Systém chladenia motora automobilu: zariadenie a princíp činnosti

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-02-19 18:22

Chladiaci systém motora v aute je navrhnutý tak, aby chránil pracovnú jednotku pred prehriatím a tým riadi výkon celého bloku motora. Chladenie je najdôležitejšou funkciou pri prevádzke spaľovacieho motora.

Následky poruchy chladenia spaľovacieho motora môžu byť pre samotný agregát fatálne až po úplné zlyhanie bloku valcov. Poškodené uzly už nemusia byť predmetom reštaurátorských prác, ich udržiavateľnosť sa bude rovnať nule. K prevádzke je potrebné pristupovať so všetkou starostlivosťou a zodpovednosťou a vykonávať pravidelné preplachovanie chladiaceho systému motora.

Ovládaním chladiaceho systému sa majiteľ auta priamo stará o „zdravie srdca“svojho železného „koňa“.

Vymenovanie chladiaceho systému

Teplota v bloku valcov, keď je jednotka v prevádzke, môže vzrásť na 1900 ℃. Z tohto objemu tepla je len časť užitočná a využíva sa v požadovaných prevádzkových režimoch. Zvyšok odoberá chladiaci systém.motorový priestor. Zvýšenie teplotného režimu nad normu je plné negatívnych dôsledkov, ktoré vedú k vyhoreniu mazív, porušeniu technických vôlí medzi určitými časťami, najmä v skupine piestov, čo povedie k zníženiu ich životnosti. Prehriatie motora v dôsledku poruchy chladiaceho systému motora je jednou z príčin výbuchu horľavej zmesi privádzanej do spaľovacej komory.

Prechladzovanie motora je tiež nežiaduce. V „studenom“agregáte dochádza k strate výkonu, zvyšuje sa hustota oleja, čím sa zvyšuje trenie nemazaných komponentov. Pracovná horľavá zmes čiastočne kondenzuje, čím zbavuje steny valca mazania. Povrch steny valca však podlieha procesu korózie v dôsledku tvorby usadenín síry.

Systém chladenia motora je navrhnutý tak, aby stabilizoval tepelné podmienky potrebné pre normálne fungovanie motora vozidla.

Typy chladiacich systémov

Systém chladenia motora je klasifikovaný podľa spôsobu odvádzania tepla:

• chladenie kvapalinami v uzavretom type;
• otvorený typ chladený vzduchom;
• kombinovaný (hybridný) systém odvodu tepla.

V súčasnosti je chladenie vzduchom v autách extrémne zriedkavé. Kvapalina môže byť otvoreného typu. V takýchto systémoch sa teplo odvádza cez parné potrubie do okolia. Uzavretý systém je izolovaný zvonkuatmosféru. Preto je tlak v chladiacom systéme tohto typu motora oveľa vyšší. Pri vysokom tlaku sa prah varu chladiaceho prvku zvyšuje. Teplota chladiva v uzavretom systéme môže dosiahnuť 120 ℃.

Chladenie vzduchom

Prirodzené nútené chladenie vzduchom je najjednoduchší spôsob odvádzania tepla. Motory s týmto typom chladenia uvoľňujú teplo do okolia pomocou rebier chladiča umiestnených na povrchu agregátu. Takýto systém má obrovský nedostatok funkčnosti. Faktom je, že táto metóda priamo závisí od malého špecifického tepla vzduchu. Okrem toho existujú problémy s rovnomernosťou odvodu tepla z motora.

Takéto nuansy bránia inštalácii efektívnej a zároveň kompaktnej jednotky. V chladiacom systéme motora je vzduch privádzaný nerovnomerne ku všetkým častiam a vtedy treba zabrániť možnosti lokálneho prehriatia. Podľa konštrukčných prvkov sú chladiace rebrá namontované na tých miestach motora, kde sú vzduchové hmoty najmenej aktívne, kvôli aerodynamickým vlastnostiam. Tie časti motora, ktoré sú najviac náchylné na teplo, sú umiestnené smerom k vzduchovým hmotám, zatiaľ čo „chladnejšie“časti sú umiestnené vzadu.

Nútené chladenie vzduchom

Motory s týmto typom odvodu tepla sú vybavené ventilátorom a chladiacimi rebrami. Takáto sada konštrukčných jednotiek vám umožňuje umelo tlačiť vzduch do chladiaceho systému motorachladiace rebrá. Nad ventilátorom a rebrami je nainštalovaný ochranný kryt, ktorý sa podieľa na ochladzovaní smeru vzdušných hmôt a zabraňuje prenikaniu tepla zvonku.

Pozitívnymi aspektmi tohto typu chladenia sú jednoduchosť konštrukčných prvkov, nízka hmotnosť, absencia prívodu chladiva a cirkulačných jednotiek. Nevýhodou je vysoká hlučnosť systému a objemnosť zariadenia. Tiež pri nútenom chladení vzduchom nebol vyriešený problém s lokálnym prehrievaním jednotky a difúznym prúdením vzduchu, a to aj napriek inštalovaným krytom.

Tento typ varovania pred prehriatím motora sa aktívne používal až do 70. rokov. Prevádzka chladiaceho systému motora s núteným obehom vzduchu bola populárna na malých vozidlách.

