Rolul ventilatorului în răcirea cu lichid

Transferul de căldură generată în timpul funcționării motorului în atmosferă necesită suflarea constantă a radiatorului sistemului de răcire. Intensitatea fluxului de aer de mare viteză care se apropie nu este întotdeauna suficientă pentru aceasta. La viteze mici și opriri complete, intră în joc un ventilator de răcire suplimentar proiectat special.

Schema schematică a injectării aerului în radiator

Este posibil să se asigure trecerea maselor de aer prin structura de fagure a radiatorului în două moduri - pentru a pompa aer pe direcția curgerii naturale din exterior sau pentru a crea un vid din interior. Nu există nicio diferență fundamentală, mai ales dacă se folosește un sistem de scuturi de aer – difuzoare. Ele asigură un debit minim pentru turbulențe inutile în jurul palelor ventilatorului.

Astfel, există două opțiuni tipice pentru organizarea fluxului de aer. În primul caz, ventilatorul este amplasat pe cadrul motorului sau al radiatorului în compartimentul motor și creează un flux de presiune asupra motorului, preluând aer din exterior și trecându-l prin radiator. Pentru a împiedica lamele să funcționeze în gol, spațiul dintre radiator și rotor este închis cât mai strâns cu un difuzor din plastic sau metal. Forma sa contribuie, de asemenea, la utilizarea suprafeței maxime de fagure, deoarece diametrul ventilatorului este de obicei mult mai mic decât dimensiunile geometrice ale radiatorului.

Când rotorul este situat în partea din față, ventilatorul poate fi acționat numai de un motor electric, deoarece conexiunea mecanică cu motorul este împiedicată de miezul radiatorului. În ambele cazuri, forma selectată a radiatorului și eficiența necesară de răcire pot forța utilizarea unui ventilator dublu cu rotoare cu diametru mai mic. Această abordare este de obicei însoțită de un algoritm de funcționare mai complicat, ventilatoarele pot fi comutate separat, ajustând intensitatea suflarii în funcție de sarcină și temperatură.

Rotorul ventilatorului în sine poate avea un design destul de complex și proiectat aerodinamic. Are o serie de cerințe:

• numărul, forma, profilul și pasul palelor trebuie să asigure pierderi minime fără a introduce costuri suplimentare de energie pentru măcinarea inutilă a aerului;
• într-un interval dat de viteze de rotație, blocarea debitului este exclusă, altfel o scădere a eficienței va afecta regimul termic;
• ventilatorul trebuie să fie echilibrat și să nu creeze atât vibrații mecanice, cât și aerodinamice care pot încărca rulmenții și părțile adiacente ale motorului, în special structurile subțiri ale radiatoarelor;
• Zgomotul rotorului este, de asemenea, minimizat în conformitate cu tendința generală de reducere a fondului acustic produs de mașini.

Dacă comparăm ventilatoarele moderne ale autoturismelor cu elicele primitive de acum o jumătate de secol, putem observa că știința a lucrat cu astfel de detalii destul de evidente. Acest lucru este vizibil chiar și în exterior, iar atunci când funcționează, un ventilator bun creează aproape silențios o presiune a aerului neașteptat de puternică.

Tipuri de ventilatoare

Crearea unui flux intens de aer necesită o putere semnificativă de antrenare a ventilatorului. Energia pentru aceasta poate fi preluată de la motor în diferite moduri.

Rotire continuă din scripete

În cele mai simple modele timpurii, rotorul ventilatorului a fost pur și simplu alunecat pe fulia curelei de transmisie a pompei de apă. Performanța a fost asigurată de circumferința impresionantă a lamelor, care erau pur și simplu plăci metalice îndoite. Nu existau cerințe de zgomot, motorul antic din apropiere a înăbușit toate sunetele.

Viteza de rotație era direct proporțională cu viteza arborelui cotit. A fost prezent un anumit element de control al temperaturii, deoarece odată cu creșterea sarcinii motorului și, prin urmare, a vitezei de rotație a acestuia, ventilatorul a început să forțeze aerul prin radiator mai intens. Deflectoarele au fost instalate rar; totul a fost compensat de radiatoare supradimensionate și un volum mare de apă de răcire. Totuși, conceptul de supraîncălzire era bine cunoscut șoferilor de atunci, fiind prețul de plătit pentru simplitate și lipsă de gândire.

Cuplaje vâscoase

Sistemele primitive aveau mai multe dezavantaje:

• răcire slabă la viteze mici din cauza vitezei reduse a transmisiei directe;
• cu o creștere a dimensiunii rotorului și o schimbare a raportului de viteză pentru a crește fluxul de aer la turația de mers în gol, motorul a început să se răcească excesiv odată cu creșterea vitezei, iar consumul de combustibil pentru rotația stupidă a elicei a atins o valoare semnificativă;
• În timp ce motorul se încălzea, ventilatorul a continuat să răcească în mod persistent compartimentul motor, efectuând exact o sarcină inversă.

