Značajke uređaja
Zatvoreni sustav hlađenja pod tlakom. U čepu ekspanzijske posude nalazi se sigurnosni ventil. Sustav hlađenja motora uključuje radijator grijanja putničkog prostora, koji se nalazi ispod instrumentne ploče.
Volumen punjenja sustava hlađenja motora:
- K4M i K7M (kompletno s klima uređajem) - 5,45 l;
- K4M i K7M (kompletan set bez klima uređaja) - 4,5 l.
Temperatura na kojoj se termostatski ventil počinje otvarati je 89°C.
Temperatura potpunog otvaranja termostatskog ventila je 99 ±2°C.
Kalibracijska vrijednost ventila u čepu ekspanzijske posude je 1,4 bara.
Motor 1.6 (16V)
Motor 1.6 (8v)
Slika 13-1 - Dijagram sustava hlađenja motora: 1 - motor; 2 - vodena pumpa; 3 - termostat; 4 - bradavica za ispuštanje zraka; 5 - radijator grijača; 6 - hladnjak sustava hlađenja motora; 7 - ekspanzijska posuda
Svrha i princip rada sustava hlađenja
Učinkovitost sustava hlađenja ovisi o njegovom dizajnu i radnim uvjetima. Dizajn rashladnog sustava određen je snagom motora, veličinom hladnjaka, vrstom korištene rashladne tekućine i snagom vodene pumpe (pumpa za cirkulaciju rashladne tekućine), vrsta ventilatora, termostat i tlak sustava. Nažalost, sustav hlađenja se često zanemaruje sve dok se ne pojave problemi. Pravilno planirano održavanje može pomoći u sprječavanju takvih problema.
Sustav hlađenja mora omogućiti motoru da se što brže zagrije na potrebnu radnu temperaturu, a zatim i održava tu temperaturu. Mora učinkovito raditi u rasponu temperature okoline od -30°F (-35°C) do 110°F (45°C).
Maksimalna temperatura izgaranja motora periodično raste na razine između 2200°C i 3000°C (4000°F i 6000°F). Prosječna temperatura komore za izgaranje je između 650°C i 925°C (1200°F i 1700°F). Kontinuirano zagrijavanje na tako visoke temperature uzrokovalo bi smanjenje čvrstoće komponenti motora, stoga je potrebno odvoditi toplinu iz motora. Sustav hlađenja održava temperaturu stijenki komore za izgaranje u temperaturnom rasponu koji osigurava maksimalnu učinkovitost motora (slika 7.1).
Slika 7.1. Tipična temperatura izgaranja radne smjese i tipična temperatura ispušnih plinova na izlaznom otvoru
Problemi koji se javljaju u motoru pri niskim radnim temperaturama
Da bi motor normalno radio, njegova radna temperatura mora biti iznad određene minimalne prihvatljive razine. Ako je radna temperatura preniska, nema dovoljno topline za normalno isparavanje goriva potrebnog za dobivanje potrebnog sastava smjese goriva i zraka. Zbog toga je potrebno povećati potrošnju goriva kako bi se stvorila koncentracija njegovih para koja osigurava zapaljivost radne smjese. Teže, manje hlapljive komponente benzina ne isparavaju i ostaju kao nesagorjelo tekuće gorivo. Osim toga, dio radne smjese, u kontaktu s hladnim stijenkama motora, hladi se, što dovodi do nepotpunog izgaranja goriva i stvaranja ugljičnih naslaga.
Izgaranje benzina je burni proces oksidacije, odnosno kemijska reakcija spajanja ugljikovodičnog goriva s kisikom sadržanim u zraku. Ova reakcija se događa uz oslobađanje topline. Kada se izgori pet litara goriva, proizvodi se jedna litra vode u obliku pare. Dio te vlage kondenzira se i završava u uljnom koritu zajedno s nesagorjelim gorivom i čađom, uzrokujući stvaranje naslaga mulja. Kondenzirana vlaga reagira s neizgorenim ugljikovodicima i aditivima, što rezultira stvaranjem kiselina: ugljične, sumporne, dušične, bromovodične i klorovodične. Ove kiseline su odgovorne za trošenje motora uzrokovano unutarnjom korozijom i hrđom. Kada temperatura rashladne tekućine padne ispod 55°C (130°F), odmah se pojavljuje hrđa. Na temperaturama ispod 45°C (110°F), voda koja nastaje tijekom izgaranja goriva skuplja se u ulju. Kada temperatura rashladne tekućine padne ispod 65°C (165°F), dolazi do brzog trošenja stijenki cilindra.
Kako bi se smanjili negativni procesi u motoru povezani s niskim temperaturama i olakšalo pokretanje motora po hladnom vremenu, većina proizvođača nudi grijače bloka cilindara kao dodatnu opremu motora. Ovi grijači su spojeni na redovnu električnu mrežu (110 V AC mreže) a grijaći element zagrijava rashladnu tekućinu (slika 7.2).
