CHŁODZENIE POJAZDU WIEDZA W PIGUŁCE DLA STACJI OBSŁUGI

Transkrypt

1 CHŁODZENIE POJAZDU WIEDZA W PIGUŁCE DLA STACJI OBSŁUGI

2 Co to są systemy termiczne? Systemy termiczne zapewniają optymalną temperaturę silnika we wszystkich stanach roboczych oraz ogrzewanie i chłodzenie wnętrza pojazdu. W związku z tym nowoczesny system termiczny obejmuje zarówno elementy chłodzenia silnika jak i klimatyzacji. Komponenty obu tych podzespołów, które wzajemnie na siebie wpływają, często stanowią jeden moduł. W niniejszej broszurze zostały przedstawione nowoczesne układy chłodzenia wraz z podstawowymi informacjami technicznymi na ich temat. Dodatkowo omówiono także sposoby działania, przyczyny awarii, specyfikę i możliwości ich diagnostyki. Wykluczenie odpowiedzialności / pochodzenie ilustracji Informacje zawarte w niniejszej publikacji zostały zebrane przez wydawcę m.in. na podstawie danych uzyskanych od producentów i importerów pojazdów. Dołożono wszelkich starań, aby wszystkie informacje były prawidłowe. Wydawca nie ponosi jednak odpowiedzialności za ewentualne pomyłki i ich następstwa. Obejmuje to wykorzystanie danych i informacji, które okażą się nieprawdziwe lub zostały nieprawidłowo przedstawione, bądź też błędów popełnionych nieumyślnie przy zestawianiu danych. Niezależnie od powyższego, wydawca nie ponosi odpowiedzialności za jakiekolwiek utracone zyski i wartości przedsiębiorstwa ani wszelkie wynikające z tego tytułu straty, w tym gospodarcze. Wydawca nie ponosi odpowiedzialności za szkody lub nieprawidłowości w funkcjonowaniu powstałe w wyniku nieprzestrzegania dokumentacji szkoleniowej oraz szczególnych zasad bezpieczeństwa. Ilustracje przedstawione w niniejszej broszurze pochodzą w głównej mierze od firm MAHLE Behr GmbH & Co. KG oraz Behr Hella Service GmbH.

3 ZAWARTOŚĆ NOWOCZESNE UKŁADY CHŁODZENIA Układ zintegrowany samochody osobowe 4 Układ zintegrowany pojazdy użytkowe 5 Konstrukcja nowoczesnego modułu chłodzenia 5 CHŁODZENIE SPOJRZENIE WSTECZ Chłodzenie silnika wodą 6 Nowoczesne chłodzenie silnika 7 UKŁADY CHŁODZENIA Układ chłodzenia silnika 8 Chłodnica płynu chłodzącego 9 Chłodnica wykonana w całości z aluminium 11 Zbiornik wyrównawczy (naczynie rozszerzalnościowe) 12 Termostat 13 Pompy płynu chłodzącego 14 Elektryczne pompy płynu chłodzącego 15 Nagrzewnica kabiny 16 Strona Strona UKŁAD ZARZĄDZANIA ZASYSANYM POWIETRZEM I TEMPERATURĄ Ustalanie temperatury powietrza dla procesu spalania w silniku 27 Podsystemy zarządzania temperaturą zasysanego powietrza (ATM) 28 Regulacja temperatury akumulatora w pojazdach hybrydowych 31 PODGRZEWACZ PTC Budowa i zasada działania 33 Moc i efektywność wydajności ogrzewania 34 Bezpieczeństwo eksploatacji 35 Wysterowanie 35 Nowe projekty 35 DIAGNOSTYKA, KONSERWACJA I NAPRAWY Płyn chłodzący, ochrona przed mrozem i korozją 36 Konserwacja chłodnicy 37 Odpowietrzanie układu podczas napełniania 38 Typowe uszkodzenia 39 WENTYLATOR SILNIKA Wentylator Visco 17 Elektroniczne sprzęgło Visco 18 Elektryczny wentylator chłodnicy 19 INNE UKŁADY CHŁODZENIA Chłodnica oleju silnika, skrzyni biegów i zwalniaczy hydrodynamicznych 20 Chłodzenie systemu wspomagania układu kierowniczego 21 Chłodzenie paliwa 21 Bezpośrednie chłodzenie powietrza doładowującego 24 Pośrednie chłodzenie powietrza doładowania 25 Chłodnica systemu recyrkulacji spalin (EGR) 26 STEROWANY ELEKTRONICZNIE UKŁAD CHŁODZENIA Poziom temperatury płynu chłodzącego 42 Obudowa rozdzielacza płynu chłodzącego 43 Moduł sterujący płynu chłodzącego 44 Elektroniczny układ sterowania: przegląd 45 Regulacja temperatury płynu chłodzącego przy żądaniu ogrzewania 46 Czujnik temperatury płynu chłodzącego 47 Termostat sterowany polem charakterystyk 48 INFORMACJE TECHNICZNE