Era clar că creșterile suplimentare ale eficienței și puterii motorului ar necesita controlul vitezei ventilatorului. Problema a fost rezolvată într-o oarecare măsură printr-un mecanism cunoscut în tehnologie ca un cuplaj vâscos. Dar aici trebuie aranjat într-un mod special.

Ambreiajul ventilatorului, dacă ne imaginăm într-un mod simplificat și fără a ține cont de diferitele opțiuni de proiectare, este format din două discuri cu crestături, între care se află un așa-numit fluid non-newtonian, adică ulei de silicon care modifică vâscozitatea. în funcţie de viteza de mişcare relativă a straturilor sale. Până la o conexiune serioasă între discuri prin gelul vâscos în care se va transforma. Tot ce rămâne este să plasați acolo o supapă sensibilă la temperatură, care va furniza acest lichid în gol pe măsură ce temperatura motorului crește. Un design foarte reușit, din păcate, nu este întotdeauna fiabil și durabil. Dar des folosit.

Rotorul a fost atașat la un scripete care se rotește de la arborele cotit, iar un rotor a fost pus pe stator. La temperaturi ridicate și viteze mari, ventilatorul producea performanțe maxime, ceea ce era necesar. Fără a consuma energie suplimentară atunci când fluxul de aer nu este necesar.

Ambreiaj magnetic

Pentru a nu suferi cu substanțele chimice din cuplaj, care nu sunt întotdeauna stabile și durabile, se folosește adesea o soluție mai înțeleasă din punct de vedere al ingineriei electrice. Un ambreiaj electromagnetic este format din discuri de frecare care ating și transmit rotația sub influența unui curent furnizat unui electromagnet. Curentul venea de la un releu de control care se inchidea printr-un senzor de temperatura, instalat de obicei pe calorifer. De îndată ce a fost determinat un flux de aer insuficient, adică lichidul din radiator s-a supraîncălzit, contactele s-au închis, ambreiajul a fost activat, iar rotorul a fost rotit de aceeași curea prin scripete. Metoda este adesea folosită la camioanele grele cu ventilatoare puternice.

Acționare electrică directă

Cel mai adesea în mașinile de pasageri se folosește un ventilator cu rotor montat direct pe arborele motorului electric. Puterea pentru acest motor este furnizată în același mod ca în cazul descris cu un cuplaj electric, doar că aici nu este necesară o transmisie cu curele trapezoidale cu scripete. Când este necesar, motorul electric creează flux de aer, oprindu-se la temperatura normală. Metoda a fost implementată odată cu apariția motoarelor electrice compacte și puternice.

O calitate convenabilă a unei astfel de acționări este capacitatea de a funcționa atunci când motorul este oprit. Sistemele moderne de răcire sunt puternic încărcate, iar dacă fluxul de aer se oprește brusc și pompa nu funcționează, este posibilă supraîncălzirea locală în locuri cu temperaturi maxime. Sau benzină care fierbe în sistemul de combustibil. Ventilatorul poate funcționa o perioadă după oprire, prevenind problemele.

Probleme, defecțiuni și reparații

Pornirea ventilatorului poate fi deja considerată un mod de urgență, deoarece nu ventilatorul este cel care reglează temperatura, ci termostatul. Prin urmare, sistemul de flux de aer forțat este realizat foarte fiabil și rareori eșuează. Dar dacă ventilatorul nu pornește și motorul fierbe, atunci ar trebui să verificați părțile cele mai susceptibile la defecțiune:

• într-o transmisie prin curea, este posibil ca cureaua să slăbească și să alunece, precum și ruperea sa completă, toate acestea sunt ușor de determinat vizual;
• metoda de verificare a unui cuplaj vâscos nu este atât de simplă, dar dacă alunecă mult pe un motor fierbinte, atunci acesta este un semnal pentru înlocuire;
• acționările electromagnetice, atât ambreiajul, cât și motorul electric, sunt verificate prin închiderea senzorului, sau pe un motor de injecție prin scoaterea conectorului de la senzorul de temperatură al sistemului de management al motorului, ventilatorul ar trebui să înceapă să se rotească.

Un ventilator defect poate distruge motorul, deoarece supraîncălzirea poate duce la reparații majore. Prin urmare, nu puteți conduce cu astfel de defecte nici iarna. Piesele defectuoase trebuie înlocuite imediat și trebuie folosite numai piese de la un producător de încredere. Prețul problemei este motorul, dacă începe să se deterioreze din cauza temperaturii, este posibil ca reparațiile să nu ajute. În acest context, costul unui senzor sau al unui motor electric este pur și simplu neglijabil.