Свобода воздушного охлаждения — Авторевю

Свобода воздушного охлаждения: Запорожец, Fiat 500 или Volkswagen?

Владимир Мельников

Они кажутся игрушечными и вызывают улыбку. Но в сторону высокомерие: микроавтомобильчики оставили макрослед в истории и во многом определили тот мир, в котором мы живем. Это для них строились дороги, это они стали приметой возвращения к мирной послевоенной жизни и символом свободы. Как минимум — свободы передвижения.

Необходимы как воздух: итальянский Fiat 500, немецкий Volkswagen 1200 и советский ЗАЗ-965АЭ. Мал мала меньше!

К рошка сын к отцу пришел, и сказала кроха: «Быть похожим хорошо, двойником быть плохо». Это про Fiat и Запорожец. Кооперация итальянской и советской автопромышленности началась задолго до АвтоВАЗа, ведь прототипом 965-го Запорожца был выбран Fiat 600. Но они, как в старом анекдоте, «не родственники и даже не однофамильцы»: Fiat стал лишь образчиком компоновки, потому что в 50-е годы прошлого века инженеры буквально фонтанировали идеями в сверхкомпактном классе. Разные типы привода, расположения мотора, с десяток вариантов подвесок — кто во что горазд. Только представьте, какой интереснейший вызов — уместить на четырех квадратных метрах двух взрослых, пару детей, место для сумок, приделать двери, крышу и мотор и заставить сносно ехать со скоростью километров 80 в час. При этом конструкция должна быть предельно простой, надежной и дешевой. Теперь понимаете, почему эти автомобильчики — настоящие суперкары?

Самой передовой тогда была признана заднемоторная компоновка с задним же приводом. Двигатель можно вынести за пределы колесной базы, не нужно тянуть под днищем карданный вал, а загрузка ведущих колес получается отличной. Тут, правда, главное — не переборщить, чтобы машинка хоть ­как-то управлялась. У СССР не было опыта создания подобных автомобилей, поэтому в качестве образца и выбрали Fiat. Более того, перед тем как в 1960 году на заводе Коммунар в Запорожье начали выпуск малыша ЗАЗ-965, на дорогах СССР прошел невиданный по масштабам ресурсный тест иностранных микроавтомобилей. Десяток Фиатов, Фольксвагены, BMW 600, Citroen 2CV, экзотический Panhard Dyna и дюжина разнообразных мотоколясок — машины намотали по 50 тысяч километров, половину из которых вне асфальта.

Как же такое выдержал крошечный Fiat 500? От одного хромированного уса бампера до другого меньше трех ­метров, а между колесами едва проходит канализационный люк. Но сколько же в нем обаяния! Fiat согревает, словно кусочек маргариты, пропитанной кьянти: вы только посмотрите на этот цвет. А история его появления? Такое может быть только в Италии. Создать сначала более крупный Fiat 600 с четырехцилиндровым двигателем жидкостного охлаждения, а потом выпустить «пятисотый» с двухцилиндровым воздушником и матерчатой крышей. Не думаю, что все дело только в цене и затратах на производство. Он улыбчивый, эмоциональный, обаятельный и по-итальянски открытый. С 1957 по 1975 год его купили почти четыре миллиона человек! «Пятисотый» стал частью культуры страны, модной пряжкой на апеннинском сапоге: их до сих пор полно в каждом итальянском городке.

Без единой современной опции этот интерьер создает уют и настроение. Изящный руль, аккуратный горизонтальный спидометр. Между сиденьями рычажки стартера и воздушной заслонки карбюратора. Тумблеры на передней панели включают фары и дворники — ничего лишнего в Фиате просто нет. Кресла в салон словно принесли с детского утренника

В Fiat не садишься, а надеваешь его на себя. Отвел в сторону невесомую дверку, нырнул внутрь — и, черт возьми, поместился! Конечно, плечо подпирает боковое стекло, ноги согнуты, голова слегка меняет профиль матерчатой крыши, а уж если чихнешь… В общем, будьте здоровы.

