Как охладить «пламенное сердце»

Как охладить «пламенное сердце»

07.07.2013 - 18:06 666
Приблизительное время чтения: 15 минут. Интересно, но нет времени читать?

Первые системы охлаждения автомобильных двигателей были ничем иным как известными всем змеевиками, изогнутыми из гладкостенной медной или латунной трубы. Эффективность их работы целиком и полностью зависела от размеров трубы – диаметра, длины и толщины стенки. Чем она меньше, тем эффективность выше. Чтобы система работала более эффективно, в 1900 году для улучшения тепловыделения было применено наружное оребрение этого змеевика. Площадь охлаждаемой поверхности увеличилась в несколько раз, эффективность его работы резко возросла.

В начале ХХ века мощности двигателей стали больше, но одновременно выросли и тепловые нагрузки на них. В 1911 году в Америке появился первый пластинчатый паяный медно-латуный радиатор. Параллельно ему появилась конструкция радиатора, в которой воздух проходил по горизонтальным воздушным трубкам внутри бачка. Но и они не обеспечивали необходимого режима охлаждения двигателя, надо было искать принципиально новое решение. И оно нашлось. Практически одновременно с радиаторами нового поколения в помощь им на автомобилях стали устанавливать вентиляторы. Даже простейший двухлопастной «ветродуй» с приводом от маховика коленвала, установленный за радиатором, создавал довольно мощный воздушный поток, который значительно улучшал теплообмен в теле радиатора. Но на гоночных автомобилях тех лет их почти не применяли, полностью уповая на естественное охлаждение радиатора потоком набегающего на большой скорости воздуха.

Со временем количество водопроводящих трубок росло, так появился сотовый радиатор, который был распространен до середины 30-х годов. Одновременно с изменением конструкции радиаторов менялись и вентиляторы, ставшие неотъемлемой частью систем охлаждения. Количество лопастей на них доходило до восьми, на крупных V-образных двигателях стали устанавливать по два вентилятора.

Так как сотовые радиаторы были трудоемки в производстве, громоздки и тяжелы, им надо было искать замену. Увеличение мощности двигателей и сокращение подкапотного пространства заставили разрабатывать более сложные конструкции, обладавшие, вместе с тем, лучшей теплоотдачей. Так у радиаторов появились латунные донца, куда запаивались медные трубки, окруженные стальными пластинами (трубчато-пластинчатые медно-стальные радиаторы). Но и радиаторы со стальными пластинами оказались тяжелыми, с низкими показателями сразу в трех категориях: все еще недостаточный теплообмен, коррозионная стойкость и вибрационные нагрузки. Кроме того, эти радиаторы требовали применения прокладок трубок высокого качества (неизнашиваемых), по причине очень важной роли, которую играли эти трубки.

Вместе с тем, радиаторы этого типа обладали одним неоспоримым преимуществом – низкая себестоимость производства (круглые трубки дешевле, чем овальные) – можно применить более простое, а значит более дешевое производственное оборудование, а производство может быть осуществлено в небольших помещениях.

В дальнейшем своем развитии такие радиаторы получили вместо стальных пластин (трубчато-пластинчатые медно-стальные радиаторы) медную ленту, это значительно улучшило их теплоотдачу. При значительно лучших тепловых характеристиках эти радиаторы оказались намного легче и технологичнее в производстве.

Затем настало время сборных алюминиевых радиаторов. Они стали разрабатываться в СССР во время «холодной войны». Алюминий должен был заменить стратегическую медь. Сборные алюминиевые радиаторы имеют меньшую теплоотдачу, но дешевле в производстве. Первые попытки создания алюминиевых сборных радиаторов были предприняты на Мариупольском (тогда – Ждановском) радиаторном заводе для двигателя ЗИС-120, но конструкция с плоскоовальными трубками оказалась не очень удачной. Сложные по конструкции и конфигурации трубки было трудно уплотнять на торцах в месте соединения с доньями, из-за чего проект оказался очень дорогим и его скоро свернули. Мало того, что эта конструкция уже была запатентована, и ее производство в СССР было невозможно без соответствующих выплат патентодержателю, так еще радиаторы оказались механически непрочными. Однако и эти конструкции имели свои преимущества. Это, в первую очередь, невысокая цена и большая площадь теплопередачи благодаря овальному сечению трубки.

