Так охлаждаются суперкары: — Журнал Движок.

Борис Игнашин

Система охлаждения — непременный атрибут любого автомобиля. Слишком много энергии при движении машины вынужденно преобразуется в тепло. Двигатель и трансмиссия требуют обязательного активного охлаждения, как и тормозная система, мощные электрические компоненты и система кондиционирования. А чем отличаются от «обычных» системы охлаждения суперкаров? Ведь эти автомобили одновременно мощные, компактные и предельно облегченные. Какие интересные технические решения встречаются в их конструкциях?

Поддерживать температуру мотора мощностью свыше 300 л. с. совсем не простая задача, особенно когда он работает на полной мощности, а скорости невысоки. И динамические возможности современных суперкаров очень сильно зависят от температуры наружного воздуха.

Зачастую повысить мощность двигателя не позволяет так называемый «тепловой пакет» — показатель мощности рассеивания систем охлаждения двигателя и трансмиссии, а не возможности силовых агрегатов. Казалось бы, на высокой скорости проблема охлаждения не должна стоять так уж остро: радиаторы продуваются воздухом. Но и тут особенности конструкции скоростного автомобиля вносят свои нюансы. Аэродинамические свойства машины во многом зависят от возможности создания граунд-эффекта, а безопасное движение — еще и от работы тормозных механизмов. Не на последнем месте и банальное аэродинамическое сопротивление, а также общая обтекаемость, их тоже приходится учитывать. Как в таких условиях обеспечивается стабильная работа всех систем?

Для суперкара аэродинамическая проработка кузова — это основа всего. В том числе и качества работы системы охлаждения. И «классические» решения с расположением радиаторов под капотом, в передней части машины, не в чести. Даже у моделей с передним расположением двигателя дизайн радиаторов и аэродинамическая проработка существенно отличаются от стандартных.

Так, передняя часть Mercedes SLR McLaren W199 стандартна только на первый взгляд. Тут расположен основной радиатор, жидкостный радиатор интеркулера с двумя электропомпами, большой радиатор трансмиссии и маслобак двигателя — применена система с сухим картером, и масло сначала охлаждается в секции основного радиатора, а затем еще снижает температуру в корпусе бака, который выполнен с большой оребренной поверхностью.

Для лучшей работы днища кузова часть воздуха с радиаторов отводится вверх через капот, и пакет радиаторов скомпонован таким образом, чтобы «правильно» распределить потоки. Двигатель находится в пределах колесной базы, и объем, занимаемый системой охлаждения, в несколько раз больше, чем у типичных легковых машин. Конструкция радиаторов принципиально от обычной не отличается. Алюминиевое «ядро» и пластиковые бачки можно увидеть на большинстве серийных суперкаров. Цельноалюминиевые детали широко предлагаются только в качестве тюнинга и на машинах практически единичной сборки. Электровентиляторы системы также вполне стандартны, разве что заметно мощнее обычных, имеют лучшую аэродинамику и меньшую массу.

У машин с задним и центральным расположением силового агрегата в большинстве случаев используется достаточно компактная система охлаждения с боковым и задним расположением радиаторов охлаждения двигателя и наддувочного воздуха. Так поступают, например, Audi на модели R8, McLaren на модели P12, и так устроены почти все модели Ferrari с центральным расположением двигателя.

Но вот создатели Porsche 911 сделали систему охлаждения куда более протяженной и расположили радиаторы мотора в передней части кузова. Характерно, что в системе обычно используется не один большой, а несколько малоразмерных радиаторов. Их три у 911, три и у R8, у McLaren радиаторов заметно больше, поскольку используется гибридный привод и в системе охлаждения есть еще контур охлаждения батарей и инверторов.

Интересное техническое решение использует Porsche. На модели 911 GT3 у мотора вентилятора радиатора свой индивидуальный блок контроля и управления, что обеспечивает плавное регулирование его производительности и более широкие возможности подстройки и диагностики. А еще боковые радиаторы с электровентиляторами выполнены едиными быстросъемными моделями, и забота об аэродинамике проявляется даже в такой мелочи, как колпачок электродвигателя.

