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.
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.
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.
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.
Радиатор автомобильный, устройство которого включает в себя два бачка – верхний и нижний, а также трубки между ними, выполняет важнейшую функцию и отвечает за предотвращение перегрева двигателя. Как же это происходит, и какие виды этого узла мы можем найти в наших машинах, поговорим чуть ниже.
Автомобильный медный радиатор, или алюминиевый?
Радиатор нагревает воздух в системах отопления, кондиционирования и вентиляции. Охлаждает в системе рециркуляции отработанные газы, масло, которое находится в системе смазки, воздух системы турбонаддува и рабочую жидкость в случае с автоматической КПП. Существует несколько видов систем охлаждения: жидкостная, воздушная и комбинированная. В первом случае охлаждение происходит за счет потока жидкости, во втором –посредством воздуха, ну, а в третьем, соответственно, идет объединение воздушной и жидкостной систем.
Наиболее распространенным материалом, из которого изготавливается сердцевина современных радиаторов, является алюминий. Это обосновано тем, что автомобильные алюминиевые радиаторы охлаждения очень легкие, а их стоимость значительно ниже, чем медных. Однако они обладают очень малой теплопроводностью и подвержены коррозии. Автомобильный медный радиатор имеет больше достоинств, среди них: устойчивость к коррозии, высокий КПД, отличная теплопроводность. Также он является более прочным и, соответственно, долговечным. Но главный недостаток – высокая стоимость.
Еще до недавнего времени пользовались спросом радиаторы, сделанные из стали, однако из-за ее низкой теплопроводности, которая в четыре раза меньше, чем у алюминия, эти варианты сегодня практически нигде не встречаются.
Жидкостной и масляный радиатор для авто?
Безусловно, огромное значение имеют свойства материала, но это далеко не все, так как более важными факторами, отвечающими за хорошую работу, являются конструктивные особенности и устройство радиатора автомобиля. Чаще всего, в автомобилях устанавливают жидкостные агрегаты. Посредством насоса жидкость циркулирует в замкнутом контуре, тем самым охлаждая стенки цилиндра и осуществляя отвод тепла от элементов двигателя.
Нашел свое применение и масляный радиатор для авто, который отвечает за охлаждение масла. Они могут быть как высокого, так и низкого давления, а система охлаждения может быть искусственной или естественной. В первом случае установлен дополнительный вентилятор, который обеспечивает воздушный поток, и тем самым охлаждение происходит намного быстрее.
Автомобильный масляный радиатор с естественной системой охлаждения, безусловно, уступает по эффективности своему аналогу. Технология их изготовления довольно трудоемкая, поэтому этим занимаются только лишь оригинальные производители, но при этом всем и срок их службы немалый. Однако, если масляный радиатор автомобиля пришел в негодность, то, скорей всего, его необходимо заменить, т.к. ремонту они не подлежат.
Радиатор автомобильный – конструкция системы теплоотдачи
Что касается их конструкции, то они делятся на следующие виды: трубочные и спаянные. Варианты с круглыми трубками представляют собой агрегат, собранный из панелей с нанизанными на них круглыми алюминиевыми трубками. Главным их достоинством является приемлемая ценовая политика из-за малой себестоимости. К недостаткам же можно отнести низкую прочность, небольшую теплопередающую поверхность и потребность в высококачественных прокладках, которые не всегда можно найти.
Радиаторы с овальными трубками, находящиеся в средней ценовой категории, чуть лучше в эксплуатации. Это возможно из-за овального разреза, благодаря которому увеличивается площадь, отдающая тепло. Недостатки: малая прочность, потребность в прокладках высокого качества. Спаянные же радиаторы, которые отличаются более высокой прочностью и теплоотдачей, обладают еще и стоимостью, что по карману далеко не каждому. Таким образом, не столь важно, какой автомобильный радиатор, алюминиевый или медный, вы выбрали, главное – грамотное сочетание устройства и материала радиатора.
