Fläktens roll vid vätskekylning

Överföringen av värme som genereras under drift av motorn till atmosfären kräver konstant blåsning av kylsystemets kylare. Intensiteten hos det mötande höghastighetsluftflödet är inte alltid tillräckligt för detta. Vid låga hastigheter och fullt stopp kommer en specialdesignad extra kylfläkt in i bilden.

Schematisk bild av luftinsprutning i kylaren

Det är möjligt att säkerställa passage av luftmassor genom radiatorns bikakestruktur på två sätt - för att tvinga luft längs riktningen för det naturliga flödet från utsidan eller för att skapa ett vakuum från insidan. Det finns ingen grundläggande skillnad, särskilt om ett system med luftskärmar - diffusorer används. De ger ett minimalt flöde för värdelös turbulens runt fläktbladen.

Det finns alltså två typiska alternativ för att organisera blåsning. I det första fallet är fläkten placerad på motorn eller kylarramen i motorrummet och skapar ett tryckflöde till motorn, tar luft utifrån och passerar genom kylaren. För att förhindra att bladen går på tomgång, stängs utrymmet mellan kylaren och pumphjulet så tätt som möjligt med en plast- eller metalldiffusor. Dess form främjar också användningen av maximal bikakeyta, eftersom fläktdiametern vanligtvis är mycket mindre än kylflänsens geometriska dimensioner.

När pumphjulet är placerat på framsidan är fläktdriften endast möjlig från en elmotor, eftersom kylarkärnan förhindrar mekanisk anslutning till motorn. I båda fallen kan den valda formen på kylflänsen och den erforderliga kyleffektiviteten tvinga fram en dubbelfläkt med pumphjul med mindre diameter. Detta tillvägagångssätt åtföljs vanligtvis av en komplikation av operationsalgoritmen, fläktarna kan växlas separat och justera luftflödesintensiteten beroende på belastning och temperatur.

Själva fläkthjulet kan ha en ganska komplex och aerodynamisk design. Den har ett antal krav:

• bladens antal, form, profil och stigning bör säkerställa minimala förluster utan att införa ytterligare energikostnader för värdelös slipning av luft;
• i ett givet intervall av rotationshastigheter är flödesstopp uteslutet, annars kommer minskningen i effektivitet att påverka den termiska regimen;
• fläkten måste vara balanserad och inte skapa både mekaniska och aerodynamiska vibrationer som kan belasta lager och intilliggande motordelar, särskilt tunna kylarstrukturer;
• bullret från pumphjulet minimeras också i linje med den allmänna trenden att minska den akustiska bakgrunden från fordon.

Om vi ​​jämför moderna bilfans med primitiva propellrar för ett halvt sekel sedan, så kan vi notera att vetenskapen har arbetat med sådana ganska självklara detaljer. Detta kan ses även externt, och under drift skapar en bra fläkt nästan tyst ett oväntat kraftfullt lufttryck.

Typer av fläktdrift

Att skapa ett intensivt luftflöde kräver en betydande mängd fläktdrivkraft. Energi för detta kan tas från motorn på olika sätt.

Kontinuerlig rotation från en remskiva

I de tidiga enklaste designerna sattes fläkthjulet helt enkelt på vattenpumpens drivremskiva. Prestanda gavs av den imponerande diametern på omkretsen av bladen, som helt enkelt var böjda metallplattor. Det fanns inga bullerkrav, den närliggande gamla motorn dämpade alla ljud.

Rotationshastigheten var direkt proportionell mot vevaxelns varv. Ett visst element av temperaturkontroll var närvarande, eftersom med en ökning av belastningen på motorn, och därmed dess hastighet, började fläkten också att driva luft genom kylaren mer intensivt. Deflektorer installerades sällan, allt kompenserades av överdimensionerade radiatorer och en stor volym kylvatten. Begreppet överhettning var dock välkänt för dåtidens förare, eftersom det var priset att betala för enkelhet och brist på eftertanke.

Viskösa kopplingar

Primitiva system hade flera nackdelar:

• dålig kylning vid låga hastigheter på grund av den låga hastigheten på direktdriften;
• med en ökning av pumphjulets storlek och en förändring av utväxlingsförhållandet för att öka luftflödet på tomgång, började motorn superkyla med ökande hastighet, och bränsleförbrukningen för propellerns dumma rotation nådde ett betydande värde;
• medan motorn värmdes upp fortsatte fläkten att envist kyla motorrummet och utförde precis motsatt uppgift.