4 NOWOCZESNE UKŁADY CHŁODZENIA NOWOCZESNE UKŁADY CHŁODZENIA Układ zintegrowany samochody osobowe Ciepło nie przetworzone na ruch pojazdu wytwarzane przez silnik i zależne od niego układy musi zostać odprowadzone na zewnątrz. Temperatura pracy nowoczesnych silników musi mieścić się w wąskim przedziale tolerancji, aby zapewnić kontrolowanie pracy i temperatury otoczenia (silnika i wnętrza). Zbyt wysoka temperatura silnika może niekorzystnie wpływać na poziom emisji spalin. Może to prowadzić do nieprawidłowego sterowania silnikiem. Ponadto układ chłodzenia w różnych wersjach silników, np. z wtryskiem bezpośrednim, w silnikach benzynowych i wysokoprężnych, w których wytwarzana jest niewielka ilość ciepła, musi ogrzewać pasażerów samochodu zimą i chłodzić latem. Wszystkie te czynniki należy brać pod uwagę przy projektowaniu systemu termicznego. Do tego dochodzą jeszcze wymagania związane z większą mocą i wydajnością przy mniejszej ilości zajmowanego miejsca.

5 Układ zintegrowany pojazdy użytkowe Typowy przykład systemów termicznych stosowanych obecnie w pojazdach użytkowych. W niniejszym opisie zostaną przedstawione zarówno pojazdy osobowe, jak i użytkowe. Konstrukcja nowoczesnego modułu chłodzenia Typowy przykład współczesnego modułu chłodzenia. Składa się on z chłodnicy płynu chłodzącego, chłodnicy oleju silnikowego, skraplacza, chłodnicy oleju przekładniowego, chłodnicy układu wspomagania kierownicy i wentylatora skraplacza. Rama z wentylatorem elektrycznym Chłodnica oleju silnikowego Pokrywa ramki Chłodnica układu wspomagania kierownicy Moduł skraplacza Ramka Aluminiowa chłodnica płynu chłodzącego. Chłodzenie oleju przekładniowego Rama wentylatora silnika 4 5

6 CHŁODZENIE SPOJRZENIE WSTECZ Tunel aerodynamiczny Behr 1937 r. CHŁODZENIE SPOJRZENIE WSTECZ Chłodzenie silnika wodą Temperatury występujące przy spalaniu paliwa (do 2000 C) są szkodliwe dla pracy silnika. Z tego powodu zapewnione jest chłodzenie do temperatury roboczej. Pierwszą metodą chłodzenia wodą było chłodzenie termosyfonowe. Podgrzana lżejsza woda unosiła się przez kolektor do górnej części chłodnicy. Po schłodzeniu przez strumień powietrza podczas jazdy spływała w dół i ponownie trafiała do silnika. Obieg ten pracował, dopóki silnik był uruchomiony. Chłodzenie było wspomagane przez wentylator, regulacja nie była jeszcze możliwa. Później obieg płynu został przyspieszony przez pompę wodną. W późniejszych konstrukcjach silników zastosowano sterownik płynu chłodzącego = termostat. Obieg płynu chłodzącego jest regulowany w zależności od jego temperatury. W 1922 r. opisywano ten mechanizm następująco: Układy te mają na celu szybkie rozgrzanie silnika i zapobieganie jego wychłodzeniu. Już wtedy mówiło się o układzie chłodzenia z regulacją za pomocą termostatu, posiadającym poniższe cechy: krótki czas nagrzewania utrzymywanie stałej temperatury roboczej Wady: długi czas nagrzewania niska temperatura silnika przy niskich temperaturach zewnętrznych Ok r. z pompą wodną Chłodnica Kolektor Od 1922 r. Termostat Silnik Pompa wodna

7 Tunel aerodynamiczny BEHR dzisiaj Nowoczesne chłodzenie silnika Zdecydowaną poprawę chłodzenia silnika przyniósł termostat, który umożliwił utworzenie obiegu płynu chłodzącego z obejściem. Dopóki nie zostanie uzyskana żądana temperatura robocza silnika, woda przepływa nie przez chłodnicę, lecz krótszą drogą z powrotem do silnika. Dopiero po osiągnięciu wymaganej temperatury roboczej termostat otwiera połączenie przez chłodnicę. Ten sposób regulacji jest stosowany we wszystkich układach do dnia dzisiejszego. Prawidłowa temperatura robocza silnika ma jednak obecnie znaczenie nie tylko ze względu na moc i zużycie paliwa. Pozwala ona także utrzymać niski poziom emisji substancji szkodliwych. Przy chłodzeniu silnika coraz częściej wykorzystywane jest dzisiaj zjawisko wrzenia wody pod ciśnieniem nie w temperaturze 100 C, lecz dopiero przy 115 C lub nawet 130 C. Obieg chłodzenia znajduje się przy tym pod ciśnieniem 1,0 1,5 bar. W takim przypadku mówimy o zamkniętym układzie chłodzenia. Układ jest dodatkowo wyposażony w zbiornik wyrównawczy, napełniony mniej więcej do połowy. Stosowanym czynnikiem chłodzącym nie jest sama woda, lecz mieszanka wody i dodatku do chłodziwa. Taki płyn chłodzący chroni przed zamarzaniem, ma wyższą temperaturę wrzenia i chroni przed korozją elementy silnika i układu chłodzenia wykonane z metali lekkich. 6 7