При большой протяженности трасс охлаждения и большом количестве радиаторов помпы двигателей являются важной составляющей. Mercedes и Porsche довольствуются стандартной усиленной конструкцией, но с профилем лопастей, оптимизированным для предотвращения кавитации. При оборотах мотора более 7 тыс. падение производительности может стать фатальным.

Весьма интересная конструкция у Audi R8 с мотором V10: маслонасос с помпой и термостатом объединены в единый модуль с пониженной частотой вращения, который приводится в движение цепью. И в любом случае не обходится без дополнительных электронасосов — они позволяют обеспечить стабильную циркуляцию жидкости в больших блоках цилиндров и прокачивать охлаждающую жидкость через радиаторы при малых оборотах коленчатого вала.

Также важной их функцией является предотвращение закипания большого, сложного и очень теплоемкого мотора после выключения, а при наличии турбин насосы занимаются и их охлаждением. В системах жидкостного охлаждения наддувочного воздуха на моторах Mercedes SLR и McLaren P12 используют многоконтурные системы охлаждения с выделенным низкотемпературным контуром. Причем система охлаждения Mercedes двухконтурная, а на McLaren контуров уже три — еще один нужен для охлаждения и подогрева электронных систем и батареи гибрида.

Маслорадиаторы двигателя и трансмиссии — непременный атрибут суперкара. Эти детали присутствуют и на двигателях обычных машин, но разница в масштабе. Маслорадиатор АКПП серии 722.6 Mercedes SLR по размеру сравним с основным радиатором малолитражки, а в системе охлаждения масла Audi R8 радиаторов несколько, включая водомасляный теплообменник и обычные воздушные. Охлаждения требует не только АКПП, но и обычная «механика», и даже у редукторов зачастую есть собственные радиаторы для масла или встроенные жидкостные теплообменники.

Важная составляющая системы охлаждения — ее рабочее тело, иными словами, антифриз. На экстремальных машинах зачастую применяются весьма нестандартные составы. Цель одна — заставить систему охлаждения работать максимально эффективно при наименьших затратах мощности, но помимо этого есть еще несколько факторов. Во-первых, в самых продвинутых моторах часто используются сложные сплавы на основе магния и других активных металлов. В этом случае предотвращение коррозии является очень важной задачей и типовые составы антифризов могут не справиться. А еще «суперкаровскому» антифризу полагается быть чуть более текучим и обеспечивать лучший теплообмен. Улучшение этих параметров на доли процента уже обещает серьезный выигрыш в работе, но обойдется оно очень недешево. Впрочем, Mercedes, Audi и Porsche устраивают вполне стандартные, пусть и не самые дешевые антифризы. А вот если у вас Ferrari или McLaren, то рекомендации, как и полагается эксклюзивным машинам, будут экзотическими.

Среди характерных примет систем охлаждения суперкаров еще и предельно малая масса, широкое использование легких сплавов и пластмасс, а также нестандартных технологий и практически штучный выпуск. Так, Porsche использует вклеиваемые патрубки систем охлаждения на двигателях для снижения массы блока цилиндров. А такая экзотика, как магний, титан и керамика в конструкциях, встречается едва ли не чаще вполне традиционных чугуна и стали. Высокая плотность и малая толщина трубок радиаторов — тоже деталь характерная, не зря на многих машинах защитные сетки радиаторов установлены на заводе.

Ремонт системы охлаждения

Система охлаждения двигателя предназначена для охлаждения деталей двигателя, нагреваемых в результате его работы и поддержания температуры в заданных пределах для обеспечения оптимальной работы двигателя.

