Systém chlazení motoru vozidla slouží nejen k udržení chladného motoru, ale také k udržení jeho teploty dostatečně vysoké, aby byl zajištěn účinný a čistý provoz.
Systémové součásti zahrnují chladič pro odvod tepla, ventilátor nebo ventilátory zajišťující dostatečné proudění vzduchu pro chlazení chladiče, termostatický ventil, který se otevírá při dosažení požadované provozní teploty a vodní čerpadlo (nebo čerpadlo chladicí kapaliny) pro cirkulaci chladicí kapaliny motorem, hadice a další součásti.
Většina vozidel nyní používá expanzní nádrž, která umožňuje chladicí kapalině expandovat a vystupovat z chladicího okruhu, když je horký, a vrátit se, když je vůz vypnutý a motor se ochladí. Chladicí systém také zahrnuje prvky ventilačního systému kabiny, protože teplo motoru se využívá k ohřevu interiéru vozu.
Téměř všechny automobily používají kapalinové chladicí systémy pro své motory. Typický automobilový chladicí systém obsahuje:
Většina spalovacích motorů je chlazena kapalinou buď vzduchem (plynná kapalina) nebo kapalnou chladicí kapalinou vedenou přes výměník tepla (radiátor) chlazený vzduchem. V systému vodního chlazení chladicích motorů jsou stěny a hlavy válců opatřeny pláštěm, kterým může chladicí kapalina cirkulovat.
Chladicí systém ve spalovacím motoru se používá k udržení různých součástí motoru při teplotách vedoucích k dlouhé životnosti a správné funkci.
Chladicí systém funguje tak, že posílá kapalnou chladicí kapalinu průchody v bloku motoru a hlavách. Jak chladicí kapalina proudí těmito průchody, odebírá teplo z motoru. Jakmile se kapalina ochladí, vrátí se do motoru, aby absorbovala více tepla.
Ve skutečnosti existují dva typy chladicích systémů na motorových vozidlech:kapalinou chlazené a vzduchem chlazené.
Vzduchem chlazené motory se nacházejí na několika starších autech, jako je původní Volkswagen Beetle, Chevrolet Corvair a několik dalších. Mnoho moderních motocyklů stále používá chlazení vzduchem, ale z větší části automobily a nákladní automobily používají systémy chlazené kapalinou a na to se tento článek zaměří.
Chladicí systém funguje tak, že posílá kapalnou chladicí kapalinu průchody v bloku motoru a hlavách. Jak chladicí kapalina proudí těmito průchody, odebírá teplo z motoru. Ohřátá kapalina si pak razí cestu gumovou hadicí do chladiče v přední části vozu.
Při proudění tenkými trubičkami v chladiči se horká kapalina ochlazuje proudem vzduchu vstupujícím do motorového prostoru z mřížky před vozem.
Jakmile se kapalina ochladí, vrátí se do motoru, aby absorbovala více tepla. Vodní čerpadlo má za úkol udržovat tekutinu v pohybu tímto systémem potrubí a skrytých průchodů.
Jedinou funkcí chladicího systému je regulovat teplotu, při které motor běží. Pokud by došlo k poruše chladicího systému nebo jakékoli jeho části, došlo by k přehřátí motoru, což může vést k řadě velkých problémů.
Přehřátí může způsobit prasknutí těsnění hlavy a dokonce i prasknutí bloků motoru, pokud je problém dostatečně závažný. Následují hlavní části chladicího systému. Vždy věnujte pozornost známkám selhání chladicího systému, jak je popsáno níže.
Hlavní součásti chladicího systému jsou vodní čerpadlo, mrazicí svíčky, termostat, chladič, chladicí ventilátory, topné těleso, tlakový uzávěr, přepadová nádrž a hadice.
Chladicí ventilátor je umístěn v přední části vozidla a je navržen tak, aby se zapnul, když se chladicí kapalina (o tom si povíme více za minutu) začne zahřívat. Jakmile se teplota chladicí kapaliny sníží, opět se vypne.
