Расширительный бачок системы охлаждения двигателя — устройство и принцип работы
Система охлаждения современного автомобиля включает в себя несколько элементов, без которых её нормальное функционирование невозможно. К таковым относится и расширительный бачок, устанавливаемый в разных местах подкапотного пространства в зависимости от марки авто. Незамысловатый пластиковый резервуар с пробкой играет важную роль в работе охлаждающего контура двигателя и требует периодического контроля со стороны владельца машины.
Назначение расширительной ёмкости
В системах охлаждения различных автомобилей содержится от 5 до 20 и более литров незамерзающей жидкости — антифриза (тосола). В процессе эксплуатации двигатель, а вместе с ним и антифриз разогревается от низкой температуры зимой до высокой в летний период.
Перепад температур может достигать 100 °С и более. Например, при эксплуатации машины в северных регионах, где прогрев мотора начинается от минус 20 °С и заканчивается рабочей температурой 90 °С, эта разница составит 110 °С.
Во время работы двигателя в расширительном баке возникает давление около 1 Бар
Поскольку любая жидкость расширяется в объёме при нагревании, в охладительном контуре авто образуется излишек, который нужно куда-то направить. Антифриз является средой несжимаемой, поэтому при расширении он создаст в системе высокое давление, способное разорвать патрубки и соты радиаторов. И наоборот, при охлаждении жидкость уменьшится в объёме и создаст разрежение (вакуум), воздействующий с такой же силой.
Чтобы обеспечить нормальную работу системы охлаждения силового агрегата и избежать скачков давления, в неё интегрирован расширительный бачок. Его функции следующие:
На грузовиках применяются расширительные баки больших размеров
Антифриз, являющийся смесью дистиллированной воды с этиленгликолем (иногда — пропиленгликолем), при нагревании от нуля до 100 °С прибавляет в объёме порядка 5%. В контуре, рассчитанном на 10 л тосола, после полного прогрева образуется целых 500 мл, которые уходят в расширительный бачок.
Видео: зачем нужен расширительный бачок
Конструкция и принцип действия
Современные расширительные ёмкости для автомобилей представляют собой резервуар, изготовленный из прочной толстостенной пластмассы с заливной горловиной и штуцерами для подключения к элементам охлаждающей системы. Форма резервуара не имеет значения в функциональном плане, так что производители подгоняют её под место установки резервуара.
Форма бачка зависит от места его установки и может быть разной — круглой, прямоугольной или плоской
Вместительность сосуда для расширяющегося тосола рассчитывается для каждой модели авто и зависит от полного объёма жидкости в патрубках и агрегатах. Причём в холодном состоянии бачок заполняется антифризом только наполовину, остальное пространство занимает воздух, способный сжиматься под давлением. Горловина резервуара закрыта пробкой со встроенным воздушным клапаном. Принцип работы ёмкости следующий:
Устройство ёмкости довольно простое — корпус бачка закрыт пробкой со встроенным клапаном
В аварийной ситуации, когда тосол или вода по разным причинам начинает кипеть, предохранительный клапан сбрасывает не только воздух, но и пар.
Встроенный датчик подаёт сигнал о недостаточном уровне жидкости на панель приборов
В некоторых моделях автомобилей, например, ВАЗ 2110—2115 ёмкость оснащена второй горловиной, куда вкручивается датчик уровня охлаждающей жидкости. Если в силу поломки либо протечки какого-то узла антифриз начнёт вытекать наружу и его уровень в ёмкости упадёт до минимума, датчик сработает и предупредит водителя сигналом соответствующей лампочки на панели приборов.
Существуют автомобили (как отечественного производства, так и импортного), в которых расширительный бачок закрывается простой пробкой, не оснащённой клапаном и сообщающейся с атмосферой. В подобных системах функцию сброса давления и обратного впуска воздуха выполняет крышка основного радиатора, а резервуар только компенсирует расширение жидкости.
Крышка радиатора снабжается перепускным клапаном, направляющим излишек тосола в расширительный бак
Место бачка в охладительной системе
Ёмкость для компенсации расширяющегося антифриза может устанавливаться в разных местах, расположение зависит от марки автомобиля. Резервуар крепится к деталям кузова — лонжеронам и салонной перегородке с помощью резинового хомута либо специального кронштейна. Как правило, бачок ставится с той стороны, где находится верхний патрубок радиатора для его подключения.
