O papel do ventilador no resfriamento líquido

A transferência de calor gerado durante a operação do motor para a atmosfera requer o sopro constante do radiador do sistema de refrigeração. A intensidade do fluxo de ar de alta velocidade que se aproxima nem sempre é suficiente para isso. Em baixas velocidades e paradas completas, uma ventoinha de resfriamento adicional especialmente projetada entra em ação.

Diagrama esquemático de injeção de ar no radiador

É possível garantir a passagem de massas de ar através da estrutura em favo de mel do radiador de duas maneiras - forçando o ar na direção do fluxo natural do lado de fora ou criando um vácuo do lado de dentro. Não há diferença fundamental, especialmente se for usado um sistema de escudos de ar - difusores. Eles fornecem uma taxa de fluxo mínima para turbulência inútil ao redor das pás do ventilador.

Assim, existem duas opções típicas para organizar o sopro. No primeiro caso, a ventoinha está localizada na carcaça do motor ou do radiador no compartimento do motor e cria um fluxo de pressão para o motor, retirando o ar de fora e passando-o pelo radiador. Para evitar que as pás fiquem ociosas, o espaço entre o radiador e o impulsor é fechado o mais firmemente possível com um difusor de plástico ou metal. Seu formato também favorece o aproveitamento da área máxima do favo, já que o diâmetro do ventilador costuma ser bem menor que as dimensões geométricas do dissipador.

Quando o rotor está localizado na parte frontal, o acionamento do ventilador só é possível a partir de um motor elétrico, pois o núcleo do radiador impede a conexão mecânica com o motor. Em ambos os casos, a forma escolhida do dissipador de calor e a eficiência de resfriamento necessária podem forçar o uso de um ventilador duplo com rotores de menor diâmetro. Essa abordagem geralmente é acompanhada por uma complicação do algoritmo de operação, os ventiladores podem ser acionados separadamente, ajustando a intensidade do fluxo de ar dependendo da carga e da temperatura.

O próprio rotor do ventilador pode ter um design bastante complexo e aerodinâmico. Tem uma série de requisitos:

• o número, a forma, o perfil e o passo das lâminas devem garantir perdas mínimas sem introduzir custos adicionais de energia para moagem inútil de ar;
• em uma determinada faixa de velocidades de rotação, a perda de fluxo é excluída, caso contrário, a queda na eficiência afetará o regime térmico;
• o ventilador deve ser equilibrado e não criar vibrações mecânicas e aerodinâmicas que possam sobrecarregar os rolamentos e peças adjacentes do motor, especialmente as estruturas finas do radiador;
• o ruído do impulsor também é minimizado em linha com a tendência geral de redução do ruído de fundo produzido pelos veículos.

Se compararmos os ventiladores de carros modernos com as hélices primitivas de meio século atrás, podemos notar que a ciência trabalhou com detalhes bastante óbvios. Isso pode ser visto mesmo externamente e, durante a operação, um bom ventilador cria quase silenciosamente uma pressão de ar inesperadamente poderosa.

Tipos de acionamento do ventilador

Criar um fluxo de ar intenso requer uma quantidade significativa de potência de acionamento do ventilador. A energia para isso pode ser retirada do motor de várias maneiras.

Rotação contínua de uma polia

Nos primeiros projetos mais simples, o impulsor do ventilador era simplesmente colocado na polia da correia de acionamento da bomba de água. O desempenho foi fornecido pelo impressionante diâmetro da circunferência das lâminas, que eram simplesmente placas de metal dobradas. Não havia requisitos para ruído, o velho motor próximo abafava todos os sons.

A velocidade de rotação era diretamente proporcional às rotações do virabrequim. Um certo elemento de controle de temperatura estava presente, porque com o aumento da carga no motor e, portanto, sua velocidade, o ventilador também começou a conduzir o ar através do radiador de forma mais intensa. Defletores raramente eram instalados, tudo era compensado por radiadores superdimensionados e um grande volume de água de resfriamento. No entanto, o conceito de superaquecimento era bem conhecido dos motoristas da época, sendo o preço a pagar pela simplicidade e falta de pensamento.

Acoplamentos viscosos

Os sistemas primitivos tinham várias desvantagens:

• resfriamento ruim em baixas velocidades devido à baixa velocidade do acionamento direto;
• com um aumento no tamanho do impulsor e uma mudança na relação de transmissão para aumentar o fluxo de ar em marcha lenta, o motor começou a super-resfriar com o aumento da velocidade e o consumo de combustível para a rotação estúpida da hélice atingiu um valor significativo;
• enquanto o motor esquentava, a ventoinha continuava resfriando o compartimento do motor, fazendo exatamente a tarefa oposta.

