Вентилятор системы охлаждения двигателя

Вентиляторы с электроприводом

Вентилятор охлаждения радиатора и двигателя с наличием электропривода имеет более сложную конструкцию, нежели предыдущая система. Кроме того, она более современна, поэтому встречается на многих новых автомобилях. Устройство включает в себя электродвигатель, датчик температуры, электронный блок управления, а также реле вентилятора охлаждения. В большинстве приборов устанавливается два датчика температуры. Одним оборудуется патрубок, выходящий из радиатора. Второй датчик встраивается непосредственно в корпус термостата, а также может находиться в выходящем из мотора патрубке. Разница показаний датчиков влияет на работу блока управления вентилятора охлаждения.

Рекомендуем: Порядок слива антифриза из систему охлаждения — где сливная пробка

Настройка режима работы электродвигателя прибора требует наличия расходомера воздуха, а также датчика, отслеживающего частоту вращения коленчатого вала. Блок управления получит соответствующие сигналы со всех датчиков и обработает их. Затем активируется реле вентилятора охлаждения, которое будет отслеживать скорость вращение крыльчатки после включения системы. Такие устройства нередко устанавливаются производителями автомобилей в наше время.

Как выбирать новое устройство

Подобрать вентилятор охлаждения двигателя проще всего по VIN-коду транспорта. Так вы найдете и оригинал, и ближайшие к нему аналоги. Цена устройства на современные иномарки может быть достаточно высокой. Часто практикуют покупку недорогих аналогов, которые затем дорабатываются: подгибаются контакты, стачиваются выступающие элементы

Важно чтобы совпадали крепление, иначе поставить новый вентилятор не получится или же крепежные детали будут со временем отходить

Полной работоспособности в случае установки, скажем, неоригинала отечественного производства гарантировать никто не может. В теории, поставить можно любой вентилятор. Важна здесь его производительность, которая может быть даже большей, чем у штатного устройства, но ни в коем случае не меньшей.

При выборе обращайте внимание на параметры изделия (мощность, диаметр крыльчатки, крепления), а также учитывайте марку своего автомобиля, модель, параметры двигателя

Обычно вентиляторы продают в сборе с кожухом или отдельно от него: только электромотор + крыльчатка, просто электромотор. Отдельно продаются реле, фишки, крыльчатка. Ориентируйтесь на те элементы, которые уже вышли из строя.

Устройство вентилятора радиатора

Автомобильный вентилятор системы охлаждения ДВС имеет минимум четыре лопасти, которые закреплены на едином общем шкиве. Лопасти расположены под определенным углом относительно плоскости вращения. Это сделано для максимально эффективного забора и последующей подачи воздуха. Жестко установленных закономерностей в устройстве вентилятора нет, хотя наиболее распространенной стала такая конструкция, которая включает в себя крыльчатку на 8 лопастей.

Разновидности привода

Вентилятор радиатора может отличаться по конструкции привода. Существующие типы делятся на:

• механический;
• гидромеханический;
• электрический;

Механический привод

Такой привод представляет собой конструкцию, которая является по сути постоянным приводом от коленчатого вала силовой установки. Такой привод является простейшим и реализован при помощи ременной передачи. Основным недостатком механического привода является отбор мощности у агрегата, которая расходуется на обеспечение постоянного вращения вентилятора. Сегодня механический привод практически не используется в системах охлаждения на гражданских авто.

Гидромеханический привод

Данный тип привода представляет собой решение, которое реализовано путем установки вязкостной муфты (вискомуфты) или гидравлической муфты. Указанные муфты  имеют постоянный привод от коленчатого вала двигателя. Для  того, чтобы сохранить  лопасти вентилятора в сохранности при работе ДВС на максимальных оборотах и высокой скорости вращения коленчатого вала, крыльчатку вентилятора соединяют со шкивом именно посредством гидро или вязкостной муфты. Встречается также определение термомуфты, которое применительно  зависимо от особенностей конструкции.

