Proč potřebujeme tlak v chladicím systému motoru?

V dnešní době je naprostá většina osobních automobilů a specializovaných kolových vozidel vybavena spalovacími motory. Vzhledem k tomu, že konstrukce moderních motorů není zdaleka ideální, je velká část vyrobené energie vynaložena na odvod tepla z třecích dílů.

K tomu je motor vybaven systémem chlazení kapalina-vzduch. Využívá chladicí kapalinu (chladivou), která se mytím pláště bloku válců zahřeje a poté, cirkulující v chladiči, se ochladí pod vlivem proudícího vzduchu.

Problém je ale v tom, že současné motory se za provozu zahřívají na velmi vysoké teploty a obyčejná voda v chladicím systému se rychle změní v oblaka páry unikající zpod kapoty auta. A ani použití nemrznoucí směsi nebo nemrznoucí směsi s bodem varu 105–110 °C není všelék. Designéři ale už dávno přišli na způsob, jak tento problém zmírnit.

Tomu může pomoci tlak v chladicím systému motoru. Ve škole nám říkali, že zvyšující se tlak zvyšuje bod varu kapaliny. A tak se díky tomuto řešení zvýšil bod varu chladicí kapaliny na 115-120°C.

Jak vzniká tlak?

Pokusme se přijít na to, co způsobuje, že se v chladicím systému motoru vytváří a udržuje zvýšený tlak. Po nastartování motoru vašeho auta se začne zahřívat a teplota chladicí kapaliny se zvýší.

V souladu s tím se tvoří pára a díky ní se hladina tlaku začíná zvyšovat. Ve víčku chladiče nebo expanzní nádrži je instalován ventil, který jej udržuje na požadované úrovni.

Pokud se budeme bavit o digitálních parametrech, tak v závislosti na výrobci je to od 1,2 do 2 barů. Typicky, když tlak stoupne nad 1,5 baru, aktivuje se pojistný ventil a přebytečná vytvořená pára se uvolní do atmosféry.

Potíže s tlakem v chladicím systému

Ve skutečnosti mohou být v chladicím systému pouze 2 takové problémy – buď je příliš vysoký nebo příliš nízký. Zkusme se vypořádat s každým z nich.

Pokud se tlak nadměrně zvýší, mohou součásti chladicího systému selhat. Známé jsou například případy, kdy nefungoval pojistný ventil a radiátor vnitřního topení prostě praskl. Trubka může také prasknout nebo se vytrhnout ze svého upevnění. To povede ke ztrátě chladicí kapaliny, selhání motoru v důsledku přehřátí a nákladným opravám.

Pokud se během provozu potýkáte se skutečností, že jedna z trubek ve vašem autě neustále praská, znamená to, že máte vysoký tlak v chladicím systému. Důvod takové poruchy je ve všech případech stejný – pojistný ventil nefunguje. Tento problém je velmi snadné odstranit – stačí vyměnit uzávěr na chladiči nebo expanzní nádrži.

Nízký tlak v chladicím systému může být indikován nepříliš teplým prouděním vzduchu z deflektorů vnitřního vytápění. V tomto případě může být několik důvodů:

• Ventil nainstalovaný v zátce expanzní nádrže je v otevřené poloze „zakyslý“ a chladicí systém komunikuje s atmosférou. Je velmi snadné si to ověřit. Jakmile auto nastartujete a dostatečně se zahřeje, jednoduše otevřete uzávěr expanzní nádrže. Pokud ventil funguje správně, měli byste slyšet charakteristický syčivý zvuk. Jinak je ventil vadný. Pak se chladicí kapalina začne vařit při nižší teplotě, vytvoří se paro-vzduchové zátky a topení v kabině začne topit mnohem hůř. Kromě toho se motor sám rychle „vaří“. Výměna zástrčky pomůže vyřešit problém naštěstí, nákup nové není nyní nijak zvlášť obtížný.
• Únik nemrznoucí směsi. Pokud nemůžete zjistit, kde se vzduch „nasává“ do chladiče, můžete to bez větších problémů zkontrolovat téměř v každé garáži. K tomu budete potřebovat auto pumpu s manometrem a minimální sadu nářadí. Vyjměte tenkou trubku z expanzní nádoby, ucpejte ji šroubem vhodného průměru a stlačte svorkou. Připojte čerpadlo k nádrži a začněte čerpat. Je třeba pumpovat vzduch do systému, dokud manometr neukáže 1,4–1,6 bar (obvykle se v tomto intervalu aktivuje pojistný ventil na zátce) a sledovat, kde začne kapalina vytékat. Pokud na motoru nejsou žádné netěsnosti, pak nezapomeňte zkontrolovat interiér – stane se, že netěsnost je uvnitř. Opravte netěsnost a vše bude fungovat, jak má.
• Nízká hladina chladicí kapaliny. Pokud je hladina při zahřátí vyšší než normálně, chladicí kapalina expanduje a začne vytékat, což má za následek zvýšenou nadměrnou spotřebu nemrznoucí směsi. Pokud je hladina příliš nízká, kapalina se začne vařit a tvoří se vzduchové kapsy, díky nimž se v systému vytváří nízký tlak. Abyste takovým situacím předešli, pravidelně kontrolujte hladinu nemrznoucí směsi v nádrži a udržujte ji v normálních mezích.

