Uloga ventilatora u hlađenju tekućinom

Prijenos topline nastale tijekom rada motora u atmosferu zahtijeva stalno puhanje radijatora rashladnog sustava. Intenzitet nadolazećeg protoka zraka velike brzine nije uvijek dovoljan za to. Pri malim brzinama i potpunom zaustavljanju, posebno dizajnirani dodatni ventilator za hlađenje dolazi u obzir.

Shematski dijagram ubrizgavanja zraka u radijator

Prolaz zračnih masa kroz saćastu strukturu radijatora moguće je osigurati na dva načina - tjerati zrak u smjeru prirodnog strujanja izvana ili stvarati vakuum iznutra. Nema temeljne razlike, pogotovo ako se koristi sustav zračnih štitova - difuzora. Omogućuju minimalni protok za beskorisne turbulencije oko lopatica ventilatora.

Dakle, postoje dvije tipične opcije za organiziranje puhanja. U prvom slučaju, ventilator se nalazi na motoru ili okviru hladnjaka u motornom prostoru i stvara protok tlaka u motor, uzimajući zrak izvana i prolazeći ga kroz hladnjak. Kako bi se spriječilo da lopatice rade u praznom hodu, prostor između radijatora i impelera zatvoren je što je moguće čvršće plastičnim ili metalnim difuzorom. Njegov oblik također potiče korištenje maksimalne površine saća, budući da je promjer ventilatora obično puno manji od geometrijskih dimenzija hladnjaka.

Kada se impeler nalazi na prednjoj strani, pogon ventilatora je moguć samo od elektromotora, jer jezgra hladnjaka onemogućuje mehaničku vezu s motorom. U oba slučaja, odabrani oblik hladnjaka i potrebna učinkovitost hlađenja mogu prisiliti upotrebu dvostrukog ventilatora s impelerima manjeg promjera. Ovaj pristup obično prati komplikacija algoritma rada, ventilatori se mogu zasebno uključivati, podešavajući intenzitet protoka zraka ovisno o opterećenju i temperaturi.

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

• broj, oblik, profil i korak lopatica trebaju osigurati minimalne gubitke bez uvođenja dodatnih troškova energije za beskorisno mljevenje zraka;
• u zadanom rasponu brzina rotacije, zastoj protoka je isključen, inače će pad učinkovitosti utjecati na toplinski režim;
• ventilator mora biti uravnotežen i ne smije stvarati mehaničke i aerodinamičke vibracije koje mogu opteretiti ležajeve i susjedne dijelove motora, posebno tanke strukture hladnjaka;
• buka rotora također je svedena na minimum u skladu s općim trendom smanjenja akustične pozadine koju proizvode vozila.

Ako usporedimo moderne ventilatore automobila s primitivnim propelerima prije pola stoljeća, možemo primijetiti da je znanost radila s takvim prilično očitim detaljima. To se može vidjeti čak i izvana, a tijekom rada dobar ventilator gotovo nečujno stvara neočekivano snažan tlak zraka.

Vrste pogona ventilatora

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

Kontinuirana rotacija s remenice

U prvim najjednostavnijim izvedbama, impeler ventilatora se jednostavno stavljao na remenicu pogonskog remena pumpe za vodu. Performanse su osigurane impresivnim promjerom opsega oštrica, koje su bile jednostavno savijene metalne ploče. Nije bilo zahtjeva za buku, obližnji stari motor prigušivao je sve zvukove.

Brzina vrtnje bila je izravno proporcionalna broju okretaja koljenastog vratila. Određeni element regulacije temperature je bio prisutan, jer je s povećanjem opterećenja motora, a time i njegove brzine, ventilator počeo intenzivnije tjerati zrak kroz hladnjak. Deflektori su rijetko postavljani, sve je nadoknađeno 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 promišljanja.

Viskozne spojke

Primitivni sustavi imali su nekoliko nedostataka:

• loše hlađenje pri malim brzinama zbog male brzine izravnog pogona;
• s povećanjem veličine rotora i promjenom omjera prijenosa kako bi se povećao protok zraka u praznom hodu, motor se počeo super hladiti 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 suprotnu zadaću.

