Hlađenje motora – I deo

Hlađenje motora

Odvođenje toplote, priča prva

Tema hlađenja motora jednako je aktuelna u hladnim zimskim kao i vrućim letnim mesecima.
Osnovni dijelovi rashladnog sustava automobilskog motora (PD)

Osnovni delovi rashladnog sistema automobilskog motora (PD)

 
 
Verovatno 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 funkcionišemo najbolje na nekih 36,6°C radne temperature za održavanje koje se brine naš organizam. Jednako tako i motor automobila zahteva nekakve, približno, idealne uslove kako bi mogao dobro raditi.

Naime, pogonski stroj automobila (bilo da se radi o benzinskom ili dizel motoru) u stvari je termički motor, dakle onaj koji toplotnu energiju pretvara u mehanički rad. No, čak niti najnapredniji motori sa unutrašnjim sagorevanjem koje danas poznajemo, nisu previše efikasni prema pitanju iskoristivosti što i jeste osnovni razlog potrebe za sistemom hlađenja. Konkretno, benzinski motori danas imaju iskoristivost od tek 25 do 30%. To znači da se čak 70 do 75% energije u gorivu (benzinu) pretvara u (suvišnu) toplotu, a ne koristan rad. Nadalje, oko polovine tako nastale toplote napušta motor kroz izduvni sistem, a polovinu preuzima sistem hlađenja motora. Spomenimo i to da dizel motori imaju veću iskoristivost od benzinskih te tako moderni Common Rail pogonski motori imaju iskoristivost od oko 40%.

Uzmemo li u obzir da se u unutrašnjost cilindra prilikom sagorevanja smeše goriva i vazduha razvijaju temperature od oko 2200 °C jasno je da bi se bez nekakvog sistema hlađenja motor ubrzo počeo raspadati, a njegovi delovi deformisati ili čak topiti. Kako se sam zidovi cilindara ne smiju zagrevati na više od 260°, kada nastupa raspadanje ulja i drastično pada njegova sposobnost podmazivanja, stvorenu je toplotu potrebno nekako odvesti. Za to se odvođenje toplote (hlađenje) u većini današnjih automobilskih motora brine rashladna tečnost. U proseku, ovom se metodom odvodi oko 1/3 ukupne količine toplote (toplotne energije) nastale u komori za sagorevanje. No, osim hlađenja cilindara i drugih delova automobilskog motora, rashladni sistem ima još dve funkcije. Prva prema značaju svakako je ona u kojoj ovaj sistem brine za održavanje ispravne radne temperature motora, dok je drugi zadatak omogućavanje grejanja putničkog prostora.

Tzv. 'vodeni džepovi' odn. kanali za rashladnu tečnost su obojani zeleno (Daimler AG)

Tzv. ‘vodeni džepovi’ odn. kanali za rashladnu tečnost su obojani zeleno (Daimler AG)

Rashladni sistem, deo po deo

Osnovni delovi rashladnog sistema kod motora sa vodenim hlađenjem (uobičajeni izraz za motore hlađene rashladnom tečnošću) su: vodeni džepovi u bloku i glavi motora, pumpa za vodu (rashladnu tečnost), termostat, hladnjak i ventilator. Pa, počnimo redom. Tzv. “vodeni džepovi” u stvari su šupljine u bloku motora (prisetite se priče o tome kako se izrađuje blok motora) u obliku nekakvih džepova, a namenjene su strujanju rashladne tečnosti kako bi ona mogla doći u kontakt i samim time hladiti spoljašnost zidova  cilindara. Iste takve džepove za hlađenje nalazimo i u glavi motora (u oba su to slučaja otvori okruglih ali i nepravilnih preseka koje vidimo na gornjem delu bloka i donjem glave), a ovima je svrha odvođenje toplote sa spoljnih zidova komore za sagorevanje.

U slućaju mokre košuljice cilindra,  u bloku motora rashladna tečnost ne struji kroz džepove, već njih predstavlja prostor između unutrašnjih zidova bloka i spoljnih zidova košuljice cilindra.

Pumpa za rashladnu tečnost

Pumpa za rashladnu tečnost

Drugi dio priče o rashladnom sistemu i njegovim osnovnim delovima predstavlja pumpa za rashladnu tečnost. Kod većine tečnosti hlađenih motora radi se o centrifugalnoj pumpi koja koristi impeler (rotor s mnogo lopatica za pokretanje struje tečnosti). Pumpe za rashladnu tečnost obično su pokretane klinastim kaišom koji dolazi sa remenice smeštene na izlaznom delu kolenastog vratila, no neke pumpe pokreće i sistem zupčanika. U najjačem tempu rada pumpa za rashladnu tečnost može poterati i do 28.500 litara vode tokom jednog sata, kada je termostat otvoren. U svom okretanju, lopatice impelera “vuku” rashladnu tečnost sa dna hladnjaka i teraju je kroz motor (džepove) i natrag u gornji deo hladnjaka. Osovina pumpe za vodu postavljena je u zadihtovane ležajeve i ne treba je 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)

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 vazduha koji kroz masku motora (ili uvodnike) dolazi do hladnjaka i prolazi kroz njegovu rešetkastu konstrukciju, dovoljna je za hlađenje rashladne tečnosti. No, kada automobil stoji ili se kreće sporo, potrebno je pojačati struju vazduha 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 kolenasto vratilo, toliko će se brzo okretati pumpa za rashladnu tečnost, a jednako tako i ventilator. Ovakvi su ventilatori češći kod većih motora koji su, obično, postavljeni uzdužno u automobilima s pogonom na zadnje točkove.

 
Ventilator promenjive brzine rada opremljen termostatskom spojkom

Ventilator promenjive brzine rada opremljen termostatskom spojkom

Jedna od verzija mehanički pokretanog ventilatora je i ventilator koji ima ugrađenu termostatsku spojku koja reaguje na temperaturu vazduha 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 sa poprečno postavljenim motorom i pogonom na prednje točkove, 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 smeju dodirivati lopatice ventilatora dok motor radi. Temperatura motora se, naime, najbrže podiže kada nema strujanja vazduha kroz hladnjak (stajanje na mestu) te iznenadno pokretanje ventilatora može imati veoma teške posledice po znatiželjne prstiće! Ovo upozorenje pogotovo treba ozbiljno shvatiti kod motora opremljenih klima uređajem. Naime, njihov kondenzator zahteva gotovo stalnu isporuku snažne struje zraka te je kod takvih automobila ventilator gotovo uvek u pokretu (ili barem dok radi klima uređaj).

autor: AUTONET.HR



Ostavite odgovor

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena. Neophodna polja su označena *