«Пятисотка» удивляет вниманием к мелочам: разлинованная обивка двери, изящная дуга ручки, словно у старого комода, а «курок» замка точь-в-точь как у первых Жигулей

И как хорошо, что рядом нет зрителей. Замок зажигания — вот он, прямо по центру панели, но положения «стартер» у него нет. Щелкаю немногочисленные тумблеры, ищу напольную кнопку рядом с педалями — пусто. Да как же тебя завести? Минут через пять нашел-таки пару рычажков между передними сиденьями. Один включает стартер, а второй управляет воздушной заслонкой карбюратора.

Колесная арка по совместительству работает площадкой для отдыха левой ноги, хотя с такой «короткой» трансмиссией не до отдыха. Малюсенькие педали сильно сдвинуты вправо

Воздушные «пол-литра» затарахтели-заверещали и ворвались в уютный салон соседским перфоратором. Мне кажется, если долго ездить на «пятисотом», то треск уже не выгнать из головы. Но эти 18 л.с. имеют право быть громкими, потому что едут как все 20! Наш Fiat с перешитым кожаным салоном потянул на весах на 541 кг, хотя по паспорту должен быть на 21 кг легче. Но как бодро едет! Коротенькие передачки быстро выводят мотор на предельные 4500 об/мин, «пятисотый» лихо набирает 60 км/ч за 13,4 секунды — и стрелка спидометра гнется дальше! Похоже, в спину дул попутный ветер, потому что Fiat набрал 102 км/ч максималки, хотя по паспорту его предел — 95 км/ч.

В отличие от современных систем, складную крышу Фиата можно открыть за секунду на любой скорости: достаточно отщелкнуть фиксатор — и ветер моментально унесет ее назад

Конечно, к манипулированию педалями и рычагом нужно приноровиться: на сцепление и тормоз наступаешь сверху вниз, передачи включаются нечетко, но какая же легкость в ощущениях! Невесомый руль, восхитительная обзорность и маневренность — едешь и наслаждаешься. А уж если снять капюшон крыши, то и вовсе настоящий праздник. Так и представляешь себе, как мчишь по серпантину вдоль моря, в распахнутые окна дует соленый бриз, а 12-дюймовые шинки велосипедной толщины пищат в каждом повороте. Потому что занос. Вы видели, как Fiat косолапит? Измерения на тех самых ресурсных испытаниях показали, что развал задних колес на ходу меняется в пределах от -1,30º до +8,30º. Представляете: восемь с половиной градусов положительного развала! Татре и не снилось.

Двигатель воздушного охлаждения

Чтобы уберечь двигатель от перегрева, тем самым увеличивая срок безотказной эксплуатации автомобиля, необходима действенная система охлаждения. Предстоящее исследование посвящено «воздушникам», их устройству, а также достоинствам и недостаткам. Изучив предлагаемую информацию, можно сравнить принудительное охлаждение воздухом с жидкостным, чтобы сделать правильный выбор системы.

Чем привлекателен двигатель воздушного охлаждения

В функционирующем моторе температура цилиндров способна достигать 2000 градусов, тогда как оптимально допустимым считается режим 80-90 градусов. Разумеется, в таких экстремальных условиях ни одна деталь не прослужит долго. Для сохранности рабочих фрагментов автомашины двигатель нуждается в достаточно надежной системе охлаждения. Подобные конструкции имеют две разновидности:

1. система, использующая воздушное охлаждение. Здесь в качестве защиты работающего агрегата от перегрева выступает воздух;
2. жидкостное охлаждение ранее, в былые времена осуществлялось обычной водой. Технический прогресс отразился на создании специального вещества, названного антифризом. Также для снижения температуры мотора применяется тосол.

В настоящей публикации подробно рассматривается первая разновидность систем, оберегающих функционирующий двигатель от чрезмерного перегрева. Это позволит несведущему автолюбителю ознакомиться с устройством и принципом работы сложного технологического механизма.

