Sve o sistemu za hlađenje motora

Hladnjak je ključna komponenta sistema za hlađenje vozila. Njegova primarna funkcija je nadgledanje i regulacija temperature motora u vozilu i sprečavanje pregrijavanja motora. Pogledajmo kako u cjelini funkcionira sistem za hlađenje motora…

Iako je konstrukcija benzinskih motora znatno napredovala, oni još uvijek nisu posebno efikasni u pretvaranju hemijske energije u mehaničku snagu. Najveći dio energije goriva (blizu 70 %) pretvara se u toplotu, a zadatak rashladnog sistema je da se pobrine da se ta toplota efikasno rasporedi između motora i okoline. Zvuči nevjerovatno, ali sistem hlađenja u automobilu koji se kreće auto-putem rasipa dovoljno toplote da zagrije dvije kuće srednje veličine! Jasno je zato da je najvažniji zadatak rashladnog sistema – sprečavanje pregrijavanja motora, kao i osiguravanje adekvatnog zagrijavanja i održavanja idealne radne temperature (podsjetimo se: kada je motor hladan, komponente se brže troše, a motor je manje efikasan i uzrokuje veće zagađenje okoliša).

Veći dio toplote nastale sagorijevanjem goriva odvodi se putem ispušnog sistema, ali izvjesnu količinu upija motor koji se na taj način zagrijava. Idealna radna temperatura motora, odnosno rashladne tekućine, je otprilike 93 stepena Celzijusa. Na toj temperaturi:

• komora za sagorijevanje je dovoljno topla da gorivo potpuno ispari, pružajući bolje sagorijevanje i smanjenu emisiju štetnih produkata;
• ulje koje se koristi za podmazivanje motora ima manju viskoznost, tako da se pokretni dijelovi motora lakše kreću, a motor troši manje energije;
• metalni dijelovi se manje habaju.

U automobilima se koriste dvije vrste rashladnih sistema: tečni i zračni. U sistemu hlađenja kod automobila s tečnim hlađenjem kroz sistem cijevi izvan i unutar motora cirkulira tekućina. Rashladna tekućina prolazi kroz motor, upija toplotu i hladi ga. Kada napusti motor, tekućina prolazi kroz izmjenjivač toplote (hladnjak, eng. radiator), koji toplotu iz tekućine prenosi u zrak koji cirkulira kroz izmjenjivač. S druge strane, neki stariji automobili (kao što je, na primjer, VW „Buba“), kao i rijetki noviji modeli, imaju zračno hlađenje motora. U tom slučaju blok motora je prekriven aluminijskim rebrima koja odvode toplotu s cilindra. Jaki ventilator usmjerava zrak preko tih rebara, čime se motor hladi jer se toplota prenosi na zrak.

Komponente sistema za hlađenja automobila

U motoru malog automobila koji se kreće auto-putem brzinom od 80 km/h u svakoj minuti nastane otprilike 4000 eksplozija. To sagorijevanje, uz trenje pokretnih dijelova proizvodi veliku količinu toplote koja se koncentrira na jednom mjestu. Bez efikasnog sistema hlađenja, motor bi se neprekidno zagrijavao i prestao funkcionirati u roku od samo nekoliko minuta.

U nekoliko rečenica pokušat ćemo objasniti funkciju pojedinačnih elemenata sistema za hlađenje.

Sistem dovoda tekućine

Sistem za hlađenje u automobilu se zasniva na cirkulaciji rashladne tekućine. Pumpa za vodu šalje tekućinu u blok motora, gdje ona prolazi kroz kanale u motoru raspoređene oko cilindara. Zatim se vraća kroz glavu motora. Termostat se nalazi na mjestu na kojem tekućina napušta motor. Sistem oko termostata šalje tekućinu direktno nazad na pumpu ako je termostat zatvoren. Ako je otvoren, tekućina prvo prolazi kroz hladnjak, a zatim nazad do pumpe. Postoji i posebni krug za sistem grijanja, koji uzima tekućinu iz glave cilindra i propušta je kroz jezgro grijača kabine, a zatim nazad do pumpe. Na automobilima s automatskim mjenjačima obično postoji i poseban krug za hlađenje tekućine za prijenos.

