El paper del ventilador en la refrigeració líquida

La transferència de calor generada durant el funcionament del motor a l'atmosfera requereix un bufat constant del radiador del sistema de refrigeració. La intensitat del flux d'aire d'alta velocitat que arriba no sempre és suficient per a això. A baixes velocitats i punts, entra en joc un ventilador de refrigeració addicional dissenyat especialment.

Diagrama esquemàtic de la injecció d'aire al radiador

És possible assegurar el pas de masses d'aire a través de l'estructura de niu d'abella del radiador de dues maneres: forçar l'aire al llarg de la direcció del flux natural des de l'exterior o crear un buit des de l'interior. No hi ha cap diferència fonamental, sobretot si s'utilitza un sistema d'escuts d'aire - difusors. Proporcionen un cabal mínim per a turbulències inútils al voltant de les pales del ventilador.

Així, hi ha dues opcions típiques per organitzar el bufat. En el primer cas, el ventilador es troba al marc del motor o del radiador al compartiment del motor i crea un flux de pressió al motor, agafant aire de l'exterior i passant-lo pel radiador. Per evitar que les pales funcionin al ralentí, l'espai entre el radiador i l'impulsor es tanca el més hermèticament possible amb un difusor de plàstic o metall. La seva forma també afavoreix l'ús de la màxima àrea de bresca, ja que el diàmetre del ventilador sol ser molt més petit que les dimensions geomètriques del dissipador de calor.

Quan l'impulsor es troba a la part davantera, l'accionament del ventilador només és possible des d'un motor elèctric, ja que el nucli del radiador impedeix la connexió mecànica amb el motor. En ambdós casos, la forma escollida del dissipador de calor i l'eficiència de refrigeració requerida poden obligar a utilitzar un ventilador doble amb impulsors de menor diàmetre. Aquest enfocament sol anar acompanyat d'una complicació de l'algoritme de funcionament, els ventiladors es poden canviar per separat, ajustant la intensitat del flux d'aire en funció de la càrrega i la temperatura.

El propi impulsor del ventilador pot tenir un disseny força complex i aerodinàmic. Té una sèrie de requisits:

• el nombre, la forma, el perfil i el pas de les pales han d'assegurar pèrdues mínimes sense introduir costos energètics addicionals per a la mòlta inútil de l'aire;
• en un rang determinat de velocitats de rotació, s'exclou l'aturada del flux, en cas contrari, la caiguda de l'eficiència afectarà el règim tèrmic;
• el ventilador ha d'estar equilibrat i no crear vibracions tant mecàniques com aerodinàmiques que puguin carregar els coixinets i les parts del motor adjacents, especialment les estructures primes del radiador;
• el soroll de l'impulsor també es minimitza d'acord amb la tendència general de reduir el fons acústic produït pels vehicles.

Si comparem els ventiladors dels cotxes moderns amb les hèlixs primitives fa mig segle, podem observar que la ciència ha treballat amb detalls tan evidents. Això es pot veure fins i tot a l'exterior, i durant el funcionament, un bon ventilador gairebé silenciosament crea una pressió d'aire inesperadament potent.

Tipus d'accionament del ventilador

La creació d'un flux d'aire intens requereix una quantitat important de potència d'accionament del ventilador. L'energia per a això es pot extreure del motor de diverses maneres.

Rotació contínua des d'una politja

En els primers dissenys més senzills, l'impulsor del ventilador es va posar simplement a la politja de la corretja de transmissió de la bomba d'aigua. El rendiment va ser proporcionat per l'impressionant diàmetre de la circumferència de les fulles, que eren simplement plaques metàl·liques doblegades. No hi havia requisits per al soroll, el motor vell proper amortigua tots els sons.

La velocitat de gir era directament proporcional a les revolucions del cigonyal. Hi havia un cert element de control de la temperatura, ja que amb un augment de la càrrega del motor i, per tant, la seva velocitat, el ventilador també va començar a impulsar l'aire a través del radiador de manera més intensa. Els deflectors poques vegades es van instal·lar, tot es compensava amb radiadors sobredimensionats i un gran volum d'aigua de refrigeració. No obstant això, el concepte de sobreescalfament era molt conegut pels conductors de l'època, sent el preu a pagar per la senzillesa i la falta de reflexió.

Acoblaments viscosos

Els sistemes primitius tenien diversos inconvenients:

• refredament deficient a baixes velocitats a causa de la baixa velocitat de la unitat directa;
• amb un augment de la mida de l'impulsor i un canvi en la relació d'engranatges per augmentar el flux d'aire al ralentí, el motor va començar a refredar-se amb una velocitat creixent i el consum de combustible per a la rotació estúpida de l'hèlix va assolir un valor significatiu;
• mentre el motor s'escalfava, el ventilador continuava refredant obstinadament el compartiment del motor, fent exactament la tasca contrària.