Která metoda eliminace problémů s tlakem v systému je pro vás vhodná, záleží na každém jednotlivém případě.

Z naší strany vám můžeme pouze poradit, abyste veškerou běžnou údržbu a údržbu prováděli včas. A pak vás vaše auto bude těšit spolehlivým provozem po mnoho let.

O stavu motoru může mnohé napovědět stav nemrznoucí směsi v expanzní nádrži. Při porušení těsnění hlavy válců unikají výfukové plyny přes zátku sběrače vody a při netěsnosti výměníku tepla a mikrotrhlinách v bloku válců se hromadí emulze v samotné nádrži. Podíváme se na to, jak určit průnik výfukových plynů do vodního pláště, jaký tlak by měl být v expanzní nádrži chladicího systému motoru a jak zkontrolovat provozuschopnost obtokových ventilů ve víčku nádrže.

K čemu slouží expanzní nádoba?

Plastová nádržka je nezbytná pro kompenzaci tepelné roztažnosti chladicí kapaliny a pro uložení malého rezervního objemu nemrznoucí kapaliny pro doplnění netěsností. Expanzní nádrž chladicího systému je umístěna v nejvyšším bodě vodního pláště. U všech vozů plní nemrznoucí nádrž stejnou funkci, existují však drobné rozdíly v závislosti na konstrukci chladicího systému.

U většiny automobilů vycházejí z expanzní nádrže 2-3 armatury. Otvorem ve spodní části je nasávána nemrznoucí kapalina do chladicího systému a horními armaturami je přetlak uvolňován z nejvyšších míst chladicího systému. Tím se zabrání odvětrání systému a usnadní se odstranění vzduchu z chladicího pláště při prvním naplnění po nastartování motoru. Ve víku zásobníku je umístěn kompenzační ventil, který udržuje konstantní tlak v chladicím systému.

Na mnoha modelech japonské školy výroby automobilů je expanzní nádrž samostatnou nádrží, která je kombinována s chladicím systémem pouze trubkou malého průměru připojenou k hlavnímu chladiči.

U tohoto typu konstrukce je ve víku chladiče motoru instalován obtokový ventil, který udržuje provozní tlak v systému. Když se tlak v systému zvýší, ventil ve víku se otevře, což umožní přebytečné nemrznoucí kapalině proudit do expanzní nádoby. Při poklesu teploty motoru po zastavení se chladicí kapalina zmenšuje – v systému vzniká podtlak. Atmosférický ventil ve víku se otevře, což umožňuje, aby chladicí kapalina z expanzní nádoby proudila trubicí do chladiče.

Jaký tlak by měl být v expanzní nádobě?

Díky Clayperon-Clausisově rovnici můžeme vidět, jak se zvyšuje bod varu kapaliny s rostoucím vnějším tlakem.

Pro stabilní provoz motoru musí být v chladicím systému udržován tlak 1,1-1,5 Atm. To vám umožní zvýšit bod varu nemrznoucí směsi a zároveň nevyžaduje významné komplikace konstrukce systému kapalinového chlazení.

Požadovaný tlak je udržován díky ventilovému systému instalovanému ve víku nádrže chladicího systému. Při zahřívání a zvyšování objemu nemrznoucí směsi překonává tlak plynu ve víku odpor vratné pružiny a nadzvedává desku parního ventilu.

Když se nemrznoucí směs ochladí a sníží svůj objem, vytvoří se v chladicím plášti podtlak. Při vyrovnávání tlaku povede jakákoli netěsnost k vytvoření vzduchového uzávěru v chladicím plášti motoru. Pro zamezení větrání je v konstrukci víka nádrže umístěn vzduchový ventil. Otevírá se při vakuu 0,03–0,1 kgf/cm2 a spojuje systém s atmosférou.

Jak zkontrolovat kryt?

Nejspolehlivějším způsobem kontroly ventilů expanzní nádoby je vytvoření tlaku a podtlaku v nádrži pomocí dvojčinného čerpadla. Pumpa má vestavěný manometr a dokáže vytvořit přetlak i podtlak. Připojením k horní armatuře expanzní nádrže můžete libovolně měnit tlak v expanzní nádrži motoru při dodržení činnosti obtokových ventilů.

Alternativní metody ověření:

• vytváření tlaku v systému pomocí čerpadla s vestavěným manometrem. K testu je vhodná jakákoliv nožní/ruční pumpa pomocí adaptérů, můžete ji připojit k chladicímu plášti motoru. To vám umožní ovládat skutečný tlak, při kterém je parní ventil spuštěn;

Pokud uzávěr expanzní nádoby nefunguje, nevytvářejte v systému tlak vyšší než 2,5 Atm. To vás ochrání před rizikem poškození chladiče, hadic a spojů v chladicím systému.