Rashladna tekućina

Tekućina koja se koristi za hlađenje motora mora imati vrlo nisku tačku smrzavanja, visoku tačku ključanja i kapacitet za zadržavanje puno toplote. Tekućina koju koristi većina automobila je mješavina vode i etilen-glikola (C₂H₆O₂), a poznata je i kao antifriz. Dodavanjem etilen-glikola u vodu, tačke ključanja i smrzavanja znatno se poboljšavaju. Međutim, temperatura rashladne tekućine ponekad može doseći i više od 130 °C. Čak i ako se doda etilen-glikol, na tim temperatura rashladna tekućina bi prokuhala, pa se mora koristiti i povišeni pritisak koji dodatno podiže tačku ključanja rashladne tekućine. Antifriz također sadrži aditive za otpornost na koroziju.

Važno je napomenuti da je antifriz vrlo otrovan i posebno treba voditi računa da ne bude dostupan djeci i životinjama koje će ga, zbog slatkog ukusa, vjerovatno popiti. Kada se proguta, etilen-glikol formira kristale kalcijum-oksalata, što može dovesti do bubrežne insuficijencije i smrti.

Vodena pumpa

Pumpa za vodu je jednostavna centrifugalna pumpa koju pokreće remen povezanim s radilicom motora. Pumpa cirkulira tekućinu kad god motor radi. Tekućina koja napušta pumpu prvo teče kroz blok motora i glavu cilindara, zatim u hladnjak i na kraju nazad do pumpe.

Motor

Blok motora i glava cilindra imaju brojne prolaze koji usmjeravaju rashladnu tekućinu u najkritičnija područja motora. Temperature u komori za sagorijevanje motora mogu doseći i 1300 °C, tako da je hlađenje zona oko cilindara od ključnog značaja. Prostori oko ispušnih ventila su posebno važni, a gotovo sav prostor unutar glave cilindra i oko ventila koji nije potreban za konstrukciju ispunjen je rashladnom tekućinom. Ako se motor dugo ne hladi, metalne komponente se mogu toliko zagrijati da se klip zavari („zakuca“) za cilindar. To obično dovodi do potpunog uništavanja motora.

Hladnjak

Hladnjak motora je vrsta izmjenjivača toplote i dizajniran je za prijenos toplote iz vruće rashladne tekućine koja kroz njega protiče na zrak koji kroz njega pasivno prodire tokom vožnje ili aktivno radom ventilatora. Većina modernih automobila koristi aluminijske hladnjake koji su napravljeni lemljenjem tankih aluminijskih rebara na spljoštene aluminijske cijevi. Rashladno sredstvo teče od ulaza do izlaza kroz mnoštvo cijevi montiranih u paralelnom rasporedu. Rebra provode toplotu iz cijevi i prenose je u zrak koji prolazi kroz hladnjak.

U cijevi hladnjaka ponekad se umeću posebne peraje, tzv. turbulatori koji povećavaju turbulenciju tekućine koja protiče kroz cijevi. Na taj način se povećava efikasnost prijenosa toplote.

Poklopac hladnjaka

Poklopac hladnjaka povećava tačku ključanja rashladne tekućine za otprilike 25 °C, tako što hermetički zatvara hladnjak i time utiče na povećanje pritiska u sistemu (princip sličan pretis loncu). Poklopac je zapravo ventil za otpuštanje pritiska, a na automobilima je obično podešen na 15 psi. Kada se tekućina u sistemu za hlađenje zagrije, ona se širi i izaziva rast pritiska. Pritisak otvara ventil, omogućavajući rashladnoj tekućini da izađe iz sistema za hlađenje. Ta rashladna tekućina teče kroz prelivnu cijev na dno prelivnog rezervoara, a kada se hladnjak ohladi, u rashladnom sistemu se stvara vakuum koji otvara drugi ventil s oprugom, usisavajući vodu s dna prelivnog rezervoara.

