Системы охлаждения для двигателей внутреннего сгорания в процессе своего развития разделились на две ветви: воздушное и жидкостное охлаждение. Жидкостное охлаждение правильнее называть гибридной системой, поскольку в обоих типах систем используется вентилятор. Воздух — это среда, используемая для рассеивания избыточного тепла, отводимого от нагретой трансмиссии. Вентилятор охлаждения — это устройство, которое обеспечивает постоянный и равномерный отвод тепла в окружающую среду.
Гибридная система охлаждения почти полностью вытеснила систему воздушного охлаждения в конструкции серийных автомобилей, поэтому в оставшейся части этой статьи мы будем говорить только о ней. Стоит также отметить, что функция вентилятора в обеих системах одинакова. Вентилятор охлаждения позволяет эффективно реализовать принудительное охлаждение двигателя и радиатора гибридной системы жидкостного охлаждения.
Также рекомендуем прочитать статью о термостате системы жидкостного охлаждения. Из статьи вы узнаете о принципах работы устройства, его функциях в системе, распространенных неисправностях компонента и методах их устранения.
Вентилятор используется для лучшего охлаждения двигателя и жидкости в радиаторе. Этот эффект достигается путем продувания воздуха через двигатель и увеличения скорости потока и общей массы воздуха, проходящего через ячейки и ребра радиатора. Местом расположения вентилятора в большинстве случаев является пространство между радиатором и приводом. Сам вентилятор радиатора заключен в специальный корпус.
Устройство вентилятора радиатора
Вентилятор охлаждения двигателя автомобиля имеет по меньшей мере четыре лопасти, прикрепленные к одному общему шкиву. Лопасти установлены под определенным углом к плоскости вращения. Это необходимо для обеспечения наиболее эффективного забора и последующей подачи воздуха. В конструкции вентиляторов не существует жестко определенных схем, хотя наиболее распространенной стала конструкция с 8-лопастным ротором.
Разновидности привода
Вентилятор радиатора может отличаться по конструкции привода. Существующие типы делятся на:
- механический;
- гидромеханическая;
- электрический;
Механический привод
Этот тип привода представляет собой конструкцию, которая, по сути, является фиксированным приводом от коленчатого вала трансмиссии. Этот привод является самым простым и реализуется с помощью ременной передачи. Основной недостаток механического привода заключается в том, что он отбирает у машины мощность, которая используется для обеспечения постоянной скорости вращения вентилятора. Сегодня механический привод практически не используется в системах охлаждения гражданских автомобилей.
Гидромеханический привод
Этот тип привода достигается путем установки вязкостной муфты или гидравлической муфты. Эти муфты постоянно приводятся в движение коленчатым валом двигателя. Чтобы сохранить безопасность лопастей вентилятора при работе двигателя на максимальной скорости и высоких оборотах коленчатого вала, рабочее колесо вентилятора соединяется со шкивом через гидравлическую или вязкостную муфту. В некоторых случаях, в зависимости от конкретной конструкции, используется также определение тепловой муфты.
Сцепление может частично или полностью блокироваться из-за повышения температуры жидкости, которой оно заполнено. Заправочной жидкостью является силикон. Повышение температуры связано с увеличением частоты вращения коленчатого вала и увеличением нагрузки на двигатель. Муфта блокируется, и вентилятор охлаждения начинает вращаться. Гидравлическое сцепление принципиально отличается от вязкостного и блокируется в зависимости от уровня масла в сцеплении.
Как водится, гидромуфта часто заполняется силиконовым гелем, который обладает способностью изменять свои свойства при воздействии температуры. В муфту заливается примерно 30 или 50 мл силиконового масла. Блокировка муфты влияет на скорость вращения вентилятора независимо от частоты вращения коленчатого вала двигателя. Если приводное устройство переходит на высокую скорость, муфта замедляет скорость вращения ротора и предотвращает повреждение вентилятора из-за высокой скорости. Основной задачей всех типов муфт, различающихся по принципу действия и конструкции, является поддержание скорости вращения вентилятора в четко определенном диапазоне. Вязкостная муфта обеспечивает диапазон скоростей, необходимый рабочему колесу для наиболее эффективного охлаждения.
Как упоминалось выше, вентиляторы с механическим приводом стали редкостью, но не исчезли полностью. Это устройство до сих пор можно встретить на некоторых моделях автомобилей с продольно расположенным приводом. Еще один сегмент транспортных средств, в котором установка вентилятора с таким типом привода повсеместна и оправдана — это мощные внедорожники. Эти машины способны преодолевать водные преграды и готовы работать в экстремально влажных условиях. Дело в том, что любая электроника выйдет из строя после контакта с водой, в то время как вязкостные муфты являются полностью закрытыми устройствами и не боятся влаги.