Обычно ёмкость устанавливается ближе к патрубку радиатора
Существуют ёмкости на 2 и 3 штуцера. Последние присоединяются тремя шлангами к следующим агрегатам:
В резервуар на 3 штуцера поступают излишки антифриза из трёх агрегатов
Бачки, оснащённые двумя штуцерами, присоединяются к малому контуру циркуляции и основному радиатору охлаждения, подключение к печке отсутствует.
Расширительный резервуар является самой высокой точкой системы охлаждения мотора. Это сделано для того, чтобы жидкость из бачка могла перетечь в контур по закону сообщающихся сосудов. Когда уровень антифриза в ёмкости находится на 3—4 см выше риски Min на корпусе, все патрубки и агрегаты заполнены тосолом. В том числе самый высокий из них — контур охлаждения дроссельной заслонки.
Остатки воздуха из системы удаляются через патрубки подогрева дросселя
При заливке жидкости в водяную рубашку силового агрегата через расширительный бачок рекомендуется снимать патрубок охлаждения дросселя. Это позволяет вытолкнуть из магистралей и радиатора печки воздушные пробки.
Жидкости для заливки в бак
Нынешние автомобили, строящиеся с широким применением новых технологий, весьма требовательны ко всем технологическим жидкостям, в том числе и охлаждающей. Перечень требований такой:
Тосол — чисто отечественный продукт, синтезированный во времена СССР
Всем перечисленным требованиям соответствует антифриз или тосол, что суть одно и то же. Название антифриз пошло от английского слова antifreeze, что в переводе означает «незамерзающая». Тосол — вещество, созданное на той же основе из этиленгликоля в бывшем СССР. Слово состоит из аббревиатуры ТОС (технология органического синтеза) и окончания «ол», присущего названиям химических препаратов.
Основа антифриза и тосола одинакова — вода + этиленгликоль в различных соотношениях. Отличия изделий от разных производителей может заключаться в пакете ингибирующих присадок, поэтому путать жидкости нежелательно. Фатальных последствий не наступит, но одни вещества могут нейтрализовать действие других и свойства «незамерзайки» ухудшатся. При этом цвет жидкости не играет роли — это всего лишь краситель.
Для заливки в бачок можно использовать дистиллированную воду в следующих ситуациях:
Окраска антифриза не влияет на его свойства, важен пакет присадок
Дистиллированная (обессоленная) вода не отвечает указанным выше требованиям: она замерзает при нулевой температуре и кипит при 100 °С. Поэтому она заливается временно либо в качестве растворителя для антифриза.
Воду из-под крана, насыщенную солями, заливать в расширительный бачок недопустимо. Исключение — поломка и потеря тосола в пути и отсутствие поблизости автомагазина. Устраните течь, заполните охлаждающую систему водопроводной водой и доберитесь до гаража или СТО, после чего её немедленно слейте. Иначе на внутренних стенках водяной рубашки двигателя и других агрегатов образуются отложения, ухудшающие теплообмен.
Видео: жидкости для заливки в контур охлаждения автомобиля
О неисправностях и ремонте ёмкости
Во время эксплуатации машины могут возникнуть следующие поломки расширительного бачка;
Стенка бачка разрывается при слишком высоком давлении изнутри
Неплотность крышки характеризуется появлением разноцветных потёков на корпусе
Большинство автолюбителей при поломке клапана или корпуса попросту меняют деталь на новую. Это оправдано отсутствием времени на ремонт и дешевизной данных запчастей. Хотя при желании лопнувший пластик резервуара можно запаять, а крышку — разобрать и прочистить.
Потёки из-под пробки возникают при неплотном прилегании либо из-за конструктивных особенностей ёмкости. К примеру, на автомобилях ВАЗ 2110 струя из верхнего малого штуцера, подключённого к радиатору, бьёт прямо в горловину, отчего возникает протечка. Способ устранения — установка более совершенного бачка от «Приоры».
Видео: ремонт корпуса бачка
Расширительный бачок автомобиля считается одной из самых надёжных деталей. Нередко они служат весь срок эксплуатации машины, особенно на иномарках. Чтобы не пришлось менять ёмкость раньше времени, рекомендуется периодически проверять состояние клапана в крышке. Если он в порядке, то и пластик сосуда не лопнет от высокого давления.
Что такое расширительный бачок
Автомобильный мотор, как и любой двигатель внутреннего сгорания, при работе нагревается, поэтому требуется постоянно его охлаждать. Для этой цели предназначены системы охлаждения. По принципу работы они бывают двух видов: жидкостные и воздушные. Наибольшее распространение получили первые, хотя они и более сложны конструктивно. «Воздушники» при своей простоте, намного более склонны к перегреву.
