждение, а некоторые автомобили используют дополнительную электрическую помпу, которая может работать по алгоритму системы управления независимо от основного механического насоса.

Конкретный принцип циркуляции после остановки двигателя зависит от конструкции автомобиля.

Тепловые системы гибридов и электромобилей

В гибридных автомобилях могут использоваться отдельные контуры для двигателя внутреннего сгорания, инвертора, электродвигателя, тяговой батареи и салона.

В электромобиле отсутствует традиционный источник тепла в виде двигателя внутреннего сгорания, поэтому отопление может обеспечиваться электрическим нагревателем или тепловым насосом. Управление температурой батареи и силовой электроники также является важной частью тепловой системы автомобиля.

Что делать при перегреве двигателя

Продолжать движение при явном перегреве опасно для двигателя. Если температура выходит за нормальный режим или автомобиль выдает предупреждение о перегреве, необходимо снизить нагрузку, безопасно остановиться и действовать в соответствии с инструкцией производителя автомобиля.

Не открывайте крышку расширительного бачка или радиатора на горячей системе. Горячая жидкость может находиться под давлением и причинить серьезные ожоги.

Не следует резко охлаждать сильно перегретый двигатель холодной водой. Перед дальнейшими действиями необходимо дать системе остыть и установить причину перегрева.

Симптомы, которые нельзя игнорировать

• постоянное снижение уровня охлаждающей жидкости;
• запах антифриза;
• нестабильная температура двигателя;
• слабое отопление салона;
• частое или необычное включение вентилятора;
• следы высохшей жидкости возле соединений;
• запотевание стекол вместе с запахом охлаждающей жидкости;
• подтекания возле помпы, радиатора или бачка;
• появление предупреждения о перегреве.

Частые вопросы

Можно ли определить тип антифриза по цвету?

Нет. Цвет не является универсальной технической классификацией. Необходимо ориентироваться на спецификацию и допуск производителя автомобиля.

Почему двигатель перегревается только в пробке?

Одной из наиболее вероятных групп причин является недостаточный принудительный обдув радиатора, однако также нужно проверить состояние теплообменников, уровень жидкости и другие элементы системы.

Почему печка греет только на высоких оборотах?

Возможны недостаточный уровень жидкости, воздух в системе, ограниченный поток через радиатор отопителя или проблема с циркуляцией. Необходима диагностика, а не замена деталей наугад.

Нормально ли постоянно доливать антифриз?

Нет. Если уровень систематически снижается, необходимо найти место утечки или другую причину потери охлаждающей жидкости.

Как часто нужно менять антифриз?

Единого интервала для всех автомобилей нет. Периодичность определяется производителем автомобиля и спецификацией конкретной охлаждающей жидкости.

Товарная группа TESMA

• Охлаждение и отопление автомобиля

Вывод

Система охлаждения и отопления является частью общего теплового управления автомобилем. Ее работа зависит от циркуляции охлаждающей жидкости, состояния радиаторов, помпы, термостата, вентилятора, патрубков, крышки системы, датчиков и климатического оборудования.

Главное - не пытаться определить неисправную деталь только по одному симптому. Перегрев, слабое отопление или снижение уровня жидкости могут иметь разные причины. Последовательная диагностика позволяет найти источник проблемы до того, как небольшая неисправность превратится в дорогостоящий ремонт двигателя.