8 UKŁADY CHŁODZENIA UKŁADY CHŁODZENIA Układ chłodzenia silnika Wymagania wobec układu chłodzenia są następujące: Skrócona faza nagrzewania zimnego silnika Szybkie nagrzewanie wnętrza Niskie zużycie paliwa Dłuższa żywotność podzespołów Ze względu na coraz mniejsze wymiary komory silnika, rozmieszczenie podzespołów i odprowadzanie ciepła stanowi duże wyzwanie. W zakresie chłodzenia komory silnika nowoczesnym układom chłodzenia stawiane są wysokie wymagania, co w ostatnim czasie doprowadziło do znacznych postępów w dziedzinie chłodzenia. Podstawą wszystkich układów chłodzenia silnika są następujące elementy: Chłodnica płynu chłodzącego Termostat Pompa płynu chłodzącego (mechaniczna lub elektryczna) Zbiornik wyrównawczy (naczynie rozszerzalnościowe) Przewody Wentylator silnika (napędzany paskiem klinowym lub typu Visco ) Czujnik temperatury (sterownik silnika / wskaźnik) Chłodnica płynu chłodzącego pompa płynu chłodzącego Wentylator chłodnicy Termostat Wymiennik ciepła Zawór wymiennika ciepła (opcjonalny) Silnik Strumień powietrza

9 Chłodnica płynu chłodzącego Chłodnica płynu chłodzącego Typowa konstrukcja Historia chłodzenia silnika rozpoczyna się w 1905 roku ówczesna temperatura spalania w silniku wynosiła ok C. Chłodnice stalowe były wykorzystywane od przełomu wieków do ok r. Następnie zaczęto stosować chłodnice z metali kolorowych (miedź/mosiądz). Wada: duża masa i ograniczone zasoby, a co za tym idzie wysoka cena materiału. Chłodnica oleju może stanowić oddzielny element chłodnicy płynu chłodzącego. Poszczególne części są ze sobą złączone. W ten sposób chłodnica płynu chłodzącego uzyskuje swój kształt. Chłodzenie następuje przez żebra (siatkę). Przepływające powietrze odbiera ciepło z płynu chłodzącego. Płyn chłodzący przepływa z góry na dół jest to tak zwany przepływ pionowy lub poprzecznie (od prawej do lewej lub odwrotnie). Niezależnie od kierunku przepływu, do skutecznego chodzenia płynu przez powietrze wymagany jest odpowiedni czas przepływu powietrza i przekrój rurek układu. Wymagania stawiane chłodnicy: duża gęstość mocy dostateczna wytrzymałość trwała odporność na korozję niskie koszty produkcji ekologiczna produkcja Wersja Skrzynia wodna z GFK tworzywa sztucznego wzmacnianego włóknem szklanym W coraz większej mierze z aluminium Zadanie Chłodzenie płynu chłodzącego w obiegu silnika Zalety Precyzyjny i łatwy montaż Optymalny współczynnik sprawności Dostosowanie do specyfikacji klienta (OEM) 8 9

10 UKŁADY CHŁODZENIA Zbiornik wody Chłodnica oleju Uszczelki Żebra chłodzące (siatka) Blachy boczne Dno Rura chłodząca 6 Formy konstrukcyjne Występują dwie typowe formy konstrukcyjne lutowana i łączona mechanicznie. Oba rodzaje konstrukcji są stosowane w chłodnicach opadowych. Pierwsze chłodnice były wyposażone w zbiorniki wody z mosiądzu, a następnie z tworzywa sztucznego. Chłodnice z przepływem poprzecznym są o 40% mniejsze od chłodnic opadowych i znajdują zastosowanie we współczesnych samochodach osobowych, w których wymagana jest bardziej płaska konstrukcja. Zbiornik wody jest mocowany i uszczelniany falistym obrzeżem, opracowanym przez firmę Behr. Innym rodzajem mocowania jest obrzeże z zakładką. Chłodnice opadowe są stosowane w wyższych samochodach osobowych (pojazdach terenowych itd.) lub pojazdach użytkowych. Przy ich produkcji rozróżnia się dwie podstawowe metody: łączenie mechaniczne i lutowanie. Parametry technicznowydajnościowe są w przypadku obu tych technologii prawie identyczne. Wariant łączony mechanicznie ma jedynie nieco mniejszą masę. Wybór wariantu stosowanego w produkcji seryjnej zależy ostatecznie od producenta pojazdu. O wydajności chłodnicy decyduje konstrukcja i geometria systemu rurkowo-żeberkowego. Należy przy tym uwzględnić przestrzeń dostępną w pojeździe. Lutowane Łączone mechanicznie