Муфта может частично или полностью блокироваться под воздействием увеличивающейся температуры жидкости, которой она заполнена. Такой заполняющей жидкостью выступает силикон. Увеличение температуры происходит в результате повышения оборотов коленчатого вала и возрастающей нагрузки на двигатель. Муфта блокируется и начинается вращение вентилятора охлаждения. Гидравлическая муфта отличается по принципу устройства от вязкостной муфты и блокируется зависимо от количества масла, которое находится в муфте.

Получается так, что вискомуфта зачастую заполнена силиконовым гелем, который имеет способность к изменению своих свойств под влиянием температуры.  В муфту  заливают силиконовое масло в количестве около 30-и или 50-и мл. Блокировка муфты оказывает влияние на скорость вращения вентилятора независимо от частоты вращения коленвала ДВС.  Если силовой агрегат выходит на режим высоких оборотов, тогда муфта замедляет вращение крыльчатки, тем самым оберегая вентилятор от разрушения при высокой скорости вращения. Главной задачей всех типов муфт, которые отличаются по принципу работы и конструктивным особенностям,  является удержание скорости вращения вентилятора в строго ограниченных рамках. Вискомуфта обеспечивает такой диапазон оборотов, который необходим крыльчатке для наиболее эффективного охлаждения.

Как уже было сказано, вентиляторы с механическим приводом стали редким явлением, но полностью не исчезли. Такое устройство еще можно встретить на некоторых моделях авто, которые имеют продольно расположенный силовой агрегат. Еще одним сегментом автомобилей, в котором установка вентилятора с подобным типом привода является повсеместной и оправданной, оказываются мощные внедорожники. Такие машины способны преодолевать водные препятствия и подготовлены  для эксплуатации в условиях крайне повышенной влажности. Дело в том, что любая электроника выходит из строя после контакта с водой, а вискомуфты являются полностью герметичными устройствами и не боятся влаги.

Электрический привод

Активное развитие и внедрение электронных устройств управления и контроля различных систем в процессе работы двигателя привело к появлению вентилятора радиатора с электрическим приводом. Данный привод имеет отдельный электродвигатель и собственную систему управления. Контроллер позволяет задавать интенсивность работы крыльчатки и гибко изменять скорость и длительность вращения вентилятора на основе показаний температурного датчика. Датчик измеряет показания температуры охлаждающей жидкости в ДВС. Такое решение повысило не только эффективность, но и позволило добиться улучшенной равномерности охлаждения двигателя сравнительно с системами, которые основаны на использовании вискомуфты.

Типы приводов

Одним из важнейших элементов автомобильного вентилятора охлаждения является привод. Он может быть следующим:

• Механический;
• Гидромеханический;
• Электрический.

В случае использования механического привода сила для вращения лопастей отбирается от коленчатого вала, с которым вентилятор соединен ремнем. Конструкция проста и надежна, однако имеет один существенный минус: во время работы устройство отбирает мощность непосредственно от двигателя. Затраты мощности только на вентилятор не слишком велики, однако от работы двигателя также зависят, к примеру, насосы. Получается, что на двигатель «цепляют» много потребителей, которые работают серьезно уменьшают показатели мощности;

Гидромеханические привода являются разновидностью вязкостной муфты, которая также имеет привод от коленвала. Такая муфта состоит из корпуса с находящимися внутри плоскими фрикционными дисками. Диски делятся на два типа, которые соответствующим образом соединяются с ведомым и ведущим валом. Ведущая деталь чередуется с ведомой. Полость корпуса заполнена силиконовым гелем в объеме от 30 до 50 мл. При увеличении скорости вращения одного колеса начинает перемешиваться и гель. При этом возрастает его температура. С ростом температуры в сторону увеличения изменяется и показатель вязкости. Если разность скоростей велика, гель становится настолько вязким, что обеспечивает блокировку вискомуфты с максимально эффективной реализацией передаваемого крутящего момента. При этом на высоких оборотах муфта непременно бы сломалась. Инженеры признают такое конструктивное решение неэффективным только потому, что с ним система завязана на частоте оборотов: не более того показателя, при котором отвод тепла минимально эффективен.