Ficou claro que aumentos adicionais na eficiência e potência do motor exigiriam controle de velocidade do ventilador. O problema foi resolvido até certo ponto por um mecanismo conhecido na técnica como acoplamento viscoso. Mas aqui deve ser organizado de uma maneira especial.

A embreagem do ventilador, se a imaginarmos de forma simplificada e sem levar em conta várias versões, consiste em dois discos entalhados, entre os quais existe um fluido chamado não newtoniano, ou seja, óleo de silicone, que muda de viscosidade dependendo a velocidade relativa de movimento de suas camadas. Até uma conexão séria entre os discos através de um gel viscoso no qual se transformará. Resta apenas colocar uma válvula sensível à temperatura lá, que fornecerá esse líquido ao espaço com um aumento na temperatura do motor. Um projeto de muito sucesso, infelizmente, nem sempre confiável e durável. Mas muitas vezes usado.

O rotor foi conectado a uma polia girando a partir do virabrequim e um impulsor foi colocado no estator. Em altas temperaturas e altas velocidades, o ventilador produzia desempenho máximo, o que era necessário. Sem tirar o excesso de energia quando o fluxo de ar não é necessário.

Embreagem magnética

Para não sofrer com produtos químicos no acoplamento que nem sempre são estáveis ​​e duráveis, muitas vezes é usada uma solução mais compreensível do ponto de vista da engenharia elétrica. A embreagem eletromagnética consiste em discos de fricção que estão em contato e transmitem rotação sob a ação de uma corrente fornecida ao eletroímã. A corrente vinha de um relé de controle que fechava através de um sensor de temperatura, geralmente montado em um radiador. Assim que o fluxo de ar insuficiente foi determinado, ou seja, o líquido no radiador superaqueceu, os contatos fecharam, a embreagem funcionou e o impulsor foi girado pela mesma correia pelas polias. O método é frequentemente usado em caminhões pesados ​​com ventiladores potentes.

acionamento elétrico direto

Na maioria das vezes, um ventilador com um impulsor montado diretamente no eixo do motor é usado em carros de passeio. A alimentação deste motor é fornecida da mesma forma que no caso descrito com uma embreagem elétrica, apenas um acionamento por correia em V com polias não é necessário aqui. Quando necessário, o motor elétrico cria fluxo de ar, desligando em temperatura normal. O método foi implementado com o advento de motores elétricos compactos e potentes.

Uma qualidade conveniente desse acionamento é a capacidade de trabalhar com o motor parado. Os sistemas de refrigeração modernos são muito carregados e, se o fluxo de ar parar abruptamente e a bomba não funcionar, é possível o superaquecimento local em locais com temperatura máxima. Ou gasolina fervente no sistema de combustível. O ventilador pode funcionar por um tempo depois de parar para evitar problemas.

Problemas, avarias e reparações

Ligar o ventilador já pode ser considerado um modo de emergência, pois não é o ventilador que regula a temperatura, mas sim o termostato. Portanto, o sistema de fluxo de ar forçado é feito de maneira muito confiável e raramente falha. Mas se o ventilador não ligar e o motor ferver, as partes mais suscetíveis a falhas devem ser verificadas:

• em um acionamento por correia, é possível afrouxar e deslizar a correia, bem como sua ruptura completa, tudo isso é fácil de determinar visualmente;
• o método para verificar o acoplamento viscoso não é tão simples, mas se ele escorregar muito em um motor quente, isso é um sinal para substituição;
• acionamentos eletromagnéticos, tanto a embreagem quanto o motor elétrico, são verificados fechando o sensor, ou no motor de injeção, removendo o conector do sensor de temperatura do sistema de controle do motor, o ventilador deve começar a girar.

Um ventilador defeituoso pode destruir o motor, porque o superaquecimento está repleto de uma grande revisão. Portanto, é impossível dirigir com esses defeitos, mesmo no inverno. As peças defeituosas devem ser substituídas imediatamente e somente peças sobressalentes de um fabricante confiável devem ser usadas. O preço do problema é o motor, se for acionado pela temperatura, os reparos podem não ajudar. Neste contexto, o custo de um sensor ou motor elétrico é simplesmente insignificante.