Применение воздушного охлаждения.
Потребительские качества и характеристики двигателей с воздушным охлаждением считаются даже более лучшими, чем у автомобилей с привычными жидкостными системами. Как и когда появились первые «воздушники» и в чем именно заключаются их основные отличительные черты? По каким конструктивным особенностям проще всего определить двигатели с воздушным охлаждением? По каким причинам данный вид охлаждения почти не применяется на сегодняшний день, а также в чем заключаются его плюсы и минусы? На эти и ряд других вопросов дает ответ наша статья.
Стоимость ремонтаНайти запчасть


Мало кто знает, но воздушное охлаждение до недавнего времени активно применялось на легковых автомобилях. При этом производителям более, чем 60 лет назад удалось развеять мифы о невозможности применения такого типа охлаждения. При этом многие считают, что «воздушники» - не подходящий вариант из-за громоздкости, шумности и прочих проблем. Но так ли это на самом деле? В чем особенности воздушного охлаждения автомобиля? О каких плюсах и минусах необходимо знать?



История появления

Были времена, когда двигатели с воздушным охлаждением пользовались большим спросом у производителей. Наибольшую популярность такие моторы получили после 2-й мировой войны. При этом в глаза бросались явные недостатки конструкции - чрезмерный нагрев летом, падение мощности, продолжительный прогрев зимой, громоздкость и так далее. Проблемы с температурным режимом приводили к снижению ресурса мотора. Часто бывало, что двигатель и вовсе отказался работать.

Многие недостатки «воздушников» удалось решить только в 50-х годах прошлого века. Европа постепенно стала «слезать» с велосипедов и переходить на более сложные транспортные средства. При этом воздушное охлаждение применялось на автомобиле Фольксваген Жук,  NSU Prinz, Fiat 500 и прочих авто. Со временем была разработана целая серия спортивных машин от производителя Порше, которые также отличались наличием воздушного охлаждения. Более того, многие моторы Порше до 1998 года комплектовались, казалось бы, устаревшими воздушниками.

Несмотря не эффективность работы «Жука», в СССР отношение к воздушному охлаждению было весьма предвзятым. Сложилось мнение, что такие моторы сильно греются, имеют малую мощность и часто ломаются. Причиной стал пресловутый «Запорожец», который своим «воздушным представительством» разочаровал многих автолюбителей. Сам мотор, разработанный в Мелитополе, был достаточно надежен, но вот низкое качество обслуживания сводило на «нет» старания разработчиков.



Назначение воздушного охлаждения

При работе ДВС температура некоторых узлов мотора может подниматься до уровня 800-1000 градусов Цельсия. При этом металл цилиндров прогревается еще больше - до двух тысяч градусов. Если не снизить температуру мотора, то его мощность падает, а «прожорливость» растет (в отношении бензина и масла). При этом перегрев узлов двигателя часто приводит к раннему износу силового агрегата и его выходу из строя.

С другой стороны, активное охлаждение мотора - также плохо. В случае переохлаждения мотора появляются признаки потери лошадиных сил, быстрый износ узлов и высокий расход горючего. При этом в современных моделях система охлаждения несет и ряд вспомогательных (второстепенных) функций. В ее задачи также входит прогрев салона. Кроме того, узлы системы охлаждения, как правило, снижают температуру антифриза (воды) в системе, масло в КПП, а иногда и узле дросселя.



Особенности устройства

Не менее интересной является система охлаждения с позиции конструктивных особенностей. Так, главным теплоносителем в «воздушниках» является поток воздуха. Именно на него возлагается задача по отводу тепла от ГБЦ, цилиндров и радиатора. Также в состав системы входят охладительные ребра головки и цилиндров, съемный корпус, контролирующие устройства и дефлекторы.

Если приводить наиболее мощный двигатель воздушного охлаждения, то здесь лидирующие позиции занимает Порше 911 с турбированным силовым агрегатом, который был выпущен в 1997 году. Такой мотор имел воздушное охлаждение и мог развивать мощность в 400 лошадиных сил.

Отдельно стоит отметить, что ГБЦ и блок цилиндров оснащаются дополнительными ребрами, что повышает площадь охлаждаемой поверхности. Поток воздуха направляется к кожуху силового агрегата не естественно, а принудительно с помощью мощного вентилятора.



В чем особенности вентилятора?