Estava clar que els augments addicionals de l'eficiència i la potència del motor requeririen un control de la velocitat del ventilador. El problema es va resoldre fins a cert punt mitjançant un mecanisme conegut en la tècnica com a acoblament viscós. Però aquí s'ha d'ordenar d'una manera especial.

L'embragatge del ventilador, si l'imaginem de manera simplificada i sense tenir en compte diverses versions, consta de dos discos dentats, entre els quals hi ha un fluid anomenat no newtonià, és a dir, oli de silicona, que canvia de viscositat en funció de la velocitat relativa de moviment de les seves capes. Fins a una connexió seriosa entre els discos a través d'un gel viscós en el qual es convertirà. Només queda col·locar-hi una vàlvula sensible a la temperatura, que subministrarà aquest líquid a l'espai amb un augment de la temperatura del motor. Un disseny molt reeixit, malauradament, no sempre fiable i durador. Però s'utilitza sovint.

El rotor es va connectar a una politja que girava des del cigonyal i es va col·locar un impulsor a l'estator. A altes temperatures i altes velocitats, el ventilador produïa el màxim rendiment, que es requeria. Sense treure l'excés d'energia quan no es necessita flux d'aire.

Embragatge magnètic

Per no patir amb productes químics a l'acoblament que no sempre són estables i duradors, sovint s'utilitza una solució més entenedora des del punt de vista de l'enginyeria elèctrica. L'embragatge electromagnètic està format per discos de fricció que estan en contacte i transmeten la rotació sota l'acció d'un corrent subministrat a l'electroimant. El corrent venia d'un relé de control que es tancava a través d'un sensor de temperatura, normalment muntat en un radiador. Tan bon punt es va determinar un flux d'aire insuficient, és a dir, el líquid del radiador es va sobreescalfar, els contactes es van tancar, l'embragatge va funcionar i l'impulsor va girar amb la mateixa corretja a través de les politges. El mètode s'utilitza sovint en camions pesats amb ventiladors potents.

accionament elèctric directe

Molt sovint, en els cotxes de passatgers s'utilitza un ventilador amb un impulsor muntat directament a l'eix del motor. L'alimentació d'aquest motor es proporciona de la mateixa manera que en el cas descrit amb un embragatge elèctric, només aquí no es requereix una transmissió per corretja en V amb politges. Quan cal, el motor elèctric crea un flux d'aire, s'apaga a temperatura normal. El mètode es va implementar amb l'aparició de motors elèctrics compactes i potents.

Una qualitat convenient d'aquesta unitat és la capacitat de treballar amb el motor aturat. Els sistemes de refrigeració moderns estan molt carregats, i si el flux d'aire s'atura bruscament i la bomba no funciona, és possible un sobreescalfament local en llocs amb una temperatura màxima. O gasolina bullint al sistema de combustible. El ventilador pot funcionar durant una estona després d'aturar-se per evitar problemes.

Problemes, mal funcionament i reparacions

Encendre el ventilador ja es pot considerar un mode d'emergència, ja que no és el ventilador el que regula la temperatura, sinó el termòstat. Per tant, el sistema de flux d'aire forçat es fa de manera molt fiable i rarament falla. Però si el ventilador no s'encén i el motor bull, s'han de comprovar les parts més susceptibles de fallar:

• en una transmissió per corretja, és possible afluixar i lliscar la corretja, així com el seu trencament total, tot això és fàcil de determinar visualment;
• el mètode per comprovar l'acoblament viscós no és tan senzill, però si llisca molt sobre un motor calent, aquest és un senyal de substitució;
• Els accionaments electromagnètics, tant l'embragatge com el motor elèctric, es comproven tancant el sensor, o al motor d'injecció traient el connector del sensor de temperatura del sistema de control del motor, el ventilador hauria de començar a girar.

Un ventilador defectuós pot destruir el motor, perquè el sobreescalfament està ple d'una revisió important. Per tant, és impossible conduir amb aquests defectes fins i tot a l'hivern. Les peces fallides s'han de substituir immediatament i només s'han d'utilitzar peces de recanvi d'un fabricant fiable. El preu del problema és el motor, si és impulsat per la temperatura, és possible que les reparacions no ajudin. En aquest context, el cost d'un sensor o d'un motor elèctric és simplement insignificant.