11 Chłodnica wykonana w całości z aluminium Chłodnica wykonana w całości z aluminium Jak widać, w chłodnicach wykonanych w całości z aluminium głębokość siatki jest znacznie mniejsza. Taka konstrukcja pozwala zachować niewielką całkowitą głębokość modułu chłodzenia, np. aluminiowa chłodnica samochodu Audi A8 jest o 11% lżejsza i o 20 mm płytsza. Taka konstrukcja ma następujące właściwości: Brak górnego podłoża Głębokość siatki równa głębokości chłodnicy O 5 10% mniejsza masa Większa wytrzymałość eksploatacyjna Ciśnienie rozrywające 5 bar W całości nadaje się do recyklingu Mniejsze uszkodzenia transportowe (króćce przelewowe) Możliwość zastosowania różnych rodzajów rur Rura okrągła przy większej mocy z wkładką turbulencyjną Rura owalna (większa powierzchnia chłodzenia) Rura płaska z mechanicznym ułożeniem w kasetę (jeszcze większa powierzchnia, wymagany tylko jeden rząd) Rura płaska lutowana bez topnika (najlepsze chłodzenie, listwy osadzone w 100%), ale to rozwiązanie jest kosztowne Stosowany jest specjalny stop aluminium (siatka) Temperatura C, następnie schłodzenie do ok. 130 C (naprężenia są kompensowane) To porównanie pokazuje różnicę między chłodnicą z dołączanymi zbiornikami a chłodnicą płynu chłodzącego wykonaną w całości z aluminium. Wyraźnie widać, że całkowita głębokość jest znacznie mniejsza. Umożliwia to zamontowanie jej w nowoczesnym module chłodzenia i oszczędność miejsca. Głębokość siatki 40 mm Głębokość całkowita 63,4 mm Głębokość siatki 40 mm Głębokość całkowita 40 mm 10 11

12 UKŁADY CHŁODZENIA Zbiornik wyrównawczy do pojazdów użytkowych Zbiornik wyrównawczy (naczynie rozszerzalnościowe) Zbiornik wyrównawczy w samochodzie osobowym Zbiornik wyrównawczy w pojeździe użytkowym Aby uniknąć miejscowego przegrzania elementów, w obiegu płynu chłodzącego nie mogą występować pęcherzyki gazu. Płyn chłodzący dopływa do zbiornika z dużą prędkością, a wypływa z niewielką (różne średnice króćców). Zbiorniki wyrównawcze w pojazdach użytkowych mają porównywalnie 3 komory i większą objętość, np. 8 litrów płynu chłodzącego. Zbiornik wyrównawczy umożliwia przyjmowanie zwiększającego objętość płynu chłodzącego z obiegu. Ciśnienie jest usuwane przez zawór, co umożliwia utrzymanie zadanej wartości ciśnienia w układzie. Funkcja Wysoka temperatura płynu chłodzącego powoduje wzrost ciśnienia w układzie chłodzenia w wyniku wzrostu objętości płynu chłodzącego. Płyn jest wtłaczany do zbiornika. Ciśnienie w zbiorniku wzrasta. Zawór nadciśnieniowy w korku wlewowym chłodnicy otwiera się, pozwalając na wydostanie się powietrza. Podczas normalizacji temperatury płynu chłodzącego w układzie chłodzenia powstaje podciśnienie. Płyn chłodzący jest odsysany ze zbiornika. W wynku w zbiorniku również powstaje podciśnienie. Powoduje to otwarcie zaworu kompensującego podciśnienie w korku wlewowym. Do zbiornika napływa powietrze do chwili wyrównania ciśnienia. Funkcja zbiornika wyrównawczego

13 Termostat sterowany elektronicznie z wkładem woskowym Termostat Termostaty kontrolują temperaturę płynu chłodzącego, a przez to również temperaturę silnika. Termostaty mechaniczne nie ulegały przez lata większym zmianom w dalszym ciągu znajdują się w użytku. Działanie odbywa się z wykorzystaniem rozszerzającego się elementu woskowego, otwierającego zawór i kierującego płyn chłodzący do chłodnicy. Termostat otwiera się przy określonej temperaturze, która jest określona dla układu i której nie należy zmieniać. Termostaty sterowane elektronicznie są regulowane przez sterownik silnika i otwierają się w zależności od warunków jego pracy. Elektroniczne sterowniki temperatury przyczyniają się przez poprawę stopnia sprawności mechanicznej silnika do zmniejszenia zużycia paliwa i obniżenia poziomu emisji substancji szkodliwych. Funkcja Przy wzroście temperatury do wartości powyżej 80 C woskowe wypełnienie zaczyna się topić. Zwiększenie objętości wosku powoduje przesunięcie metalowej puszki na tłoku roboczym. Termostat otwiera obieg płynu chłodzącego, zamykając równocześnie obwód obejścia. Po obniżeniu temperatury poniżej 80 C wypełnienie woskowe krzepnie. Sprężyna powrotna dociska metalową puszkę z powrotem do położenia wyjściowego. Termostat zamyka dopływ do chłodnicy. Płyn chłodzący przepływa przez przewód obejścia prosto do silnika. Chłodnica Zalety: Obniżenie zużycia paliwa o ok. 4% Niższy poziom emisji substancji szkodliwych Poprawa komfortu (przez poprawę wydajności ogrzewania) Dłuższy czas użytkowania silnika Zachowanie proporcji przepływu i warunków termodynamicznych Regulacja temperatury w zależności od zapotrzebowania Maksymalna prędkość zmiany temperatury Minimalny przyrost objętości konstrukcyjnej (< 3%) Otwarte Silnik Zamknięte Silnik Termostat z wkładem woskowym Silnik 12 13