Bilo je jasno da će daljnje povećanje učinkovitosti i snage motora zahtijevati kontrolu brzine ventilatora. Problem je donekle riješen mehanizmom poznatim u struci kao viskozna spojka. Ali ovdje to mora biti uređeno na poseban način.

Spojka ventilatora, ako je zamislimo pojednostavljeno i ne uzimajući u obzir razne izvedbe, sastoji se od dva urezana diska, između kojih se nalazi tzv. ne-Newtonov fluid, odnosno silikonsko ulje, koje mijenja viskoznost ovisno o relativna brzina kretanja njegovih slojeva. Sve do ozbiljne veze između diskova kroz viskozni gel u koji će se pretvoriti. Ostaje samo postaviti tamo ventil osjetljiv na temperaturu, 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 koljenastog vratila, a na stator je postavljen rotor. Na visokim temperaturama i velikim brzinama, ventilator je proizvodio maksimalne performanse koje su bile potrebne. Bez oduzimanja viška energije kada protok zraka nije potreban.

Magnetna spojka

Kako se ne bi mučilo s kemikalijama u spojnici koje nisu uvijek stabilne i izdržljive, često se koristi razumljivije rješenje s elektrotehničkog gledišta. Elektromagnetska spojka sastoji se od tarnih diskova koji su u dodiru i prenose rotaciju pod djelovanjem struje koja se dovodi do elektromagneta. Struja je dolazila iz kontrolnog releja koji se zatvarao kroz senzor temperature, obično montiran na radijator. Čim se utvrdi nedovoljan protok zraka, odnosno tekućina u radijatoru se pregrijala, kontakti su se zatvorili, kvačilo je radilo, a rotor se vrtio istim remenom kroz remenice. Metoda se često koristi na teškim kamionima sa snažnim ventilatorima.

izravni električni pogon

Najčešće se na osobnim automobilima koristi ventilator s impelerom izravno montiranim na osovinu motora. Napajanje ovog motora osigurano je na isti način kao u opisanom slučaju s električnom spojkom, samo ovdje nije potreban pogon klinastim remenom s remenicama. Kada je potrebno, električni motor stvara protok zraka, isključujući se na normalnoj temperaturi. Metoda je implementirana pojavom kompaktnih i snažnih elektromotora.

Prikladna kvaliteta takvog pogona je mogućnost rada sa zaustavljenim motorom. Moderni rashladni sustavi su jako opterećeni, a ako se protok zraka naglo zaustavi, a pumpa ne radi, tada je moguće lokalno pregrijavanje na mjestima s maksimalnom temperaturom. Ili kipući benzin u sustavu goriva. Ventilator može raditi neko vrijeme nakon zaustavljanja kako bi se spriječili problemi.

Problemi, kvarovi i popravci

Uključivanje ventilatora već se može smatrati hitnim načinom rada, jer ventilator ne regulira temperaturu, već termostat. Stoga je sustav prisilnog protoka zraka napravljen vrlo pouzdano i rijetko se kvari. Ali ako se ventilator ne uključi i motor kuha, 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 odrediti vizualno;
• metoda provjere viskozne spojke nije tako jednostavna, ali ako jako klizi na vrućem motoru, onda je to signal za zamjenu;
• elektromagnetski pogoni, i spojka i elektromotor, provjeravaju se zatvaranjem senzora, ili na motoru ubrizgavanja skidanjem konektora sa senzora temperature sustava upravljanja motorom, ventilator bi se trebao početi vrtjeti.

Neispravan ventilator može uništiti motor, jer je pregrijavanje prepuno velikog remonta. Stoga je nemoguće voziti s takvim nedostacima čak i zimi. Pokvarene dijelove treba odmah zamijeniti i koristiti samo rezervne dijelove pouzdanog proizvođača. Cijena problema je motor, ako ga pokreće temperatura, tada popravci možda neće pomoći. S obzirom na to, cijena senzora ili elektromotora jednostavno je zanemariva.