Hlađenje motora (I)

3. lipnja 2013.
Škola - Hlađenje motora (I)
autor: AUTONET.HR 

Odvođenje topline, priča prva

Tema hlađenja motora jednako je aktualna u hladnim zimskim kao i vrućim ljetnim mjesecima. A, ovo poglavlje Škole naš je nastavak kretanja prema "periferiji" jer se, već od pretprošlog sata, polako udaljavamo od samog motora proučavajući njegove prateće sustave
Osnovni dijelovi rashladnog sustava automobilskog motora (PD)Osnovni dijelovi rashladnog sustava automobilskog motora (PD)
Vjerojatno nije velika mudrost zaključiti da je, radi održavanja pravilnog rada, bilo koji stroj potrebno dovesti na radnu temperaturu te ga na njoj i održavati. Uostalom, i mi sami funkcioniramo najbolje na nekih 36,6°C radne temperature za održavanje koje se brine naš organizam. Jednako tako i motor automobila zahtjeva nekakve, približno, idealne uvjete kako bi mogao dobro raditi.

Naime, pogonski stroj automobila (bilo da se radi o benzinskom ili dieselskom motoru) u stvari je termički motor, dakle onaj koji toplinsku energiju pretvara u mehanički rad. No, čak niti najnapredniji motori s unutarnjim izgaranjem koje danas poznajemo, nisu odveć učinkoviti prema pitanju iskoristivosti što i jest temeljni razlog potrebe za sustavom hlađenja. Konkretno, benzinski motori danas imaju iskoristivost od tek 25 do 30%. To znači da se čak 70 do 75% energije pohranjene u gorivu (benzinu) pretvara u (suvišnu) toplinu, a ne koristan rad. Nadalje, oko polovine tako nastale topline napušta motor kroz sustav ispuha, a polovinu preuzima sustav hlađenja motora. Spomenimo i to da dieselski motori imaju veću iskoristivost od benzinskih te tako moderni Common Rail pogonski strojevi imaju iskoristivost od oko 40%.

Uzmemo li u obzir da se u unutrašnjosti cilindra prilikom izgaranja smjese goriva i zraka razvijaju temperature od oko 2200°C jasno je da bi se bez nekakvog sustava hlađenja motor ubrzo počeo raspadati, a njegovi dijelovi deformirati ili čak topiti. Kako se same stijenke cilindara ne smiju zagrijavati na više od 260°, kada nastupa raspadanje ulja i drastično pada njegova sposobnost podmazivanja, stvorenu je toplinu potrebno nekako odvesti. Za to se odvođenje topline (hlađenje) u većini današnjih automobilskih motora brine rashladna tekućina. U prosjeku, ovom se metodom odvodi oko 1/3 ukupne količine topline (toplinske energije) nastale u komori za izgaranje. No, osim hlađenja cilindara i drugih dijelova automobilskog motora, rashladni sustav ima još dvije funkcije. Prva prema značaju svakako je ona u kojoj ovaj sustav brine za održavanje ispravne radne temperature motora, dok je drugi zadatak omogućavanje grijanja putničkog prostora.

Tzv. 'vodeni džepovi' odn. kanali za rashladnu tekućinu obojani su zeleno (Daimler AG)Tzv. 'vodeni džepovi' odn. kanali za rashladnu tekućinu obojani su zeleno (Daimler AG)
Rashladni sustav, dio po dio

Osnovni dijelovi rashladnog sustava kod motora s vodenim hlađenjem (uobičajeni izraz za motore hlađene rashladnom tekućinom) su: vodeni džepovi u bloku i glavi motora, pumpa za vodu (rashladnu tekućinu), termostat, hladnjak i ventilator. Pa, počnimo redom. Tzv. "vodeni džepovi" u stvari su šupljine u lijevu bloka motora (prisjetite se priče o tome kako se izrađuje blok motora) u obliku nekakvih džepova, a namijenjene su strujanju rashladne tekućine kako bi ona mogla doći u kontakt s i samim time hladiti vanjske stijenke cilindara. Iste takve džepove za hlađenje nalazimo i u glavi motora (u oba su to slučaja otvori okruglih ali i nepravilnih presjeka koje vidimo na gornjem dijelu bloka i donjem glave), a ovima je svrha odvođenje topline s vanjskih stijenki komora za izgaranje.

Prisjetimo li se priče o klipu i cilindru automobilskog motora, poznat nam je i pojam tzv. "mokre košuljice" cilindra. U tom slučaju, u bloku motora rashladna tekućina ne struji kroz džepove, već njih predstavlja prostor između unutrašnjih stijenki bloka i vanjskih stijenki ovakve košuljice cilindra.

