Призначення і принцип роботи вентилятора системи охолодження

Так як робота двигуна внутрішнього згоряння пов'язана не тільки з високими механічними навантаженнями, але і з критично високими температурами. Для підтримки робочої температури силового агрегату, щоб він не вийшов з ладу через великі навантажень, кожна модифікація оснащується системою охолодження. Існує повітряне і рідинне охолодження. Детально про пристрій охолодження мотора розповідається в іншому огляді.

Щоб відводити надлишок тепла від двигуна, в рідинних системах охолодження присутній радіатор, а в деяких моделях авто він не один. Поруч з цим елементом встановлюється вентилятор. Розглянемо призначення цієї деталі, за яким принципом вона працює, як вона влаштована, і що робити, якщо механізм вийшов з ладу в дорозі.

Що таке вентилятор радіатора автомобіля

Коли мотор працює, він виділяє велику кількість тепла. Сам блок циліндрів класичного ДВС влаштований так, що в його стінках є порожнина, яка заповнюється рідиною (сорочка охолодження). У пристрій системи охолодження входить водяний насос, який працює, поки обертається колінчастий вал. Він приєднаний до колінчастого валу через ремінь ГРМ (детально про нього читайте окремо). Цей механізм створює циркуляцію робочої рідини в системі, завдяки чому з її допомогою відводиться тепло від стінок двигуна.

Гарячий тосол або антифриз йде від мотора до радіатора. Цей елемент виглядає у формі теплообмінника з великою кількістю тонких трубок і ребер охолодження для збільшення контактної поверхні. Детальніше про пристрій, різновидах і принцип роботи радіаторів розповідається тут.

Від радіатора є користь тільки коли автомобіль рухається. В цей час зустрічний потік прохолодного повітря обдуває поверхню радіатора, завдяки чому відбувається теплообмін. Звичайно, його ефективність залежить від температури навколишнього середовища, але під час руху цей потік все одно набагато прохолодніше, ніж рідина охолодження ДВС.

Принцип роботи охолодження одночасно є його недоліком - максимальне охолодження можливо тільки коли машина рухається (холодне повітря повинен пронизувати теплообмінник). У міських умовах неможливо забезпечити постійний процес через світлофорів і частих заторів в мегаполісах. Єдине рішення даної проблеми - створити примусове нагнітання повітря на поверхню радіатора. Якраз цю функцію виконує вентилятор.

Коли температура двигуна підвищується, спрацьовують датчики і включається обдув теплообмінника. Якщо точніше, то лопаті налаштовані так, щоб потік повітря не подавався проти його руху, а всмоктується. Завдяки цьому пристрій здатний посилити обдув радіатора навіть під час руху авто, а коли транспорт стоїть, в підкапотний простір надходить свіже повітря, а не задіюється гаряче середовище біля мотора.

У старих автомобілях вентилятор жорстко закріплювався на колінчастому валу, завдяки чому він мав постійний привід. Якщо влітку подібний процес тільки на користь силового агрегату, то в зимовий період надмірне охолодження мотору не на користь. Ця особливість постійної роботи пристрою спонукала інженерів розробити аналог, який працював би тільки в тому випадку, коли це було потрібно б.

Пристрій і види вентилятора

Незважаючи на ключове значення для системи охолодження, даний механізм має досить простий пристрій. Незалежно від модифікацій, конструкція вентилятора буде складатися з трьох елементів:

• Кожуха, який є основою механізму, і встановлюється на сам радіатор. Особливість цього елемента в тому, що його конструкція змушує працювати потік повітря тільки в одному напрямку - не розсіюється при контакті з теплообмінником, а проходити крізь нього. Така конструкція кожуха дозволяє більш ефективно охолоджувати радіатор;
• Крильчатки. Кожна лопать трохи зміщена щодо осі, як і у будь-якого вентилятора, але так, щоб при їх обертанні повітря всмоктується через теплообмінник. Зазвичай цей елемент варто з 4-х або більше лопатей;
• Приводу.

Залежно від моделі пристрою привід може мати різний тип. Існує три основні різновиди:

• механічна;
• гідромеханічна;
• Електрична.

Розглянемо кожну модифікацію окремо.

механічний привід

Механічний привід має простий пристрій. По суті, такий тип вентиляторів має постійне підключення. Залежно від особливостей мотора він може з'єднуватися з коленвалом через шків або через ремінь ГРМ. Запуск мотора відразу ж призводить до роботи крильчатки, виконується постійний обдув теплообмінника і силового агрегату.

