Uloga ventilatora u tečnom hlađenju

Prenos toplote koja nastaje tokom rada motora u atmosferu zahteva stalno duvanje radijatora rashladnog sistema. Intenzitet nadolazećeg protoka zraka velike brzine nije uvijek dovoljan za to. Pri malim brzinama i punim zaustavljanjima, posebno dizajniran dodatni ventilator za hlađenje dolazi u igru.

Šematski dijagram ubrizgavanja zraka u radijator

Moguće je osigurati prolaz zračnih masa kroz saćastu strukturu radijatora na dva načina - potiskivanjem zraka u smjeru prirodnog strujanja izvana ili stvaranjem vakuuma iznutra. Nema suštinske razlike, posebno ako se koristi sistem vazdušnih štitova - difuzora. Oni pružaju minimalni protok za beskorisnu turbulenciju oko lopatica ventilatora.

Dakle, postoje dvije tipične opcije za organiziranje puhanja. U prvom slučaju, ventilator se nalazi na motoru ili ramu hladnjaka u motornom prostoru i stvara protok tlaka do motora, uzimajući zrak izvana i propuštajući ga kroz hladnjak. Kako bi se spriječilo da lopatice rade u praznom hodu, prostor između hladnjaka i radnog kola zatvoren je što je moguće čvršće plastičnim ili metalnim difuzorom. Njegov oblik također promovira korištenje maksimalne površine saća, budući da je prečnik ventilatora obično mnogo manji od geometrijskih dimenzija hladnjaka.

Kada se impeler nalazi na prednjoj strani, pogon ventilatora je moguć samo od elektromotora, jer jezgro hladnjaka onemogućava mehaničku vezu sa motorom. U oba slučaja, odabrani oblik hladnjaka i potrebna efikasnost hlađenja mogu nametnuti upotrebu dvostrukog ventilatora sa rotorima manjeg prečnika. Ovaj pristup obično prati komplikacija algoritma rada, ventilatori se mogu zasebno prebacivati, prilagođavajući intenzitet protoka zraka ovisno o opterećenju i temperaturi.

Sam propeler ventilatora može imati prilično složen i aerodinamičan dizajn. Ima niz zahtjeva:

• broj, oblik, profil i nagib lopatica treba da obezbede minimalne gubitke bez unošenja dodatnih troškova energije za beskorisno mlevenje vazduha;
• u datom rasponu brzina rotacije, zastoj protoka je isključen, inače će pad efikasnosti utjecati na toplinski režim;
• ventilator mora biti uravnotežen i ne stvarati mehaničke i aerodinamičke vibracije koje mogu opteretiti ležajeve i susjedne dijelove motora, posebno tanke strukture hladnjaka;
• buka impelera je također minimizirana u skladu s općim trendom smanjenja akustične pozadine koju proizvode vozila.

Ako uporedimo moderne obožavatelje automobila s primitivnim propelerima prije pola stoljeća, onda možemo primijetiti da je nauka radila s takvim prilično očiglednim detaljima. To se vidi čak i spolja, a tokom rada dobar ventilator gotovo nečujno stvara neočekivano snažan vazdušni pritisak.

Tipovi pogona ventilatora

Stvaranje intenzivnog protoka zraka zahtijeva značajnu količinu pogonske snage ventilatora. Energija za to se može uzeti iz motora na različite načine.

Kontinuirana rotacija iz remenice

U ranim najjednostavnijim dizajnima, propeler ventilatora je jednostavno stavljen na remenicu pogonskog remena pumpe za vodu. Performanse su osigurane impresivnim promjerom obima oštrica, koje su bile jednostavno savijene metalne ploče. Nije bilo zahtjeva za bukom, obližnji stari motor prigušivao je sve zvukove.

Brzina rotacije bila je direktno proporcionalna broju okretaja radilice. Postojao je određeni element kontrole temperature, jer je sa povećanjem opterećenja motora, a time i njegove brzine, ventilator počeo intenzivnije tjerati zrak kroz hladnjak. Deflektori su se rijetko postavljali, sve je kompenzirano prevelikim radijatorima i velikom količinom rashladne vode. Međutim, koncept pregrijavanja bio je dobro poznat vozačima tog vremena, jer je to bila cijena za jednostavnost i nedostatak razmišljanja.

Viskozne spojnice

Primitivni sistemi su imali nekoliko nedostataka:

• loše hlađenje pri malim brzinama zbog male brzine direktnog pogona;
• s povećanjem veličine impelera i promjenom omjera prijenosa za povećanje protoka zraka u praznom hodu, motor se počeo superhladiti s povećanjem brzine, a potrošnja goriva za glupu rotaciju propelera dosegla je značajnu vrijednost;
• dok se motor zagrijavao, ventilator je nastavio tvrdoglavo hladiti motorni prostor, obavljajući upravo suprotan zadatak.

Bilo je jasno da će daljnja povećanja efikasnosti motora i snage zahtijevati kontrolu brzine ventilatora. Problem je u određenoj mjeri riješen mehanizmom koji je u struci poznat kao viskozna spojnica. Ali ovdje to mora biti uređeno na poseban način.

Ventilatorsko kvačilo, ako ga zamislimo pojednostavljeno i bez uzimanja u obzir različitih verzija, sastoji se od dva urezana diska između kojih se nalazi tzv. relativna brzina kretanja njegovih slojeva. Sve do ozbiljne veze između diskova kroz viskozni gel u koji će se pretvoriti. Ostaje samo tamo postaviti temperaturno osjetljiv ventil, koji će ovu tekućinu dovoditi u otvor s povećanjem temperature motora. Vrlo uspješan dizajn, nažalost, nije uvijek pouzdan i izdržljiv. Ali često se koristi.

Rotor je bio pričvršćen na remenicu koja se okreće od radilice, a na stator je postavljen impeler. Na visokim temperaturama i velikim brzinama, ventilator je dao maksimalnu performansu, što je bilo potrebno. Bez oduzimanja viška energije kada protok vazduha nije potreban.

Magnetno kvačilo

Kako se ne bi mučili s kemikalijama u spojnici koje nisu uvijek stabilne i izdržljive, često se koristi razumljivije rješenje sa stanovišta elektrotehnike. Elektromagnetsko kvačilo se sastoji od frikcionih diskova koji su u kontaktu i prenose rotaciju pod dejstvom struje koja se dovodi do elektromagneta. Struja je dolazila iz kontrolnog releja koji se zatvarao kroz temperaturni senzor, obično postavljen na radijator. Čim je utvrđen nedovoljan protok zraka, odnosno tekućina u hladnjaku se pregrijala, kontakti su se zatvorili, kvačilo je proradilo, a impeler je istim remenom okretao kroz remenice. Metoda se često koristi na teškim kamionima sa snažnim ventilatorima.

direktni električni pogon

Najčešće se u putničkim automobilima koristi ventilator s impelerom direktno postavljenim na osovinu motora. Napajanje ovog motora osigurano je na isti način kao u opisanom slučaju s električnim kvačilom, samo ovdje nije potreban pogon s klinastim remenom sa remenicama. Po potrebi, električni motor stvara protok zraka, isključujući se na normalnoj temperaturi. Metoda je implementirana s pojavom kompaktnih i snažnih električnih motora.

Pogodna kvaliteta takvog pogona je mogućnost rada sa zaustavljenim motorom. Moderni sistemi za hlađenje su jako opterećeni, a ako strujanje zraka naglo prestane, a pumpa ne radi, moguće je lokalno pregrijavanje na mjestima s maksimalnom temperaturom. Ili ključanje benzina u sistemu za gorivo. Ventilator može raditi neko vrijeme nakon zaustavljanja kako bi se spriječili problemi.

Problemi, kvarovi i popravke

Uključivanje ventilatora već se može smatrati hitnim načinom rada, jer nije ventilator taj koji regulira temperaturu, već termostat. Zbog toga je sistem prinudnog protoka vazduha napravljen veoma pouzdano i retko pokvari. Ali ako se ventilator ne uključi i motor proključa, tada treba provjeriti dijelove koji su najosjetljiviji na kvar:

• u remenskom pogonu, remen se može olabaviti i skliznuti, kao i njegov potpuni lom, sve je to lako vizualno utvrditi;
• metoda provjere viskozne spojke nije tako jednostavna, ali ako jako klizi na vrućem motoru, onda je to signal za zamjenu;
• elektromagnetski pogoni, i kvačilo i elektromotor, provjeravaju se zatvaranjem senzora, ili na motoru za ubrizgavanje uklanjanjem konektora sa senzora temperature upravljačkog sistema motora, ventilator bi trebao početi da se okreće.

Neispravan ventilator može uništiti motor, jer je pregrijavanje ispunjeno velikim remontom. Stoga je nemoguće voziti s takvim nedostacima čak i zimi. Neispravne dijelove treba odmah zamijeniti, a koristiti samo rezervne dijelove pouzdanog proizvođača. Cijena problema je motor, ako ga pokreće temperatura, onda popravci možda neće pomoći. S obzirom na to, trošak senzora ili električnog motora jednostavno je zanemariv.