Проверка на охладителната система

Системите за течно охлаждане използват специални охлаждащи течности - антифризи. Използването изцяло на вода е грешно. Водата замръзва при минусови температури и не е химически чиста (с изключение на дестилираната вода) - тя съдържа примеси, соли и всякакви съединения, които се утаяват в процеса на работа и образуват скална маса (котлен камък), влошаващ характеристиките на системата. Отделно, водата води до корозия на компонентите от охладителната система. Единственият плюс е неговото голямо разсейване на топлина.

За разлика от водата, антифризите не замръзват в студено време, съдържат антикорозионни и противопенни добавки и не образуват котлен камък. Недостатък, обаче, е по-ниския топлинен капацитет, закономерно водещ до влошено охлаждане на загретите повърхности. Това ускорява загряването на двигателя, но може да доведе до прегряване в горещо време.

Основните елементи на течната охладителна система са:

• "водна риза" на двигателя;
• радиатор на охладителната система;
• вентилатор;
• центробежна помпа (помпа);
• термостат;
• разширителен резервоар;
• радиатор на нагревател (радиатор парно);

 

"Водна риза" представлява системата от свързани канали и кухини между двойните стени на двигателя. Това са местата, където е необходимо да се отстрани излишната топлина чрез циркулация на охладителна течност.

Радиаторът на охладителната система отдава топлина в атмосферата. Той е направен от голям брой огънати (в момента най-често алуминиеви) тръби с допълнителни ребра/ламели за увеличаване на топлопредаването.

Вентилаторът е проектиран да усили потока на въздуха към радиатора на охладителната система (работи към двигателя) и се включва при надвишаване на праговата температурна стойност на охлаждащата течност. Има 3 вида, в зависимост от задвижването: електрически, хидравличен и механичен.

Центробежната помпа (помпа) осигурява непрекъсната циркулация на охлаждащата течност в системата. Помпата се задвижва от двигателя механично - чрез ремък или зъбни предавки. Посоката на движение на антифриза може да бъде надлъжна (от първия цилиндър до последния) или напречна (от изпускателния колектор към всмукателния).

Термостатът е биметално устройство, монтирано между "кожуха" на двигателя и входящата тръба към охлаждащия радиатор. Целта на термостата е да поддържа оптималната температура на охлаждащата течност в системата. Когато двигателят е студен, термостатът е затворен и охлаждащата течност циркулира в „малък кръг“ - вътре в двигателя, заобикаляйки радиатора. По този начин се осигурява по-бързо загряване на охладителната система. Когато температурата на антифриза се повиши над работна стойност, термостатът се отваря и тя започва да циркулира през „големия кръг“ с участието на радиатора.

Разширителният резервоар компенсира промяната в обема на течността в системата с промяна на температурата. Вътрешният обем на затворена охладителна система няма постоянна връзка с околната среда. Тя се осъществява чрез клапани (при определено налягане или вакуум), разположени в капачката на разширителния резервоар или радиатора на охладителната система. Охлаждащата течност в такава система кипи при 110 ... 120 °C, а оптималният температурен режим е 80 ... 100 °C.

Радиатор на нагревателя представлява малък по размери радиатор, монтиран в купето с пасажери. Ако радиаторът на охладителната система отделя топлина към околната среда, радиаторът на нагревателя отделя топлина директно в купето, създавайки комфорт за водач и пътници през студения сезон.

Трябва да се отбележи, че освен радиатора на охладителната система и радиатора на нагревателя, могат да бъдат монтирани още:

• Маслен охладител Д.В.Г. – за охлаждане на маслото от мазилната система на двигателя
• Охладител за рециркулация на отработени газове – за охлаждане на отработените газове, като по този начин се намалява температурата в горивните камери с цел понижаване образуването на азотни оксиди
• Маслен охладител А.С.К. - за охлаждане на маслото от автоматичната скоростна кутия (при наличие на такава)

Традиционните механични охладителни системи разчитат на задвижвана от двигателя водна помпа, термостат и охладителен радиатор. Всички те добавят значително тегло и консумират двигателна мощност.