Поскольку все двигатели сегодня работают с жидкостным охлаждением, в моторном отсеке любого авто находится небольшая емкость из полупрозрачного пластика с крышкой, предназначенная для заливки тосола. Это и есть расширительный бачок системы охлаждения двигателя. У разных моторов объем расширительного бака колеблется от 1,5 до 8 литров.
Его назначение
Для чего нужен расширительный узел? Дело в том, что любая жидкость при нагревании увеличивается в объеме. Так, объем воды при нагревании до 100°C возрастает на 4,5%, антифриза и тосола — до 6%. Чтобы при нагревании охлаждающей жидкости (ОЖ) она не выливалась из системы, нужен расширительный бак, являющийся своего рода буфером или компенсатором.
До середины прошлого века расширительные бачки под капотом отсутствовали, поскольку в качестве ОЖ использовалась обыкновенная вода, а роль компенсатора играл верхний бачок радиатора, который не доливали «под завязку». С появлением ОЖ на основе этиленгликоля (антифризы), коэффициент объемного расширения которых больше, чем у воды, появляются дополнительные расширительные бачки, чтобы не увеличивать радиатор.
Таким образом, расширительный бак (РБ) предназначен для компенсации объемного расширения ОЖ при повышении ее температуры. Располагается РБ в моторном отсеке таким образом, чтобы уровень жидкости находился примерно на середине высоты бачка.
При этом жидкость в радиаторе и бачке располагается на одном уровне по принципу сообщающихся сосудов. Поскольку РБ расположен выше радиатора, в качестве заливной горловины используется крышка расширительного бачка, про которую будет рассказано ниже.
Устройство и работа
Расширительный бак состоит из полипропиленового корпуса, крышки и двух патрубков для присоединения шлангов жидкостной системы. С помощью нижнего шланга устройство подключается к охлаждающей магистрали, верхний служит для отведения паров и воздушных пузырей из системы. На современных моделях часто устанавливаются поплавковые датчики уровня ОЖ.
Для этой опции расширительный бачок сверху оснащается еще одной горловиной, предназначенной для установки датчика. На боковой поверхности емкости нанесены несколько контрольных рисок, от нижней — min до верхней — max. В этом промежутке и должен располагаться уровень ОЖ.
Как работает устройство? Сначала немного теории. В таблице показаны температурные режимы работы современных моторов. Как видим, двигатели работают в критических температурных условиях.
| Температура двигателя, °C | Рабочая | Кратковременно |
| 80 — 100 | 120 — 125 | |
| Температура закипания жидкостей, °C (при атмосферном давлении) | воды | 100 |
| тосола | 105 — 110 | |
| антифриза | 120 |
Чтобы поднять планку допустимой температуры, конструкторы повышают давление в ОЖ (больше атмосферного), благодаря чему температура ее закипания повышается. Для этого система закрывается герметично, и в ней поддерживается избыточное давление. Для разных двигателей эта величина находится в пределах от 0,1 до 0,5 бар (кг/см²).
В то же время недопустимо и значительное разрежение (больше 0,03 — 0,1 кг/см²) в свободном пространстве расширителя, поскольку в систему будет подсасываться воздух, что приведет к появлению воздушных пробок, затрудняющих циркуляцию ОЖ и, следовательно, к перегреву двигателя. Поддержание давления в ОЖ на требуемом уровне возложено на специальный регулятор, расположенный в заливной крышке.
Крышка бачка — два в одном
Итак, крышка РБ, помимо защитной функции, выполняет еще задачу регулятора давления. Как было изложено выше, давление внутри бачка должно составлять до 1,1 — 1,5 кг/см². Как же это достигается?
Для этой цели в крышке смонтированы два клапана: предохранительный и вакуумный. Первый представляет собой подпружиненную резиновую диафрагму, которая прижимается снаружи и срабатывает, когда давление превышает усилие пружины. Второй состоит из резиновой шайбы с малой пружиной, установленной внутри большой.
При рабочей температуре ОЖ оба клапана закрыты, давление в бачке не превышает расчетного. Поскольку расширительный бак закрыт герметично, с повышением температуры давление возрастает, в результате чего предохранительный клапан открывается и стравливает часть воздушных паров, возвращая клапан в прежнее положение.
Отсутствие предохранительного механизма привело бы к появлению протечек ОЖ, повреждению соединений и даже к разрыву радиаторов охлаждения и печки.
После остановки двигателя жидкость в системе остывает и уменьшается в объеме, что приводит к возникновению разрежения внутри бачка. Результатом может быть подсос воздуха через соединения, который при последующем пуске приведет к образованию воздушных пузырей. А это может привести к перегреву и выходу из строя двигателя.