14 UKŁADY CHŁODZENIA Pompa płynu chłodzącego z obudową Pompy płynu chłodzącego Pompy płynu chłodzącego tłoczą płyn przez obwód i wytwarzają ciśnienie. Pompy płynu chłodzącego również są stale unowocześniane, jednak na rynku wciąż występuje wiele pojazdów osobowych i ciężarowych z pompami z napędem pasowym. Następną generacją będą pompy płynu chłodzącego sterowane elektronicznie. Pompa płynu chłodzącego będzie w tym przypadku napędzana w miarę potrzeb, podobnie jak sprężarka w obiegu klimatyzacji. Pozwala to osiągnąć optymalną temperaturę pracy. Zestaw pasków zębatych z pompą płynu chłodzącego Pompy płynu chłodzącego składają się z pięciu głównych zespołów 1 Uszczelnienie pierścieniem ślizgowym 4 Koło pasowe 3 2 Wirnik skrzydełkowy 5 Łożysko toczne 3 Obudowa Koło napędowe i wirnik są umieszczone na wspólnym wale. Uszczelnienie pierścieniem ślizgowym uszczelnia wał pompy od zewnątrz. Ruch obrotowy wirnika powoduje przepływ płynu chłodzącego przez układ chłodzenia. 5 1 Na żywotność pompy płynu chłodzącego mają w dużej mierze wpływ następujące czynniki: Prawidłowy montaż. 4 2 Pielęgnacja i konserwacja układu chłodzenia. Jakość płynu chłodzącego. Stan i prawidłowe działanie pasa napędowego oraz połączonych z nim dodatkowych agregatów.

15 Różne wykonania elektrycznych pomp płynu chłodzącego Elektryczne pompy płynu chłodzącego Mechaniczne pompy płynu chłodzącego, napędzane bezpośrednio przez silnik, tłoczą płyn chłodzący w sposób ciągły podczas pracy silnika, nawet jeżeli nie ma potrzeby chłodzenia. Elektryczne pompy płynu chłodzącego ze zintegrowanym regulatorem elektronicznym są natomiast sterowane bezstopniowo, odpowiednio do wymaganej wydajności chłodzenia. Mogą być stosowane jako pompy przepływu głównego, przepływu pobocznego lub jako pompy obiegowe i pracują niezależnie od silnika oraz odpowiednio do potrzeb. Po uruchomieniu zimnego silnika elektryczna pompa płynu chłodzącego początkowo nie pracuje. Dzięki temu silnik szybciej osiąga temperaturę roboczą. Również na biegu jałowym lub po wyłączeniu silnika elektryczna pompa płynu chłodzącego może zapewnić wystarczającą wydajność chłodzenia, gdyż nie jest sprzężona z prędkością obrotową silnika. Takie dopasowane do potrzeb chłodzenie redukuje zapotrzebowanie mocy, zmniejsza straty spowodowane tarciem, zużycie paliwa oraz przyczynia się do redukcji emisji. Inną zaletą elektrycznych pomp płynu chłodzącego jest możliwość zamontowania ich poza silnikiem. Mają one stosunkowo małą masę, a dzięki brakowi szczotek nie wymagają konserwacji. Przy napięciu roboczym od 12 do 360 V osiągają one dziś moce od 15 do 1000 W. Silnik elektryczny pompy płynu chłodzącego jest chłodzony płynem chłodzącym. Płynna regulacja jest realizowana przez wysterowanie sygnałem o modulowanej szerokości impulsów (PWM). W ten sposób można regulować wydajność tłoczenia odpowiednio do rzeczywistego zapotrzebowania niezależnie od prędkości obrotowej silnika i utrzymywać stałą temperaturę płynu chłodzącego w granicach wymagań systemowych. Dzięki integracji w układ elektroniczny sieci pojazdu elektryczne pompy płynu chłodzącego mogą być diagnozowane. W zależności od rodzaju napędu (silnik spalinowy, pojazd hybrydowy lub elektryczny) i system w pojeździe może być zamontowana jedna lub kilka pomp. Elektryczna pompa czynnika chłodzącego do pojazdów BMW Elektryczne pompy płynu chłodzącego mają wiele zakresów zastosowania: Chłodzenie silnika Chłodzenie powietrza doładowującego Chłodzenie układu recyrkulacji spalin Chłodzenie napędu i akumulatora w pojazdach hybrydowych i elektrycznych Chłodzenie skrzyni biegów Chłodzenie różnych napędów dodatkowych 14 15

16 UKŁADY CHŁODZENIA Całkowicie aluminiowy wymiennik ciepła Nagrzewnica kabiny Wymiennik dostarcza ciepło przenoszone do wnętrza pojazdu przez strumień powietrza z dmuchawy. W pojazdach wyposażonych w układ klimatyzacji, co obecnie jest bardzo powszechne, sterownik klimatyzacji wytwarza mieszaninę ciepłego i zimnego powietrza. W grę wchodzą tutaj łącznie 3 czynniki, czyli ciepło, zimno i odpowiednie sterowanie = klimatyzacja wnętrza pojazdu. Właściwości: Możliwość pełnego recyklingu Zapewnienie żądanej temperatury wewnętrznej Lutowane wymienniki ciepła z całkowicie aluminiową konstrukcją Mniej zajmowanego miejsca wewnątrz pojazdu Wysoka wydajność ogrzewania Spody lutowane, a nie łączone klamrami Zamontowane w module ogrzewania Konstrukcja łączone mechanicznie System rurek i żeber Z wkładkami zawirowującymi dla lepszego przekazywania ciepła Zagłębienia żeber zwiększają ich wydajność Najnowsze rozwiązanie, jak w przypadku chłodnic płynu chłodzącego w całości z aluminium Całkowicie aluminiowy wymiennik ciepła

