Viftens rolle i væskekjøling

Overføringen av varme generert under drift av motoren til atmosfæren krever konstant blåsing av radiatoren til kjølesystemet. Intensiteten til den motgående høyhastighetsluftstrømmen er ikke alltid tilstrekkelig for dette. Ved lave hastigheter og fulle stopp kommer en spesialdesignet ekstra kjølevifte inn.

Skjematisk diagram av luftinjeksjon i radiatoren

Det er mulig å sikre passasje av luftmasser gjennom bikakestrukturen til radiatoren på to måter - for å tvinge luft langs retningen av den naturlige strømmen fra utsiden eller for å skape et vakuum fra innsiden. Det er ingen grunnleggende forskjell, spesielt hvis et system med luftskjermer - diffusorer brukes. De gir en minimumsstrøm for ubrukelig turbulens rundt viftebladene.

Dermed er det to typiske alternativer for organisering av blåsing. I det første tilfellet er viften plassert på motoren eller radiatorrammen i motorrommet og skaper en trykkstrøm til motoren, tar luft utenfra og passerer den gjennom radiatoren. For å hindre at bladene går på tomgang, lukkes rommet mellom radiatoren og pumpehjulet så tett som mulig med en plast- eller metalldiffusor. Formen fremmer også bruken av maksimalt honningkakeområde, siden viftediameteren vanligvis er mye mindre enn de geometriske dimensjonene til kjøleribben.

Når pumpehjulet er plassert på forsiden, er viftedriften bare mulig fra en elektrisk motor, siden radiatorkjernen forhindrer mekanisk tilkobling med motoren. I begge tilfeller kan den valgte formen på kjøleribben og den nødvendige kjøleeffektiviteten tvinge bruken av en dobbel vifte med løpehjul med mindre diameter. Denne tilnærmingen er vanligvis ledsaget av en komplikasjon av operasjonsalgoritmen, viftene kan byttes separat, og justerer luftstrømintensiteten avhengig av belastningen og temperaturen.

Selve viftehjulet kan ha en ganske kompleks og aerodynamisk design. Den har en rekke krav:

• antallet, formen, profilen og stigningen til bladene skal sikre minimale tap uten å introdusere ekstra energikostnader for ubrukelig sliping av luft;
• i et gitt område av rotasjonshastigheter er strømningsstopp utelukket, ellers vil fallet i effektivitet påvirke det termiske regimet;
• viften må være balansert og ikke skape både mekaniske og aerodynamiske vibrasjoner som kan belaste lagre og tilstøtende motordeler, spesielt tynne radiatorstrukturer;
• støyen fra pumpehjulet er også minimert i tråd med den generelle trenden med å redusere den akustiske bakgrunnen som produseres av kjøretøy.

Hvis vi sammenligner moderne bilfans med primitive propeller for et halvt århundre siden, så kan vi konstatere at vitenskapen har jobbet med slike ganske åpenbare detaljer. Dette kan sees også eksternt, og under drift skaper en god vifte nesten lydløst et uventet kraftig lufttrykk.

Typer viftedrift

Å skape en intens luftstrøm krever en betydelig mengde viftedrift. Energi til dette kan hentes fra motoren på ulike måter.

Kontinuerlig rotasjon fra en trinse

I de tidlige enkleste designene ble viftehjulet ganske enkelt satt på vannpumpens drivreimskive. Ytelsen ble gitt av den imponerende diameteren på omkretsen til bladene, som ganske enkelt var bøyde metallplater. Det var ingen krav til støy, den nærliggende gamle motoren dempet alle lyder.

Rotasjonshastigheten var direkte proporsjonal med omdreiningene til veivakselen. Et visst element av temperaturkontroll var til stede, fordi med en økning i belastningen på motoren, og dermed hastigheten, begynte viften også å drive luft gjennom radiatoren mer intensivt. Deflektorer ble sjelden installert, alt ble kompensert av overdimensjonerte radiatorer og et stort volum kjølevann. Konseptet med overoppheting var imidlertid godt kjent for datidens sjåfører, og var prisen å betale for enkelhet og mangel på omtanke.

Viskøse koblinger

Primitive systemer hadde flere ulemper:

• dårlig kjøling ved lave hastigheter på grunn av den lave hastigheten til direktedriften;
• med en økning i størrelsen på pumpehjulet og en endring i girforholdet for å øke luftstrømmen ved tomgang, begynte motoren å superkjøles med økende hastighet, og drivstofforbruket for propellens dumme rotasjon nådde en betydelig verdi;
• mens motoren varmet opp, fortsatte viften å hardnakket å avkjøle motorrommet, og utførte nøyaktig den motsatte oppgaven.