В случае электрического привода вентилятор оборудован собственным электродвигателем и работает в тандеме с системой управления. При этом система, в которой используется электровентилятор, отличается сложностью. Она оборудована вот такими элементами: ДТОЖ, ЭБУ, электродвигатель, реле включения, ДЧВК, ДМРВ. Основными здесь являются ЭБУ, ДТОЖ и электродвигатель, т.к. последний является исполнительным элементом, а первые два отвечают за первичную оценку работы двигателя и выбор соответствующего режима работы исполнителя.

Вентиляторы с вискомуфтой

Вентиляторы берут на себя достаточно небольшую роль в устройствах охлаждения, по сравнению с жидкостными системами. Тем не менее, в исключительных случаях требуется высокая мощность обдува и достаточно прочная крыльчатка, которая не боится неблагоприятных условий в виде влаги и пыли.

Одним из подобных устройств является гидровентилятор. Гидровентиляторы широко применяются, в основном, на автомобилях повышенной проходимости, которые по той или иной причине часто вынуждены преодолевать водные броды. Здесь крайне необходима максимальная герметичность всего устройства охлаждения, за счет чего будет осуществляться максимальное предохранение крыльчатки и клапана вентиляции картера от воды.

Принцип функционирования подобного устройства достаточно сложен. Однако те, кто так или иначе сталкивался с изучением принципов функционирования современных автоматических трансмиссий, с легкостью освоит и гидровентиляторы.

В системах гидровентиляторов все основывается на функционировании двух пакетов фрикционов, которые располагаются в герметичной камере, наполненной силиконом. Контроллер осуществляет сбор данных о скорости вращения и температуре двигателя, и на основе их выдает указание на выдачу гидровентилятору определенного давления. Таким образом, фрикционам передается строго определенный крутящий момент, и скорость вентилятора может варьироваться.

Теория, куда же без нее

Двигатель ВАЗКолонка рулевогоСистема охлаждения двигателя ВАЗ

Для начала несколько слов о том, когда вентилятор должен включаться и что считается нормой. Включение вентилятора системы охлаждения происходит автоматически, как только температура охлаждающей жидкости (ОЖ) достигает определенной отметки, как правило, это диапазон от 85° до 100°.

Когда мотор холодный и ему необходим быстрый прогрев ОЖ двигателя по малому кругу системы охлаждения минуя радиатор, электровентилятор при этом также находится в выключенном состоянии. Как только мотор прогрелся до рабочей температуры, срабатывает термостат, который открывает большой круг, то есть круг с участием радиатора. Это позволяет потокам воздуха охлаждать антифриз, не позволяя ему прогреваться выше дозволенной метки. Но, что делать, если потока воздуха недостаточно или автомобиль существенно замедлил движение или вовсе остановился? Для этих случаев как раз и предназначен вентилятор охлаждения радиатора. Он включается в работу, когда уже не помогает ни большой круг, ни поток воздуха, проходящий сквозь соты радиатора. Вентилятор включается автоматически и в принудительном порядке охлаждает радиатор, отводя от него избыточное тепло, тем самым снижая температуру охлаждающей жидкости. Если на разогретом двигателе под нагрузкой в жару по какой-то причине вдруг не сработает вентилятор, это может значить то, что температура ОЖ будет расти до тех пор, пока не возобновится охлаждение. Если не включается вентилятор температура двигателя достигает критической отметки, после чего мотор кипит, точнее кипит ОЖ, охлаждение не осуществляется и силовой агрегат работает, что называется «вразнос». Даже кратковременный перегрев может пагубно повлиять на состояние мотора и в будущем появиться в виде неприятной поломки. Длительный перегрев обычно заканчивается тем, что антифриз выкипает и мотор просто «клинит», после чего приходит в полную недееспособность.