Алюминиевые паяные радиаторы появились в 70-х годах XX века. Первые радиаторы такой конструкции изначально были разработаны для перспективной тогда модели ГАЗ-3102. Но этот опыт оказался неудачным – алюминиевый паяный радиатор не справлялся теплоотдачей, особенно в городском режиме, и его пришлось заменить традиционным медно-латунным, а его производство было крайне затратным. Однако, вскоре толщину стенок труб и шаг монтажа охлаждающей ленты сократили, и тепловые характеристики резко улучшились. К тому же радиаторы этого типа оказались на зависть прочными.

Современные радиаторы охлаждения для автомобилей отечественного и зарубежного выпуска бывают двух типов — пластинчатыми или ленточными. Первые сейчас практически не используются, гораздо большее распространение получили менее громоздкие и более надежные автомобильные алюминиевые радиаторы ленточного типа. Автомобильные фирмы уже давно не применяют некогда повсеместно используемые радиаторы, произведенные из меди, ввиду устаревшей, в большей мере основанной на ручной работе технологии их производства и запредельных цен на медь. Они характеризуются относительной простотой и надежностью конструкции, хорошей коррозионной стойкостью и большой площадью теплоотдачи, но за это приходится платить довольно высокой стоимостью производства.

И здесь еще раз вернемся к вентиляторам. На смену стальным и алюминиевым роторам пришли пластиковые. Многолопастные вентиляторы с лопастями сложных профилей позволили значительно повысить эффективность работы радиаторов и всей системы охлаждения в целом.

В девяностые годы многие автомобильные компании всерьез занялись пластиковыми радиаторами охлаждения. Они имели массу неоспоримых преимуществ, из которых решающими были два – поистине мизерный вес и высокая коррозионная стойкость. Пожалуй, дальше всех в этих работах продвинулись специалисты компании Peugeot, показавшие компактный пластиковый радиатор вдвое легче алюминиевого. Предлагались пластиковые радиаторы и для отечественных автомобилей. Однако до массового применения пластиковых радиаторов дело так и не дошло, хотя в некоторых моделях автомобилей их с успехом применяют.

Исторически в СССР каждый завод, выпускавший радиаторы охлаждения, был «прикреплен» к одному или нескольким конкретным заводам и на другие предприятия работать не мог. У всех, кто был связан с автопромом, на слуху были имена городов Димитровград, Шадринск и Лихославль. Расположенные в них заводы автоагрегатов в свое время были ориентированы на Волжский автозавод, Московский автозавод имени Лихачева и АЗЛК. А еще был Оренбургский завод «Радиатор», работавший и на автомобильную, и на тракторную промышленность. Все эти заводы благополучно дожили до наших дней, продолжая выпускать радиаторы разных типов, в первую очередь – для систем охлаждения. В наши дни к прибавились такие успешные компании, как «Лузар» из Санкт-Петербурга и минский «Фенокс».

Как сегодня выглядит российское «радиаторостроение»?

ООО «Димитровоградский Завод Радиаторов» (ДЗР) – дочернее предприятие ОАО «Димитровградский автоагрегатный завод» (ОАО «ДААЗ») является ровесником АвтоВАЗа, одновременно с которым он и строился. Серийно производит широкую гамму автокомпонентов и запасных частей к автомобилям, основными потребителями которых являются ОАО «АвтоВАЗ» (в том числе предприятия – ОЕМ-поставщики). ДЗР выпускает сборные алюминиевые радиаторы на основе лицензии французской фирмы SOFIСA. На сборочные конвейеры радиаторы поставляются по традиционной схеме ОЕМ-поставок, на вторичный рынок продукция поступает через Торговый Дом, имеющий собственную разветвленную сеть региональных дилеров.

Оренбургский завод «Радиатор» был введен в строй в 1963 году. Он возник на базе объединения завода им С. М. Кирова и завода «Автозапчасть», первоначально он назывался Оренбургский завод «Тракторозапчасть», а в 1970 году он был переименован в «Радиатор». В 1971 году к нему присоединили Орский завод «Автотрактородеталь», преобразованный в филиал. В 2000 году он вошел в состав Уральской горно-металлургической компании. «Оренбургский радиатор» занимается разработкой, внедрением и серийным выпуском радиаторов в производстве тракторов, комбайнов, сельхозтехники, а также отечественных легковых и грузовых малотоннажных автомобилей – всего около 500 моделей.