Det var tydelig at ytterligere økninger i motoreffektivitet og kraft ville kreve viftehastighetskontroll. Problemet ble til en viss grad løst ved en mekanisme kjent innen teknikken som en viskøs kobling. Men her må det ordnes på en spesiell måte.

Vifteclutchen, hvis vi forestiller oss det på en forenklet måte og uten å ta hensyn til ulike versjoner, består av to hakkede skiver, mellom hvilke det er en såkalt ikke-newtonsk væske, det vil si silikonolje, som endrer viskositet avhengig av den relative bevegelseshastigheten til lagene. Opp til en seriøs forbindelse mellom diskene gjennom en viskøs gel som den vil slå seg inn i. Det gjenstår bare å plassere en temperaturfølsom ventil der, som vil levere denne væsken inn i gapet med en økning i motortemperaturen. En svært vellykket design, dessverre, ikke alltid pålitelig og holdbar. Men ofte brukt.

Rotoren ble festet til en trinse som roterte fra veivakselen, og et løpehjul ble satt på statoren. Ved høye temperaturer og høye hastigheter ga viften maksimal ytelse, noe som var nødvendig. Uten å ta bort overflødig energi når luftstrøm ikke er nødvendig.

Magnetisk clutch

For ikke å lide med kjemikalier i koblingen som ikke alltid er stabile og holdbare, brukes ofte en mer forståelig løsning fra et elektroteknisk synspunkt. Den elektromagnetiske clutchen består av friksjonsskiver som er i kontakt og overfører rotasjon under påvirkning av en strøm som tilføres elektromagneten. Strømmen kom fra et kontrollrelé som lukket gjennom en temperatursensor, vanligvis montert på en radiator. Så snart det ble bestemt utilstrekkelig luftstrøm, det vil si at væsken i radiatoren ble overopphetet, lukket kontaktene, clutchen fungerte og pumpehjulet snurret med samme belte gjennom remskivene. Metoden brukes ofte på tunge lastebiler med kraftige vifter.

direkte elektrisk drift

Oftest brukes en vifte med et løpehjul direkte montert på motorakselen i personbiler. Strømforsyningen til denne motoren leveres på samme måte som i det beskrevne tilfellet med en elektrisk clutch, bare en kileremdrift med trinser er ikke nødvendig her. Når det er nødvendig, skaper den elektriske motoren luftstrøm, og slår seg av ved normal temperatur. Metoden ble implementert med bruk av kompakte og kraftige elektriske motorer.

En praktisk kvalitet på en slik stasjon er muligheten til å jobbe med motoren stoppet. Moderne kjølesystemer er tungt belastet, og hvis luftstrømmen stopper brått, og pumpen ikke fungerer, er lokal overoppheting mulig på steder med maksimal temperatur. Eller kokende bensin i drivstoffsystemet. Viften kan gå en stund etter at den har stoppet for å forhindre problemer.

Problemer, feil og reparasjoner

Å slå på viften kan allerede betraktes som en nødmodus, siden det ikke er viften som regulerer temperaturen, men termostaten. Derfor er det tvungne luftstrømsystemet laget veldig pålitelig, og det svikter sjelden. Men hvis viften ikke slår seg på og motoren koker, bør de delene som er mest utsatt for feil kontrolleres:

• i en beltedrift er det mulig å løsne og skli beltet, så vel som dets fullstendige brudd, alt dette er lett å bestemme visuelt;
• Metoden for å kontrollere den viskøse koblingen er ikke så enkel, men hvis den glir tungt på en varm motor, er dette et signal for utskifting;
• elektromagnetiske drev, både clutchen og den elektriske motoren, kontrolleres ved å lukke sensoren, eller på injeksjonsmotoren ved å fjerne kontakten fra temperatursensoren til motorkontrollsystemet, skal viften begynne å rotere.

En defekt vifte kan ødelegge motoren, fordi overoppheting er fylt med en større overhaling. Derfor er det umulig å kjøre med slike feil selv om vinteren. Deler som feiler bør skiftes ut umiddelbart, og kun reservedeler fra en pålitelig produsent skal brukes. Prisen på problemet er motoren, hvis den er drevet av temperatur, kan det hende at reparasjoner ikke hjelper. På denne bakgrunnen er kostnaden for en sensor eller en elektrisk motor ganske enkelt ubetydelig.