Научно-технический прогресс не стоит на месте, тем более в такой конкурентоемкой отрасли, как автомобилестроение. При изготовлении узлов и механизмов применяются новые технологии и материалы, дабы соответствовать уже современным реалиям, растет мощность, эффективность и, соответственно, требования.
Система охлаждения за последнее десятилетие с точки зрения конструкции и применяемых материалов вполне устоялась, во всяком случае, в области материалов. Чего-то революционного, обладающего сверхспособностями по передаче тепла, пока не изобрели, как и соответствующих рабочих жидкостей. Но на данном этапе этого и не требуется: конструкция механической части системы охлаждения всех устраивает, вернее, удовлетворяет, поскольку позволяет справиться со всеми возложенными на нее задачами.
Технология алюминиевой пайки Nocolok дала возможность создавать радиаторы любого размера и формы, кроме того, в отличие от сборных конструкций, которые присутствовали на рынке раньше, у цельнопаяных радиаторов долгий срок службы, и они не теряют эффективности в процессе эксплуатации. Форма трубок охлаждения также устоялась — плоскоовальное сечение интереснее как с точки зрения аэродинамики, так и с точки зрения гидравлики: потери меньше. В зависимости от технических требований можно сделать радиатор толще/тоньше, больше/меньше — для этого теперь не требуется особых усилий. Если раньше в России и странах Таможенного союза бóльшую долю в автомаркете занимала импортная продукция вроде Behr и Nissens, то теперь компания Luzar, например, выпускает целый спектр компонентов систем охлаждения, причем перспективная часть продукции сертифицирована по TUV и, соответственно, включена в глобальную европейскую базу по автокомпонентам TecDoc.
С рабочей жидкостью вопрос тоже со временем закрылся — все перешли на этиленгликоль с соответствующими антикоррозионными присадками: для авто попроще — G11, для машин поновее и посовременнее — G12. G13 — это полипропиленгликоль плюс присадки, он неядовитый, лучше разлагается, сделан с оглядкой на экологов, но у нас пока не выпускается. Вообще в обозначениях антифризов наблюдается некоторый бардак, особенно в связи с их окраской, когда разные производители подкрашивают одинаковую по составу жидкость в разные цвета. Однако разобраться при желании можно: технические требования по применяемости антифризов в легковых автомобилях и легких грузовиках регламентирует документ под названием ASTM D 3306. В общем, и с жидкостями определились, неужели ничего нельзя улучшить?
Можно улучшить, даже нужно, ну а если говорить прямо, уместнее здесь будет слово «придется». Естественно, прогресс не стоит на месте, само собой, удельные мощности растут, а агрегаты становятся сложнее и прецизионнее. Но есть еще один момент — нормы токсичности, с которыми как-то приходится работать каждому автопроизводителю. Не будем сейчас говорить о том, насколько оправданны столь жесткие требования, кивать на чадящие теплоэлектростанции, окружающие любой крупный город, океанские суда и нефтедобывающие платформы. Нормы Евро-6 уже приняты, и тут ничего не попишешь, остается только соответствовать.
Эффективность и, естественно, экологичность любого ДВС определяется в том числе и температурным режимом. Причем несколько лишних градусов в плюс или в минус могут здорово подпортить картину в целом, а сейчас, когда удельная мощность моторов, причем даже атмосферных, крутится вокруг отметки 100 л. с./литр, а АКПП имеют по девять передач, температурные допуски существенно ужесточаются.
Из ДВС выжали все, что получилось на данном этапе: прямой впрыск, фазовращатели, катализаторы, даунсайзинг и турбины с изменяемой геометрией. Для дизелей ныне безальтернативна система впрыска Common Rail даже при жестких условиях эксплуатации, фильтры с мочевиной и тому подобные реверансы в сторону экологов. Коробки передач все увеличивают количество передач, зачастую вопреки здравому смыслу, лишь бы уложиться в нормы токсичности. В этом смысле экологическое лобби неизменно напоминает одного деятеля стародавних времен — Прокруста.
