Автомобильные радиаторы: от меди до композитов

Автомобильные радиаторы: от меди до композитов

27.05.2019 - 13:31
Приблизительное время чтения: 6 минут. Интересно, но нет времени читать?

Как эволюционировала конструкция автомобильных радиаторов, какими они станут в ближайшем десятилетии и стоит ли ждать упадка рынка из-за появления электромобилей, расскажем в нашей статье.

Долговечный, но дорогой

Если компоновку и конструкцию ходовой части первые автомобили унаследовали от карет, то материалы для компонентов систем охлаждения моторов пришли от паровых силовых установок. Поэтому еще «в старину» стало понятно, что для того, чтобы радиатор успешно справлялся со своей задачей, необходимо выполнить два основных условия: большая площадь для эффективного теплообмена и трубки из материала, который обладает хорошей теплопроводностью и высокой коррозионной стойкостью.

Долгое время единственным относительно доступным материалом, отвечающим данным требованиям, была медь и сплавы на ее основе. До 70-х годов прошлого века почти все радиаторы были медно-латунными, а основной технологией производства была пайка.

радиатор

Это было трудоемко и дорого, но и радиаторы тех лет служили десятилетиями, а также легко ремонтировались. Но высокая стоимость и большой вес со временем поставили крест на такой конструкции – на современных легковых автомобилях она уже не применяется. В настоящее время такие радиаторы устанавливают только на некоторые виды коммерческой техники, в основном рассчитанной на длительный срок службы в тяжелых условиях.

Алюминиевая революция

Когда конструкция автомобилей существенно усложнилась, помимо систем охлаждения и отопления, радиаторы стали применять в системах кондиционирования, а также для обеспечения оптимального теплового режима работы автоматических коробок, полноприводных трансмиссий и турбин. Понадобились более легкие материалы. В результате разработчики систем охлаждения начиная с 60-х годов прошлого века стали массово использовать алюминий.

Технология изготовления первое время принципиально не менялась, радиатор остался таким же паяным, но только с алюминиевыми трубками. Позже для того, чтобы алюминиевый радиатор служил долго, был способен выдерживать высокое давление и вибрацию, была разработана специальная технологии пайки Nocolock. В процессе производства происходят предварительный нагрев, пайка в азотной среде и мгновенное охлаждение. В результате получается очень прочная, герметичная и долговечная конструкция. Еще одно преимущество такой технологии – возможность создавать теплообменники любой формы и размера, в отличие от радиаторов механической сборки.

Для охлаждения современных высокофорсированных двигателей применяются паяные радиаторы с плоскими трубками и гофрированными охлаждающими пластинами. Они обладают минимальным аэродинамическим сопротивлением. Бачки в настоящее время изготавливают из различных полиамидов, усиленных стекловолокном. Их крепление к радиатору осуществляется при помощи фланцев с уплотнениями из эластомеров.

Существует еще более современная и прочная конструкция алюминиевых радиаторов, в которых бачки также выполнены из алюминия. Но пока такая технология из-за высокой стоимости применяется крайне ограниченно.

Инженерные головоломки

При разработке систем охлаждения конструкторам приходится решать множество противоречивых задач. Например, при эксплуатации автомобиля в условиях мегаполисов с их неизбежными пробками оптимален радиатор большой площади с низким сопротивлением потоку, но для него не всегда есть место в подкапотном пространстве. Поэтому приходится идти на компромисс – устанавливать радиатор меньшей площади с мощными вентиляторами, что приводит к росту энергопотребления бортовой сетью автомобиля.

Отдельная тема – спорткары с высокофорсированными моторами, у них из-за особенностей компоновки для больших радиаторов просто нет места, поэтому эффективное охлаждение обеспечивает сложная конструкция, состоящая из нескольких небольших по площади радиаторов, объединенных в один контур.

Также конструкторам приходится учитывать, что в процессе эксплуатации любых автомобилей эффективность охлаждения неизбежно ухудшается из-за внешних загрязнений радиатора и внутренних отложений, поэтому на этот случай должен быть запас по эффективности.