Распространенные неисправности и диагностика

Помните, что диагностировать неисправность вентилятора системы охлаждения стоит с предельной осторожностью, так как вращающаяся крыльчатка может серьезно повредить пальцы рук или другие части тела! Не редки случаи, когда неисправный вентилятор неожиданно приходит в движение!

Вентиляторы системы охлаждения устанавливаются как перед радиатором, так и за ним, со стороны моторного отека. Устоявшегося единого стандарта касательно места установки среди конструкторов не существует. Многие владельцы автомобилей также часто задаются вопросом о том, в каком направлении дует вентилятор. Бытует мнение, что он осуществляет обдув радиатора для лучшего охлаждения ОЖ. Стоить запомнить, что дует вентилятор исключительно на двигатель независимо от места его расположения. Установка перед радиатором никак не означает, что обдувается только сам радиатор. Изменение направления обдува недопустимо.

Как очистить систему охлаждения

При очистке каналов системы охлаждения и радиатора также заменяют и антифриз. Чтобы выполнить промывку, старый тосол нужно слить. Затем внутрь системы заливают достаточно крепкий раствор на основе лимонной кислоты. Это эффективное народное средство, но существуют и различные жидкости с присадками.

После этого заводят двигатель – так автомобиль должен проработать в течении 30 минут. Этого достаточно, чтобы тщательно прочистились все каналы. Затем можно заглушить мотор, слить чистящую смесь, и напоследок залить свежий антифриз. Часто таким способом удается полностью решить проблемы в работе охлаждающей системы, если причины в загрязнении.

Назначение вентилятора и его место в системе охлаждения двигателя

Двигатель внутреннего сгорания во время работы выделяет большое количества тепла, которое необходимо отводить, иначе силовой агрегат выйдет из строя. Эту задачу решает жидкостная система охлаждения двигателя — в ней в качестве рабочего тела используется вода или незамерзающая жидкость (антифриз), которая циркулирует в блоке цилиндров и в головке цилиндров. Жидкость отбирает тепло от двигателя, и, соответственно, сама нагревается, и теперь возникает необходимость забрать тепло от нее — эта задача решается с помощью радиатора.

Радиатор системы охлаждения двигателя располагается таким образом, чтобы во время движения автомобиля на него был направлен поток набегающего воздуха — это значительно ускоряет отдачу тепла от радиатора воздуху, а значит, быстрее охлаждает жидкость. Но автомобиль не всегда находится в движении, и в пробках или при длительной стоянке с заведенным двигателем тепло от радиатора отводится значительно хуже. Это чревато перегревом двигателя со всеми вытекающими последствиями. Такая же ситуация может возникнуть и при движении на малых скоростях, особенно знойным днем или в южных регионах.

Перегрев двигателя в подобных ситуациях предотвращает простое, но очень эффективное устройство — вентилятор, расположенный перед радиатором. Этот вентилятор, включаясь при достижении в системе охлаждения критической температуры во время стоянок, создает необходимый поток воздуха через радиатор, обеспечивает нормальный отвод тепла от него в атмосферу.

Вентилятор играет очень важную роль в автомобиле, но при этом имеет крайне простое устройство и принцип работы.

Газоотведение двигателя

Вентиляторы охлаждения, безусловно, играют крайне важную роль в поддержании рабочей температуры силового агрегата во всех режимах его работы. Тем не менее, на современных автомобилях применяется также клапан отведения газов картера, который позволяет дополнительно охлаждать мотор и препятствует образованию сажи на стенках двигателя.

Задача клапана отведения газов картера — открываться в строго необходимые моменты и выпускать в коллектор пары масла, топлива и воды, которые скапливаются в моторе.

Подобная электроника функционирует следующим образом. В картере двигателя устанавливается датчик, который анализирует текущее давление газов в системе и постоянно передает информацию на ЭБУ. Последний, в свою очередь, проверяет выданную датчиком информацию и выпускает газы, если их давление дошло до определенного значения. Таким образом, происходит дополнительное охлаждение двигателя и препятствование его засорению.