Отдельно стоит отметить конструктивные особенности вентилятора - главного узла, обеспечивающего полноценное охлаждение. Чтобы оптимизировать поток воздуха, разработчикам пришлось серьезно потрудиться. В итоге форма и конструктивные особенности каждой детали продуманы для повышения эффективности охлаждения. Главные конструктивные особенности устройства - ротор и диффузор, состоящие из радиально расположенных восьми лопаток.

Диффузор представляет собой направляющий аппарат, у которого предусмотрены свои лопасти, имеющие различное сечение. Главная задача таких узлов - направление потока в нужнее русло. Особенность - неподвижность и равномерное  распределение по периметру.

Лопасти узла, предназначенные для направления потока, корректируют направление движения воздушных масс, заставляя направляться поток в направлении, противоположном вращению роторного узла. Благодаря этому удается повысить давление воздушных масс, и ускорить процесс охлаждения мотора.

Сам вентилятор запускается через ремень, наброшенный на шкив коленвала. При этом направляющий узел непосредственно зафиксирован на силовом узле.



Принцип действия

Несмотря на простоту конструкции, не все знают особенности работы воздушного охлаждения. Так, в процессе работы мотора больше всего перегреваются головка цилиндров и сами цилиндры. По этой причине поток воздуха идет непосредственно к ним и проходит через охладительные ребра. Далее поток направляется ко всем элементам мотора при помощи специальных дефлекторов, представляющих собой пластинки, выполненные из тонкого металла.

В процессе работы вентилятору удается направлять в среднем 30-35 кубических метров воздуха в течение 60 секунд. Благодаря этому обеспечивается нормальная работа мотора, удержание температуры на допустимом уровне и способность эффективно работать в широком диапазоне температур за бортом.

Активность работы системы охлаждения регулируется только в автоматическом режиме. Здесь главным элементом выступает термостат и заслонки.



Наиболее распространенные поломки

Выше уже упоминалась подозрительность отечественных автолюбителей в отношении надежности воздушной системы охлаждения. Давайте рассмотрим, насколько такие подозрения оправданы. Итак - главный признак некачественной работы охлаждения - рост температуры смазывающего состава в силовом агрегате. При этом неисправность в режиме онлайн фиксируется с помощью специального датчика.

Наиболее распространенной поломкой является разрыв ремня, вращающего вентилятор. Но для автолюбителей это не вызывает  проблем - на приборной панели предусматривалась лампа, которая и сигнализировала о поломке. При этом автолюбитель имел возможность среагировать и заменить вышедший из строя ремень.



Плюсы и минусы применения

Анализ системы воздушного охлаждения не был бы полным без приведения положительных и отрицательных моментов. Так, к положительным качествам стоит отнести простоту исполнения устройства, что позволяет производить ремонт без  разборки силового узла или других сложных аппаратов. Кроме того, вопреки распространенному мнению, моторы с воздушным охлаждением имеют меньший вес. Нельзя не отметить и отсутствие каких-либо проблем в процессе холодного пуска двигателя.

С другой стороны, недостатков у системы также достаточно. Например, в моторах-«воздушниках» выше требования к качеству горючей смеси и масла. Это связано с тем, что работать агрегату приходится в более сложных условиях, чем это происходит обычно. Нельзя не отметить и больший уровень шума, возникающий в процессе движения. Размеры агрегата также немного больше (не путать с массой). В завершение стоит выделить еще одну «ложку дегтя» - недостаточную равномерность охлаждения силового агрегата.


Таким образом, можно подвести промежуточные итоги. «Воздушник» имеет следующие плюсы:

  • надежность;
  • дешевизна эксплуатации;
  • простота конструкции;
  • легкость запуска даже в мороз;
  • снижение веса двигателя.


Недостатки:

  • большие габариты силового агрегата;
  • высокий уровень шума;
  • повышенная тепловая нагрузка на некоторых участках;
  • чувствительность к качеству топлива;
  • необходимость контроля состояния моторного отсека, ведь даже незначительный налет может стать причиной снижения мощности агрегата.


