Перегрев двигателя – серьёзная проблема. Это понятно всем, кто имеет хоть какой-то опыт эксплуатации автомобилей. Выход рабочей температуры за допустимые пределы нередко становится причиной серьёзных поломок. О необходимости соблюдения правил эксплуатации транспортных средств говорено многократно. Но как быть, если источником бед становится не халатное отношение водителя к технике, а конструктивные просчёты, допущенные разработчиками на этапе проектирования?
Чтобы повысить коэффициент полезного действия ДВС, уменьшив вилку рабочей температуры, инженеры идут на всяческие ухищрения. Они:
- Встраивают в систему охлаждения термостаты, заставляя антифриз циркулировать по малому и большому кругу.
- Создают сложной конструкции теплообменники со строго заданной эффективностью.
- Устанавливают один, два, а иногда и более вентиляторов хитрой конструкции.
- Капсулируют движки, помещая их в коконы из термоизоляционных материалов.
Всё это делается ради того, чтобы не позволить температуре изменяться более чем на 10 – 15 градусов, и создать оптимальные условия для сгорания топливной смеси. Увы, но все эти усилия идут прахом, если в процессе проектирования не учтён лишь один фактор – неправильная организация движения воздушных потоков в мотоотсеке. Результаты часто оказываются непредсказуемыми.
Многие конструкторы автомобилей, даже не подозревая о том, что существует такая отрасль научных исследований, как аэродинамика внутреннего пространства мотоотсека, компонуют размещаемые под капотом узлы и агрегаты так, как им вздумается. Конструкторы кузовов, продувая автомобили в аэродинамических трубах, тратят сотни часов на то, чтобы снизить коэффициент лобового сопротивления, но при этом понятия не имеют о том, что происходит за декоративной решёткой радиатора.
На собственном опыте
Впервые я столкнулся с последствиями неграмотного проектирования на практике, когда в нашей стране было начато массовое производство «Газелей» первого поколения – ГАЗ-3302. Кто застал те времена, должен помнить, как отчаянно перегревались эти машины. Каждый старался улучшить работу системы охлаждения так, как мог:
- Простые водители ездили летом с приоткрытым капотом, подкладывая под него полуторалитровые пластиковые бутылки.
- Мастера посмекалистее вытачивали приводные шкивы нестандартного размера, чтобы увеличить скорость вращения крыльчатки вентилятора.
Оба способа помогали, но плохо. Ремонтные мастерские были забиты поведёнными от перегрева головками блока цилиндров.
В ту пору мне довелось работать механиком в автохозяйстве одной крупной фирмы. Разумеется, когда ГАЗ-3302 появились в нашей автоколонне, водителям и обслуживающему персоналу тоже пришлось столкнуться с распространённой проблемой. В чём дело, я понял практически сразу. Подкапотное пространство было спроектировано так, что попадающему туда воздуху просто некуда было деваться. Панель, разделявшая мотоотсек и кабину, стеной стояла на пути воздушных масс, поступающих через небольшой воздухозаборник. Разогретый воздух, в соответствии с законами физики, устремлялся вверх и скапливался в районе нижнего края подоконного бруса, где никаких вытяжных отверстий не было предусмотрено.
Пришлось взяться за дело. Выбрав для эксперимента пару автомобилей, мы с сотрудниками ремонтной зоны опробовали два пути:
- На одной машине заменили крыльчатку вентилятора с ремённым приводом на мощный электровентилятор.
- На другой «Газели» прорезали в верхней части капота вытяжные щели, закрыв их декоративными решётками.
Испытания показали, что второй способ более эффективен. Электровентилятор справлялся со своей задачей, но включался слишком часто, создавая значительную нагрузку на генератор. В конце концов, мы совместили оба. Варианта, во всех поступающих на баланс фирмы ГАЗ-3302 сразу заменяя вентилятор и оборудуя систему вытяжки. О перегреве наши воители и думать забыли. Любопытно, что сам производитель за все годы производства популярной модели так ничего и не предпринял, чтобы устранить проблему.
Продуманный подход
По уму, решать задачу с правильным распределением воздушных потоков в мотоотсеке следует ещё на этапе проектирования. Разработчикам необходимо:
- Предусмотреть отверстия не только для поступления, но и для отвода воздуха.
- Разместить навесное оборудование так, чтобы оно не препятствовало перемещению воздушных масс.
- Оптимизировать сечение воздухозаборника и радиатора.
- При продувках в аэродинамической трубе убедиться в том, что желаемые результаты достигнуты.
Если всё сделать правильно, приложив старания, то получиться так, как на рисунке № 1.
А если полениться, и пихать узлы и агрегаты как попало, получится так, как на рисунке №2.
Но заглядывая под капоты современных автомобилей, я всё чаще убеждаюсь в том, что мало кто из инженеров работает в этом направлении. Чаще всего подкапотное пространство бездумно загромождено узлами и агрегатами. А когда интересуешься у создателей техники, почему так, слышишь в ответ рассуждения о том, что проблема решается благодаря установке вентиляторов и циркуляционных насосов повышенной производительности, термостатов с электронным управлением и прочих дорогостоящих деталей.
Просто и эффективно
Разработчики полностью отказались от использования таких весьма полезных в российских климатических условиях конструктивных элементов, как:
- Управляемые жалюзи радиатора, регулирующие приток воздуха в мотоотсек и ускоряющие прогрев ДВС в холодное время года.
- Вытяжные отверстия и каналы, ускоряющие отвод горячего воздуха из подкапотного пространства и решающие проблему перегрева, когда на улице жарко.
Возможно, такие конструктивные решения и выглядят анахронично, но их эффективность многократно доказана на практике.
Стоимость термостата с электронным управлением измеряется в тысячах рублей. При выходе этой детали из строя эксплуатация автомобиля становится невозможной. Машине в обязательном порядке требуется дорогостоящий ремонт. Копеечной цены жалюзи радиатора надёжны и долговечны. Даже если что-то произойдёт с механизмом привода, управлять этим механизмом можно вручную, не подвергая мотор риску перегрева.
На примере ГАЗ-3302 видно, что, при плохой организации движения воздушных потоков в подкапотном пространстве для нормальной работы системы охлаждения приходится значительно увеличивать мощность циркуляционных насосов и вентиляторов, усложняя конструкцию и увеличивая стоимость машины. При наличии продуманно размещённых вытяжных отверстий горячий воздух выходит наружу без задержки, а при движении вытягивается встречным потоком.
Заключение
Можно сколько угодно рассказывать о современных технологиях, но если эти технологии вытесняют простые и эффективные технические решения, им грош цена. Ведь чем сложнее техника, тем больше требуется расходовать сил и средств для её поддержания в работоспособном состоянии. Может, проектировщикам стоит вспомнить о том, что есть такая инженерная дисциплина – аэродинамика подкапотного пространства? Я понимаю, что одни проектировщики давно забыли, а другие даже и не знают, что это такое. Но всё-таки, а?