Chladenie kvapalinami

Kvapalinový chladiaci systém je zďaleka najpopulárnejší a najrozšírenejší. Proces odvádzania tepla prebieha pomocou kvapalného chladiva cirkulujúceho cez hlavné prvky motora cez špeciálne uzavreté vedenia. Hybridný systém kombinuje prvky vzduchového chladenia súčasne s kvapalinou. Kvapalina sa chladí v chladiči s rebrami a ventilátorom s plášťom. Takýto chladič je tiež chladený privádzaným vzduchom, keď sa vozidlo pohybuje.

Kvapalinový chladiaci systém motora vytvára počas prevádzky minimálnu úroveň hluku. Tento typ zbiera teplo všade a odvádza ho z motora s vysokouefektívnosť.

Podľa spôsobu pohybu kvapalného chladiva sú systémy klasifikované:

• nútený obeh – pohyb tekutiny prebieha pomocou čerpadla, ktoré je súčasťou motora a samotného chladiaceho systému;
• cirkulácia termosifónu - pohyb sa uskutočňuje v dôsledku rozdielu v hustote ohrievaného a chladeného chladiva;
• kombinovaná metóda - cirkulácia tekutín pôsobí súčasne prvými dvoma spôsobmi.

Zariadenie chladiaceho systému motora

Konštrukcia kvapalinového chladenia má rovnakú štruktúru a prvky pre benzínové aj naftové motory. Systém pozostáva z:

• blok chladiča;
• chladič oleja;
• ventilátor, nainštalovaný plášť;
• čerpadlá (čerpadlo s odstredivou silou);
• nádrž na expanziu ohriatej kvapaliny a kontrolu hladiny;
• Termostat cirkulácie chladiva.

Pri preplachovaní chladiaceho systému motora sú všetky tieto uzly (okrem ventilátora) ovplyvnené pre efektívnejšiu ďalšiu prácu.

Chladiaca kvapalina cirkuluje potrubím vo vnútri bloku. Súhrn takýchto priechodov sa nazýva „chladiaci plášť“. Pokrýva oblasti motora najviac náchylné na teplo. Chladivo, ktoré sa pohybuje pozdĺž neho, absorbuje teplo a prenáša ho do bloku chladiča. Vychladne a zopakuje kruh.

Prevádzka systému

Jeden z hlavných prvkov v zariadení chladiaceho systémumotor sa považuje za chladič. Jeho úlohou je chladenie chladiva. Skladá sa z prepravky chladiča, vo vnútri ktorej sú uložené rúrky na pohyb tekutiny. Chladiaca kvapalina vstupuje do chladiča cez spodnú rúrku a vystupuje cez hornú, ktorá je namontovaná v hornej nádrži. Na vrchu nádrže je hrdlo uzavreté vekom so špeciálnym ventilom. Keď sa tlak v chladiacom systéme motora zvýši, ventil sa mierne otvorí a kvapalina vstúpi do expanznej nádoby, ktorá je pripojená samostatne v motorovom priestore.

Na chladiči je aj snímač teploty, ktorý signalizuje vodičovi maximálny ohrev kvapaliny prostredníctvom zariadenia inštalovaného v kabíne na informačnom paneli. Vo väčšine prípadov je k chladiču pripevnený ventilátor (niekedy dva) s plášťom. Ventilátor sa aktivuje automaticky pri dosiahnutí kritickej teploty chladiacej kvapaliny alebo funguje nútene z pohonu s čerpadlom.

Čerpadlo zabezpečuje stálu cirkuláciu chladiacej kvapaliny v celom systéme. Čerpadlo prijíma rotačnú energiu pomocou remeňového pohonu z remenice kľukového hriadeľa.

Termostat ovláda veľký a malý okruh cirkulácie chladiva. Pri prvom naštartovaní motora termostat cirkuluje kvapalinu v malom kruhu, aby sa motorová jednotka rýchlejšie zohriala na prevádzkovú teplotu. Potom termostat otvorí veľký kruh chladiaceho systému motora.

Nemrznúca zmes alebo voda

Ako chladivo sa používa voda alebo nemrznúca zmes. Majitelia moderných áut sa stávajú čoraz viacpoužiť to druhé. Voda zamŕza pri mínusových teplotách a je katalyzátorom koróznych procesov, čo negatívne ovplyvňuje systém. Jedinou výhodou je jeho vysoký odvod tepla a možno aj dostupnosť.

Nemrznúca zmes za studena nezamŕza, zabraňuje korózii, zabraňuje usadzovaniu síry v chladiacom systéme motora. Má však nižší prenos tepla, čo negatívne ovplyvňuje horúce obdobie.

Chyby

Následky zlyhania chladenia sú prehriatie alebo podchladenie motora. Prehriatie môže byť spôsobené nedostatočným množstvom tekutiny v systéme, nestabilnou prevádzkou čerpadla alebo ventilátora. Termostat tiež nefunguje správne, keď by mal otvoriť veľký chladiaci okruh.

Poruchy v chladiacom systéme motora môžu byť spôsobené silným znečistením chladiča, troskami vedení, slabým výkonom uzáveru chladiča, expanznou nádržou alebo nekvalitnou nemrznúcou zmesou.