Termostat

Glavni zadatak termostata je omogućavanje brzog zagrijavanja motora, a zatim održavanje konstantne temperature motora. To čini reguliranjem količine vode koja prolazi kroz hladnjak. Sve o termostatu možete pročitati u drugom članku na našem blogu.

Ventilator

Poput termostata, ventilator hladnjaka koji usmjerava zrak ka rebrima hladnjaka mora se redovno kontrolirati. Ventilatorom se upravlja pomoću termostatskog prekidača ili putem računara motora i oni se uključuju kada temperatura rashladne tekućine prekorači zadanu vrijednost. Pravilno funkcioniranje ventilatora je posebno važno u uslovima spore gradske vožnje, kada mala brzina kretanja vozila ne može osigurati adekvatnu cirkulaciju zraka.

Sistem grijanja kabine

Vjerovatno ste čuli savjet da u slučaju pretjeranog grijanja motora otvorite sve prozore i pustite grijač kabine da radi punom parom. To je zato što je sistem grijanja zapravo sekundarni sistem hlađenja koji potpomaže rad glavnog sistema hlađenja. Jezgro grijača, koje se nalazi na instrument tabli, zaista je mali hladnjak s ventilatorom kabine koji ubacuje zrak kroz jezgro grijača i u putnički prostor.

Kvarovi i održavanje hladnjaka

Motor se može pregrijati kad god radi po toplom vremenu. Međutim, rizik od pregrijavanja višestruko raste ako u hladnjaku ima malo rashladne tekućine ili ako ona negdje neprekidno curi. Drugi mogući kvarovi obuhvataju neispravan rad termostata, mehanički problem s ventilatorom ili neispravan poklopac hladnjaka koji ne može osigurati potreban pritisak u sistemu i dopušta prelijevanje rashladne tekućine.

Da bi izbjegli skupe popravke, vlasnici automobila trebaju poznavati znakove kvara hladnjaka. Simptomi obuhvataju:

• neobične oscilacije (porast i pad) mjerača temperature na instrument tabli;
• vidljiva isparenja ili miris dima koji dolaze ispod haube automobila;
• bilo koju količinu obojene tekućine (rashladne tekućine ili antifriza) koja se skuplja ispod vozila;
• vizuelno evidentiranu hrđu na komponentama rashladnog sistema.

Profesionalni mehaničar treba pregledati sistem hlađenja i hladnjak ako se pojavi bilo koji od navedenih simptoma.

Preventivno održavanje

Kao i bilo kojoj drugoj komponenti vozila, hladnjaku je također potrebno redovno održavanje kako bi se osigurala njegova dugotrajnost i pravilan rad:

1. Zamijenite crijeva hladnjaka svake tri godine ili na otprilike svakih 50.000 pređenih kilometara. Pošto su crijeva gumirana i vremenom se mogu isušiti i slomiti, nikada ne bi trebala prelaziti veću kilometražu od navedene.
2. Redovno provjeravajte nivo rashladne tekućine. Ako nivo tekućine primjetno opada između provjera, vjerovatno je došlo do curenja u sistemu za hlađenje. Važno je pažljivo praćenje, jer se sporije curenje ponekad teško otkriva (provjerite jesu li stezaljke zahrđale i je li poklopac hladnjaka u ispravnom položaju).
3. Promijenite rashladnu tekućinu na svakih 30.000 kilometara kako biste uklonili nečistoće iz hladnjaka i crijeva. Tako ćete spriječiti hrđanje komponenata i omogućiti hladnjaku da besprijekorno radi tokom cjelokupnog životnog vijeka.
4. Uvijek koristite odgovarajuću rashladnu tekućinu. Koristite samo rashladne tekućine specifične za marku i model vašeg automobila i ne miješajte rashladne tekućine.