Центробежные вентиляторы

Простота конструкции центробежных вентиляторов позволяет обеспечивать огромную производительность, хорошие показатели давления воздуха. А простота гарантирует им надежность в очень сложных условиях.

Конструкционно центробежный вентилятор состоит из нескольких важных функциональных узлов:

• двигатель;
• система прокачки воздуха в виде плоского колеса с лопатками;
• корпус, не только выполняющий роль несущей конструкции, но и формирующий циркуляцию воздуха.

Вся конструкция накрывается дополнительной оболочкой. Она служит звукоизолирующим кожухом. Обычно он обшивается шумопоглощающим материалом.

Система прокачки воздуха представляет собой плоское колесо. Оно состоит из пары дисков. Один из них сплошной, он соединен с двигателем. Второй имеет большое центральное отверстие. Между собой диски соединены по периметру лопатками-лопастями. При вращении они формируют поток воздуха, направленный наружу колеса.

Забор рабочего тела производится через центральное отверстие одного из дисков. В зависимости от конфигурации и формы лопастей, насосы способны:

• работать с твердыми составляющими потока, модели не имеют дисковых элементов;
• перемещать воздух с незначительным содержанием твердых примесей, однодисковые решения;
• работать с чистым воздухом, в широком диапазоне выходных объемов и давлений, классические двухдисковые модели.

В трехдисковых насосах две области лопаток. Подобные модели путем реверсирования двигателя способны перекачивать рабочее тело в двух направлениях.

Как это работает

Работу центробежного вентилятора можно описать достаточно просто.

1. Двигатель при включении устройства начинает вращать лопастное колесо.
2. Воздух между лопатками под действием центробежной силы начинает двигаться наружу.
3. На внутренней части лопастного колеса образуется зона низкого давления.
4. Воздух снаружи под действием разности давления поступает в центр колеса.
5. Движение воздуха к краю лопастного колеса заканчивается на границе — стенке корпуса. Здесь кинетика рабочего тела преобразуется в давление.
6. Образованное лопастным колесом давление воздуха выбрасывает последний через выходной патрубок.

Такая простая схема работы обуславливает надежность конструкционного решения центробежного вентилятора. Сегодня он встречается повсеместно в системах вентилирования, для поддержания формы уличных надувных аттракционов, в схемах удаления пыли и других твердых частиц из воздуха.

Виды лопастей

В зависимости от конфигурации лопастей, у насоса могут быть разные эксплуатационные характеристики. Это не только выходные технические параметры в виде давления и объема перекачки воздуха. Применяя те или иные конфигурации лопастей, инженеры добиваются снижения массогабаритных показателей насоса и уровня шума.

1. Изогнутые назад лопасти не позволяют пыли накапливаться внутри вентилятора, хорошо подходят для воздуха с большим уровнем примесей.
2. Изогнутые вперед лопасти прокачивают максимальное количество воздуха, насос способен обеспечить большое давление.
3. Самый простой тип лопастей — прямые радиальные. Они применяются в насосах с низким давлением, отличаются малым уровнем шума. Для защиты от эрозии лопатки обрабатывают специальными составами.

Вентиляторы с электроприводом

Вентилятор охлаждения радиатора и двигателя с наличием электропривода имеет более сложную конструкцию, нежели предыдущая система. Кроме того, она более современна, поэтому встречается на многих новых автомобилях. Устройство включает в себя электродвигатель, датчик температуры, электронный блок управления, а также реле вентилятора охлаждения. В большинстве приборов устанавливается два датчика температуры. Одним оборудуется патрубок, выходящий из радиатора. Второй датчик встраивается непосредственно в корпус термостата, а также может находиться в выходящем из мотора патрубке. Разница показаний датчиков влияет на работу блока управления вентилятора охлаждения.

