Передовые технологии системы охлаждения

Передовые технологии системы охлаждения

Достижения в технологиях охлаждения двигателя и терморегулирования привели к появлению множества небольших, но заметных изменений в современном автомобиле.

 

Эти изменения делаются с учетом производительности, выбросов и экономии топлива двигателя внутреннего сгорания. Наряду с любой новой технологией возникает необходимость обучения специалистов, и появляется потенциал для новых услуг и продаж запчастей.

Двигатель внутреннего сгорания - действительно удивительная машина. Однако его способность преобразовывать химическую энергию топлива в полезную работу не очень эффективна. Исторически только около 20 процентов энергии, создаваемой в процессе сгорания, было преобразовано в полезную работу, необходимую для движения автомобиля. Подавляющее большинство этой потраченной энергии было потеряно в виде тепла. Решение этой проблемы имеет важное значение и стало приоритетом всех производителей. Тепло - это потерянная энергия, которая, будучи минимизированной, может значительно снизить расход топлива и минимизировать выбросы. По словам инженеров из Массачусетского технологического института (MIT), теплопередача приводит к потере объемной эффективности и общей потере производительности. Кроме того, избыточное тепло приводит к возникновению детонации двигателя. Неспособность быстро нагреть двигатель во время запуска может также привести к ухудшению смесеобразования, что влияет на потребление топлива и выбросы вредных веществ.

Системы охлаждения с вентилятором управляемым блоком управления, становятся стандартом

Итак, вопрос, который ставят технические специалисты, заключается в том, почему эффективность охлаждения является проблемой сейчас, когда ее не было в течение последних 100 лет? Ответ сложен и прост. Если вы контролируете температуру, вы можете лучше контролировать экономию топлива и выбросы. Это становится все более важным, поскольку двигатели уменьшаются. Исторически, чем больше объем двигателя, тем меньше тепловой КПД. Учитывая нынешнюю тенденцию к «даунсайзингу», управление температурой является ключевым фактором.

Производители в автомобильном мире обращаются к управлению температурой различными способами, включая использование электрических водяных насосов, передовые стратегии управления вентиляторами, управление потоком охлаждающей жидкости и другие технологии, направленные на повышение теплового КПД. В некоторых случаях производители утверждают, что достигли 35-40-процентной эффективности при внедрении этих новых технологий.

Электрические водяные насосы

Электрические водяные насосы - это технология, которую мы видели уже довольно давно. Первоначально, электрические насосы были замечены в производстве на гибридных электромобилях. Прелесть этих насосов в том, что они не требуют ременной передачи от двигателя. Привод с ременным приводом от двигателя по существу означал, что каждый раз, когда двигатель вращался, включался и насос, и частота вращения насоса соответствовала частоте вращения двигателя. Электрический насос можно включать и выключать, позволяя настроить стратегию модуля управления двигателем таким образом, чтобы предотвратить поток охлаждающей жидкости во время запуска, позволяя двигателю быстро прогреваться и, следовательно, минимизировать выбросы и расход топлива. Отсоединение водяного насоса от двигателя также снижает механические потери двигателя и, следовательно, снижает расход топлива.

Электрические водяные насосы позволяют точно контролировать стратегии управления температурой

Вентиляторы охлаждения

Большинство традиционных контуров охлаждающего вентилятора работают, чтобы обеспечить либо «включенное», либо «выключенное» рабочее состояние, которое определяется стратегией блока управления на основе входных данных, таких как температура охлаждающей жидкости и требование или давление системы кондиционирования. В некоторых случаях работа вентиляторов на половинной скорости достигается за счет использования 5-контактного реле или другой конфигурации для питания двух вентиляторов последовательно, чтобы они работали с половиной их функциональной мощности. При попытке поддерживать заданную рабочую температуру эта стратегия работала хорошо.

Однако, пытаясь точно контролировать температуру, некоторые производители перешли на вентилятор с рабочим циклом. Этот стиль управления вентилятором действительно служит двум целям; чтобы обеспечить точный контроль температуры и минимизировать ток, необходимый для работы вентилятора, оба из которых помогают достичь общей эффективности.

Вентиляторы с рабочим циклом управляются модулем управления двигателем или модулем вентилятора охлаждения, который выдает сигнал для вращения вентилятора. Рабочий цикл можно рассматривать как процент времени за цикл на данной частоте. Например, при высоких температурах рабочий цикл может составлять 100 процентов, что означает работу вентилятора или вентиляторов на полной скорости. Для обеспечения работы на половинной скорости использовался бы режим управления рабочим циклом в 50 процентов.