Функции охлаждающих систем

Следует отметить, что поддержание оптимального температурного режима в двигателе автомобиля требует защиты не только от непомерного перегревания, но также от промерзания. Переохлаждение агрегата способно вызвать конденсацию топливно-воздушной смеси, вызванную соприкосновением горючего с прохладной поверхностью цилиндров.

Попадая в картер силовой установки, она приводит к разжижению смазочного вещества, что отражается потерей большинства его полезных характеристик.

Смешивание топлива с маслом вызывает досадное падение мощности мотора. Функционально важные детали двигателя быстрее изнашиваются. Также отрицательным моментом является загустевание масла в переохлажденном агрегате. Ухудшение своевременной подачи смазочного вещества в цилиндры приводит к непомерной растрате горючего, функциональная способность двигателя существенно понижается.

Помимо выполнения основной функции, системы охлаждения дополнительно обеспечивают:

• понижение температуры отработанных газов в системе рециркуляции;
• вентиляцию и кондиционирование воздуха в салоне автомобиля. Также они отвечают за отопление;
• своевременное охлаждение моторного масла;
• поддержание оптимального температурного баланса в турбокомпрессорных агрегатах;
• охлаждение рабочей жидкости, заполняющей коробку-автомат.

Назначение и принцип действия системы воздушного охлаждения

Установлено, что перегревающийся двигатель вызывает непомерный расход топлива, также тратится большое количество машинного масла. Важные для нормального функционирования автомобиля детали быстро выходят из строя вследствие скорого износа. К тому же, нарушение температурного режима может привести к необоснованной потере мотором необходимой мощности.

С помощью воздушной системы охлаждения в двигателе поддерживается оптимальная температура. Также ее предназначением является контроль подогрева воздуха в салоне автомобиля. Она следит за своевременным охлаждением смазочных материалов, снижает температуру рабочей жидкости, заполняющей коробку-автомат, а порой поддерживает оптимальный режим в дроссельном узле и приемном коллекторе.

Принцип действия системы заключается в отведении тепла потоком воздуха от чрезмерно нагревающихся деталей работающего двигателя. Таким путем охлаждаются цилиндры, головки блока и масляного радиатора.

Воздушный поток к двигателю нагнетается принудительно алюминиевыми лопастями вентилятора, защищенного специальной сеткой от нежелательного попадания случайных предметов, способных повредить агрегат. Дефлекторы равномерно распределяют воздух, поступающий через ребра охлаждения, между всеми деталями функционирующего мотора.

Конструкция вентилятора

Следует отметить, что принудительное воздушное охлаждение невозможно без специального устройства. Вентилятор, являющийся необходимым звеном рассматриваемой системы, состоит из следующих деталей:

• направляющего диффузора, оснащенного по окружности стационарными, радиально расположенными лопастями переменного сечения, влияющими на равномерное распределение воздушного потока;
• ротора, имеющего восемь особых лопаток, размещенных по радиусу;
• алюминиевых лопастей, нагнетающих поток воздуха в требуемом направлении;
• кожуха, предотвращающего попадание тепла из внешнего пространства;
• защитной сетки, предохраняющей механизм от случайного проникновения посторонних предметов внутрь устройства.

Лопастями диффузора изменяется направление воздушного потока, и он устремляется в сторону, противоположную вращению ротора. Это способствует увеличению атмосферного давления, вызывая лучшее охлаждение двигателя.

Преимущества и недостатки системы охлаждения двигателя воздухом

Отдельно следует заметить, что иногда для обеспечения нормального температурного режима вполне достаточно естественной циркуляции атмосферных потоков. Внешняя поверхность цилиндров мопедов, мотоциклов, поршневых и прочих простейших двигателей оснащается специальными ребрами, способствующими отдаче тепла во внешнюю среду.

Сложная конструкция автомобильного мотора требует принудительного охлаждения. Воздушному потоку необходимо придать определенное направление. Для этой цели используются вентиляторы.

Двигатели с воздушным охлаждением обладают следующими достоинствами:

1. чрезвычайной простотой конструкции, значительно упрощающей процесс ремонта или замены пришедших в непригодность деталей;
2. сравнительно небольшим весом;
3. основательной надежностью;
4. приемлемой стоимостью;
5. хорошими характеристиками холодного запуска мотора.