Недолік цього типу вентиляторів полягає в тому, що він охолоджує радіатор, навіть коли в цьому немає необхідності. Наприклад, при прогріванні холодного двигуна важливо, щоб агрегат вийшов на робочу температуру, а в зимовий період це відбувається довше через занадто холодної рідини. Будь-яка несправність такого механізму може серйозно позначитися на роботі силового агрегату, так як частина крутного моменту використовується і на обертальний елемент вентилятора.

Також подібна компоновка не дозволяє збільшувати швидкість обертання лопатей окремо від роботи мотора. З цих причин така модифікація не використовується в сучасних автомобілях.

гідромеханічний привід

Гідромеханічний привід - більш вдосконалений варіант, який також працює від силового агрегату. Тільки в його конструкції є кілька додаткових елементів. В такому вентиляторі використовується спеціальна муфта, яка має вязкостний або гідравлічний тип спрацьовування. Незважаючи на відмінності, вони мають однаковий принцип дії. У гідравлічному варіанті обертання крильчатки залежить від кількості що надходить в нього масла.

Вязкостная муфта забезпечує запуск і зупинку вентилятора за рахунок зміни температури силіконового наповнювача (міняється його щільність). Так як подібні механізми мають складну конструкцію, і рух лопатей залежить від робочої рідини, то вони подібно механічному аналогу також вкрай рідко використовуються в сучасних машинах.

Електричний привід

Електричний привід - найнадійніший і разом з тим простий варіант, який використовується у всіх сучасних авто. У конструкції такого вентилятора є електродвигун, що приводить в рух крильчатку. Даний тип приводу має електричний або електромагнітний принцип спрацьовування. Друга модифікація частіше зустрічається у вантажівках. Електромагнітна муфта має наступну будову.

Електромагніт насаджений на маточину, яка з'єднується з якорем електромотора через пластинчасту пружину, і здатна обертатися. У спокійному стані електромагніт не працює. Але як тільки ОЖ досягає приблизно 80-85 градусів, термодатчик замикає контакти магніту. Він створює магнітне поле, завдяки чому притягує до себе якір електромотора. Цей елемент потрапляє в котушку, і активується обертання лопатей. Але через складність в конструкції така схема не використовується в легковому транспорті.

Використання електроніки дозволяє забезпечити кілька режимів роботи пристрою в залежності від температури охолоджуючої рідини і оборотів коленвала. Особливість такого приводу в тому, що його включення може відбуватися незалежно від роботи ДВС. Наприклад, поки мотор прогрівається, вентилятор не працює, а коли ОЖ досягає пікової температури, починає обертатися крильчатка.

Щоб забезпечити систему охолодження додатковим потоком повітря, в останньому випадку досить прикрутити вентилятор на відповідне місце і з'єднати його з бортовою проводкою автомобіля. Так як подібна модифікація використовується в сучасних транспортних засобах, далі ми розглянемо принцип роботи саме даного типу вентиляторів.

Принцип роботи вентилятора охолодження ДВС

Щоб при необхідності вентилятор спрацьовував, він з'єднується з ще однією системою, що забезпечує моніторинг робочого середовища. В її пристрій в залежності від модифікації входить температурний датчик охолоджуючої рідини і реле вентилятора. Ця електричний ланцюг з'єднана з електромотором вентилятора.

Працює така проста система наступним чином. Датчик, встановлений на вході в радіатор, фіксує температуру ОЖ. Як тільки вона підніметься до відповідного значення, пристрій посилає електричний сигнал на реле. У цей момент спрацьовує електромагнітний контакт, і включається електричний мотор. Коли температура в магістралі падає, сигнал від датчика перестає надходити, і контакт реле розмикається - крильчатка перестає обертатися.

У більш просунутих системах встановлюється два температурних сенсора. Один стоїть на вході ОЖ в радіатор, а інший - на виході. Вентилятор в цьому випадку включається самим блоком управління, який визначає цей момент по різниці в показниках між цими датчиками. Крім цього параметра мікропроцесор враховує силу натискання на педаль газу (або відкриття дроселя), Обороти ДВС і свідчення інших датчиків.

У деяких автомобілях для поліпшення роботи системи охолодження використовується два вентилятора. Наявність додаткового обертового елемента дозволяє прискорювати охолодження теплообмінника за рахунок більшого потоку прохолодного повітря. Управління такою системою також здійснюється блоком управління. В цьому випадку в процесорі спрацьовує більше алгоритмів. Завдяки цьому електроніка може не тільки змінювати швидкість обертання лопатей, а й відключати один з вентиляторів або обидва.