Общее преимущество использования вентиляторов с управлением рабочим циклом состоит в том, что можно достичь нескольких скоростей вращения вентилятора для различных сценариев охлаждения и управления температурным режимом.

Активные жалюзи-решетки

Многие производители повышают эффективность использования топлива благодаря активным жалюзи-решеткам. Эта технология позволяет закрывать заслонку, расположенную перед радиатором, при запуске или в другое время во время работы. Система жалюзи имеет две цели, одна из которых предназначена для функционирования системы охлаждения, а другая - для улучшения аэродинамики транспортного средства для снижения расхода топлива.

Активные жалюзи-решетки используются в Prius 2020MY

Управление потоком охлаждающей жидкости

Многие производители продолжают использовать традиционные водяные насосы с приводом от двигателя, но перешли к клапану управления охлаждающей жидкостью или серии клапанов для быстрого прогрева или для точного управления потоком охлаждающей жидкости более изощренным способом, чем традиционный термостат.

Эти устройства в их более простых формах ничем не отличаются от перепускных клапанов активной зоны нагревателя, которые многие производители используют в течение многих лет. Они просто блокируют поток охлаждающей жидкости в определенные части системы охлаждения и обогрева при различных режимах работы двигателя, таких как запуск, для более точного контроля температуры.

Термостат, управляемый картой, позволяет точно контролировать температуру двигателя

В более продвинутых конфигурациях клапаны представляют собой более централизованную форму управления потоком охлаждающей жидкости, в которой используется многопозиционная конфигурация клапана, позволяющая одному клапану управления потоком распределять охлаждающую жидкость на основе стратегии управления температурным режимом.

Электрические термостаты

Электрический термостат позволяет более точно контролировать температуру двигателя. Традиционно, термостаты типа восковых гранул открывались при определенной температуре двигателя, а после достижения этой температуры оставались открытыми. Преимущество электрического / электронного термостата, также называемого термостатом с управлением по карте, заключается в возможности более точного управления температурой двигателя в широком диапазоне критериев работы.

Клапаны управления охлаждающей жидкостью позволяют модулю управления двигателем точно контролировать поток охлаждающей жидкости через двигатель и связанные с ним компоненты

Большинство конструкций этого термостата содержат датчик температуры охлаждающей жидкости и нагревательный элемент, позволяющий открывать термостат по требованию.

Диагностика неисправностей системы охлаждения

Диагностика проблем системы охлаждения прошла долгий путь. Раньше диагностика состояла в том, что механик, проверял натяжение ремня и шевелил вентилятором, чтобы проверить, не было ли люфта в водяном насосе. Быстрый визуальный осмотр на предмет утечек охлаждающей жидкости, а также осмотр шлангов охлаждения давал общую картину состояния системы охлаждения. Само собой разумеется, современные системы потребуют немного больше усилий, инструментов и ресурсов.

Диагностика проблем охлаждения в автомобилях с этими новыми технологиями требует от технического специалиста доступа к нескольким ключевым диагностическим ресурсам, включая информацию об обслуживании и диагностический сканер. Различия между платформами производителя потребуют от механика сбора критически важной информации о работе системы и ее общей функции. Для этого может потребоваться возможность доступа к заводской сервисной информации.  Временами, когда эти технологии выходят из строя, они сопровождаются диагностическими кодами неисправностей (DTC). Возможность извлечения кодов и дальнейшего тестирования этих систем с помощью двунаправленного контроля или активных тестов также потребует использования сканирующего инструмента, который поддерживает такие функции.

Прогноз

Хотя здесь нет единой технологии, которая была бы очень сложной, ясно, что подход к управлению температурным режимом - это усовершенствование компонентов, с которыми мы все знакомы, для достижения общей конечной цели теплового кпд на уровнях, которые были невозможны с более старыми технологии систем охлаждения. Как это начинает влиять на вторичный рынок, еще неизвестно. Тем не менее, уже сейчас мы видим необходимость в изучении этих систем для возможности диагностики и ремонта их в будущем.

   Похожие материалы (по тегу)

Авторизуйтесь, чтобы получить возможность оставлять комментарии

Подписка на новости


* Вы всегда можете отказаться от получения дайджеста, но уверяем, что с нами интересно.

Вход

Запомнить меня