Det var tydligt att ytterligare ökningar av motoreffektivitet och effekt skulle kräva kontroll av fläkthastigheten. Problemet löstes till viss del genom en mekanism som inom tekniken är känd som en viskös koppling. Men här ska det ordnas på ett speciellt sätt.

Fläktkopplingen, om vi föreställer oss det på ett förenklat sätt och utan att ta hänsyn till olika versioner, består av två skårade skivor, mellan vilka det finns en så kallad icke-newtonsk vätska, det vill säga silikonolja, som ändrar viskositet beroende på den relativa rörelsehastigheten för dess lager. Upp till en allvarlig koppling mellan skivorna genom en trögflytande gel som den kommer att vända. Det återstår bara att placera en temperaturkänslig ventil där, som kommer att tillföra denna vätska i gapet med en ökning av motortemperaturen. En mycket framgångsrik design, tyvärr inte alltid pålitlig och hållbar. Men ofta använd.

Rotorn var fäst vid en remskiva som roterade från vevaxeln, och ett pumphjul sattes på statorn. Vid höga temperaturer och höga hastigheter producerade fläkten maximal prestanda, vilket krävdes. Utan att ta bort överskottsenergi när luftflöde inte behövs.

Magnetisk koppling

För att inte drabbas av kemikalier i kopplingen som inte alltid är stabila och hållbara används ofta en mer begriplig lösning ur elteknisk synvinkel. Den elektromagnetiska kopplingen består av friktionsskivor som är i kontakt och överför rotation under verkan av en ström som tillförs elektromagneten. Strömmen kom från ett styrrelä som stängdes genom en temperatursensor, vanligtvis monterad på en radiator. Så snart som otillräckligt luftflöde bestämdes, det vill säga vätskan i kylaren överhettades, stängdes kontakterna, kopplingen fungerade och pumphjulet snurrades av samma rem genom remskivorna. Metoden används ofta på tunga lastbilar med kraftfulla fläktar.

direkt elektrisk drivning

Oftast används en fläkt med ett pumphjul direkt monterat på motoraxeln på personbilar. Strömförsörjningen till denna motor tillhandahålls på samma sätt som i det beskrivna fallet med en elektrisk koppling, endast en kilremsdrift med remskivor krävs inte här. Vid behov skapar elmotorn luftflöde och stängs av vid normal temperatur. Metoden implementerades med tillkomsten av kompakta och kraftfulla elmotorer.

En bekväm kvalitet på en sådan enhet är förmågan att arbeta med motorn stoppad. Moderna kylsystem är tungt belastade, och om luftflödet slutar abrupt och pumpen inte fungerar, är lokal överhettning möjlig på platser med en maximal temperatur. Eller kokande bensin i bränslesystemet. Fläkten kan gå en stund efter att den har stannat för att förhindra problem.

Problem, fel och reparationer

Att slå på fläkten kan redan betraktas som ett nödläge, eftersom det inte är fläkten som reglerar temperaturen, utan termostaten. Därför är det forcerade luftflödessystemet mycket tillförlitligt, och det misslyckas sällan. Men om fläkten inte slår på och motorn kokar, bör de delar som är mest mottagliga för fel kontrolleras:

• i en remdrift kan remmen lossna och glida, liksom dess fullständiga brott, allt detta är lätt att bestämma visuellt;
• Metoden för att kontrollera den viskösa kopplingen är inte så enkel, men om den glider kraftigt på en varm motor, är detta en signal för byte;
• elektromagnetiska drivningar, både kopplingen och elmotorn, kontrolleras genom att stänga sensorn, eller på insprutningsmotorn genom att ta bort kontakten från temperatursensorn på motorstyrsystemet, bör fläkten börja rotera.

En felaktig fläkt kan förstöra motorn, eftersom överhettning är fylld med en större översyn. Därför är det omöjligt att köra med sådana defekter även på vintern. Trasiga delar ska bytas ut omedelbart och endast reservdelar från en pålitlig tillverkare ska användas. Priset på problemet är motorn, om den drivs av temperatur, kanske reparationer inte hjälper. Mot denna bakgrund är kostnaden för en sensor eller en elmotor helt enkelt försumbar.