Chladič je speciálně navržen tak, aby odváděl teplo z chladicí kapaliny jeho předáváním vzduchu profukovanému chladičem ventilátorem a přiváděnému vzduchu z jízdy. Radiátory jsou po letech používání náchylné k netěsnostem.
Vodní čerpadlo je to, co pohání chladicí kapalinu motorem. Rozbité vodní čerpadlo zabrání provozu vašeho chladicího systému, což má za následek přehřívání motoru během jízdy.
Termostat řídí provoz chladicího systému, konkrétně zapíná a vypíná ventilátor.
Řada pryžových hadic spojuje chladič s motorem, kterým proudí chladicí kapalina. Tyto hadice mohou také začít prosakovat po mnoha letech používání.
Chleba s máslem chladicího systému je chladicí kapalina. Tato sladce vonící, jasně zelená tekutina proudí průchody v motoru a přitahuje teplo z motoru. Shromažďuje teplo a předává ho venkovnímu vzduchu uvnitř radiátoru.
Chladicí systém plní tři důležité funkce. Nejprve odvádí přebytečné teplo z motoru; za druhé, udržuje provozní teplotu motoru tam, kde funguje nejúčinněji; a nakonec co nejrychleji zahřeje motor na správnou provozní teplotu.
Potřeba chladicích systémů v IC motoru z následujícího důvodu:
Obecně existují dva typy chladicích systémů, a těmi jsou:
Chlazení vzduchem je způsob odvádění tepla. Funguje tak, že se zvětší povrchová plocha nebo zvýší proudění vzduchu přes objekt, který má být chlazený, nebo obojí. Přidáním žeber do chladiče se zvětší jeho celková plocha, což má za následek větší účinnost chlazení.
Příkladem prvního je přidání chladicích žeber na povrch předmětu, a to buď jejich integrací, nebo jejich těsným připojením k povrchu předmětu (pro zajištění účinného přenosu tepla). V případě posledně jmenovaného se to provádí pomocí ventilátoru vhánějícího vzduch do nebo na objekt, který chcete ochladit.
Při chlazení vzduchem se používají dva typy chladicích podložek, jedna je voštinová a druhá je excelsior.
Ve všech případech musí být vzduch chladnější než předmět nebo povrch, ze kterého se očekává odvod tepla. To je způsobeno druhým termodynamickým zákonem, který říká, že teplo se samovolně přesune pouze z horkého zásobníku (chladiče) do studeného zásobníku (vzduchu).
Při provozu v prostředí s nižším tlakem vzduchu, jako je vysoká nadmořská výška nebo kabiny letadel, musí být chladicí kapacita snížena v porovnání s kapacitou u hladiny moře.
Vzorec 1 – (h/17500) =faktor snížení. Kde h je výška nad hladinou moře v metrech. A výsledkem je faktor, který by měl být vynásoben chladicím výkonem ve [W], abychom získali chladicí výkon v zadané výšce nad hladinou moře.
Vzduchem chlazené motory spoléhají na cirkulaci vzduchu přímo nad žebry pro odvod tepla nebo horkými oblastmi motoru, aby je ochlazovaly, aby se motor udržoval v provozních teplotách. U všech spalovacích motorů velké procento vytvořeného tepla (kolem 44 %) uniká výfukem, nikoli kovovými žebry vzduchem chlazeného motoru (12 %).
Asi 8 % tepelné energie se přenese do oleje, který, ačkoli je primárně určen k mazání, hraje roli také při odvodu tepla přes chladič. Vzduchem chlazené motory se obecně používají v aplikacích, které by nevyhovovaly kapalinovému chlazení, protože takové moderní vzduchem chlazené motory se používají v motocyklech, letadlech všeobecného letectví, sekačkách na trávu, generátorech, přívěsných motorech, čerpacích soustrojích, pilových lavicích a pomocných energetických jednotkách.
Toto jsou některé výhody používání systémů chlazení vzduchem:
Systémy chlazení vzduchem mají také některé nevýhody, a těmi jsou:
Příklady vzduchem chlazeného motoru:
Používá se u skútrů, motocyklů a traktorů.