Марка LUZAR (ЛУЗАР) берет свое название от Луганского завода автомобильных радиаторов, где размещено основное производство.  Выпуск радиаторов был налажен на передовом оборудовании фирмы SCHOLER (Германия) по оригинальной технологии французской фирмы SOFIСA. Очень быстро компания вышла на позиции лидера в производстве и продажам радиаторов для отечественных автомобилей. Растущая потребность в радиаторах для массовых автомобилей иностранного производства привела к необходимости выпуска радиаторов и для «корейских» автомобилей. Их выпуск начался в 2006 году с освоением трех новых моделей радиаторов охлаждения для моделей Chevrolet/Daewoo Lanos A/C (с кондиционером и без него) и Daewoo Nexia 1.5i 16V.

Динамичный рост российского парка легковых автомобилей лег в основу решения Управляющей компании «Карвиль», в которую входит и компания LUZAR о модернизации и расширения производства радиаторов в Санкт-Петербурге. В результате в 2011 году был пущен завод «ПО Авторадиатор», оснащенный самым современным оборудованием. Высокие производственные мощности сделали возможным и выпуск радиаторов для вторичного рынка России. Планомерная работа с массовым потребителем привела к устойчивому положительному имиджу бренда LUZAR на рынках России и стран СНГ.

В радиаторах «Лузар» впервые были применены так называемые «турбулизаторы», которые помогли значительно улучшить теплообменные процессы без увеличения габаритов радиаторов. В прошедшем году компания LUZAR стала победителем премии «Мировые Автомобильные Компоненты» в номинации «Радиатор года для отечественных автомобилей».

На вопросы отвечает руководитель направления «Корея-Иномарки LUZAR» – Егоров Константин. 

Егоров Константин "Корея-Иномарки LUZAR"

На вопросы отвечает
руководитель направления
"Корея-Иномарки LUZAR" -
Егоров Константин

– Мы знаем, что начиная с 2006 года компания занимается производством радиаторов охлаждения для популярных корейских автомобилей.
В чем специфика и особенность данного производства?
Какими характеристиками и параметрами отличаются радиаторы для корейских авто от продукции для отечественного автопрома?

– Да, действительно компания «ТД Лузар» вот уже более 6 лет занимается производством радиаторов и компонентов системы охлаждения для корейских и некоторых европейских моделей автомобилей. Началу этой работы предшествовал накопленный опыт в производстве  радиаторов для отечественных автомобилей, ведь в этом году бренду «LUZAR» исполняется 10 лет.

В отличие от рынка отечественных запчастей, где поиск ведется, как  правило, по наименованию запчасти – например «радиатор на 2108», в «корейском» рынке нужен точный номер детали (так как может быть множество модификаций), хотя на очень популярные модели автомобилей можно купить радиатор, просто сказав «Дэу Нексия механика». Стоит заметить, что «корейские» автомобили относительно бюджетные, поэтому у них очень широкая унификация (то есть одна и та же деталь подходит для нескольких разных автомобилей). Хочется обратить внимание, что при освоении нового типа радиатора, за основу мы всегда берем только оригинальные образцы и чертежи, это на начальном этапе позволяет избежать несоответствия крепежных мест и выводов патрубков. Так же мы часто собираем весь узел охлаждения для проверки геометрии – то есть соединяем между собой основной радиатор, радиатор кондиционера и вентилятор.

Что касается производства радиаторов, то, как правило, для отечественных автомобилей применяется сборная конструкция радиатора – гофрированные пластины (ламели) надеваются на круглые трубки и обжимаются по бокам доньями. В радиаторах на иномарки в большей части используется алюминиево-паяный радиатор с плоскоовальной трубкой, в этом случае технология их производства схожа с производством медно-латунных паяных радиаторов и включает в себя этапы сборки сердцевины, нанесения припоя, предварительного нагрева, пайки в азотной среде и мгновенного остужения. В результате получается жесткая цельнометаллическая сердцевина. Теплодинамические характеристики у такого радиатора значительно выше, чем у сборного, плюс его жесткость позволяет говорить о более долговечной работе. В настоящий момент компания «LUZAR» выпускает алюминиево-паянные радиаторы также и для отечественных автомобилей, эти радиаторы известны под серией «SPORT».

Если сравнивать сборный и паяный радиаторы по теплоотдаче, то при равных условиях, определенно можно сказать, что паяный радиатор превосходит свой сборный аналог, хотя существует множество нюансов. Ведь многое зависит от технологии и качества материалов, используемых при производстве. Так, например, нам удалось добиться того, что сборный радиатор «LUZAR» на Daewoo Nexia не уступает по характеристикам паянному, благодаря тому, что ширина сердцевины была увеличена до 34 мм и сократился ламелей.

Входящее в состав Концерна «ПРАМО» ОАО «Лихославльский радиаторный завод» – первое отечественное специализированное предприятие по производству радиаторов и отопителей для автотранспортных средств. Начиная с момента своего основания в 1959 году и до настоящего времени завод является одним из ключевых в России и странах СНГ поставщиком радиаторов для крупнейших российских предприятий автомобильной промышленности.

радиаторы

На сегодняшний день номенклатура, выпускаемой на ОАО «ЛРЗ» продукции составляет более 40 наименований радиаторов, отопителей и пр. Радиаторы и отопители Концерна «ПРАМО» устанавливаются на автомобили ЗИЛ, КамАЗ, МАЗ, ГАЗ, ПАЗ, УАЗ и УралАЗ, на спецтехнику, выпускаемую Тверским экскаваторным заводом, Минским тракторным заводом. Кроме того, изготавливаются отопители для обогрева салона автобусов и спецтранспорта. По спецзаказам изготавливаются радиаторы для военной техники.

Практически все предприятия, входящие в Концерн «ПРАМО», сертифицированы на соответствие требованиям международного стандарта ISO 9001:2001. В настоящее время ведется работа по дальнейшему совершенствованию системы управления качеством с целью ее сертификации на соответствие требованиям ISO 16949:2002.

Шадринский автоагрегатный завод (ШААЗ), как и Оренбургский завод «Радиатор», входит в состав машиностроительного комплекса Уральской горно-металлургической компании. ОАО «ШААЗ» специализируется на производстве автомобильных: водяных и масляных радиаторов, радиаторов отопителей и других агрегатов и компонентов, поступающих на конвейерные производства «КамАЗ», АЗ «Урал», «ГАЗ», «ЗИЛ», «УАЗ», «ЛиАЗ», «КАвЗ» и вторичный рынок, но наибольшую долю в структуре продаж составляют именно радиаторы.

Деятельность международной компании FENOX со штаб-квартирой в Минске сосредоточена на производстве широкого спектра автокомпонентов для ряда систем: тормозной, охлаждения, подвески, электрической, трансмиссии и рулевого управления. В состав компании FENOX входит 12 современных заводов, расположенных в Беларуси, России и Германии. Предприятия, оснащенные инновационным оборудованием, выпускают детали для автомобилей AUDI, Mercedes, Volkswagen, Citroen, Peugeot, Renault, Opel, ВАЗ, УАЗ, МАЗ, ГАЗ. Дилерская сеть FENOX состоит более чем из 80 компаний, расположенных в странах СНГ, Европы, Америки и Азии. Поставки осуществляются в более чем 40 стран мира. C 2009 г. в ассортимент компании FENOX были введены радиаторы охлаждения и отопления, в производстве которых используются новейшие технологии.

  На сегодняшний день на российском рынке представлены радиаторы охлаждения ведущих мировых производителей, в автомагазинах можно купить радиаторы десятков иностранных брендов, среди которых – Nissens, Termal, Valeo, BAUTLER, ВEHR, Frig Air, Koyo, AVA, Hella, Van Wezel, Sakura, Master Sport, Kraft, Hi-Drive и многие другие.

Специалист в области автомобильных систем кондиционирования и системы охлаждения двигателя, компания BEHR Group является одной из ведущих в мире производителей и поставщиков комплектного оборудования для легковых автомобилей и грузовиков.

Будучи основанной в 1905 г. как небольшой семейный бизнес, BEHR превратилась в активного глобального поставщика автопрома, работающего по всему миру с постоянно растущим успехом. Сегодня, бренд Бер ассоциируется с инновационным подходом, ориентированным на будущее и высококачественными продуктами. Группа из 17400 сотрудников и всемирной сетью из 36 производственных площадок и 17 R&D центров является партнером международной автомобильной промышленности.

Бер постоянно укрепляет свои позиции в качестве ведущего в мире поставщика оригинального оборудования для транспортных систем кондиционирования и охлаждения двигателя легковых и коммерческих автомобилей. В настоящее время расширяется присутствие компании на растущих азиатских автомобильных рынках. Параллельно с этим, Бер увеличивает свою долю на рынках таких стран, как Бразилия, Южная Африка и Индия. Вместе с тем продолжается вложение инвестиций в немецкие заводы и сохранение акцента на Германию.