На современных автомобилях система охлаждения, помимо основной функции, выполняет ряд других функций, в том числе:
•    нагрев воздуха в системе отопления, вентиляции и кондиционирования;
•    охлаждение масла в системе смазки;
•    охлаждение отработавших газов в системе рециркуляции отработавших газов;
•    охлаждение воздуха в системе турбонаддува;
•    охлаждение рабочей жидкости в автоматической коробке передач.

Основные компоненты системы охлаждения двигателя.

1. расширительный бачок
2. радиатор системы рециркуляции отработавших газов
3. теплообменник отопителя
4. датчик температуры охлаждающей жидкости
5. насос охлаждающей жидкости
6. датчик температуры охлаждающей жидкости на выходе радиатора
7. термостат
8. масляный радиатор
9. дополнительный насос охлаждающей жидкости
10. радиатор системы охлаждения

Основные неисправности системы охлаждения.

1. Наружная утечка жидкости – течь радиатора, насоса охлаждающей жидкости, соединений системы охлаждения.

2. Внутренняя утечка жидкости – течь через прокладку головки блока цилиндров, уплотнение регулятора холостого хода (когда регулятор охлаждается антифризом и установлен на корпусе дроссельной заслонки).

3. Низкая эффективность охлаждения двигателя, что приводит к перегреву двигателя.

4. Низкая эффективность обогрева отопителя салона автомобиля.

Основные причины неисправностей системы охлаждения.

1.  Негерметичность компонентов системы охлаждения из-за старения уплотнений, использования охлаждающей жидкости несоответствующей погодным условиям концентрации.

2.  Трещины в рубашке охлаждения головки блока или блоке цилиндров.

3.  Прогорание прокладки и коробление головки блока цилиндров.

4.  Засорение радиатора охлаждения пылью и грязью снаружи и накипью и ржавчиной внутри.

5.  Ослабление приводного ремня насоса охлаждающей жидкости.

6.  Неисправность термостата.

7.  Неисправность вентилятора охлаждения радиатора.

8.  Неисправность датчика температуры.

9.  Неисправность указателя температуры.

10. Низкий уровень охлаждающей жидкости.

11. Засорение радиатора отопителя снаружи и внутри.

Для длительной и надежной работы системы охлаждения мы рекомендуем.

1. Систематически следить за уровнем охлаждающей жидкости в системе охлаждения.

2. Систематически следить за показаниями указателя температуры на панели приборов. Многие автомобили вместе с указателем оснащены сигнальной лампой.

3. Своевременно осуществлять замену охлаждающей жидкости. Сроки замены указаны в сервисной книжке завода изготовителя автомобиля. Применять заведомо качественную жидкость.

4. Во время планового обслуживания производить осмотр автомобиля на предмет утечки охлаждающей жидкости, натяжения и контроль состояния приводных ремней.

5. Раз в год перед началом летнего периода эксплуатации продувать радиатор охлаждения.

6. Проводить работы по обслуживанию и ремонту системы охлаждения только на сертифицированных станциях технического обслуживания.

Что делать, если стрелка указателя температуры уже в красной зоне шкалы прибора?

1. Надо сразу остановиться на обочине дороги или у тротуара, выключить двигатель и открыть капот — так двигатель будет охлаждаться быстрее. Кстати, на этой стадии в подобных ситуациях так поступают все водители. А вот дальше они допускают серьезные ошибки, от которых мы хотим предостеречь.

2. Ни в коем случае нельзя открывать пробку радиатора. На пробках иномарок не зря пишут «Never open when hot» — никогда не открывайте, если радиатор горячий! Ведь это так понятно: при исправном клапане пробки система охлаждения находится под давлением. Очаг кипения расположен в двигателе, а пробка — на радиаторе или расширительном бачке. Открывая пробку, мы провоцируем выброс значительного количества горячей охлаждающей жидкости — пар вытолкнет ее наружу, как из пушки. При этом ожог рук и лица почти неизбежен — струя кипятка ударяет в капот и рикошетом — в водителя!

К сожалению, от неведения либо от отчаяния так поступают все (или почти все) водители, видимо, полагая, что тем самым разряжают ситуацию. На самом деле они, выплеснув остатки антифриза из системы, создают себе дополнительные проблемы. Дело в том, что жидкость, кипящая «внутри» двигателя, все-таки выравнивает температуру деталей, тем самым снижая ее в наиболее перегретых местах.

Но кое-кто умудряется пойти еще дальше. Если рядом оказалась вода, они льют ее, холодную, на двигатель ведром — чтобы он, родимый, поскорее остыл. Последствия почти всегда одни — головка блока треснет наверняка.
Перегрев двигателя — это как раз тот случай, когда, не зная, что делать, лучше не делать ничего. Минут десять-пятнадцать, по крайней мере. За это время кипение прекратится, давление в системе упадет. И тогда можно приступать к действиям.

3. Убедившись, что верхний шланг радиатора потерял былую упругость (значит, давления в системе нет), аккуратно открываем пробку радиатора. Теперь можно долить выкипевшую жидкость.
Делаем это аккуратно и медленно, т.к. холодная жидкость, попадая на горячие стенки рубашки головки блока, вызывает их быстрое охлаждение, что может привести к образованию трещин.
Закрыв пробку, запускаем двигатель. Наблюдая за указателем температуры, проверяем, как нагреваются верхний и нижний шланги радиатора, включается ли после прогрева вентилятор, и нет ли утечек жидкости.

4. В случаях, когда полностью устранить серьезную неисправность в системе охлаждения на месте не удается, нужно хотя бы доехать до ближайшей СТО или населенного пункта.

5. Если неисправен вентилятор, можно продолжить движение с включенным на «максимум» отопителем, который берет на себя значительную часть тепловой нагрузки. В салоне будет «немножко» жарко — не беда. Как известно, «пар костей не ломит».

6. Хуже, если отказал термостат. Можно попробовать один способ. Начните движение, — но, как только стрелка указателя приблизится к красной зоне, выключайте двигатель и двигайтесь накатом. Когда скорость упадет, включите зажигание (легко убедиться, что по прошествии всего 10-15 секунд температура уже будет меньше), снова запустите двигатель и повторяйте все сначала, непрерывно следя за стрелкой указателя температуры.

При определенной аккуратности и подходящих дорожных условиях (нет крутых подъемов) таким способом можно проехать десятки километров, даже когда охлаждающей жидкости в системе осталось совсем мало.

Промышленные чиллеры с воздушным и водяным охлаждением — оборудование для технологического охлаждения для более чем 50 отраслей промышленности

Если вам нужен точный контроль температуры, у компании Thermal Care есть решение для вас. Имея опыт поставки оборудования для теплопередачи более чем в 50 отраслей промышленности, включая аэрокосмическую промышленность, динамометры, электронику, металлизацию, полиграфию, обработку пластмасс, HVAC, машинную обработку и резину, наши инженеры по продажам специализируются на удовлетворении конкретных потребностей наших клиентов, предлагая как стандартные, так и индивидуальные разработанные решения для охлаждения промышленных процессов. Независимо от того, хотите ли вы просто охладить небольшой технологический процесс или всю установку, компания Thermal Care обладает опытом и знаниями о продуктах, которые помогут вам.

Анодирование и гальваническое покрытие

Компания Thermal Care является ведущим производителем промышленного оборудования для охлаждения металлургических…

Узнать больше

Botanical Oil Extraction

Thermal Care — ведущий производитель оборудования для отопления и охлаждения, включая нашу…

Узнать больше

Пивоваренный завод и ликеро-водочный завод Охладители гликоля

Существует несколько важных факторов, которые следует учитывать при выборе охладителя для пивоварни или охладителя…

Узнать больше

Химическая промышленность

Компания Thermal Care является ведущим производителем промышленного оборудования для нагрева и охлаждения…

Узнать больше

Молочная промышленность

Признавая уникальные потребности производителей молока и молочной промышленности в технологическом охлаждении, компания Thermal Care…

Узнать больше