Tento typ je nejběžněji používaným typem systému.
Ve vodním chladicím systému jsou vodní pláště uspořádány kolem válce motoru nebo vložek. Cirkulující voda v těchto pláštích absorbuje teplo z povrchu válce a následně je ohřátá voda ochlazována vzduchem procházejícím v chladiči.
Systém vodního chlazení se skládá z vodních plášťů, vodního čerpadla, chladiče, termostatického ventilu, ventilátoru, řemene a řemenice atd. Ačkoli je voda nejběžněji používaným chladicím prostředkem, zatímco speciální chladicí kapaliny mající lepší a požadované vlastnosti, jako je antikorozní, vyšší bod varu atd. jsou také dostupné na trhu a doporučují se také pro získání a marinování vyšší účinnosti motoru.
Voda ve vodních pláštích nepřetržitě cirkuluje požadovaným tlakem a rychlostí pomocí vodního čerpadla poháněného řemenem. Vodní čerpadla jsou obecně odstředivého typu a sestávají ze vstupu a výstupu vody s oběžným kolem, které nutí vodu vycházet z výstupu čerpadla odstředivou silou.
Vstup čerpadla je ve spodní části propojen s chladičem pro čerpání chladicí kapaliny/vody z chladiče. Když je motor ochlazen, termostatický ventil zůstává otevřený a stejná voda/chladivo cirkuluje přes vodní pláště.
Než se voda/chladivo zahřeje, otevře se termostatický ventil, aby voda procházela radiátorem a odváděla teplo tím, že zůstane neporušená se vzduchem procházejícím radiátorem.
Chladič je umístěn v přední části traktoru/vozidla a skládá se z nádrže na vodu/chladicí kapalinu, trubek a tlakového uzávěru na trubce. Tento tlakový uzávěr se používá k zabránění odpařování vody a zvýšení tlaku v chladicím systému.
Teplotní rozdíl mezi vzduchem venku a vodou uvnitř radiátoru je velký a teplo se rychleji odvádí z vody do vzduchu. Vzduch je generován pomocí ventilátoru a také dopředným pohybem traktoru.
Motor obecně funguje efektivně v teplotním rozsahu 80 0 C až 90 0 C a vždy je žádoucí, aby teplota motoru dosáhla této teploty co nejdříve za chladných povětrnostních podmínek a zůstala v tomto teplotním rozsahu pouze za příliš vysokých teplot.
Termostat je navržen tak, aby udržoval tento teplotní rozsah regulací teploty vody/chladící kapaliny cirkulující ve vodních pláštích.
Existují dva typy systémů vodního chlazení.
Čerpadlo není v tomto systému namontováno. Cirkulace vody je způsobena rozdílem v hustotách mezi horkou a studenou vodou.
V těchto chladicích systémech je však rychlost chlazení nízká. V dnešní době je její využití omezené, protože vodu potřebujeme udržovat na určité úrovni. Je konstrukčně jednoduchý a levný.
Termosyfonové chladicí systémy fungují na principu přirozené konvekce. Systém chlazení vody termosyfonem je založen na skutečnosti, že voda se zahříváním stává světlou a
Horní a spodní část chladiče jsou připojeny k horní a spodní části vodního pláště válce pomocí trubek. Radiátor se ochlazuje tak, že přes něj proudí vzduch. Proudění vzduchu je dosaženo pohybem vozidla nebo dodávaným ventilátorem.
Ohřátá voda uvnitř vodního pláště válce se stává lehkou a pohybuje se z horní spojovací trubky do chladiče a cestuje dolů z horní nádrže do spodní nádrže a odvádí teplo, když cestuje.
Tato ochlazená voda ze spodní nádrže je vedena do vodního pláště válce a tudíž znovu cirkuluje pro proces.
Omezení těchto systémů spočívá v tom, že toto chlazení závisí pouze na teplotě a je nezávislé na otáčkách motoru.