Тут и приходит на помощь другой маленький клапан — вакуумный. Под действием разрежения он открывается и уравнивает давление в бачке с атмосферным.
Неисправности РБ и причины
Понижение уровня ОЖ:
Видимые потеки жидкости:
Проверяем работоспособность крышки
Упрощенная проверка: работают ли клапаны?
Заводим мотор и, соблюдая осторожность, отворачиваем крышку: если слышится шипящий звук спущенной камеры — перепускной клапан работает (однако, правильно или нет, — неизвестно).
Сняв крышку, сожмем рукой любой шланг охлаждающей системы. Продолжая удерживать его таким образом, установим крышку на место. Если он после этого восстанавливает свою форму, по всей видимости, вакуум заполняется. А вот если еще до запуска мотора шланги выглядят как бы сплюснутыми, вакуумный клапан точно не работает.
Более точно предохранительный клапан можно проверить с помощью насоса и манометра. Насос присоединяем к нижнему подводящему патрубку бачка, а верхний заглушаем с помощью подручных средств: болта или цилиндрического сверла, туго входящих в подводящий шланг.
Насосом создаем давление и контролируем момент, когда срабатывает предохранительный клапан (шипящий звук). Величина давления, зафиксированная на шкале прибора, показывает фактическое давление срабатывания.
Если предохранительный клапан излишне тугой, его можно отремонтировать. Зачем тратить лишние деньги, когда достаточно укоротить пружину давления на один-два витка, и пружина станет мягче. Разбирается узел легко, главное — не потеряйте мелкие детали. И не переусердствуйте, откусывая витки. Делайте это понемногу, проверяя результат.
Доливка охлаждающей жидкости
Уровень жидкости в бачке контролируют по двум крайним рискам: min и max. Как правильно доливать ОЖ в расширительный бак:
Небольшой совет: следите за внешним состоянием бачка и всех элементов системы охлаждения. Потеки жидкости в моторном отсеке зачастую свидетельствуют о неисправности расширительного бачка, в первую очередь крышки.
Как следует из написанного, от такого, второстепенного на первый взгляд, узла, как расширительный бачок системы охлаждения, на самом деле зависит — насколько стабильно будет работать двигатель вашего автомобиля.
Автомобильный мотор, как и любой двигатель внутреннего сгорания, при работе нагревается, поэтому требуется постоянно его охлаждать. Для этой цели предназначены системы охлаждения. По принципу работы они бывают двух видов: жидкостные и воздушные. Наибольшее распространение получили первые, хотя они и более сложны конструктивно. «Воздушники» при своей простоте, намного более склонны к перегреву.
Поскольку все двигатели сегодня работают с жидкостным охлаждением, в моторном отсеке любого авто находится небольшая емкость из полупрозрачного пластика с крышкой, предназначенная для заливки тосола. Это и есть расширительный бачок системы охлаждения двигателя. У разных моторов объем расширительного бака колеблется от 1,5 до 8 литров.
Зачем нужен расширительный бак
Для чего нужен расширительный узел? Дело в том, что любая жидкость при нагревании увеличивается в объеме. Так, объем воды при нагревании до 100°C возрастает на 4,5%, антифриза и тосола — до 6%. Чтобы при нагревании охлаждающей жидкости (ОЖ) она не выливалась из системы, нужен расширительный бак, являющийся своего рода буфером или компенсатором.
До середины прошлого века расширительные бачки под капотом отсутствовали, поскольку в качестве ОЖ использовалась обыкновенная вода, а роль компенсатора играл верхний бачок радиатора, который не доливали «под завязку». С появлением ОЖ на основе этиленгликоля (антифризы), коэффициент объемного расширения которых больше, чем у воды, появляются дополнительные расширительные бачки, чтобы не увеличивать радиатор. 
Устройство системы охлаждения даигателя
Таким образом, расширительный бак (РБ) предназначен для компенсации объемного расширения ОЖ при повышении ее температуры. Располагается РБ в моторном отсеке таким образом, чтобы уровень жидкости находился примерно на середине высоты бачка.
При этом жидкость в радиаторе и бачке располагается на одном уровне по принципу сообщающихся сосудов. Поскольку РБ расположен выше радиатора, в качестве заливной горловины используется крышка расширительного бачка, про которую будет рассказано ниже.