Також багато автомобілів оснащені системою, в якій вентилятор деякий час продовжує працювати після вимкнення ДВС. Це необхідно, щоб після інтенсивної роботи гарячий мотор продовжував деякий час охолоджуватися. Коли мотор глушиться, охолоджуюча рідина перестає циркулювати по системі, через що температура в агрегаті різко підскакує, а теплообмін не виконується.

Таке відбувається вкрай рідко, але якщо мотор працював при максимальній температурі, і був заглушений, тосол може почати закипіти і утворити повітряну пробку. Щоб уникнути подібної навантаження в деяких машинах вентилятор продовжує нагнітати повітря на блок циліндрів. Цей процес називається вільний вибіг вентилятора.

Основні несправності вентилятора радіатора

Незважаючи на просту конструкцію і високу надійність, вентилятори системи охолодження теж виходять з ладу, як і будь-який інший механізм в машині. Тому може бути багато різних причин. Розглянемо найпоширеніші поломки і як їх усувати.

Найчастіше водії стикаються з наступними несправностями:

• Під час роботи мотора (автомобіль тривалий час стоїть) примусовий обдув теплообмінника не включається;
• Вентилятор спрацьовує при більш високих температурах;
• Нагнітання повітря на радіатор виконується постійно;
• Лопаті починають обертатися набагато раніше, ніж охолоджуюча рідина досягне необхідного нагрівання;
• Вентилятор занадто часто включається, але лампочка перегріву мотора не спрацьовує. В цьому випадку слід перевірити, наскільки забруднилися осередки радіатора, так як повітря повинен не просто чинити на поверхню теплообмінника, а проходити крізь нього;
• Коли обдув радіатора включається, потік йде не в підкапотний простір, а подається в зворотному напрямку. Причина такої роботи в неправильній терморегулятори кабелів (потрібно поміняти місцями полюси електромотора);
• Облом або деформація лопаті. Перш ніж змінювати крильчатку на нову, необхідно з'ясувати причину такої поломки. Іноді таке може відбуватися при неписьменної установці або монтажі вентилятора, не призначеного для даної моделі авто. В іншому поломка лопатей - наслідки природного зносу матеріалу.

Хоча всі перераховані «симптоми» небажані для належної роботи силового агрегату, найгірше, якщо вентилятор взагалі не включається. Це так, тому що в даному випадку перегрів мотора забезпечений. Якщо продовжувати експлуатувати його в режимі підвищених температур, він швидко вийде з ладу.

У разі спрацювання вентилятора при температурі, що перевищує показник в 80-85 градусів (найчастіше таке відбувається після заміни термодатчика), слід перевірити, чи правильно підібраний температурний датчик ОЖ. Існують модифікації для транспорту, що експлуатується в північних широтах. В цьому випадку пристрій налаштовано на спрацьовування при більш високих температурах.

Також до перегріву може привести несправний термостат. Детально про цей пристрій розповідає тут. У цьому випадку одна сторона системи охолодження буде надмірно гарячої, а інша - холодної.

Причиною поломки системи примусового охолодження (не пов'язана з термостатом) може бути вихід з ладу одного з датчиків (якщо їх декілька) температури ОЖ, поломкою електродвигуна мотора або втрата контакту в електроланцюзі (наприклад, зламалася жила проводу, ушкодилася ізоляція або окислився контакт). Спочатку потрібно провести візуальний огляд електропроводки та контактів.

Окремо варто згадати нечасто зустрічається проблему працюючого вентилятора при холодному моторі. Ця проблема характерна для автомобілів, оснащених системою кондиціонування салону.

Детально про неї розповідається в цьому відео:

ПРАЦЮЄ ВЕНТИЛЯТОР на ХОЛОДНОМУ ДВИГУНІ. ЩО РОБИТИ. Для всіх машин з кондиціонером.

Також систему можна протестувати наступними способами:

1. «Продзвонити» проводку за допомогою тестера, мультиметра або «контрольки»;
2. На працездатність електромотор можна перевірити, якщо підключити його безпосередньо до акумуляторної батареї. При цьому важливо дотримуватись полярності. Якщо двигун спрацює, то проблема в проводах, поганому контакті або в температурному датчику;
3. Справність датчика перевіряється замиканням його проводів. Якщо при цьому вентилятор включається, значить, термодатчик потрібно замінити.