V tomto chladicím systému se cirkulace vody provádí pomocí odstředivého čerpadla. Díky tomuto čerpadlu je rychlost průtoku vody větší. A čerpadlo je poháněno řemenem od klikové hřídele.
Zde lze radiátor namontovat na libovolné místo vhodné pro projektanta.
V tomto systému je směr toku chladicí vody směrem nahoru od hlavy válců k horní nádrži chladiče, poté dolů přes jádro chladiče do spodní nádrže. Ze spodní nádrže se pomocí vodního čerpadla přesouvá spodní hadicí chladiče do vodních plášťů bloku válců, které cirkuluje vodu.
Voda vstupuje do motoru uprostřed sací strany čerpadla. Oběhové čerpadlo je poháněno řemenem od klikového hřídele. Se zvyšujícími se otáčkami motoru se zvyšuje průtok chladicí kapaliny.
Tlaková zkouška se používá ke kontrole těsnosti chladicího systému a ke zkoušce uzávěru chladiče. Pomalu aplikujte tlak na systém až do rozsahu systému nebo rozsahu uvedeného na uzávěru chladiče. Systém by měl udržet tlak po dobu alespoň dvou minut. Pokud ne, zkontrolujte netěsnosti v systému.
Tlaková zkouška slouží ke kontrole těsnosti chladicího systému a ke kontrole uzávěru chladiče. Nejběžnějším zařízením na testování tlaku je ruční pumpa s adaptéry pro uzávěry různých velikostí a plnicí hrdlo chladiče.
Jiný typ tlakové zkoušečky používá vzduch ze skladu připojený k přepadové hadici chladicí kapaliny. Třetí typ má adaptér, který nahrazuje uzávěr chladiče a umožňuje vložení tlakového nebo teplotního senzoru. K měření tlaku a kontrole netěsností lze použít vzduch v dílně nebo jednoduše tlak generovaný chladicím systémem.
Toto jsou některé výhody systému vodního chlazení:
Nevýhody systémů vodního chlazení jsou uvedeny níže:
Příklady vodou chlazeného motoru:
Všechny moderní motory (osobní automobily, autobusy, nákladní automobily atd.) dnes používají tento typ chladicího systému.
Systém chlazení motoru vozidla slouží nejen k udržení chladného motoru, ale také k udržení jeho teploty dostatečně vysoké, aby byl zajištěn účinný a čistý provoz. Systémové součásti zahrnují chladič pro odvod tepla, ventilátor nebo ventilátory zajišťující dostatečné proudění vzduchu pro chlazení chladiče, termostatický ventil, který se otevírá při dosažení požadované provozní teploty a vodní čerpadlo (nebo čerpadlo chladicí kapaliny) pro cirkulaci chladicí kapaliny motorem, hadice a další součásti.
Existují dva typy chladicích systémů:(i) Systém chlazení vzduchem a (ii) Systém chlazení vodou. V tomto typu chladicího systému je teplo, které je odváděno do vnějších částí motoru, vyzařováno a odváděno pryč proudem vzduchu, který se získává z atmosféry.
Typický automobilový chladicí systém zahrnuje
Chladicí systémy jsou zodpovědné za chlazení motoru automobilu. Motor auta jedoucího rychlostí 50 mph vyprodukuje asi 4000 výbuchů za minutu. To způsobuje obrovské množství kondenzovaného tepla v jedné oblasti. Chladicí systém toto teplo odebírá a ochlazuje na bezpečnou teplotu.
Chladicí systém má následující čtyři základní funkce:Odstraňování přebytečného tepla z motoru, Udržování konstantní provozní teploty motoru, Zvyšování teploty studeného motoru co nejrychleji, Poskytování prostředků pro provoz topení (ohřívání prostoru pro cestující).
Spalovací motory jsou často chlazeny cirkulací kapaliny nazývané chladicí kapalina motoru přes blok motoru a hlavu válců, kde se ohřívá, poté přes chladič, kde ztrácí teplo do atmosféry, a poté se vrací do motoru. Chladicí kapalina motoru je obvykle na vodní bázi, ale může to být také olej.