Pumpa za rashladnu tekućinuPumpa za rashladnu tekućinu
Drugi dio priče o rashladnom sustavu i njegovim osnovnim dijelovima predstavlja pumpa za rashladnu tekućinu. Kod većine tekućinom hlađenih motora radi se o centrifugalnoj pumpi koja koristi impeler (rotor s mnogo lopatica za pokretanje struje tekućine). Pumpe za rashladnu tekućinu obično su pokretane klinastim remenom koji dolazi s remenice smještene na izlaznom dijelu koljenastog vratila, no neke pumpe pokreće i sustav zupčanika. U najjačem tempu rada pumpa za rashladnu tekućinu može potjerati i do 28.500 litara vode tijekom jednog sata, kada je termostat otvoren. U svojem okretanju, lopatice impelera "vuku" rashladnu tekućinu s dna hladnjaka te ju tjeraju kroz motor (džepove) i natrag u gornji dio hladnjaka. Osovina pumpe za vodu postavljena je u zabrtvljene ležajeve i ne treba ju dodatno podmazivati.

Klasični metalni i plastični ventilator hladnjaka pokretan električnim motorom (Speedway Motors, Inc)Klasični metalni i plastični ventilator hladnjaka pokretan električnim motorom (Speedway Motors, Inc)
Ventilator hladnjaka nije prijatelj vaših prstiju, zar ne?

Pri većim brzinama kretanja vozila, struja zraka koji kroz masku motora (ili uvodnike) dolazi do hladnjaka i prolazi kroz njegovu rešetkastu konstrukciju, dovoljna je za hlađenje rashladne tekućine. No, kada automobil stoji ili se kreće sporo, potrebno je pojačati struju zraka kroz hladnjak. Upravo stoga, uz hladnjake motora s vodenim hlađenjem viđamo ventilator. Ventilatori automobilskih motora razlikuju se prema načinu na koji su pokretani pa tako poznajemo ventilatore pokretane remenicom ili one koje pokreće elektromotor. Ove prve, pokreće remenica pumpe za vodu s obzirom da su na nju (nepomično) pričvršćeni. Koliko brzo se okreće koljenasto vratilo, toliko će se brzo okretati pumpa za rashladnu tekućinu, a jednako tako i ventilator. Ovakvi su ventilatori češći kod većih motora koji su, obično, postavljeni uzdužno u automobilima s pogonom na stražnje kotače.

Ventilator promjenjive brzine rada opremljen termostatskom spojkomVentilator promjenjive brzine rada opremljen termostatskom spojkom
Jedna od izvedbi mehanički pokretanog ventilatora je i ventilator koji ima ugrađenu termostatsku spojku koja reagira na temperaturu zraka što struji kroz hladnjak. Tako se, isključivanjem, smanjuje opterećenje motora i buka koju proizvode lopatice ventilatora, dok se ventilator pokreće prema potrebi. Međutim, u većini današnjih automobila, a pogotovo onih s poprečno postavljenim motorom i pogonom na prednje kotače, nalazimo ventilator pokretan elektromotorom. Prednost takvog ventilatora je u tome što njegov rad oduzima manje snage motora, a moguće ga je i preciznije uključivati (pri 93°C).

Značajno upozorenje vezano uz ventilatore automobilskih hladnjaka je to da se ni u kojem slučaju ne smiju dodirivati lopatice ventilatora dok motor radi. Temperatura motora se, naime, najbrže podiže kada nema strujanja zraka kroz hladnjak (stajanje na mjestu) te iznenadno pokretanje ventilatora može imati veoma teške posljedice po znatiželjne prstiće! Ovo upozorenje pogotovo treba ozbiljno shvatiti kod motora opremljenih klima uređajem. Naime, njihov kondenzator zahtjeva gotovo stalnu isporuku snažne struje zraka te je kod takvih automobila ventilator gotovo uvijek u pokretu (ili barem dok radi klima uređaj).
4442
 
Ovo bi bio kraj prvog dijela priče o sustavu hlađenja automobilskog motora. U sljedećem nastavku Škole bit će riječi o termostatu, ekspanzijskoj posudi te "njegovom veličanstvu", hladnjaku.

Komentari

Napiši komentar

Prijavite se



Prijava preko facebooka

Pogledaj sve komentare

Powered by AdminMax v6 © 2005-2018 by Internet Softver Design by WEB Marketing