Funkce a druhy chlazení motorů; Údržba a opravy chladicích soustav; Elektronické řízení teploty chladicí kapaliny; 14. při spalování paliva nadměrně ohřívané. Nejvhodnější pracovní teplota motoru odpovídá obvykle 80 až 95°C teploty chladicí kapaliny (90 až 115°C teploty mazacího oleje).
Principy chlazení motorů a jejich význam pro Suzuki Samurai
Teplo odváděné chlazením je ztrátové, ale musí být odvedeno, aby vlivem vysoké teploty a různé tepelné roztažnosti materiálu nedošlo např. k zadření pístu ve válci. Dalším důvodem je, aby vlivem vysoké teploty nedošlo k nadměrné ztrátě viskozity a tím i mazacích schopností motorového oleje. Zatěžované části motoru opatřeny chladicími žebry. Válce, olejová vana. Přímo okolo proudícím vzduchem.
Tepla do chladicího vzduchu. Tepla vyrobena z hliníkových slitin (např. AlSi12). Je nejjednodušší, ale také nejméně dokonalý způsob chlazení. Menších a malých motocyklů. Proudění vzduchu na chladicí žebra motoru. Ofukuje chladicí žebra a odnímá z nich přebytečné teplo. Reguluje úroveň chlazení. Se používá u malé mechanizace (žací stroje, malotraktory, motorové pily, zahradní traktory, motorové rosiče). Také u skútrů a některých vzduchem chlazených motorů automobilů. Jejich typickými představiteli jsou nákladní automobily Tatra. U nich donedávna byly používány výhradně vzduchem chlazené motory. Tyto motory používají axiální dmychadla chladícího vzduchu.
Obr. Obr. Na obr. 2 je znázorněna činnost nuceného chlazení motoru Tatra 930. Obr. DET. spojky (3b). Od hřídele pohonu vstřikovacího čerpadla (není zobrazeno). Čidla (a) ve vlnovci (b). Vlnovci zajistí pružina (e). (85-90 °C), např. přeruší - do kapalinové spojky olej termostatickým ventilem neteče. U nuceného chlazení motorů malé mechanizace (žací stroje, vyžínače, křovinořezy, motorové pily, zahradní traktory, motorové rosiče) bývá používán radiální ventilátor. Jeho lopatky bývají nejčastěji součásti rotoru setrvačníkového magnetoelektrického zapalování. U všech systémů nuceného chlazení vzduchem musí být zajištěno vhodným zakrytováním (kapotáží) rovnoměrné a stejné proudění kolem všech válců.
U malé mechanizace regulace chlazení většinou nebývá. U vzduchem chlazených motorů osobních automobilů bývají použity na vstupu nebo výstupu chladicího vzduchu regulační klapky ovládané vlnovcem termostatu. U menších vzduchem chlazených motorů skútrů a starších osobních automobilů se mimo axiálních ventilátorů mohou používat i lopatkové radiální ventilátory. Bývají poháněny nejčastěji klínovým řemenem od klikového hřídele motoru. U nyní již historického osobního automobilu Tatra 613 je axiální ventilátor poháněn klínovými řemeny. (Obr. 5) Regulace chlazení je zajištěna hydraulickou spojkou, která tvoří montážní celek s oběžným kolem axiálního ventilátoru. Ovládání hydraulické spojky je obdobné, jak je popsáno u motoru Tatra 930 - obr. 2.
Na obr. nejčastěji v kombinaci s nuceným chlazením vzduchem používala např. Deutz Fahr u motorů svých traktorů. V důsledku menších tepelných ztrát chlazením za teplot chladicího oleje 120-130 °C. Obr. Usměrnění proudění chladicího vzduchu zakrytím - kapotáží. Obr. (Deutz). Obr. U kapalinového chlazení je přebytečné teplo z motoru odváděno kapalinou, proudící dutinami vytvořenými v hlavě a bloku válců. Chladicí kapalina se od horkých stěn motoru ohřívá. Přes soustavu potrubí a spojovacích hadic se dostává do chladiče, kde je ochlazována vzduchem proudícím přes chladič.