Motorový olej pro velké spalovací motory je obvykle minerální olej SAE 40 nebo podobný. Motorový olej používaný ve spalovacích motorech se také nazývá motorový olej nebo mazací olej. Vlastnosti oleje jsou popsány v Oil as a Heat Transfer Fluid.
Spalovací motory odvádějí odpadní teplo chladným nasávaným vzduchem, horkými výfukovými plyny a přímým chlazením motoru. Všechny tepelné motory tedy potřebují ke svému provozu chlazení. Chlazení je také potřeba, protože vysoké teploty poškozují materiály motoru a maziva a v horkém klimatu se stávají ještě důležitějšími.
nízká viskozita a hustota; chemická neutralita stavebních materiálů; chemická odolnost a nezávadnost; nízká cena a dostupnost.
Motor obsahuje vnitřní duté struktury zvané vodní pláště. Těmi protéká chladicí kapalina uvnitř motoru a pohlcuje teplo motoru. Poté putuje hadicemi do chladiče, kde se ochladí. Odtud se vrací zpět do motoru, kde vytlačuje horkou chladicí kapalinu a proces opakuje.
Chladič funguje tak, že obchází vaši chladicí kapalinu přes tenká kovová žebra, která umožňují proudění tepla do vzduchu mimo váš vůz mnohem snadněji. V podstatě – chladič ochlazuje chladicí kapalinu, která pak ochlazuje váš motor.
Hlavní součásti chladicího systému jsou vodní čerpadlo, mrazicí zátky, termostat, chladič, chladicí ventilátory, topné těleso, tlakový uzávěr, přepadová nádrž a hadice.
Voda má obecně vyšší tepelnou kapacitu než olej, ale olej je lepší mazivo. Tření od pohyblivých částí vytváří teplo, takže jakékoli snížení tření povede ke snížení tepla. Voda je ve srovnání s olejem horším mazivem, a proto se olej používá tam, kde je přítomno dostatečné tření.
Horký motor přenáší teplo do oleje, který pak obvykle prochází výměníkem tepla, typicky typem chladiče známým jako olejový chladič. Ochlazený olej proudí zpět do horkého předmětu, aby jej nepřetržitě ochlazoval.
Chladicí systémy odvádějí teplo z motoru pomocí vlastností přenosu tepla. Moderní automobily používají kapalinové chladicí systémy. Ty využívají kapalinu cirkulující v motoru, která je pak čerpána z motoru do chladiče, kde se uvolňuje teplo.
Chladicí kapalina má vyšší tepelnou kapacitu než voda. To znamená, že k dosažení stejné teploty, jaké může dosáhnout voda s mnohem menší energií, bude zapotřebí více tepelné energie. Komponenty v chladicí kapalině také zvyšují její bod varu, což ji činí bezpečnější pro provoz v motoru.
Voda je nejběžnější chladicí kapalina. Jeho vysoká tepelná kapacita a nízká cena z něj činí vhodné teplosměnné médium. Obvykle se používá s přísadami, jako jsou inhibitory koroze a nemrznoucí směs.
Upozornění na teplotu chladicí kapaliny:Tato varovná kontrolka signalizuje, že se váš motor přehřívá kvůli nedostatku chladicí kapaliny. Pokud se tato kontrolka rozsvítí, okamžitě zastavte a vypněte auto.
Lze jej nastartovat zcela bez radiátoru. Dokud se motor nepřehřívá, nezpůsobíte žádnou škodu. Pokud jej nenecháte běžet dostatečně dlouho, aby se motor příliš zahřál, není to problém.
Motory se mohou přehřívat z mnoha důvodů. Obecně je to proto, že něco není v pořádku s chladicím systémem a teplo nemůže unikat z motorového prostoru. Zdrojem problému může být netěsnost chladicího systému, vadný ventilátor chladiče, prasklé vodní čerpadlo nebo ucpaná hadice chladicí kapaliny.