• kontrola vzduchového ventilu. Odšroubujte uzávěr nádržky chladicího systému a poté zmáčkněte přívodní potrubí nemrznoucí směsi od termostatu k chladiči. Bez uvolnění trubky našroubujte uzávěr. Pokud atmosférický ventil funguje, deformovaná trubka by se měla vrátit do původního tvaru;
• Při zahřátém motoru opatrně odšroubujte uzávěr expanzní nádrže. Pokud uzávěr funguje správně, uslyšíte charakteristický zvuk uvolnění nadměrného tlaku. Tato testovací metoda umožňuje identifikovat případy, kdy je parní ventil ve víku zaseknutý v otevřené poloze, čímž se v chladicím plášti nevytváří potřebný přetlak.

V žádném případě tímto způsobem nekontrolujte ventily v uzávěrech radiátorů. Protože u systémů tohoto typu je nemrznoucí směs v kontaktu s blokovací deskou, při odšroubování uzávěru na teplém motoru vystříkne horká nemrznoucí směs.

Expanzní nádrž praskne

Jako každá část v motorovém prostoru, i přijímač chladicího systému snáší časté změny teploty, vibrace a jiné mechanické zatížení. Z tohoto důvodu jsou v průběhu času možné praskliny v těle nebo v místech výstupu kování, což lze přičíst „únavě“ plastu. Pokud však expanzní nádrž nefunguje správně, neměli byste zkontrolovat pouze provozuschopnost obtokových ventilů ve víku, ale také správnou instalaci přijímače a umístění nemrznoucích trubek.

Nesprávně položený vlasec může způsobit mechanický tlak na tvarovku, což povede k jejímu odtržení od těla. Pokud jste se již před poruchou setkali s úniky nemrznoucí směsi na jiných místech, je v systému zjevně zvýšený tlak. Nezapomeňte zkontrolovat přítomnost výfukových plynů v nádrži, přítomnost vzduchu v systému a funkčnost uzávěru.

Vroucí nemrznoucí směs

• nevytváří se potřebný přetlak;
• nedostatečný přenos tepla z hlavního chladiče motoru. V případě ucpaných voštin uvnitř výměníku se jeho průtoková plocha zmenšuje, v důsledku čehož teplota nemrznoucí směsi překročí bod varu. Motor se také přehřeje, pokud jsou vnější plástve chladiče ohnuté nebo zanesené žmolky, prachem a nečistotami. Nezapomeňte zkontrolovat provozuschopnost viskózní spojky, elektrického ventilátoru a jeho spínacího obvodu. Stejně jako termostat by měly ventilátory fungovat bez zpoždění;

Situace s ucpaným chladičem je nejčastější u vozu s naskládanou kazetou chladiče, která obsahuje mezichladič, kondenzátor, chladič ATF atp. Chladič chlazení motoru je vždy poslední, což při poklesu průtoku vzduchu procházejícího články vede k varu nemrznoucí směsi a přehřívání motoru.

• průnik výfukových plynů do chladicího pláště motoru. Často v tomto případě chladicí kapalina bublá v expanzní nádrži a nemrznoucí trubky bobtnají. Výfukové plyny vstupují do chladicího systému přes prasklé těsnění hlavy válců, mikrotrhliny v hlavě válců a hlavě válců. Současně se expanzní nádrž zahřívá a na povrchu nemrznoucí směsi a stěnách tělesa nádrže se může objevit olej. K potvrzení úniku výfukových plynů budete potřebovat analyzátor plynu.

Princip činnosti a poruchy snímače hladiny chladicí kapaliny

Konstrukce expanzní nádrže spalovacího motoru moderního automobilu vyžaduje přítomnost snímače hladiny chladicí kapaliny. Pokud hlasitost klesne na kritickou úroveň, na přístrojové desce se rozsvítí kontrolka přehřátí motoru a objeví se informace o nedostatečné hladině nemrznoucí směsi. Systémy používají 2 typy senzorů:

• snímač hladiny na bázi jazýčkového spínače. Uvnitř senzoru je dvojice kontaktů, které se při vystavení magnetickému poli sepnou. Na ose snímače je instalován plovák s magnetem umístěným uvnitř. Když hladina kapaliny klesá, plovák klesá a magnet působí na kontakty snímače. Mezi nejčastější poruchy patří odtlakování plováku, jeho zavěšení na ose, mechanické selhání kontaktů jazýčkového spínače a vznik parazitního odporu v obvodu;
• snímač hladiny založený na měření vodivosti média. Pokud nejsou kontaktní kolíky snímače ponořeny do vody, odpor mezi nimi se blíží nekonečnu. Po naplnění nádrže se kontakty ponoří do vody a mezi nimi se objeví odpor. Vzhledem k malému množství proudu v obvodu může i malé množství parazitního odporu v obvodu narušit činnost systému. Oxid na kontaktech je nejčastější závada.