Электрический привод
Быстрое развитие и внедрение электронного управления и контроля различных систем во время работы двигателя привело к появлению вентиляторов радиатора с электрическим приводом. Этот привод имеет отдельный электродвигатель и собственную систему управления. Контроллер позволяет задавать интенсивность вращения крыльчатки, гибко изменять скорость вентилятора и время работы в зависимости от показаний температурного датчика. Датчик измеряет температуру охлаждающей жидкости в двигателе. Это решение не только повышает эффективность, но и обеспечивает более равномерное охлаждение двигателя по сравнению с системами, использующими вязкостную муфту.
Вентилятор охлаждения с электроприводом
Питание электродвигателя вентилятора осуществляется от бортовой сети автомобиля. Существующие решения делятся на:
- вентилятор с термовыключателем;
- вентилятор с электронным блоком;
Ранние автомобили не были оснащены электронными блоками управления. Включение и выключение электродвигателя вентилятора системы охлаждения осуществлялось с помощью температурного выключателя, который некоторые водители принимали за датчик температуры. Датчик температуры часто встроен в блок двигателя. Именно отсюда поступает сигнал на приборную панель в салоне, поскольку контроль температуры вблизи камеры сгорания гораздо важнее, чем температуры охлаждающей жидкости.
Термостат работает аналогично при повышении температуры, но полагается на датчик температуры охлаждающей жидкости в радиаторе. Устройство работает в узком диапазоне температур. Например, вентилятор включается при температуре охлаждающей жидкости 85 градусов Цельсия и выключается при 70 градусах Цельсия. Принцип работы устройства довольно прост. Если температура поднимается выше заданного порога, контакты термовыключателя замыкаются, что приводит к замыканию цепи питания вентилятора охлаждения. На двигатель подается напряжение, и крыльчатка начинает вращаться. Когда температура снижается до минимального порога, контакты размыкаются, и вентилятор перестает работать.
Интересно, что конструкция привода вентилятора с термовыключателем может быть адаптирована практически к любому двигателю. Схема управления вентилятором на современных моделях с ЭБУ заметно сложнее и включает в себя ряд компонентов и исполнительных механизмов, основными из которых являются:
- датчик температуры охлаждающей жидкости;
- ЭКУ;
- реле для включения вентилятора;
- электродвигатель;
Датчик температуры измеряет температуру охлаждающей жидкости в приводном блоке. В современных автомобилях могут быть установлены два датчика в разных местах. Один датчик температуры расположен на выходе двигателя или в корпусе термостата, другой — в патрубке на выходе радиатора. Управление вентилятором осуществляется путем снятия показаний обоих элементов и последующей оценки разницы между показаниями датчиков. Для более эффективного управления в дело вступает ряд вспомогательных устройств, включая датчик частоты вращения коленчатого вала и расходомер воздуха. Информация от этих датчиков необходима для точного определения работы двигателя в любой момент времени.
Сигналы от датчиков передаются в ЭБУ двигателя, который анализирует их и активирует реле вентилятора в соответствующее время. Вентилятор работает только столько, сколько необходимо для достижения оптимального температурного режима для данной частоты вращения двигателя и нагрузки.
В автомобилях, оборудованных кондиционером, часто работают сразу два вентилятора. Каждый из этих вентиляторов имеет отдельную схему включения. Вентиляторы могут работать синхронно или по отдельности, что напрямую зависит от температуры и состояния двигателя. Реле активации вентилятора постепенно заменяет специальный блок управления вентилятором для максимально эффективного управления вентилятором.
Также возможно автоматическое включение вентилятора при выключенном двигателе. Это необходимо для предотвращения слишком высокого повышения температуры в головке блока цилиндров сразу после выключения двигателя, так как это немедленно остановит циркуляцию охлаждающей жидкости в системе.
Распространенные неисправности и диагностика
Обратите внимание, что при диагностике неисправного вентилятора системы охлаждения необходимо соблюдать особую осторожность, так как вращающаяся крыльчатка может серьезно травмировать пальцы или другие части тела! Нередко неисправный вентилятор включается неожиданно!
Вентиляторы системы охлаждения устанавливаются как до, так и после радиатора, со стороны набухания двигателя. Среди разработчиков нет единого стандарта относительно места установки. Многие автовладельцы также часто задаются вопросом, в какую сторону дует вентилятор. Распространенным заблуждением является то, что он дует на радиатор для лучшего охлаждения охлаждающей жидкости. Стоит помнить, что вентилятор дует на двигатель независимо от его положения. Установка перед радиатором вовсе не означает, что продувается только радиатор. Направление дутья не должно быть изменено.
Любой электродвигатель или вязкостный вентилятор различной мощности и технологии изготовления, а также электронный блок или контроллер, предназначенный для управления им, не могут дать 100% гарантии от неисправностей. Проблема усугубляется тем, что неисправный вентилятор охлаждения двигателя немедленно приведет к серьезным последствиям в виде перегрева двигателя. Даже контрольные устройства, которые должны своевременно информировать водителя в критический момент, выходят из строя. Состояние вентилятора и его функциональность следует проверять с завидной регулярностью. Во время движения также полезно по возможности проверять указатель температуры на приборной панели.
Более простые системы с термовыключателем легко диагностируются. В современных автомобилях важно правильно диагностировать не только сам отказ вентилятора, но и определить неисправный компонент в цепи из нескольких узлов. В самом начале диагностики необходимо выявить проблему, из-за которой вентилятор перестал работать. Виновником может быть любой из датчиков, блок управления или сам электродвигатель. Диагностировать проблему можно самостоятельно, следуя приведенным ниже рекомендациям.
Системы с механическим приводом быстро диагностируются. Просто наблюдайте за вентилятором, который должен постоянно вращаться. Если вы видите, что он вращается и лопасти крыльчатки целы, то ищите проблему в другом месте. Двигатели с вязкостной муфтой будут перегреваться из-за неисправного вентилятора только в том случае, если муфта недостаточно блокирует ротор в режиме высокой частоты вращения коленчатого вала. Это приводит к низкой скорости вращения вентилятора и структуре воздушного потока, которая не адаптирована к нагрузке двигателя. Неисправность муфты можно определить, проанализировав скорость вращения вентилятора на низких и высоких оборотах.
Если в вашем автомобиле установлен электрический вентилятор охлаждения, начните с проверки его работы. Если вентилятор не включается при видимом перегреве, для диагностики систем с термостатическим выключателем можно использовать следующий метод:
- отсоедините разъем термостатического переключателя, который часто вкручивается в нижнюю часть бачка радиатора;
- Затем вам понадобится проволока. Соблюдая осторожность, используйте провод в качестве перемычки, чтобы соединить 2 гнезда отсоединенного разъема;
Если после этой операции вентилятор работает принудительно, то, очевидно, неисправен термостат. Если вентилятор не работает, проблема в термовыключателе или в других частях цепи. Конструкция может также состоять из двойного датчика температуры. Проверка должна проводиться в два этапа, хотя принцип один и тот же. При запуске первые два контакта замыкаются, после чего вентилятор должен вращаться с низкой скоростью. Затем замыкается вторая пара, после чего скорость должна заметно возрасти.
Также может случиться, что вентилятор радиатора дует постоянно, без видимого перерыва. Такие симптомы встречаются довольно часто. Это может быть признаком неисправности датчика включения. Проверьте при включенном зажигании, дополнительно отсоединив соответствующий разъем от датчика. Если вентилятор не выключается, то следует заменить регулятор выключения. Кроме того, предохранитель можно проверить, если все еще есть проблемы с вентилятором охлаждения.
Самое главное помнить, что, как и в случае с любой другой электрической цепью, диагностировать неисправность отдельных компонентов следует методом отключения. Не менее важно состояние проводки, разъемов и штекеров. Во многих случаях неисправность можно быстро устранить, просто отремонтировав кабель, который требует изоляции, и очистив контакты. Замена штекера может быть столь же продуктивной. Если после выполнения всех диагностических процедур вентилятор по-прежнему не работает, его следует снять и заменить.
Приведенные выше методы не могут быть рекомендованы тем автовладельцам, которые имеют автомобиль с электронным устройством для управления скоростью вращения вентилятора охлаждения. Неопытный водитель может только проверить пригодность предохранителя, который отвечает за этот раздел. Следующий шаг — обратиться за помощью в мастерскую.
Профилактика, снятие и ремонт
Обеспечение наиболее эффективного охлаждения двигателя внутреннего сгорания и радиатора возможно только при условии периодической очистки вентилятора и устранения любых мелких повреждений и загрязнений. Рекомендуется проводить эту проверку не реже одного раза в год. Очистка вентилятора производится обычной щеткой для удаления грязи и пыли с вентилятора.
Если необходимо снять вентилятор охлаждения, то:
- отсоедините кабель заземления от аккумулятора;
- отсоедините все разъемы, подключенные к устройству,
- открутите винты, крепящие кожух вентилятора;.
- сдвиньте крышку вентилятора или демонтируйте устройство;
Разобрав вентилятор, можно устранить большинство неисправностей. Очень часто возникает необходимость демонтажа или замены проводов, поскольку их нарушенный контакт вызывает сбои или нарушения в работе вентилятора. Может потребоваться ремонт щеток, который предполагает их замену. Этот компонент более подвержен поломкам, чем другие. Щетки быстро изнашиваются, так как на них скапливается дорожный мусор.
Нередко обмотка ротора замыкается или обрывается. Бывает, что обмотка исправна, но ее работа все равно нарушена из-за скопления грязи. Эта проблема решается путем очистки обмоток растворителем. Также хорошо работают специальные щетки, предназначенные для глубокой очистки.
В процессе эксплуатации бывают случаи, когда требуется замена электродвигателя. Неисправность часто возникает, когда двигатель прогрет и вся система работает, но вентилятор охлаждения не запускается. Практика показывает, что ремонт этой детали нецелесообразен. Электродвигатель имеет приемлемую стоимость, поэтому его сразу же заменяют на новый.