Но кое с чем еще можно поработать, и речь как раз о системе охлаждения в целом. Не то чтобы модернизация оной — некое суперсовременное откровение, нет, прорывы были и раньше, вспомнить хотя бы мощные автомобили прошлого с классическим турбонаддувом. Развод единой системы на несколько контуров объяснялся когда-то не стремлением к чистоте выхлопа, а желанием обеспечить максимальную производительность силового агрегата.
Началось все с модернизации термостата: при достижении определенной температуры в рубашке охлаждения открывался один клапан, при дальнейшем повышении температуры охлаждающей жидкости (ОЖ) — второй, максимальной производительности. Это позволяло двигателю быстрее выходить на рабочие режимы. Ну а потом к стандартной рубашке охлаждения добавили еще одну — для охлаждения турбины, ведь наддувный воздух для повышения мощности ДВС также необходимо охлаждать, верно?
А так как оптимальный режим для радиатора двигателя и интеркулера сильно разнится, появилось два практически независимых контура, использующих, правда, один расширительный бачок. Дальше — больше, выяснилось, что оптимальная температура для головки блока — 87–90 градусов, при ее повышении вероятна детонация, а для самого блока лучше и побольше — 105 градусов как раз то, что нужно. Поэтому систему охлаждения самого мотора еще раз разделили, не давая перемешиваться охлаждающей жидкости в процессе охлаждения клапанов.
Стоит учесть, что высокофорсированные ДВС, а именно таких сейчас большинство на всех типах автомобилей, кроме бюджетных, охлаждаются еще и маслом, которое в процессе работы сильно нагревается. Рецепт борьбы с этим явлением давно известен — масляный радиатор. Вот только когда за бортом серьезный минус, этот радиатор выполняет скорее отрицательную роль — мешает мотору прогреваться.
Почему бы не поставить и на масляную систему термостат? И потом, температуру воздуха, попадающего в двигатель, тоже лучше бы проконтролировать для снижения потребления топлива и минимизации вредных выбросов. А система рециркуляции отработавших газов? А как охладить/нагреть коробку до нужной температуры? В общем, контуров охлаждения необходима масса, если мы, конечно, хотим двигаться в поступательном направлении, снижать энергопотребление и выполнять строгие нормы токсичности. Только как управлять всей этой кучей термостатов и как быть, если что-то выйдет из строя?
Все, оказывается, давно продумано и находит повсеместное применение. В современных автомобилях по три-четыре термостата, в перспективных моделях — и вовсе шесть, а управлять всем этим многообразием приходится централизованно, через головной блок управления: именно так достигается максимальная эффективность процессов нагрева / поддержания нужного режима. Теплоемкости и текучести ОЖ, масла и ATF совершенно разные, к тому же есть такой момент, как инерционность системы в целом: за одно мгновение температуру рабочей жидкости не изменить, нужно определенное время — для каждого узла, естественно, свое. В общем, алгоритмы поддержания процесса охлаждения в оптимальном режиме не такие уж простые.
А сами исполнительные механизмы — термостаты — представляют собой электронноуправляемый клапан, открывающийся/закрывающийся по команде «из центра». Общепризнанный лидер в производстве современных термостатов — французская компания Vernet, которая обеспечивает потребности производителей не только во Франции, поставляя свою продукцию Volkswagen Group, Volvo, MAN, DAF.
Каков итог?
Альтернативных путей развития у систем охлаждения, похоже, нет, поэтому автопроизводители в массовом порядке переходят на централизованное управление рабочими температурами. Безусловно, новые технологии и разработки увеличивают стоимость конечного продукта, да и на автомаркете она стоят недешево: например, электронноуправляемый термостат обходится потребителю примерно в десять раз дороже. Отрадно то, что надежность этой детали на очень высоком уровне: наработка на отказ в среднем 250 000 км.
Собственно, в этом векторе развития не видится ничего парадоксального — центральный блок управления автомобиля уже сложно назвать «мозгами» двигателя, вполне возможно, что в скором времени его нагрузят еще какими-то дополнительным функционалом, а каким именно — покажет время и тенденции развития автомобильной техники.
Источник: Движок