Съвременните охладителни системи дават възможност на двигателите да работят при по-високи температури с по-голяма ефективност. Иновациите осигуряват дори прецизността, необходима при хибридните превозни средства.

Новите интелигентни охладителни компоненти включват: електрически водни помпи; електрически термостати; все по-често срещани многовходови разпределители, заместващи термостатите.

ЕЛЕКТРОННИ ТЕРМОСТАТИ

Процесът на горене в двигателя протича оптимално при 105-110°C на охладителната течност. Класическият термостат съдържа восъчна микстура, която се разтопява и разширява при нагряване. При студен Д.В.Г., восъкът е твърд като при разширението му клапанът на термостата се отваря, пропускайки охладителна течност към радиатора. Притискаща пружина затваря клапана при спадане на работната температура под прага за отваряне. Този процес се повтаря многократно в зависимост от условията.

Новите технологии изтласкват ефикасността на двигателите и качеството на горене все по-близо до оптималните стойности. При работа в желания 105-110°C диапазон с цел подобряване икономията на гориво и нивата на емисиите, нуждата от по-добра термостатична технология нараства.

Електрически подпомаганите (известни още като MAP controlled) термостати предоставят повече възможности и по-бърза реакция. В допълнение към класическата структура, те добавят нагревател към восъчния пълнител. Нагревателят се управлява от контролера на двигателя (ECM), който получава данните за обороти и натоварване на двигателя. Управляващият блок използва тази информация под формата на карта (на англ. – map) за регулиране температурата на охлаждащата течност.

При стандартна работа, MAP controlled термостатите функционират по същия начин като конвенционалните. При частично натоварване на Д.В.Г., термостатът стабилизира охладителната система около по-висока температура (105-110°C) като остава затворен за по-дълго, в резултат на което предимствата са добра мощност, по-ниски емисии и намалено триене (със съответстващата подобрена икономия на гориво). 

При внезапен и голям товар, нагревателят се включва и  управлява от ECM според записаните данни в картата. Допълнителното електрическо подгряване позволява на восъка да се разшири по-бързо, отваряйки термостата напълно независимо от действителната температура на антифриза. При отпадане на товара, захранването към термостата се изключва и той отново се държи като конвенционален. Този процес може да се случва многократно, особено при шофиране в планината.
MAP controlled термостатите не изискват поддръжка. Външни фактори, обаче, като антифриз с ниско качество или нередовна смяна на охладителната течност, могат да доведат до повреда. Друга най-честа причина за дефект в термостата е термичното претоварване.

ИНТЕЛИГЕНТНИ ВОДНИ ПОМПИ

Конструкцията на конвенционалната водна помпа, задвижвана с ремък, в повечето приложения не се променя от години. Повечето водни помпи са с центробежни конструкции с отляти или щамповани метални перки. Някои дизайни използват формовани пластмасови турбинни колела. Водната помпа трябва да произвежда достатъчен дебит за охлаждане на двигателя на празен ход, а също така и при пълна скорост. Като цяло, при стартиране на автомобила, помпата охлажда прекомерно, водещо до ненужна консумация на енергия и прекомерни нива на вредни емисии.

При по-високи обороти на двигателя водната помпа започва да „кавитира“, което означава, че скоростта на помпата е достигнала точката, в която голяма част от охлаждащата течност вече не контактува с турбинката й. В този момент по повърхността й се развива отрицателно налягане, което увеличава склонността на охлаждащата течност да кипи и двигателя да прегрява.

Много производители се справят с този проблем като намаляват скоростта на водната помпа, вграждайки специални „понижаващи“ шайби или използвайки изцяло нови електрически помпи. За разлика от помпата, задвижвана с ремък, електрическата избягва кавитация, като работи с постоянна или с избрана, предварително програмирана скорост. 