17 Kompletny wentylator Visco (sprzęgło i wirnik wentylatora) do samochodów Ford Transit WENTYLATOR SILNIKA Wentylator silnika umożliwia przepływ powietrza z otoczenia przez chłodnicę płynu chłodzącego i silnik. Jest napędzany paskiem klinowym lub w przypadku wentylatora elektrycznego sterowanym silnikiem elektrycznym. Wentylator lepkościowy (Visco ) występuje najczęściej w pojazdach użytkowych, choć jest stosowany również w pojazdach osobowych. Wentylator silnika zapewnia przepływ wystarczającej ilości powietrza potrzebnej do chłodzenia płynu chłodzącego. W wentylatorze napędzanym paskiem klinowym ilość powietrza zależy od prędkości obrotowej silnika. Różni się on od wentylatora skraplacza tym, że jest napędzany w sposób ciągły. Wentylator lepkościowy jest sterowany aktualnymi wartościami temperatury roboczej silnika. Wentylator Visco Sposób działania: Sprzęgło lepkościowe skłąda się z obudowy, w której zamknieta jest tarcza. Tarcza obraca sie niezależnie od obudowy i jest łożyskowana na tym samym wale co obudowa. Tarcza napędana jest od silnika a do obudowy zamontowany jest wentylator. W obudowie znajduje sie olej (30-50 ml.), który zależnie od temperatury silnika i jego obrotów zwieksza tarcie lepkościowe między tarczą a obudową i umożliwia napedzanie obudowy przez tarczę. Przeniesienie napędu tą metodą jest bezstopniowe. Punkt całkowitego włączenia sprzęgła lepkościowego następuje przy temperaturze ok. 80 C (maksymalna ilość oleju w sprzęgle i maksymalne przeniesienie mocy z taczy na obudowę). Dopływ i przelew oleju w sprzęgle sterowany jest zaworem bimetalicznym lub zaworem sterowanym elektrycznie przez sterownik silnika. Historia: Wentylator sztywny (stale napędzany) wymaga znacznej ilości energii (KM), jest głośny i podnosi zużycie paliwa. Wentylatory elektryczne (stosowane w samochodach osobowych) są natomiast cichsze, zajmują mniej miejsca i wpływają na obniżenie zużycia paliwa. Celem projektantów było osiągnięcie mniejszego zużycia paliwa i niższego poziom hałasu, np. poprzez zastosowanie wentylatorów łopatkowych. Dalszy rozwój elektronicznego sprzęgła lepkościowego przyniósł następujące rezultaty: Regulacja odbywa się bezstopniowo Regulacja z użyciem czujników Regulator przetwarza dane dotyczące np. płynu chłodzącego, oleju, powietrza doładowania, prędkości obrotowej silnika, zwalniacza, układu klimatyzacji Zapewnia to sprawne chłodzenie, optymalizuje poziom temperatury czynnika chłodzącego, obniża głośność pracy silnika i zużycie paliwa. Dawniej wentylatory stosowane w samochodach osobowych składały się z dwóch części: sprzęgła Visco i wirnika wentylatora połączonych śrubami. Obecnie zespół ten stanowi całość, przez co jego naprawa nie jest możliwa

18 WENTYLATOR SILNIKA Sprzęgło VISCO do pojazdów Mercedes Benz Axor Elektroniczne sprzęgło Visco Tarcza sprzęgła i wał z kołnierzem przenoszą moment obrotowy silnika na obudowę sprzęgła do, której zamocowany jest wentylator. Moment obrotowy przenoszony jest przez tarcie oleju niędzy tarczą a obudową. Obieg oleju między zbiornikiem a komorą roboczą w obudowie jest sterowany zaworem. Przepływ oleju silikonowego ze zbiornika do komory roboczej i z powrotem odbywa się między dwoma otworami: otworem przepływu zwrotnego w obudowie oraz otworem dopływowym w tarczy pierwotnej. magnetyczny zawór regulujący przepływ oleju w sprzęgle sterowany jest impulsowo przez systemem zarządzania silnikiem. Czujnik Halla mierzy bieżące obroty wentylatora i informuje o nich system zarządzania silnikiem. Sterownik doprowadza impulsy sterujące do zespołu magnesów uruchamiających zawór sprzęgła, który z kolei steruje przepływem oleju i jego ilością. Im więcej oleju silikonowego w komorze roboczej, tym większa jest prędkość obrotowa wentylatora. Przy pustej komorze roboczej wentylator pracuje na obrotach jałowych. W systemi napędu sprzęgła występuje poślizg wynoszący około 5%. Sprzęgło Visco Przepływ powietrza przez wirnik wentylatora Sterowane elektronicznie sprzęgło Visco z wentylatorem