Однако, прежде чем выбрать автомобиль, имеющий двигатель воздушного охлаждения, следует ознакомиться и с недостатками рассматриваемых систем. Они характеризуются:

1. непомерным шумом, который создается работающим вентилятором;
2. увеличением размера двигателя в связи с необходимостью дополнительного пространства для размещения обдувающего устройства;
3. неравномерностью направленности воздушных потоков, что определяет возможность локального перегрева;
4. чрезмерной чувствительностью к качеству горючего, смазочных материалов, а также повышенными требованиями к состоянию запчастей.

Тем не менее, воздушное охлаждение приобрело свою нишу в автомобилестроении. Такими моторами оснащают грузовики, сельскохозяйственную технику и машины с дизельными ДВС.

Распространенные мифы о «воздушниках», истина или вымысел

К сожалению, недостатки «Запорожца» окончательно подорвали доверие отечественных автолюбителей к воздушной системе охлаждения двигателя. Ее обвиняли в сильном нагревании, недостаточной мощности и быстром выходе из строя. В то время, как немецкий «Жук», оснащенный подобной системой, пользуется неизменной популярностью у потребителей, радуя производителя постоянным повышенным спросом.

Равняясь на характеристики германского автомобиля, подробно исследуем некоторые довольно распространенные легенды, преследующие двигатели, охлаждаемые воздухом.

Утверждение 1. «Воздушник» проигрывает жидкостной системе за счет сильного нагревания

Отнюдь не является непреложной истиной. В действительности температурные особенности, наоборот, можно считать достоинством двигателя, охлаждаемого воздушным потоком. Разумеется, пониженная теплопроводность не позволяет воздуху отбирать тепло с достаточной скоростью, обеспечиваемой водой или антифризом.

Однако, отличие температур на поверхности цилиндров и во внешней среде значительно больше разницы между стенками и жидкостью, перемещающейся внутри системы. Поэтому, погодные условия в меньшей степени влияют на тепловой режим «воздушника». Возможность перегрева мотора с жидкостным охлаждением в жару намного выше.

Утверждение 2. Большие габариты

Также весьма спорно. При сравнении размеров двух двигателей, имеющих равные диаметры цилиндров и одинаковый ход поршня, но оснащенные разными системами охлаждения, преимущество зачастую оказывается на стороне «воздушника».

Несмотря на довольно внушительный вид вентилятора с дефлектором и достаточно громоздкие кожухи, окружающие цилиндры с головками, его параметры оказываются несколько компактнее, чем у жидкостного агрегата.

К тому же, «водянка» занимает значительно большее пространство за счет дополнительного оборудования, выносимого за пределы двигателя. На кузове находится весьма громоздкий радиатор, оснащенный вентилятором. Также большое количество всевозможных шлангов отнюдь не добавляют компактности.

Утверждение 3. Воздушные системы проигрывают жидкостным в надежности

Не соответствует действительности. Статистические исследования утверждают, что в одном из пяти случаев отказа двигателя вина ложится на жидкостное охлаждение. Причиной являются отказоопасные детали наподобие термостата, радиатора, помпы и пр.

Простота конструкции обеспечивает надежность вентилятора с дефлектором, объясняемую низкой вероятностью поломки. Кроме того, привлекательным моментом, свидетельствующим в пользу «воздушника», считается снижение расходов на обслуживание системы.

Утверждение 4. Воздушное охлаждение слишком громкое

К сожалению, является истинным. Конструктивными особенностями воздушной системы не предусмотрены эффективные звукопоглощающие устройства, которыми располагает жидкостной двигатель. Кроме того, ребра цилиндров и головок «воздушника» иногда, наоборот, усиливают шумы, производимые функционирующим мотором.

Конструкторы предусмотрели звукоизоляцию жидкостной системы, осуществляемую благодаря удвоенным стенкам рубашки охлаждения, внутри которой циркулирует антифриз или вода. Поэтому на этой позиции «воздушник» действительно оказался в проигрыше.