Развеиваем мифы о воздушном охлаждении

Выше уже рассмотрены главные плюсы и минусы воздушной системы. Но, несмотря на доступность информации в интернете и технической литературе, у людей в головах все еще «застряли» стереотипы в отношении таких систем. По этой причине каждое из заблуждений стоит рассмотреть отдельно:

  • Двигатель часто перегревается. Выше упоминалось, что температура некоторых участков мотора может быть слегка выше нормы, но это нельзя назвать перегревом. Конечно, воздух не способен так быстро забирать и отдавать тепло как охлаждающая жидкость. Но есть и обратная сторона «медали», которая заключается в разнице температур между воздухом вне пределов мотора и цилиндрами (если сравнивать с более привычным жидкостным охлаждением). По этой причине тепловой режим авто с воздушным охлаждением более лоялен для металла из-за отсутствия резких температурных перепадов. Как следствие, такие моторы могут работать дольше. Нельзя не отметить и более быстрый прогрев мотора с воздушным охлаждением - он набирает рабочую температуру в 2-3 раза быстрее, чем мотор с ОЖ в системе. Итоги такого явления очевидны - снижение расхода топлива, больший ресурс и комфорт для человека за рулем.

  • Громоздкость. Снова-таки, к недостаткам «воздушника» были отнесены большие габариты. Объяснить это легко. Элементы двигателя окружены внушительными по  размерам дефлекторами. Кроме того, вентилятор, обеспечивающий обдув, является габаритным. Если же поставить рядом два мотора (с воздушным и с жидкостным охлаждением), то разница не будет столь очевидной. Если рассуждать о размерах, стоит брать во внимание не только габартиты мотора, но и конструктивные показатели элементов, которые крепятся к агрегату. Вот здесь аппарат-«воздушник» выигрывает у своего собрата. Причина в том, что он выполняется в форме моноблока. Что касается агрегата с водяным охлаждением, то здесь присутствует целая система трубок. В комплексе о компактности и речи быть не может.

  • Низкий уровень  надежности. Это также ложный стереотип. На практике «воздушники» показывают себя с лучшей стороны и ломаются много реже. Существует статистика, согласно которой почти в 20 процентах случаев причиной поломки классического мотора является  неисправность жидкостной системы охлаждения. В свою очередь, у «воздушника» потенциально опасные элементы, такие как помпа, термостат, система многочисленных трубок и радиатор, отсутствуют. Конструкция проще - отсюда и надежность.

  • Шумность. Здесь сложно не согласиться. Мотор, оборудованный воздушным охлаждением, действительно работает громче. При этом снизить уровень шума до меньшей величины не представляется возможным. Причина в том, что в «воздушнике» не предусмотрена шумоизоляция. Более того, возникающие в процессе работы шумы из-за конструктивных особенностей агрегата могут усиливаться еще больше. По этой причине конструкторы ставят главной задачей увеличение жесткости каждого из элементов, четкий подбор деталей по уровню расширения. Единственное, что можно снизить - шум от работы вентилятора, но это выручает незначительно.

  • Небольшой ресурс. Такое утверждение также ошибочно. Объясняется этот стереотип халатным отношением разработчиков к совершенствованию «воздушника». Из-за неравномерности охлаждения ранее нарушалась конструкция цилиндров, увеличивались зазоры, загрязнялся смазывающий состав. Как следствие, износ  деталей возрастал. Но со временем инженерам удалость добиться равномерности охлаждения. Так что эта проблема отпала. Стоит отметить еще один важный аспект. В «воздушниках» проще организовать оптимальную температуру стенок мотора. По этой причине трение колец о стенки снижается, уменьшается износ изделий, дольше служит смазывающий состав. Кроме того, мотор с воздушным  охлаждением меньшее время находится в холодном состоянии. По этой причине износ, наоборот, меньше.

  • Низкая мощность. Существует еще одно мнение, что «воздушники» слабее обычных моторов. Объясняется это просто. При росте нагрузки увеличивается температура двигателя. Как следствие, растет и уровень нагрева воздуха, который применяется для приготовления горючей смеси. Итог - падение отдачи мотора. С другой стороны, недавно был проведен ряд исследований в этой сфере. Так вот. Разница коэффициентов наполнения незначительна и составляет 3-3,5 процента. Чем выше обороты, тем ниже разница в мощности. Так что теоретически проблема снижения мощности решается путем повышения частоты вращения.


Итоги

Возникает логичный вопрос, почему же тогда производители отказались от применения столь эффективного охлаждения, если оно в ряде случаев даже лучше своих собратьев. Главные причины как раз заключаются в низкой эффективности охлаждения и высокой себестоимости производства. Кроме того, действует стадный инстинкт. Все производители перешли на водяное охлаждение, привыкли к нему и автолюбители. По этой причине менять что-то кардинально уже и нет необходимости.

Стоимость ремонтаНайти запчасть

Применение воздушного охлаждения.