19 Elektryczny wentylator chłodnicy bez ramy Elektryczny wentylator chłodnicy W samochodach osobowych najczęściej stosowane są wentylatory elektryczne. Są one często stosowane jako wentylatory ssące, czasem jako tłoczące. Dzięki dużemu strumieniowi powietrza, który przepływa przez chłodnicę silnika przy pracującym wentylatorze zagwarantowana jest optymalna temperatura płynu chłodzącego w każdym stanie pracy silnika. W przedniej części pojazdu umieszczone są z reguły jeszcze inne chłodnice (np. chłodnica powietrza doładowania, chłodnica układu kierowniczego, chłodnica paliwa, skraplacz), których media (powietrze, olej, paliwo, czynnik chłodniczy) są schładzane również przez wentylatory elektryczne. Wysterowanie wentylatora lub wentylatorów (wentylatorów podwójnych) jest realizowane za pośrednictwem czujników ciśnieniowych lub termicznych albo przez sterownik. Dzięki temu można stopniowo (czujniki) lub płynnie (sterowanie modulacją szerokości impulsów) dopasowywać prędkość obrotową wentylatora do warunków roboczych. W przypadku wentylatorów sterowanych elektronicznie sterownik znajduje się często w pobliżu zespołu wentylatora. Za pomocą przyrządu diagnostycznego lub oscyloskopu można odczytać pamięć błędów lub sprawdzić wysterowanie. Elektryczny wentylator chłodnicy z ramą Elektryczne wentylatory płynu chłodzącego są z reguły montowane do ramy wentylatora. Ich zadaniem jest doprowadzanie powietrza przepływającego przez chłodnicę dokładnie na wentylator, w miarę możliwości bez strat przepływu. Z tego powodu rama wentylatora jest mocowana możliwie jak najbliżej chłodnicy. Przyczynami awarii mogą być uszkodzenia mechaniczne (zderzenie, uszkodzenie łożyska, złamanie łopatek kierujących) oraz usterki elektryczne (wady styku, zwarcie, uszkodzenie czujnika lub sterownika)

20 INNE UKŁADY CHŁODZENIA Całkowicie aluminiowe chłodnice oleju dla zwalniaczy hydrodynamicznych INNE UKŁADY CHŁODZENIA Chłodnica oleju silnika, skrzyni biegów i zwalniaczy hydrodynamicznych Chłodzenie oraz szybkie rozgrzewanie oleju silnikowego i przekładniowego (np. w przekładni automatycznej lub zwalniaczu) jest zapewniane przez wbudowane lub dobudowane chłodnice (silnika lub skrzyni biegów) w skrzyni wodnej. Dostępne są chłodnice oleju o konstrukcji rurowej lub tarczowej, wykonane w całości z aluminium lub stalowe. Przekładnia hydrokinetyczna zwalniacza Zapas oleju Przyłącze sprężonego powietrza Zalety: Chłodnica oleju Chłodzenie olejów o dużym obciążeniu termicznym Rzadsza konieczność wymiany oleju, wydłużony okres eksploatacji silnika Mniej miejsca i mniejsza masa przy konstrukcji całkowicie aluminiowej do / od Obieg płynu chłodzącego Kompaktowa konstrukcja dzięki wydajnym tarczom ustawionym w stos o dużej powierzchni chłodzenia Zwalniacz z zabudowaną chłodnicą oleju

21 Chłodnica układu wspomagania kierownicy Chłodnica paliwa Chłodzenie systemu wspomagania układu kierowniczego Chłodzenie paliwa Olej wspomagania układu kierowniczego również wymaga chłodzenia. W przeciwnym razie występuje niekorzystne oddziaływanie na sprawność tego układu, objawiające się zbyt opornym lub zbyt lekkim kierowaniem. Właściwości: W całości z aluminium, z szybkozaciskowymi przyłączami Ciśnienie powyżej 8 bar przy wejściowej temperaturze oleju od -40 C do 160 C Ciśnienie probiercze = 20 bar przy ciśnieniu rozrywającym 50 bar Systemy chłodzenia paliwa są stosowane przede wszystkim w silnikach wysokoprężnych. Schładzanie w nich paliwa ma na celu obniżenie temperatury na wejściu do pompowtryskiwacza lub do szyny paliwowej. W przeciwnym razie, z powodu wysokiego ciśnienia, doszłoby do nadmiernego wzrostu temperatury paliwa. Nadmierny wzrost temperatury paliwa powoduje spadek mocy silnika w wyniku przedwczesnego jego zapłonu