Утверждение 5. Воздушные двигатели быстрее изнашиваются

Является правильным применительно к устаревшим системам. Вентилятор просто нагнетал потоки воздуха на ребра цилиндров, не обеспечивая достаточной равномерности обдува. Современные двигатели характеризуются рациональным распределением тепла.

К тому же, более высокая температура на стенках цилиндров «воздушников» способствует сокращению потерь, вызываемых трением колец о цилиндры благодаря лучшему разжижению смазочных материалов. Это объясняет меньший износ деталей. Масло меньше подвергается окислению, что замедляет его старение, позволяя экономить на частой замене.

Утверждение 6. Недостаточная мощность

Не совсем верно. Причиной подобного обвинения является ухудшение весового наполнения цилиндров рабочей жидкостью, вызывающее непродолжительное падение мощности двигателя. Это происходит благодаря повышению температуры цилиндров и головок с увеличением нагрузки, что ведет к нежелательному нагреванию воздуха внутри системы.

Однако, при большем количестве оборотов разница в коэффициенте наполнения у воздушных двигателей и жидкостных моторов становится меньше 3,5%, установленных исследованиями, практически устремляясь к нулю. Поэтому, бороться с потерей отдачи можно, увеличивая обороты.

Заключение

Итак, проведенное исследование доказало, что охлаждение воздухом ничуть не хуже жидкостного, а по некоторым параметрам и вовсе превосходит его. Не пора ли производителям задуматься о возобновлении выпуска автомобилей с воздушными системами? Спрос потребителей будет расти, несмотря на печальный опыт злосчастного «Запорожца».

Современные двигатели с воздушным охлаждением

Интересные заметки

На сегодняшний день в мире существует небольшое число компаний, выпускающих автомобили с двигателем воздушного охлаждения. Сделаем пояснение: в подобных моторах – система жидкостного охлаждения не предусмотрена, а поверхность цилиндров должна принудительно обдуваться холодным воздухом.

Раньше двигатели с воздушным охлаждением для авто – производились большим количеством компаний. К известным сегодня Subaru и Tatra (последняя – перестала делать моторы для легковых авто) надо прибавить концерн VW и малоизвестную фирму «Феномен» из Германии. Ну а для бюджетного « Citroen 2 CV » мотор с воздушным охлаждением – был единственно приемлемым решением из всех возможных.

Причиной отказа от двигателей с «полностью воздушным» охлаждением является невозможность их эксплуатации без вентилятора для обдува, который отнимает значительную мощность. Двухцилиндровые малолитражные двигатели – и то нередко наделены «традиционным» охлаждением, хотя по параметрам они близки к моторам мотоциклов.

Проблемы и методы их решения

Современный двигатель воздушного охлаждения Tatra или Subaru – наделен теплоотводящей поверхностью большой площади. Ее значение более чем в 5 раз превосходит площадь, которая характерна для моторов старых конструкций.

Подобное решение – позволяет свести недостатки к минимуму. Но, несмотря на кажущуюся перспективность, двигатели с воздушным охлаждением – являются скорее эксклюзивными, чем массовыми решениями. Надо учесть значительный вес ребер охлаждения, а также, сложность изготовления подобных двигателей в «массовых» объемах. Но основной причиной отсутствия распространенности двигателей с воздушным охлаждением является то, что у большинства компаний нет опыта их производства.

Известно, что КПД тепловой машины будет тем выше, чем ниже температура охлаждения. Здесь воздушное охлаждение – проигрывает, но не намного. Значительной в большинстве случаев остается мощность, расходуемая охлаждающим вентилятором, что связано с необходимостью продувать воздух через межреберные каналы. Это является главной проблемой мотора, охлаждаемого только воздухом.

Источник https://autoreview.ru/articles/retrotest/micro#!page=2

Источник https://avtodvigateli.com/vidy/drugie/dvigatel-vozdushnogo-oxlazhdeniya.html

Источник https://autozam.ru/interesnie-zametki/sovremennie-dvigateli-s-vozdushnim-ochlazhdeniem.html