Радиаторы охлаждения и отопления, можно поделить на две группы, первая — это медно-латунная группа, а вторая – это алюминии-пластиковая. Разделение конечно же очень условное, поскольку существует довольно много вариаций, вроде пластик + медь или медь + алюминий + пластмасса. Например, исключительно медных радиаторов не бывает, всегда присутствует латунь, медь и иногда сталь. Далеко не каждый автолюбитель знает, что радиаторы на ВАЗ «классику» имеют сердцевину сот состоящую из латунных трубок и стальных теплоотводов, и только экспортные варианты «классических» радиаторов имели медные теплоотводы, для использования машин в жарких странах.
В свою очередь алюминиевые радиаторы делятся еще на две дополнительные группы это цельнопаянные, в которых вся конструкция (бачки + сердцевина сот) или только сердцевина (соты) сплавлены между собой, тогда когда наборные радиаторы изготавливаются без применения сварки, исключительно механическим путем, методом развальцовки.
Поскольку у меди и латуни тепловая передача значительно эффективнее алюминия, такие радиаторы предпочтительней, тем более что всегда есть возможность ремонта в отдаленных от крупных городов районах (например, колхоз или ПГТ). Платой за высокое КПД почти драгоценного металла становится цена конечного продукта, которая более чем в два раза превышает алюминиевый аналог. В последнее время, многие производители переходят на использование алюминиевых радиаторов в своих авто (это дешевле), но некоторые, например японские производители, остаются верны традициям качества и по сей день выпускают медные радиаторы печек и медные радиаторы охлаждения. Там же где требуется высокое КПД радиатора, которое кстати выражается в Киловаттах, производители стараются применять только медные радиаторы, взять например грузовые автомобили MAN, SCANIA, DAFF или наши КРАЗы, КАМАЗы и т.п.
В последнее время, также набирают обороты и сочетания стальных облуженных бочков медных радиаторов, которые не идут ни в какое сравнение по долговечности с латунными, и кто бы вы думали именно «грешит»? правильно, отечественный производитель. Но если на сайтах производителя об этом честно заявлено, то на базаре, при покупке нового радиатора вы не разберетесь что к чему.
Алюминиевые радиаторы находят свое применение в легковых и грузовых автомобилях, но в виду того, что выполнены из плохопаяющихся материалов не получили широкого и профессионального обслуживания. За редкими исключениями, находятся специалисты, разработавшие свои технологии по ремонту алюминиевой части сот и пластиковых бочков, но опять таки же, технологии ремонта различаются от мастера к мастеру как техникой так и качеством. Сварка аргоном сотовой части малоэффективна, поскольку толщина сот редко превышает четверть миллиметра, поэтому основным видом такого ремонта становится пайка горелкой и работа специальными клеями.
Трудно сказать какой именно радиатор лучше, поскольку и у тех и у других есть свои достоинства и недостатки. Например, медные радиаторы и печки более эффективны, тогда когда алюминиевые изделия более дешевые и легкие (если вес машины критичен). Кроме того не стоит считать что у всех алюминиевых радиаторов низкий КПД, напротив, японские образцы (тяжело сказать как они этого добиваются) бывают в два раза тоньше и меньше по площади медного аналога производства СНГ, но в два раза эффективней. Если же говорить о китайских и отечественных производителях, то китайские алюминиевые радиаторы вообще не выдерживают никакой критики, а отечественные образцы не блещут качеством материалов и КПД.
Срок же эксплуатации радиаторов сильно зависит от таких факторов как окружающая среда использования автомобиля (у океана и моря алюминиевые радиаторы долго не живут, так же как и соль с дороги им на пользу не идет), качество используемой охлаждающей жидкости, общий побег машины и многих других. Но в целом и общем, медные радиаторы служат несколько дольше своих алюмине-пластиковых братьев, поскольку в них нет пластиковых и резиновых деталей, которые со временем пересыхают и растрескиваются.