Что всем нужно знать об автомобиле - страница 5

Глава 3. Система охлаждения

Двигатель внутреннего сгорания – агрегат несовершенный, впрочем, полного совершенства на ниве механики вообще не существует. При работе ДВС выделяется избыточное тепло, и дабы мотор не перегрелся, тепло надо куда-то девать, причем быстро и своевременно.

Поначалу двигатели на самодвижущихся экипажах были столь малосильными, что отдельный узел для отвода тепла был им попросту не нужен, поскольку мотор при работе и так терял его достаточно, но, уже в конце XIX - начале XX века, удельная мощность изрядно подросла, и встал вопрос о новой системе двигателя – той, которая и будет забирать излишки тепла.

Сегодня мы не будем вспоминать автомобили с воздушным охлаждением и усилия конструкторов по постоянному увеличению эффективности оного. Сегодняшняя тема – радиаторы, так что на них мы и остановимся. Идея одеть ДВС в жидкостную рубашку, а потом, в свою очередь, охлаждать эту самую жидкость до требуемой температуры была крайне удачной по ряду причин и прямо таки носилась в воздухе. Теплоемкость охлаждающей жидкости (в те стародавние времена воды) очень велика, особенно по сравнению с воздухом, так что забирать лишнее тепло у мотора получится быстро и эффективно. Вот только куда его потом девать? Так собственно, и появились первые радиаторы или теплообменники. Поначалу они представляли собой примитивные медные змеевики, охлаждаемые напором набегающего воздуха, и этого когда-то хватало. Потом мощность начала расти в геометрической прогрессии и конструкцию теплообменников пришлось срочно пересматривать. Собственно, во все времена тенденции развития краеугольной детали системы охлаждения – радиатора, развивались в одном направлении: увеличение эффективности теплоотдачи, снижение веса, габаритов, уменьшение себестоимости, увеличение срока службы.

Эти задачи, естественно, решались 100 лет назад и сейчас совершенно разными методами, но цели всегда были идентичны. По мере развития технологий, появления массового производства, ряда открытий в соответствующих областях гидравлики, автомобильный радиатор охлаждения полностью преобразился, появились антифризы и необходимость перманентного обслуживания данного узла отпала. Кроме плановой замены охлаждающей жидкости раз в несколько лет и мытья снаружи по мере загрязнения, никаких более работ проводить не нужно. Само собой, в каждой стране своя специфика и ее нужно учитывать, но тем не менее интервалы обслуживания по сравнению с тем, что когда то были, несоизмеримы.

Итак, пройдемся по этапам совершенствования данной детали, отметим вехи, тенденции и поподробнее остановимся на современных конструкциях.

Обычный змеевик из тонкостенной медной трубки вскоре перестал всех устраивать, поскольку увеличение контактной площади с потоком воздуха предполагало увеличение длины, а крайне неприятным бонусом являлось параллельно многократно возрастающее гидравлическое сопротивление. Потихоньку стало применяться оребрение и в 1913 году, наконец, был запатентован первый пластинчатый медно-латунный радиатор паяного типа. Увеличивалось количество трубок, затем появился сотовый радиатор, который мировой автопром использовал вплоть до 30-х годов прошлого века. Конструкция неустанно совершенствовалась, в том числе и по причине уплотнения подкапотного пространства. Оребрение стальными пластинами перестало использоваться, поскольку сталь обладала недостаточной теплоотдачей, имела высокий удельный вес и была подвержена коррозии. В результате сталь из конструкции исключили, заменив ее на медную ленту, подходившую значительно лучше по всем параметрам.

Но медь материал довольно дорогой и вес имеет немалый, так что применение «крылатого металла» в автомобильных радиаторах было уже не за горами. Впрочем, у меди есть и сугубо положительные свойства – быстрый теплообмен, так что она и по сей день применяется в системах охлаждения, правда, уже на другом качественном уровне.

Некоторым «тормозом» эволюции явился очевидный факт – увеличение теплообмена сопровождалось соответствующим увеличением количества трубок охлаждения, и их в конце-концов стали ставить в несколько рядов. Все бы ничего, кроме одного – гидравлического сопротивления. И в 2004 году компания Porsche совершила технологический прорыв, применив в радиаторе трубки плоскоовального сечения. При таком раскладе площадь контакта трубок с атмосферой увеличилась на 30%, что крайне благотворно отразилось на работоспособности, размере и весе конечного изделия. В России подобная технология появилась лишь в 2014 году. Сейчас, наиболее эффективным и долговечным считается алюминиевый паяный радиатор именно с плоскоовальными трубками. К сожалению, в изготовлении он довольно дорог, поэтому, наряду с ним, в настоящее время производятся и более бюджетные конструкции, если по компоновке и производительности такого варианта достаточно.