Продукция Бер для систем охлаждения известна на российском рынке. Кроме того, в конце прошедшего года компания серьезно укрепила свое присутствие в России, открыв завод в Набережных Челнах. 

На протяжении многих лет компания BAUTLER Industries Ltd. Великобритания, занимается производством и продажей широкого ассортимента запасных частей к российским, европейским и корейским автомобилям.

В советские времена компания входила в английский промышленный холдинг, занимавшийся поставками и обслуживанием автомобилей, произведенных в СССР. Следует отметить, что в Великобританию поставлялось значительное количество автомобилей с правым рулем. Особое предпочтение отдавалось моделям Волжского автозавода ВАЗ-2108 и ВАЗ-2121 – «Нива».

Первые поставки продукции на российский рынок были осуществлены во второй половине 1996 года, и некоторое количество запчастей «BAUТLER» появилось в продаже. Но экономическая нестабильность 90-х годов не позволила расширять поставки, и решение о контактах с российским рынком  было отложено до лучших времен. Тем не менее, Россия, как потенциальный партнер с ее неограниченными просторами и постоянным дефицитом качественных деталей, постоянно рассматривалась на совете директоров компании. С 2004 года компания восстановила разработки, а с 2005 года и поставки деталей системы охлаждения на российский рынок с дальнейшим расширением ассортимента. В результате, в 2005 году было принято решение о создании представительства в Москве.

В производстве деталей задействованы современные технологии, позволившие ускорить процесс без ущерба для качества продукции. За контролем технологии и качества продукции следят инженеры из Великобритании и Германии.  Все запасные части, проходящие под торговой маркой BAUTLER, представляют собой высокотехнологичную продукцию, соответствующую общемировым требованиям, предъявляемым к запасным частям для легковых автомобилей. Все предприятия, где BAUTLER Industries Ltd имеет свое производство, сертифицированы по ISO, что гарантирует соответствующее качество продукции.

Представитель фирмы:

 – Радиаторы охлаждения BAUTLER характеризуются долговечностью и термоустойчивостью при больших перепадах температур, имеют традиционную для современных радиаторов сборного типа трубчато-пластинчатую конструкцию, состоящую из сердцевины, собранной из алюминиевых трубок, и пакета алюминиевых пластин. Бачки радиаторов изготовлены из термостойкого полиамида, донья стальные, покрытые антикоррозионным составом. Уплотнительные прокладки выдерживают перепад температур охлаждающей жидкости от -45 °С до +145 °С. Каждый собранный радиатор проходит 100% проверку на герметичность под давлением 0,2 МПа.
На поверхностях оребряющих лент радиаторов выполнены жалюзийные просечки, обеспечивающие практически наилучшую, из известных в настоящее время, интенсификацию теплоотдачи на стороне охлаждающего воздуха. Между концами оребряющих пластин и опорными пластинами остова радиаторов практически отсутствуют «паразитные» зазоры, что благоприятно сказывается на тепловых характеристиках радиаторов. 

Технология производства радиаторов отопления аналогична технологии производства радиаторов охлаждения. Скорость потока горячей жидкости, а, следовательно, и теплоотдача, в отдельных моделях, увеличена благодаря установке турбулизаторов. Радиаторы BAUTLER обладают высоким уровнем теплоотдачи и высокой устойчивостью к коррозии. 

Не имея базовой информации о радиаторах охлаждения и начальных сведений о принципах их работы, при замене старого агрегата на новый, легко допустить ошибку, которая может стать роковой. Так называемый термический баланс любого двигателя внутреннего сгорания построен так, что лишь примерно 30 % произведенной им энергии, используется для движения машины, столько же в прямом смысле вылетает в трубу, исчезая вместе с выхлопными газами, почти 10 % используется для преодоления внутренних сопротивлений элементов привода. Остальную энергию (около одной трети) в виде тепла должна забрать система охлаждения. Если этого не произойдет, наступит повышение температуры основных деталей двигателя: головки цилиндра, поршней, колец. В результате возникает деформация головки цилиндра (что приводит к повреждению прокладки головки цилиндра); остановка поршневого кольца в желобках по причине загрязнения деградированным моторным маслом (это вызывает немедленную потерю компрессии, прорыв выхлопных газов в кривошипную камеру и ускоренный износ двигателя); расширение поршней и заклинивание двигателя.

Чтобы избежать возникновения вышеперечисленных ситуаций, надо быть уверенным, что в любом случае новый радиатор будет также систематически отводить от двигателя излишек тепла, как и его предшественник. 


Посмотрите похожие материалы: