Комбинированная система охлаждения: помпа плюс термосифон
Известная всем автовладельцам водяная помпа присутствовала в автомобилях не с самого начала. В эпоху зарождения автомобильной индустрии для циркуляции охлаждающей жидкости использовалась термосифонная система, которая является пассивной и не отбирает мощность двигателя.
Принцип действия термосифонной системы прост, как и все гениальное. Как известно, при нагревании жидкости ее плотность уменьшается, а значит, она оказывается легче жидкости с меньшей температурой. Если собрать несложную систему, в которой будет нагреваться жидкость, то она станет циркулировать без каких-либо насосов. Более легкая жидкость поднимается, уступая место холодной, и так по кругу. Точно такой же принцип используют безнасосные системы отопления в частных домах. Однако термосифонная система имеет и недостаток – слишком медленная скорость циркуляции, которой может не хватить для охлаждения современного двигателя большой мощности, при его интенсивном нагреве.
Проблема скорости циркуляции жидкости в термосифонной системе стала актуальна из-за роста мощности двигателей, он от нее постепенно стали отказываться, устанавливая водяные помпы. В итоге практически все автомобили перешли на насосную циркуляцию. Однако теперь, в эпоху энергосбережения и дороговизны топлива, задумались и о таких потерях, которые возникают при насосной циркуляции охлаждающей жидкости.
Инженеры ErlingKlinger произвели анализ реального ездового цикла автомобиля и обнаружили, что большую часть моточасов двигатель не выдает и десятой доли своей реальной мощности. А это в свою очередь заставляет подсчитать энергозатраты на принудительную циркуляцию охлаждающей жидкости, без которой вполне можно обойтись, благодаря использованию термосифонной системы.
Еще один момент – экологический. Нормальная работа нейтрализатора обеспечивается только при выходе двигателя на рабочую температуру. При работе «на холодную» нейтрализация остается неэффективной. И хотя термостат ускоряет прогрев мотора, водяной насос только вредит делу.
Чтобы устранить очевидный диссонанс была предложена комбинированная система охлаждения, где вместе с принудительной циркуляцией использовался бы и принцип термосифона. В этой системе на 150 мм выше двигателя установлен дополнительный радиатор термосифонного контура, а для принудительной циркуляции жидкости применен элекрический насос.
Термосифонная циркуляция в комбинированной системе заменяет «малый круг». Электрический водяной насос, при отсутствии необходимости в нем, отключается электронным блоком, который одновременно переводит в нужное положение электронные клапаны.
На стендовых испытаниях Opel Astra с двигателем 1,6 л в городском цикле на общее время 1189 с включился только пять раз – в общем на 11 с (!). В остальное время охлаждение происходило посредством пассивной циркуляции. В итоге комбинированная система показала экономию топлива на уровне 5,26%.
Однако комбинированная система помимо экономии топлива дает и усложнение систем охлаждения, т.к. необходим еще один радиатор, котроллер, дополнительные клапаны и трубки. Теперь судьба термосифона будет зависеть от инженерных решений, которые смогут сделать его рентабельным.