Proudění neboli cirkulaci chladicí kapaliny podporuje obvykle oběhové čerpadlo a proudění chladicího vzduchu přes chladič ventilátor chlazení. Chladicí kapalinou byla původně voda, ale ta se musela za mrazu vždy vypustit, aby nedošlo k roztržení chladicího pláště motoru a chladiče. Velkou výhodou vody je vysoká chladicí účinnost, způsobená její velkou tepelnou kapacitou 4,187 kJ·kg-1·K-1. Ta vyjadřuje, že na zvýšení teploty 1 kg vody o 1K (1 K ≅ 1 °C), se spotřebuje 4,187 kJ tepelné energie. Pro srovnání je např. tepelná kapacita 1 kg vzduchu 1,005 kJ·kg-1·K-1; motorového oleje 1,67 kJ·kg-1·K-1; etylenglykolu 2,41 kJ·kg-1·K-1; propylenglykolu 2,48 kJ·kg-1·K-1.
Obr. 6 Samočinné - termosifonové chlazení. Samočinné - (termosifonové) kapalinové chlazení - obr. 6, funguje na základě změny hustoty kapaliny, která se mění při změnách teploty kapaliny. Podmínkou správné funkce je umístění chladiče poměrně vysoko nad motorem a celý systém musí být zaplněn kapalinou. Ochlazuje. V chladiči dolů až do přívodního hrdla chladicího pláště motoru. Značnými rozdíly teplot nahoře v motoru a dole. Kapalinové chlazení s nuceným oběhem (obr. Obr. Schéma kapalinového chlazení s nuceným oběhem. Obr. Kapalinové chlazení s nuceným oběhem. Způsobem chlazení motorů traktorů a automobilů.
Obr. 4 - Čerpadlo chladicí kapaliny (vodní čerpadlo) - je provedeno jako odstředivé (diagonální) čerpadlo (obr. 12) a umístěno na bloku motoru. Sací kanály čerpadla jsou spojeny jednak se spodní komorou tělesa termostatu a současně také pomocí pryžové hadice s dolní komorou chladiče. Po zahřátí na teplotu, při které má termostat již plně otevřen hlavní ventil (cca 95°C), se také uzavře spodní ventil termostatu. Chladicí kapalina již protéká pouze velkým okruhem přes chladič. Termostat pak průběžně během chodu motoru za normálních podmínek obvykle udržuje teplotu chladicí kapaliny na výstupu z hlavy válců motoru na 90 - 95°C. Obr. Činnost termostatu.
Ovládací (voskový) člen termostatu. Obr. Termostat motorů Zetor Proxima. Motory s oběhem 10 x až 15 x za minutu. Válců činí obvykle 5 až 7 °C. Otáčky oběžného kola čerpadla bývají větší než otáčky motoru (i ≤ 0,9). Nejběžnější pohon čerpadla je řemenový - klínový, vícenásobný klínový nebo ozubený řemen. Při pohonu rozvodů ozubeným řemenem jím bývá nejčastěji poháněno i čerpadlo chlazení.
Funkci výměníku tepla plní voda → vzduch. Obr. Ventilátory s elektrickým pohonem a jejich regulace. Klimatický systém pro dehřátí a chlazení motoru v různých režimech práce vyžaduje i variabilní pohon ventilátoru podle rychlosti jízdy a pracovní teploty motoru. U větších motorů osobních automobilů, užitkových a nákladních automobilů, traktorů a samojízdných strojů se obvykle používají mechanicky poháněné ventilátory, ovládané prostřednictvím spojky ventilátoru. Firma Zetor na modelech Proxima a Forterra od roku 2006 vybavuje ventilátory chlazení viskózní spojkou. U největších motorů traktorů a samojízdných strojů (≥400 kW) se setkáme s hydrostatickým pohonem ventilátoru a případně dalším elektricky poháněným ofukovacím ventilátorem motoru.
Obr. Ventilátory s elektrickým pohonem. Obr. Závislost viskozity silikonového oleje na teplotě. Obr. 19a) Elektromagnetická spojka ventilátoru. Obr. 19b) El. magnetická spojka s ventilátorem. Obr. Obr. Obr. Obr. chlazení. Viskózní spojky snižují prokluz a zlepšují účinnost řízení chlazení; viz ukázky na obrázcích 20-22.
Kapalinové a vzduchové chlazení: hlavní rozdíly a praktické poznámky
Na obr. 23 a 25 jsou znázorněny rozdílné uspořádání chladičů: svislý a příčný průtok kapaliny, k čemuž patří i rozdělení vstupu a výstupu kapaliny v chladiči pro efektivní chlazení; vložky chladičů bývají z mědi, mosazi či moderně z hliníkové slitiny AlMn1. Komory a kryty bývají hliníkové nebo z plastu PA 66. Spoje jsou kovovými sponami a chladiče jsou upevněny v pružných lůžkách a silentblocích, aby byly chráněny proti vibracím.
U kapalinového chlazení je přebytečné teplo odváděno kapalinou, která prochází skrz chladič a je ochlazována vzduchem; v moderních vozidlech bývá používáno nucené chlazení s oběhem kapaliny a čerpadlem. Obecně platí, že chladicí kapalina musí být plněný systémem a zajišťovat stabilní cirkulaci i při změnách teploty a nadmořské výšky; nadmořská výška výrazně ovlivňuje bod varu kapaliny a provozní tlak systému.
Pokud dojde k poruše chlazení, je důležité postupovat podle stavu systému: kontrolovat řemen pohonu čerpadla, čistotu a průchodnost chladiče, činnost termostatu, průběh a tlak v expanzní nádobce a funkci pohonu ventilátoru (klínový řemen, viskózní spojka, hydraulická spojka). Při větším úniku chladicí kapaliny je nutné řešit závadu a vyhnout se doplňování studené vody do horkého motoru, aby nedošlo ke vzniku trhlin litinových hlav válců.
Údržba vzduchem chlazených systémů vs. kapalinné chlazení
- Vzduchem chlazené motory vyžadují pravidelnou kontrolu proudění vzduchu kolem žebrování a utažení kapotáže, aby nedošlo k nerovnoměrnému chlazení.
- Kapalinné chlazení vyžaduje pravidelnou výměnu chladicí kapaliny, kontrolu hladiny v expanzní nádobce a zabezpečení těsností hadic a spojů.
- Viskózní spojky a elektrické pohony ventilátoru mají vlastní servisní požadavky: mazání ložisek, kontrola funkce spojky a případná výměna komponent při opotřebení.
Elektronické řízení teploty chladicí kapaliny
Moderní motory využívají elektronické řízení teploty v ECU, která reguluje otáčky čerpadla a chod ventilátorů dle teploty kapaliny a aktuálních podmínek. U menších motorů bývá použit ruční nebo poloautomatický systém řízení chlazení; u větších strojů a automobilů je obvykle plně automatizované a optimalizované pro spotřebu paliva a výkon.
Praktické tipy pro údržbu Suzuki Samurai
- Pravidelně sledujte teplotu kapaliny a mazacího oleje; ideální teplota chladicí kapaliny bývá kolem 90-95°C, mazací olej kolem 90-115°C.
- Zkontrolujte stav termostatu a uzávěrového ventilu; poruchy vedou k nadměrnému provoznímu přetlakovému tlaku a riziku poškození hlavy válců.
- U ucpaných chladičů vyčistěte žebra a zajistěte volný průtok vzduchu; dbejte na ochranu elektrických součástí při použití odmašťovadel a vody.
- Pravidelně testujte funkci pohonu čerpadla a ventilátoru; u poruchy raději zajistěte diagnostiku a opravu, nebo odtah vozidla.
U provozu v zimě je vhodné mít nezávislé naftové topení pro předehřev motoru; předehřev usnadňuje start a snižuje opotřebení motoru. U strojů pracujících v prašném prostředí je důležité udržovat čisté sítové čističe chladicího vzduchu a pravidelně promazávat ložiska ventilátoru.
Termostat / jak funguje? (3D animace)
Typické provozní body a volby při opravách
- Diagnostikujte nejpravděpodobnější příčinu poruchy chlazení (řemen, čerpadlo, termostat, ventilátor, expanzní nádobka, tlakový uzávěr).
- Rozmyslete, zda je nutná výměna dílů a jaké dopady má oprava na chodu motoru po dokončení servisních prací.
- Zvažte riziko dalšího poškození při doplňování studené vody do horkého motoru; vždy používejte doporučenou kapalinu výrobce.
V případě poruchy a většího úniku chladicí kapaliny by bylo velkou chybou okamžité doplnění studené vody do horkého motoru. Tenké stěny chladiče a regulační prvky vyžadují opatrné zacházení a odbornou opravu, aby nedošlo k trvalému poškození motoru.