Устройство и работа
Расширительный бак состоит из полипропиленового корпуса, крышки и двух патрубков для присоединения шлангов жидкостной системы. С помощью нижнего шланга устройство подключается к охлаждающей магистрали, верхний служит для отведения паров и воздушных пузырей из системы. На современных моделях часто устанавливаются поплавковые датчики уровня ОЖ.
Для этой опции расширительный бачок сверху оснащается еще одной горловиной, предназначенной для установки датчика. На боковой поверхности емкости нанесены несколько контрольных рисок, от нижней — min до верхней — max. В этом промежутке и должен располагаться уровень ОЖ.
Как работает устройство? Сначала немного теории. В таблице показаны температурные режимы работы современных моторов. Как видим, двигатели работают в критических температурных условиях. 
Чтобы поднять планку допустимой температуры, конструкторы повышают давление в ОЖ (больше атмосферного), благодаря чему температура ее закипания повышается. Для этого система закрывается герметично, и в ней поддерживается избыточное давление. Для разных двигателей эта величина находится в пределах от 0,1 до 0,5 бар (кг/см²).
В то же время недопустимо и значительное разрежение (больше 0,03 — 0,1 кг/см²) в свободном пространстве расширителя, поскольку в систему будет подсасываться воздух, что приведет к появлению воздушных пробок, затрудняющих циркуляцию ОЖ и, следовательно, к перегреву двигателя. Поддержание давления в ОЖ на требуемом уровне возложено на специальный регулятор, расположенный в заливной крышке.
Крышка бачка — два в одном
Итак, крышка РБ, помимо защитной функции, выполняет еще задачу регулятора давления. Как было изложено выше, давление внутри бачка должно составлять до 1,1 — 1,5 кг/см². Как же это достигается?
Для этой цели в крышке смонтированы два клапана: предохранительный и вакуумный. Первый представляет собой подпружиненную резиновую диафрагму, которая прижимается снаружи и срабатывает, когда давление превышает усилие пружины. Второй состоит из резиновой шайбы с малой пружиной, установленной внутри большой.
При рабочей температуре ОЖ оба клапана закрыты, давление в бачке не превышает расчетного. Поскольку расширительный бак закрыт герметично, с повышением температуры давление возрастает, в результате чего предохранительный клапан открывается и стравливает часть воздушных паров, возвращая клапан в прежнее положение.
Отсутствие предохранительного механизма привело бы к появлению протечек ОЖ, повреждению соединений и даже к разрыву радиаторов охлаждения и печки.
После остановки двигателя жидкость в системе остывает и уменьшается в объеме, что приводит к возникновению разрежения внутри бачка. Результатом может быть подсос воздуха через соединения, который при последующем пуске приведет к образованию воздушных пузырей. А это может привести к перегреву и выходу из строя двигателя.
Тут и приходит на помощь другой маленький клапан — вакуумный. Под действием разрежения он открывается и уравнивает давление в бачке с атмосферным.
Неисправности расширительного бочка и причины
Проверяем работоспособность крышки
Упрощенная проверка: работают ли клапаны?
Заводим мотор и, соблюдая осторожность, отворачиваем крышку: если слышится шипящий звук спущенной камеры — перепускной клапан работает (однако, правильно или нет, — неизвестно).
Сняв крышку, сожмем рукой любой шланг охлаждающей системы. Продолжая удерживать его таким образом, установим крышку на место. Если он после этого восстанавливает свою форму, по всей видимости, вакуум заполняется. А вот если еще до запуска мотора шланги выглядят как бы сплюснутыми, вакуумный клапан точно не работает.
Более точно предохранительный клапан можно проверить с помощью насоса и манометра. Насос присоединяем к нижнему подводящему патрубку бачка, а верхний заглушаем с помощью подручных средств: болта или цилиндрического сверла, туго входящих в подводящий шланг.
Насосом создаем давление и контролируем момент, когда срабатывает предохранительный клапан (шипящий звук). Величина давления, зафиксированная на шкале прибора, показывает фактическое давление срабатывания.
Если предохранительный клапан излишне тугой, его можно отремонтировать. Зачем тратить лишние деньги, когда достаточно укоротить пружину давления на один-два витка, и пружина станет мягче. Разбирается узел легко, главное — не потеряйте мелкие детали. И не переусердствуйте, откусывая витки. Делайте это понемногу, проверяя результат.
Доливка охлаждающей жидкости
Как следует из написанного, от такого, второстепенного на первый взгляд, узла, как расширительный бачок системы охлаждения, на самом деле зависит — насколько стабильно будет работать двигатель вашего автомобиля.
Если Вы заметили ошибку, неточность или хотите дополнить материал, напишите об этом в комментариях, и мы исправим статью!