Slika 7.2. Za uklanjanje grijaćeg elementa, odvrnite vijak koji ga pričvršćuje u otvoru za proces u stijenci bloka cilindra (a). Grijaći element se uklanja iz bloka cilindra. Rashladna tekućina, zagrijana grijaćim elementom uronjenim u nju, širi se i, dižući se prema gore, istiskuje hladnu rashladnu tekućinu. Zbog konvektivne izmjene topline, rashladna tekućina se zagrijava u cijelom motoru (b)
Problemi koji se javljaju u motoru pri visokim radnim temperaturama
Kako bi se motor zaštitio od pregrijavanja, njegova radna temperatura ne smije prijeći maksimalno dopuštenu temperaturu. Visoke temperature uzrokuju oksidaciju ulja. Pod njihovim utjecajem, ulje disocira, tvoreći koks i sušiva ulja. Kod dugotrajnog pregrijavanja, koks se taloži na klipnim prstenovima, začepljujući ih. Naslage ugljika slične laku uzrokuju blokiranje klipova hidrauličnih podizača ventila. Pri zagrijavanju na visokim temperaturama, viskoznost ulja neizbježno se smanjuje, a debljina sloja maziva se smanjuje. Ako sloj maziva postane pretanak, dolazi do suhog kontakta površina pokretnih dijelova. Istodobno se povećava koeficijent trenja, što uzrokuje smanjenje snage motora i ubrzano trošenje njegovih komponenti.
Pregrijavanje motora je skupo
Kvar sustava hlađenja glavni je uzrok kvara motora. Automehaničari često imaju noćne more o tome kako servisni centar ugrađuje motor koji su upravo popravili u automobil čiji je hladnjak začepljen. Nakon remonta ili popravka motora, u pravilu se mora zamijeniti vodena pumpa i sva crijeva. Kad god se motor popravlja ili zamjenjuje, hladnjak treba provjeriti i ima li curenja i začepljenja. Pregrijavanje je najčešći uzrok kvara motora.
Dizajn sustava hlađenja
Rashladna tekućina prolazi kroz motor, apsorbirajući toplinu koja se u njemu stvara. Zatim teče u radijator, koji rasipa toplinu u okolinu. Rashladna tekućina kontinuirano cirkulira kroz sustav hlađenja kao što je prikazano na slici 7.3 i 7.4. Prolazeći kroz motor rashladna tekućina se zagrijava na čak 15°F (8°C). Prolazeći zatim kroz radijator, ona se hladi. Protok rashladne tekućine može doseći 4 litre u minuti po konjskoj snazi motora.
Slika 7.3. Shematski dijagram protoka rashladne tekućine kroz motor
Slika 7.4 Ova fotografija bloka cilindra s izrezanom pločom prikazuje prolaze sustava hlađenja koji okružuju cilindre. Imajte na umu da rashladna tekućina pere cilindre sa svih strana i također teče kroz praznine između njih
Temperatura motora i toksičnost ispušnih plinova
Mnoga područja imaju kontrole emisije ispušnih plinova vozila. Emisije ugljikovodika (HC) su jednostavno nesagorjelo gorivo. Kako biste smanjili emisije neizgorenih ugljikovodika i prošli test emisija, prije testa provjerite je li motor zagrijan na normalnu radnu temperaturu. Proizvođači automobila definiraju "normalnu radnu temperaturu" kao:
- 1. Gornje crijevo hladnjaka postaje vruće i pod povećanim tlakom.
- 2. Električni ventilator se uključuje i isključuje dva puta (obožavatelji) sustavi hlađenja.
Prije izvođenja testa emisija, provjerite je li motor dosegao normalnu radnu temperaturu. Najbolje je voziti vozilo 32 km (20 milja) kako bi se katalizator, ulje i rashladna tekućina zagrijali na normalnu radnu temperaturu. Posebno je važno paziti na to u hladnom vremenu. Većina vozača vjeruje da je za zagrijavanje motora dovoljno pustiti ga da radi u praznom hodu dok iz grijača kabine ne počne izlaziti topli zrak. Grijač u unutrašnjosti crpi toplinu iz rashladne tekućine. Proizvođači automobila preporučuju da motor ne radi u praznom hodu dulje od 5 minuta, a za zagrijavanje motora pustite ga da radi u praznom hodu jednu do dvije minute, nakon čega, za daljnje zagrijavanje, potrebno je polako voziti automobil kako biste povećali tlak ulja u sustavu podmazivanja.
Vruća rashladna tekućina struji kroz termostatski ventil, koji je ugrađen na najvišoj točki motora, u hladnjak. Izlazna cijev rashladnog sustava spojena je s gornjom ulaznom cijevi hladnjaka crijevom, koje je pričvršćeno stezaljkama. Rashladna tekućina se hladi u radijatoru protokom zraka koji puše preko nje. Kako se hladi, spušta se niz hladnjak i kroz donju izlaznu cijev ulazi u vodenu pumpu, koja osigurava prisilnu cirkulaciju rashladne tekućine u motoru.
Bilješka
U brojnim novim izvedbama motora, termostat je ugrađen na ulaz vodene pumpe. Kada ohlađena tekućina uđe u termostat, on se zatvara i ostaje zatvoren sve dok temperatura rashladne tekućine ne dostigne temperaturu otvaranja. Dakle, postavljanje termostata na ulaz vodene pumpe smanjuje raspon fluktuacija temperature rashladne tekućine, smanjujući nagle promjene temperature koje bi mogle uzrokovati toplinsko naprezanje u motoru, posebno kod motora s aluminijskim glavama cilindara i blokovima od lijevanog željeza.
Učinkovitost odvođenja topline rashladnim sustavom uglavnom je određena učinkovitošću radijatora. Dizajn radijatora je osmišljen kako bi se osigurala maksimalna učinkovitost izmjene topline uz minimalne dimenzije. Protok zraka preko hladnjaka povećava se ventilatorom za hlađenje s remenskim ili električnim pogonom.