Настройка режима работы электродвигателя прибора требует наличия расходомера воздуха, а также датчика, отслеживающего частоту вращения коленчатого вала. Блок управления получит соответствующие сигналы со всех датчиков и обработает их. Затем активируется реле вентилятора охлаждения, которое будет отслеживать скорость вращение крыльчатки после включения системы. Такие устройства нередко устанавливаются производителями автомобилей в наше время.

Устройство и принцип работы вентилятора охлаждения двигателя

Вентилятор с вискомуфтой 

Вентиляторы с вязкостной муфтой в наше время встречаются на легковых автомобилях редко. Их применение ограничено моделями с продольным расположением двигателя, да и то, удобство электронного управления постепенно сводит их использование на нет. Единственным сегментом, в которых установка вентилятора с ременным приводом предпочтительна — серьезные внедорожники, такие как УАЗ или Jeep Wrangler, предназначенные для форсирования водных преград. Электроника боится воды, а вискомуфта герметична, и не выйдет из строя после «купания». Заполняется муфта силиконовым маслом, объем которого составляет примерно 30-50 мл.

Вентилятор с электронным блоком управления

Механизм вентилятора с электрическим приводом включает в себя: электронный блок управления электродвигателем, датчик температуры охлаждающей жидкости, электродвигатель и реле включения вентилятора. На современных автомобилях все чаще устанавливают два датчика, которые фиксируют температуру охлаждающей жидкости. Один из них встроен в патрубок на выходе из радиатора, другой – в патрубок на выходе из двигателя или в корпус термостата. В таком случае управление вентилятором происходит на основании разницы показаний этих датчиков.

Практически на любой автомобильный двигатель, даже очень старый, можно установить вентилятор с электрическим приводом и термовыключателем

 При управлении вентилятором также используются и другие входные устройства: расходомер воздуха и датчик частоты вращения коленчатого вала. Их показания необходимы для определения режима работы электродвигателя. Сигналы от всех датчиков передаются на электронный блок управления, который после их обработки активирует реле включения вентилятора охлаждения двигателя и регулирует скорость вращения крыльчатки.

Вентилятор с термовыключателем

В более старых системах электронный блок управления отсутствовал, и функцию включения/выключения электромотора выполнял так называемый «термовыключатель», который зачастую ошибочно принимают за датчик температуры. На самом деле «настоящий» датчик температуры почти всегда установлен в корпусе блока цилиндров. Именно с него подается сигнал на шкалу в салоне, так как для измерения важнее температура в непосредственной близости от камеры сгорания. Термовыключатель также реагирует на повышение температуры охлаждающей жидкости (но в радиаторе). Он градуирован под определенную температуру (например, на 85 и 70 градусов Цельсия) — на включение и выключение. Если температура превышает заданный порог, внутри термовыключателя смыкаются контакты, замыкающие цепь питания вентилятора. Электродвигатель, на который подан ток, начинает вращать крыльчатку. Как только температура снизилась до нижнего порога, контакты размыкаются и вентилятор останавливается.

Конструкция вентилятора

Идея конструкции столь полезного приспособления довольна проста. Она состоит из шкива и четырех прикрепленных к нему лопастей. Установку последних производят с расчетом получения определенного угла, способствующего максимальной интенсивности прогона воздушных масс.

Помимо шкива, у конструкции механизма присутствует привод. Тип этой составляющей может быть либо электрическим, либо гидромеханическим, либо просто механическим. Самым редким вариантом является устройство с гидромеханическим приводом. От описанных ранее конструкций это устройство отличается тем, что оно представлено в виде специальной гидравлической или вязкостной муфты, которую приводит в движение коленчатый вал автомобиля. В момент достижения температуры в муфте предельного максимума происходит частичная либо полная ее блокировка.

В комплектацию такого устройства входит две составляющих – система управления, а также электродвигатель для самого вентилятора. Отслеживанием температуры занимается система управления мотора автомобиля. Благодаря этой системе и осуществляется работа механизма охлаждения. Все данные о работе устройства выводятся на бортовой компьютер в салоне, к которому подключен электромотор.