Surchauffe du radiateur et défaillance du système de refroidissement du moteur: étude de cas typique et analyse des contre-mesures

1.Soufflage du cylindre du moteur ou saisie du roulement
Une température excessive provoque une expansion excessive du piston et de la paroi du cylindre.Cela perturbe la pellicule d'huile de lubrification et conduit à une saisie du cylindre du piston (scuffing) ou à une adhérence entre la coque du roulement et le vilebrequin (symptômes du roulement en rotation)De telles conditions sont une cause principale de défaillance catastrophique du moteur.

2.Faille de l'étanchéité de la tête du cylindre
Une surchauffe localisée déforme et fissure le joint de la tête du cylindre, ce qui entraîne un mélange du liquide de refroidissement avec l'huile ou une fuite de gaz de combustion.Les symptômes typiques d'un joint de tête soufflé comprennent une perte de puissance significative et une fumée blanche des gaz d'échappement..

3.Dégradation de l'huile moteur et dégradation thermique
Les températures élevées accélèrent l'oxydation de l'huile moteur et l'amincissement de la viscosité, compromettant le système de lubrification.

4.Le moteur frappe et réduit l'économie de carburant
La température élevée de l'air d'admission favorise une détonation prématurée, ce qui induit un fracas du moteur (pré-allumage).Cela endommage les pistons et les tiges de raccordement tout en provoquant une baisse notable de la puissance du moteur et une augmentation de la consommation de carburant.

5.Vieillissement accéléré des composants et absorption thermique sous le capot
Les tuyaux, les joints et les câbles en caoutchouc durcissent et se fissurent sous une forte pression thermique, ce qui augmente considérablement le risque de fuite de liquide de refroidissement et d'incendie potentiel du véhicule.

Les mesures d'amélioration pour une dissipation thermique insuffisante du radiateur sont généralement axées sur l'amélioration de l'efficacité du refroidissement et l'optimisation du flux d'air/circulation du liquide de refroidissement.La section suivante présente une étude de cas détaillée sur l'amélioration des performances des radiateurs..

Un moteur de SUV de 1,5 T a déclenché un avertissement de température du liquide de refroidissement lors d'une ascension prolongée de haute charge.Le noyau du radiateur OEM mesurait 600 × 400 × 16 mm et utilisait une configuration à une rangée avec des tubes φ7 mm.

Les calculs de la balance thermique ont révélé que le radiateur de stock n'avait qu'une marge de dissipation de chaleur insuffisante de 8%, alors qu'une marge de sécurité de 15 à 20% est obligatoire.un espace libre excessif (15 mm) entre le voile du ventilateur et le ventilateur a permis à environ 30% du débit d'air de contourner le noyau (recirculation du débit d'air)La vitesse frontale de l'air à la surface du radiateur n'était que de 3,5 m/s.

(1) Optimisation de la conception du noyau du radiateur haute performance

Résolution:Tout en conservant les dimensions de montage extérieures du radiateur, la disposition du tube a été améliorée pour un noyau de radiateur à deux rangées avec des tubes φ7 mm.La densité des nageoires a été augmentée (l'envergure des nageoires est passée de 4 mm à 3 mm)Cette modification du noyau du radiateur à haut rendement a augmenté la surface de transfert de chaleur d'environ 40% et amélioré la turbulence de l'air pour un échange de chaleur supérieur.

Effets: Capacité de refroidissementaugmenté d'environ 25%.

(2) Amélioration du ventilateur du radiateur et gestion du débit d'air

Résolution:La puissance du moteur du ventilateur de refroidissement électrique a été améliorée de 150 W à 250 W, augmentant le flux d'air du radiateur de 1 800 m3/h à 2 500 m3/h.La clearance de l'enveloppe du ventilateur a été serrée simultanément de 15 mm à 8 mm pour réduire les fuites d'air.

Effets:L'efficacité de refroidissement à basse vitesse améliorée de 15% supplémentaire, répondant aux exigences du radiateur pour la plupart des climats.une nouvelle mise à niveau vers un ventilateur électronique à courant continu sans balais (BLDC) permet un contrôle intelligent du ventilateur PWM à vitesse variable continue.

(3) Direction du débit d'air et conduits pour un refroidissement maximal

Résolution:Un conduit de guidage de l'air entièrement fermé a été installé entre le radiateur et le condensateur AC pour éliminer les courts-circuits du flux d'air.des pales de turbulence ont été ajoutées aux quatre coins du noyau pour éliminer les zones de vortex stagnants.

Effets:L'utilisation effective de la surface frontale a augmenté de 12%, ce qui a directement contribué à la surchauffe localisée du moteur.

(4) Passage du liquide de refroidissement et optimisation du matériau pour le rejet de chaleur

Résolution:La conception de l'en-tête du tube a été modifiée en un tube en forme de D multicanal, réduisant la restriction du débit du liquide de refroidissement de 18%.Le matériau des ailerons a été amélioré en aluminium de brasage composite avec un revêtement hydrophile pour améliorer le drainage du condensat et la conductivité thermique.

Effets:Amélioration du débit de liquide de refroidissement et de l'efficacité globale de l'échange thermique.

À la suite de la mise en œuvre des mesures d'amélioration du radiateur ci-dessus, dans des conditions d'essai de montée en colline identiques,la température de fonctionnement du moteur est passée de 112°C à 99°C, en dessous du seuil d'avertissement de 103°CLa marge d'ébullition du liquide de refroidissement a augmenté et le système a passé avec succès un test d'endurance à haute charge continu de 1 heure.

Résumé coûts-avantages:Le coût supplémentaire des matériaux a été d'environ 6 USD, tandis que les performances globales de dissipation de chaleur se sont améliorées de plus de 40%.

1- Obstruction et blocage du radiateur

Obstruction interne:Un blocage présumé du radiateur nécessite un rinçage professionnel du système de refroidissement.

Obstruction extérieure:Nettoyez les nageoires du radiateur bouchées des débris et des insectes; envisagez d'installer un filet de protection du radiateur pour éviter toute restriction future du débit d'air.

2Problèmes avec le liquide de refroidissement

Si l'état du liquide de refroidissement est mauvais en raison de l'âge, du mélange de types de liquide de refroidissement incompatibles ou d'une concentration de gelant inappropriée,effectuer un rinçage et un remplissage complets du liquide de refroidissement selon la formule spécifiée par le fabricant.

3Le ventilateur de refroidissement ne fonctionne pas.

Vérifiez et remplacez les relais de ventilation, les moteurs de ventilation ou le capteur de température du liquide de refroidissement (capteur ECT) défectueux.

4- Une panne de pompe à eau.

Remplacez la pompe à eau si une corrosion de la roue ou un glissement de la ceinture serpentine est diagnostiqué.