Ефективен метод за намаляване на паразитната загуба на мощност от постоянното задвижване на помпата, за увеличаване икономията на гориво и намаляване на вредните емисии е чрез промяна на количеството охлаждащ поток. Съществуват 2 типа помпи, реализиращи такъв ефект: с планетарна „понижаваща“ предавка (PG type) и електро-магнитни със съединител. Първият тип постига 65% намаление на ротационната скорост на помпата в сравнение с класическата, а вторият е в състояние дори напълно да спре въртенето на работното колело.

Тестовете за загряване показват, че времената, необходими за достигане на температура от 80℃ с PG помпа и електро-магнитна са съкратени съответно с 7.3% и 24.7% спрямо времето с конвенционална помпа. Резултатите от изпитанията според NEDC (New European Driving Cycle) показват спад в консумацията на гориво с 1.7% (PG type) и 4.0% (CWP type).

Дори автомобилът да е оборудван с включваема помпа, опасността от дефектиране и прегряване е сведена до 0. Помпата е нормално зацепена, а при подаване на управляваща команда се изключва. Управляващият блок на двигателя (ECM) или специализиран контролер за охлаждане управляват помпата в зависимост от температурата в охладителната система, а в някои случаи се взима под внимание и температурата в мазилната система. При студен старт към включваемата помпа има управление, което реално я изключва. При достигане на работна температура, ECM прекратява управляващата команда към помпата и тя преминава от неактивно в активно състояние.

ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ВОДНИ ПОМПИ

Електрическите водни помпи променят дебита на охладителна течност независимо от оборотите на двигателя. Това подобрява поведението при взискателни нискооборотни режими с висок товар като теглене на каравана по наклон, оф-роуд и т.н. Електрическите помпи са в състояние да предоставят защита дори при изгасен двигател, продължавайки да охлаждат. Подходящи са както за постоянна, така и временна (при нужда) употреба. Допълнителните предимства, които те представят са: намаляване загубите от триене (на самите помпи), съответно и съпътстващата паразитна загуба на мощност.

Електрическата помпа е центробежна с електронно управление. Също така, тя предоставя функция за диагностика. Характеризира се с висока ефективност, компактен дизайн, ниско тегло и ниски нива на шум – напълно подходяща дори за хибридни и електрически превозни средства по отношение охлаждане на батерии. Безчетковото й задвижване е основа за дълъг технически живот, а също така подобрява икономията на гориво с 3-5% респективно намалявайки и вредните емисии.

ЦИРКУЛАЦИОННИ ПОМПИ

Циркулационните водни помпи се използват, когато функциите за охлаждане или отопление трябва да се изпълняват независимо от основната верига на охлаждащата течност. Използват се за приложения като: отопление на отделението за пътници, охлаждане на турбокомпресори, различни кулери и т.н. Подходящи са както за постоянна, така и временна (при нужда) употреба.

Циркулационната помпа е центробежна с електронно управление. Също така, тя предоставя функция за диагностика.

Ниските нива на шум и дългия технически живот я правят подходящо решение за хибридни и електрически превозни средства по отношение охлаждане на силовата електроника.

Употребата й допринася за по-ниски нива на вредни емисии поради ниската й мощност и включването й само при нужда за локално охлаждане вместо активиране на основната по-мощна водна помпа. 

ИНТЕЛИГЕНТНИ ОХЛАЖДАЩИ ВЕНТИЛАТОРИ

Еволюцията води до вграждането на безчеткови вентилатори за охлаждане. Електронното им управление позволява непрекъснат контрол на оборотите, а не просто работа на степени. В сравнение с конвенционалните четкови вентилатори, новите устройства осигуряват предимства като: самодиагностика, ниска консумация на енергия, висока ефикасност, малки габаритни размери, електро-магнитна съвместимост, температурна устойчивост, неминуемо водещи до положителен ефект върху околната среда.