Променяйки начина на работа на охладителната система, производителите на автомобили са в състояние да продължат да увеличават икономията на гориво и мощността. Техническите промени се развиха много постепенно. В началото няколко производители на автомобили от началото на века разчитаха на система за охлаждане с термично разширение, която се основаваше на тенденцията горещата вода да се издига от главата на двигателя в горната част на вертикален радиатор, където ще кондензира и отново ще влезе в долната част на блока на двигателя.

Развитие на охлаждащата система

Въпреки че системите за термично разширение работеха добре на двигатели с ниска мощност, те не можеха да охладят високоскоростните двигатели, въведени през 20-те години. Водните помпи влизат в обичайна употреба в началото на века. Термостатите, управлявани термостатни пружини, също влязоха в обичайна употреба през 20-те години за по-бързо затопляне на двигателя и поддържане на равномерни работни температури. По-нататъшните усъвършенствания включват байпасна система на охладителната система, предназначена за циркулация на охлаждащата течност в двигателя, докато той загрява. Някои двигатели използват термостати с две степени, за да затворят байпаса, когато термостатът се отвори, и бяха въведени охладителни системи под налягане, за да се предотврати прегряването на охлаждащата течност в горещите дни.

Първите вентилатори за охлаждане бяха монтирани на водните помпи, задвижвани от двигателя. През 60-те години вентилаторите за охлаждане са монтирани на чувствителни към температурата вентилаторни съединители за намаляване на загубата на мощност на двигателя. През 60-те и 70-те също бяха въведени радиатори с хоризонтална сърцевина, за да се постигне намалена височина на корпуса и увеличен капацитет на охлаждащата система. Много радиатори с хоризонтална сърцевина също изискват отделни резервоари за охлаждаща течност, за да подпомогнат обезвъздушаването на охладителната система. Електрическите вентилатори за охлаждане започнаха да се появяват, тъй като те можеха да се активират само когато температурите на двигателя достигнат критична точка. Това елиминира загубата на мощност, свързана с механичните вентилатори, а също така да се увеличи икономията на гориво и намали емисиите от студени двигатели, като намали времето за загряване на двигателя.

Дизайн на водната помпа

Основната конструкция на водната помпа, задвижвана с ремък, в повечето приложения не се променя от много години. Повечето водни помпи са центробежни конструкции с отляти или щамповани метални перки. Но някои дизайни използват формовани пластмасови перки. Водната помпа трябва да произвежда достатъчен дебит за охлаждане на двигателя на празен ход, а също и при пълна скорост и мощност.

В съзвучие с дизайна на водната помпа, термостатите са проектирани да ограничат при нужда потока на охлаждащата течност от двигателя. Това ограничение позволява на водната помпа да създава допълнително налягане в охладителната система на двигателя, за да намали кипенето на течността в главите на цилиндрите и да намали налягането върху резервоара на радиатора при високи обороти на двигателя.

При по-високи обороти на двигателя водната помпа започва да “кавитира”, което означава, че скоростта на водната помпа е достигнала точката, в която по-голямата част от охлаждащата течност вече не контактува с турбинката на водната помпа. В този момент по повърхностите и се развива отрицателно налягане, което увеличава склонността на охлаждащата течност да кипи и двигателя да прегрява. В крайни случаи кавитацията може да ерозира турбината и корпуса на водната помпа.

Много производители на двигатели се справят с този проблем, като инсталират специални шайби, за да намалят скоростта на водната помпа. Съвременните производители на автомобили по подобен начин се справят с проблема с кавитацията с електрически водни помпи.

За разлика от помпата, задвижвана с ремък, електрическата водна помпа избягва кавитация, като работи с постоянна или с избрана, предварително програмирана скорост. Тя също така увеличава мощността на двигателя и икономията на гориво.

Електронни термостати

Докато първоначално бяха въведени при автомобили от висок клас, един от двата типа електронни термостати несъмнено ще бъде намерен в нашите бъдещи превозни средства. Първият тип е конвенционален термостат, който се отваря чрез електрическо нагряване на околната охлаждаща течност.

Вторият тип е нов дизайн, при който отворът на термостата се управлява директно електронно. И в двата случая модулът за управление на силовия модул (PCM) ще използва тези видове термостати, за да регулира температурата на двигателя, за да съответства на нуждите при частично натоварване и работа с широко отворена дроселова клапа.

Проблеми с охладителната система

Автомобилните инженери в момента са изправени пред повишаване на ефективността на охлаждащата система, като същевременно намаляват теглото на охладителната система. Тъй като много радиатори за първоначално вграждане имат пределен капацитет за охлаждане, вътрешно или външно запушени тръби на радиаторната сърцевина ще намалят работата на охладителната система до точката на прегряване.

Електролизата е може би най-лошият проблем, свързан със съвременните двигатели, използващи алуминиеви радиатори, докато вътрешната корозия е най-лошият проблем при по-старите чугунени двигатели, оборудвани с месингови радиатори. Пакетите с добавки в повечето охлаждащи течности съдържат инхибитори, които намаляват корозията, причинена от ръжда и електролиза.

Когато пакетът с добавки към охлаждащата течност се износи, люспи от ръжда от чугунените водни ризи на двигателя започват да запушват тръбите на сърцевината на радиатора. В някои редки случаи перката на водната помпа и други компоненти на охладителната система от стомана ще корозират поради лоша металургия. Във всеки случай ръждясалата охлаждаща течност показва, че охлаждащата система е на път към проблеми.

Електролизата се случва, защото между два различни метала, изложени на разтвори на водна основа, се развива много слаб електрически ток. За съжаление, електролизата има тенденция да се прехвърля от един метал в друг. Това води до проблеми със спойките върху сърцевините на старите месингови радиатори. В по-съвременните двигатели електролизата може да причини повреда на гарнитурата на главата на цилиндъра чрез силно изрязване на уплътнителните повърхности на цилиндровата глава и ерозия на металните части на самите уплътнения.

Повечето производители на автомобили доставят охлаждащи течности с удължен живот, проектирани да функционират със специфичната металургия и дизайните на техните охладителни системи. Производители се справят с влошаването на качеството с добавки, като препоръчват и планирани смени на охлаждащата течност.

Източник: Know Your Parts