Варто врахувати, що для багатьох останніх моделей автомобілів подібна діагностика недоступна через те, що проводка в них може бути добре захована, а дістатися до датчика не завжди легко. Але якщо з вентилятором або одним з компонентів системи будуть неполадки, електронний блок управління відразу видасть помилку. У більшості випадків на панелі приладів загориться значок мотора. Деякі бортові системи дозволяють провести стандартну самодіагностику. Про те, як можна викликати відповідне меню на екрані бортового комп'ютера, читайте тут. В іншому випадку потрібно відправитися на комп'ютерну діагностику.

Що стосується раннього спрацьовування вентилятора, то часто це є симптомом несправного термодатчика охолоджуючої рідини. Хоча під цим висновком не зможе підписатися кожен автомеханік, якщо двигун нормально виходить на робочу температуру, то не варто переживати, що система включається раніше, ніж потрібно. Набагато страшніше для ДВС його перегрів. Але якщо для водія важливо, щоб автомобіль відповідав екологічним стандартам, то дану проблему потрібно вирішити, так як в холодному моторі повітряно-паливна суміш згорає не так ефективно. Згодом це негативно позначиться на каталізаторі (про те, навіщо він потрібен в машині, читайте тут).

Якщо двигун вентилятора працює постійно, це симптом вийшов з ладу датчика, але частіше таке відбувається через «злиплих» контактів в реле (або згоріла котушка електромагнітного елемента, якщо в машині використовується дана модифікація). Якщо зламається термостат, то найчастіше радіатор буде холодним, і вентилятор не буде працювати, навіть при критичній температурі мотора. Таке відбувається, коли термостат заклинило в закритому положенні. Якщо ж він заблокувався у відкритому стані, то холодний ДВС буде занадто довго виходити на робочу температуру (охолоджуюча рідина відразу циркулює по великому колу, і мотор не нагрівається).

Що робити, якщо вентилятор вийшов з ладу в поїздці?

Нерідко поломка вентилятора охолодження відбувається десь в дорозі. Якщо він перестав працювати, то в міському режимі антифриз обов'язково закипить. Ось парочка хитрощів, які можуть допомогти в цьому випадку:

• По-перше, якщо поломка сталася на трасі, то в швидкісному режимі легше забезпечити обдув теплообмінника. Для цього достатньо рухатися зі швидкістю не нижче 60 км / ч. В цьому випадку прохолодне повітря у великих кількостях надходитиме на радіатор. В принципі, на цьому режимі вентилятор рідко коли включається, тому система буде працювати в штатному режимі.
• По-друге, опалювальна система салону задіє теплову енергію системи охолодження, тому в екстреному режимі можна включити обігрів, щоб задіяти радіатор опалення. Звичайно, влітку їхати з включеним обігрівом салону то ще задоволення, зате двигун не вийде з ладу.
• По-третє, можна рухатися короткими «перебіжками». Перш ніж стрілка температури ОЖ досягне максимального значення, зупиняємося, глушимо двигун, відкриваємо капот і чекаємо, поки він трохи охолоне. Ні в якому разі при цій процедурі не можна поливати агрегат холодною водою, щоб не нарватися на тріщину блоку циліндрів або головки. Звичайно, в такому режимі подорож значно затягнеться, але машина буде в цілості.

Однак перш ніж виконувати подібні процедури, слід перевірити, чому вентилятор не включається. Якщо проблема в проводці або датчику, то заради економії часу можна підключити електромотор безпосередньо до акумулятора. Не варто переживати, що батарея розрядиться. Якщо генератор справний, то поки ДВС працює, бортова система живиться від нього. Детальніше про роботу генератора читайте окремо.

Хоча в багатьох автомобілях заміну нагнітача повітря можна виконати самостійно, якщо автомобіль ще перебуває на гарантії, краще скористатися послугами сервісного центру.

Питання та відповіді:

Як називається вентилятор на двигуні? Вентилятор радіатора ще називається кулером. У деяких автомобілях встановлюється подвійний кулер (два незалежні один від одного вентилятори).

Коли повинен вмикатися вентилятор у машині? Зазвичай він включається, коли машина довго стоїть чи перебуває у тягучці. Кулер вмикається, коли температура ОЖ перевищує робочий показник.

Як працює автомобільний вентилятор? Під час роботи двигун набирає температуру. Щоб не перегрітися, спрацьовує датчик, який активує привід вентилятора. Залежно від моделі авто вентилятор працюватиме в різних режимах.

Як вентилятор охолоджує двигун? Коли вмикається кулер, його лопаті або всмоктують холодне повітря через теплообмінник, або нагнітають його на радіатор. Це прискорює процес теплообміну і антифриз охолоджується.