Серьезная база – залог успеха

Обеспечение оптимального теплового режима работы двигателя в реальных условиях эксплуатации – очень сложная задача. Ведущие разработчики в области систем охлаждения проводят испытания в аэродинамических трубах, климатических камерах. Компаний, имеющих возможности проводить столь дорогие исследования и выпускать продукцию премиального сегмента, – единицы. Именно этим обусловлена высокая разница в стоимости между радиаторами, даже предназначенными для одной и той же модели автомобиля.

радиатор_2

Игроки массового рынка

Самый распространенный на сегодняшний день вариант для автомобилей массового сегмента – алюминиевые трубчато-пластинчатые радиаторы сборного типа. Они собираются механически – отдельно трубки с пластинами, отдельно верхние и нижние бачки, плюс набор прокладок и уплотнителей, благодаря которым обеспечивается герметичность системы. По эффективности и долговечности радиаторы такой конструкции уступают паяным, но благодаря меньшей стоимости востребованы на вторичном рынке. К тому же с годами конструкция радиаторов совершенствуется, что позволяет повысить их производительность и долговечность. Например, некоторые компании устанавливают в трубках так называемые турболизаторы, которые закручивают поток жидкости, в результате увеличивается скорость потока и теплообмен становится более эффективным.

Главное, что стоит рекомендовать, – при покупке сборных радиаторов выбирать продукцию известных марок.

Большая эффективность

Радиаторы также могут быть однорядными или многорядными. Если в подкапотном пространстве есть место и конструкция автомобиля допускает такую установку, то для техники, которая эксплуатируется в тяжелых условиях, например на бездорожье или в пробках с полной нагрузкой, при ремонте целесообразно установить многорядный радиатор вместо однорядного, он обеспечит более эффективную работу системы охлаждения.          

Премиум для бюджетника

Следует также помнить, что массовый автомобиль – далеко не обязательно простой по конструкции. У многих массовых брендов, например Chevrolet, Citroen, Opel, Peugeot, Volkswagen, в линейке есть модели с высокофорсированными двигателями, у которых температура термостатирования от 110 до 118 градусов Цельсия. Это обеспечивает высокий КПД двигателя, но любой, даже малейший сбой в системе охлаждения приведет к перегреву мотора. Поэтому при покупке компонентов систем охлаждения для таких автомобилей следует ориентироваться на продукцию премиальных брендов.

Технологии будущего

Кажется, что все технологии уже исчерпаны и в ближайшее десятилетие их конструкция существенно не изменится, разве что большее распространение получат полностью алюминиевые конструкции. Существуют также опытные разработки радиаторов, выполненных целиком из полимеров, они легкие, но пока еще уступают по эффективности алюминиевым.

Больше радиаторов для «зеленого» транспорта

Кстати, даже для электромобилей, которые активно завоевывают рынок (читайте подробнее на странице 26 нашего журнала), радиаторы необходимы для охлаждения литий-ионных батарей, да и без климатической системы электромобилю никак не обойтись, а там нужны свои дополнительные радиаторы.

В ближайшее десятилетие массовое распространение получат и гибридные автомобили. А это настоящий Клондайк для производителей автокомпонентов и радиаторов в частности. Поскольку у таких авто сохраняется двигатель внутреннего сгорания со своей системой охлаждения и при этом добавляется электрическая силовая установка, дополнительный радиатор понадобится им не только для охлаждения литий-ионных батарей, но и для обогрева, иначе при низких температурах двигатель не запустится.

радиатор_2

Список лучших

Так что рынок радиаторов, скорее всего, будет только расти, а их разнообразие шириться. Отчего потребителям вряд ли станет легче ориентироваться в изобилии брендов. В помощь и нынешнему, и будущему потребителю наш журнал предлагает рейтинг лучших производителей радиаторов, составленный на основе результатов премии «Мировые автомобильные компоненты». Анализ проводился за последние семь лет в номинации «Радиатор года». Список брендов, которым точно можно доверять, смотрите на 32-ой странице нашего журнала.


Посмотрите похожие материалы: