Кое что, чего вы не знали о системе охлаждения двигателя.

 

Множество людей «прокачивающих» свои моторы и/или участвующих в автосоревнованиях сталкиваются с проблемой охлаждения мотора.
Мощности стандартной системы охлаждения для них оказывается недостаточно.
Или же они ищут способ как снизить потери мощности вызванные работой системы охлаждения.

1.  По данным теста журнала Кар Крафт существенное влияние на потери мощности мотора оказывает привод вентилятора.
Так на замерах мощности 496 сильного «Шеви смолл блок» было выявлено что при прямом приводе вентилятора непосредственно от двигателя потеря составила 35 л.с.
При системе охлаждения с вентилятором имеющим привод через сцепления различного типа потери составили от 8 до 19 л.с. в зависимости от типа сцепления.
Тогда как потеря мощности от работы электровентилятора составила всего 1 лошадиную силу. Что на самом деле для менее мощных автомобилей в режимах частичных нагрузок тоже может быть ощутимой потерей.

dyno testing in the May ’00 issue of Car Craft resulted in losses of 35 hp at peak horsepower from a simple one-piece, plastic, engine-driven fan. Clutch fans lost between 8 and 19 hp depending upon the clutch model, while a Flex-a-lite Black Magic electric fan driven by the alternator cost 1 hp.

2. Многие искренне уверены в том, что дорогой не разбавленный концентрат антифриза — это лучший выбор для системы охлаждения двигателя. Однако это не так.
Дело в том, что как теплоёмкость так и вязкость этиленгликоля (основного компонента всех антифризов) хуже, чем у просто обычной воды.
Антифризы обычно содержат от 30% до 60% этиленгликоля в смеси с водой. Процентное содержание гликолей определяет не только температуру замерзания вашей охлаждающей жидкости, но и основное её свойство — способность переносить тепло.

Так например водно гликолевый раствор с 20% содержанием этиленгликоля будет иметь температуру замерзания около -10 градусов.
При этом при 100 градусах его теплоёмкость будет всего на 200 джоулей ниже, чем у воды —  4 КДж на килограмм на градус кельвина. Против 4,2 для чистой воды.

С понижением температуры замерзания ухудшаются свойства антифриза по переносу тепла.

Например 54% раствор этиленгликоля имеющий Т кристаллизации -40 (Что соответствует типичному товарному антифризу из магазина) имеет теплоёмкость уже 3,56 КДж при 100 градусах цельсия, что уже ощутимо хуже и воды и 20% водно-гликолевого раствора.
При этом у него хуже и теплопроводность и вязкость.

Говоря боле простым языком… остужать двигатель водой или же товарным антифризом это как медленно носить маленькое ведёрко или же быстрее носить ведро больших размеров в случае чистой воды.

Ниже приведены таблицы теплофизических свойств водно гликолевых растворов различной концентрации. Где чётко видно, что с повышением низкотемпературных свойств ухудшаются способности такой ОЖ выполнять свою основную функцию — перенос тепла.
glikoli

glikoli2

Информация предоставлена производителем гликолей компанией Химтермо:
Кинематическая и динамическая вязкость(растворов гликолей) выше чем у воды 2-3 раза в зоне положительных температур и возрастают в 8-10 раз при повышении концентрации до практических предельных 65% и соответственно понижении температуры кристаллизации до минус -65°C.

Т.е. те люди, которые занимаются автоспортом или же просто стремятся улучшить свою систему охлаждения и льют в свои моторы антифризы концентраты по забористей…  поступают совершенно не верно. они усложняют себе жизнь.
Наоборот нужно разбавлять или же вообще применять воду, как делают в американском драг рейсинге.

Если провести простую аналогию и представить себе что вы носите тепло вёдрами. То в случае «гликолевого ведра» оно будет у вас меньшего объёма (меньше теплоёмкость), нести его тяжелее(выше вязкость) и горлышко для его наполнения уже (ниже теплопроводность)  если сравнивать с «водяным ведром.»

Далее… когда вы всё таки донесли ваше тепло до радиатора. Каким он должен быть для эффективного теплотвода?
Как верно указывает сайт ХотРод.ком на автомобилях «хай перфоманс» используются радиаторы с двойным горизонтальным проходом жидкости.
Когда охлаждающая жидкость заходит через верхнюю часть радиатора, проходит его горизонтально, опускается ниже и проходит радиатор ещё раз в обратном направлении.
ccrp_0707_05_z-cooling_system-radiator_diagram

Радиаторы такого типа используются в Формуле 1, Феррари, Ламборджини.
Также такие радиаторы применялись с завода на атомобилях УАЗ Патриот и Лада Калина 1. Что в очередной раз говорит о близком к идеалу техническом и инженерном уровне поздних советских и ранних российских автомобилей… на фоне почти полного отсутствия их рекламы… Что в конечном итоге и привело к гибели Российского автопрома.

2851566367

На фото радиатор Лада Калина 1. Чётко видна конструкция с двумя проходами ОЖ.
tsttd23161_1_1459992181

dscn16051

Радиаторы применяемые в формуле один.  Также чётко видна реализация с двумя проходами ОЖ по радиатору.

Конструкция радиаторов с двумя проходами ОЖ применяется для того, чтобы избежать эффектов застоя жидкости в радиаторе.

Радиатор_через_тепловизор2

На теплосъёмке радиатора видно, что в радиаторе с одним проходом образуется зона застоя холодной жидкости, которая почти не поступает на выход радиатора.
В то время как горячая жидкость почти не охлаждаясь быстро проходит радиатор и поступает на выходной патрубок.
Это самый простой тип радиатора. Такими радиаторами оснащается в настоящее время большинство автомобилей, за исключением вышеупомянутых Феррари, ламборджини итд. Ну и естественно пока ещё можно купить такие радиаторы для отчечественных автомобилей. Так что владельцы Лады Гранты вполне могут поиметь себе радиатор как на феррари за вполне адекватные деньги и с минимальными переделками.

Помимо количества проходов жидкости по радиатору также на его охлаждающие свойства влияет его рядность.
На большинстве автомобилей применяются одно или двух рядные радиаторы.
272281d1433819703-csf-3-row-runs-hotter-than-oem-s10_radiator_2

Такие радиаторы содержат один или два ряда трубок для протока жидкости по ним.
Но отечественный производитель отличился и тут. За вполне вменяемые деньги вы можете приобрести ТРЁХ рядный радиатор на УАЗ Патриот с двумя проходами ОЖ и бачками не из пластика, а целиком из алюминия или же меди. Что на фоне решений применяемых в автопроме сейчас(однорядный однопроходный) является по истине «премиальными опциями».

пример трёх и четырёх рядного радиатора

mxvsstandard

Здесь скептики конечно возразят «ну и что такого?»  Работает же и простой! Езжу!
Товарищи и на запорожце ржавом можно ездить и бентли точно также крутит колёса и перемещает водителя в пространстве.
Аналогично и ваш мотор… тоже получает какой то эффект охлаждения от наличия радиатора. А если радиатора не достаточно — включится вентилятор.

Понятно, что охлаждающий эффект даст даже радиатор хундай солярис,
Где часть поверхности радиатора наглухо закрыта расширительным бачком и никакого сквозного продува воздуха там не возникает.
Вопрос в том, как это отражается на сроке службы автомобиля и его эксплуатационных характеристиках.

444

В случае этого конкретного решения у автора этой заметки вообще возникает много вопросов к корейской инженерии и эффективности такой системы охлаждения. Понятно, что разместив расширительный бачок непосредственно на радиаторе решалась задача экономии на шлангах и хомутах.  Когда автомобили производятся миллионными тиражами, то даже 5 долларов экономии на отсутствии каких то деталей выливаются в 5 миллионов долларов прибыли компании. А моторов этих для солярисов, рио итд было произведено не один миллион.
Однако же…

7

Какой эффективностью обладает система охлаждения двигателя, если радиатор в ней заполнен лишь на половину даже в случае полной заправки системы до метки F. Ведь по закону сообщающихся сосудов уровень жидкости в них будет одинаковый вне зависимости от формы сосуда. иными словами сколько мы видим в бачке — столько же и будет в радиаторе. Достаточно ли этого уровня для адекватного охлаждения ГБЦ — тоже неизвестно.carpedia-club-hyundai-solaris-sistema-ohlazhdeniya-1756a7df4 Возможно помимо минимизации количества деталей инженерам хундай ставилась задача минимизации и объёма заправочных жидкостей.

Объём заправки антифризом для а/м хундай солярис — 5,3 литра.
Тогда как для примера объём заправки антифризом ВАЗовского 16 клапанного мотора Лада Приора — 7,84 литра.
Не сложно посчитать экономический эффект от экономии 2,5 литров антифриза на каждой машине.
Ведь на сэкономленные деньги можно например заказать больше рекламы, больше позитивных отзывов, лучшее мнение автожурналистов.
Можно даже поудалять негативные отзывы в интернете. Не далее как 2 дня назад автор этих строк получил такое предложение по электронной почте. «Удалим негативные отзывы о вашей компании, переломим ситуацию позитивными отзывами».
Вот вам и лидер продаж….  Вель когда человек идёт тратить свой(или банковский) миллион рублей на машину — он не вникает в такие детали.

Ладно, оставим эту боль и вернёмся к тому как сделать охлаждение двигателя эффективнее.
Как вы уже поняли самым эффективным, быстрым и дешёвым способом является применение воды вместо антифриза.
Но здесь тоже есть нюансы. При длительном применении даже дистилированной воды она может оказывать коррозионный эффект на детали системы охлаждения. Если вы решили постоянно ездить на воде — рекомендуется применение дистилированной воды с добавлением специальных антикоррозионных присадок для моторов с водой в СОД.
Как известно при нормальных условиях температура кипения воды около 100 градусов.  Но она повышается при повышении давления. Так например при давлении в 2 атмосферы Т кипения воды повышается до 119,6 градусов.
Т.е. летом вы вполне можете безопасно эксплуатировать автомобиль на воде в СОД, если вы уверены за герметичность своей СОД. Уверены, что например не пробъёт прокладку ГБЦ.

Для а/м ВАЗ стандартная крышка расширительного бачка имеет клапан открывающийся на давлении в 0,9 атмосфер.
Т.е. при полностью герметичной СОД температура кипения воды в вашей системе будет в районе 108 градусов.
В некоторых иномарках рабочая Т двигателя выше, чем у отечественных машин и клапаны сброса пара срабатывают на давлениях 1,5 атм и выше.

Здесь есть два пути.  Первый самый простой, дешёвый и опасный.
Поставить пробку с клапаном срабатывающим на повышенном давлении.
Для иномарок это решение видится абсолютно не реальным ибо для повышения Т кипения воды до 140 градусов требуется давление около 4 атмосфер. Иметь в СОД жидкость под давлением как в покрышках(и выше) и температурой выше 100 градусов лично мне представляется весьма сомнительным удовольствием.

Правильным решением было бы понижение рабочей температуры двгателя.
Например для автомобиля ВАЗ со стандартной крышкой на 0,9 атмосфер и Т кипения как следствие около 108 можно понизить Т включения вентилятора до 88-90 градусов. Т открытия термостата до 65-70 градусов.
Иными словами установить рабочий диапазон температуры мотора на 80 градусах. Именно 80 градусов была рабочая температура мотора ВАЗ 2110 команды Лукойл рейсинг неоднократного победителя всевозможных соревнований.

PS
Почему же на некоторых иномарках рабочие Т двигателя и давления в системе такие высокие?
Всё очень просто. Давление повышенное из-за того, что требуется обеспечить более высокую Т кипения.
А более высокая Т кипения нужна для работы мотора на более высокой Т охлаждающей жидкости.
Более высокая Т ОЖ нужна в том числе для того, чтобы она уносила больше тепла от мотора…  т.е. опять же это экономия на всех деталях СОД. Выше Т — ниже вязкость ОЖ и нужна менее мощная помпа. Меньше мех потерь.(лишние 2-3% макс мощности в рекламном буклете)
Меньше нужен радиатор, ведь одна и та же жидкость разогретая до 120 и до 100 градусов содержит разное количество тепла. Поэтому повысив Т можно понизить объём антифриза в системе при той же теплоотдаче. Ведь теплоотдача в том числе зависит от разницы температур.
Легче обеспечивать экологические требования. Ведь более высокая рабочая Т ведёт и к более эффективной нейтрализации отработанных газов в катализаторе.

Ну а о том, какие это негативные эффекты несёт… можно просветиться самостоятельно набрав в гугл картинках  «маслянная чума» или «тест прожарки масел»
7df69eas-960

Да и я думаю, что любой даже не очень просвещённый автовладелец знает, что повышенная температура деталей всегда означает ускорение их износа.
В частности проблема рассыпающихся катализаторов частично обусловлена тенденцией его расположения ближе к мотору и частично увеличением рабочих Т двигателей иномарок.

Реклама