22 INNE UKŁADY CHŁODZENIA Chłodnica powietrza doładowania Chłodzenie powietrza doładowania Trendy w zakresie zwiększania mocy silników przy równoczesnym obniżaniu ich pojemności skokowej prowadzą w przypadku samochodów osobowych do coraz częstszego stosowania silników z doładowaniem, które obecnie jest zasadniczo realizowane przy użyciu chłodzonego powietrza. Uzyskana w ten sposób większa gęstość powietrza doładowującego powoduje wzrost mocy i sprawności silnika. Rośnie jednak nie tylko popularność silników z doładowaniem. Ze względu na dążenie do obniżenia zużycia paliwa i poziomu emisji zwiększają się także wymagania w zakresie wydajności układów chłodzenia powietrza doładowującego. Aby im sprostać, stosuje się systemy chłodzenia powietrza doładowującego przy pomocy płynu chłodzącego, a nie powietrza. Ze względu na wysokie koszty, technologia ta była dotąd zarezerwowana jedynie dla samochodów osobowych z górnego segmentu cenowego. Postęp techniczny umożliwia również regulację chłodzenia powietrza doładowującego. Dzięki temu jest możliwe obniżenie emisji związków NOx i HC, przy równoczesnej poprawie skuteczności oczyszczania spalin. Oprócz zwiększenia wydajności chłodzenia, w zakresie chłodzenia powietrza doładowującego dochodzi dodatkowe wymaganie: ustalenie temperatury powietrza zasilającego silnik przez regulację chłodzenia powietrza doładowującego. Ustalanie temperatury staje się konieczne ze względu na wciąż rosnące wymagania związane z oczyszczaniem spalin. Temperatura powietrza doładowującego odgrywa przy tym ważną rolę. Chłodzenie powietrza doładowującego płynem chłodzącym przynosi istotne korzyści również w pojazdach użytkowych. Rodzaje: Chłodzone powietrzem i płynem, bezpośrednio i pośrednio. Zadanie: Zwiększenie mocy silnika przez doładowanie (więcej powietrza do spalania, więcej tlenu). Właściwości: większa dynamiczna wydajność chłodzenia wyższy stopień sprawności silnika dzięki zwiększeniu gęstości powietrza doładowania niższa temperatura spalania, zapewniająca lepsze parametry spalin mniej tlenków azotu w zakresie od -40 C do 160 C Ciśnienie probiercze = 20 bar przy ciśnieniu rozrywającym 50 bar

23 Moc silnika spalinowego zależy od ilości spalanego paliwa 1 kg paliwa w silniku benzynowym wymaga do całkowitego spalenia 14,7 kg powietrza Silnik Diesla > 14,67 kg powietrza na 1 kg paliwa Skutecznym sposobem na zwiększenie mocy jest zatem doładowanie silników spalinowych Silnik z doładowaniem silnik wolnossący Turbodoładowanie silników spalinowych Podstawy: turbodoładowanie silników spalinowych Moc silnika spalinowego zależy od ilości spalanego paliwa. 1 kg paliwa w silniku benzynowym wymaga do całkowitego spalenia 14,7 kg powietrza; jest to tak zwana mieszanka stechiometryczna. Skutecznym sposobem na zwiększenie mocy jest doładowanie silników spalinowych. Wymagania: zwiększenie wydajności chłodzenia Dążenie do wzrostu wydajności chłodzenia w samochodach osobowych napotyka na coraz większe ograniczenia przestrzeni montażowej w przedniej części pojazdu. Obecnie najczęściej stosowanym rozwiązaniem są nadal kompaktowe chłodnice powietrza doładowania. Rozwiązaniem problemu niewielkiej głębokości montażowej jest zwiększenie rozmiaru kompaktowej chłodnicy powietrza doładowania i zmiana jej kształtu na płaski. Płaską chłodnicę można zamontować przed chłodnicą płynu chłodzącego, jak ma to standardowo miejsce w ciężkich pojazdach użytkowych. Rozwiązanie to cieszy się rosnącą popularnością. W wielu pojazdach jego zastosowanie nie jest jednak możliwe, ponieważ miejsce wymagane na zamontowanie jest już zajęte, lub też nie pozwalają na to inne wymagania, na przykład dotyczące ochrony pieszych. Konflikt wynikający z ograniczonej ilości miejsca przy jednoczesnym dążeniu do większej wydajności można rozwiązać, wykorzystując dwa nowe systemy: wstępnego i pośredniego chłodzenia powietrza doładowania. Obieg powietrza doładowującego przy chłodzeniu powietrzem Obieg powietrza doładowującego przy chłodzeniu płynem chłodzącym 22 23

24 INNE UKŁADY CHŁODZENIA Obieg powietrza doładowującego przy chłodzeniu powietrzem Bezpośrednie chłodzenie powietrza doładowującego Dzięki zastosowaniu nowej chłodnicy wstępnej powietrza doładowania, zasilanej płynem chłodzącym z obiegu silnika, następuje przeniesienie części oddawanego ciepła z chłodnicy powietrza doładowania do chłodnicy płynu chłodzącego. Ponieważ dodatkowe ciepło powietrza doładowania emitowane w wyniku zwiększenia mocy zostaje odprowadzone przez chodnicę wstępną, możliwe jest zachowanie koncepcji blokowej chłodnicy powietrza doładowania. Chłodnica wstępna powietrza doładowania, będąca także chłodnicą kompaktową, jest montowana między turbosprężarką a chłodnicą powietrza doładowania typu powietrze-powietrze. Wstępne schłodzenie powietrza doładowania pozwala znacznie zwiększyć wydajność istniejącej koncepcji. Wymagana objętość konstrukcyjna chłodnicy powietrza doładowania z wykorzystaniem płynu chłodzącego wynosi 40 60% objętości chłodnicy typu powietrze-powietrze.

25 Powietrze doładowujące Chłodnica powietrza doładowania z wykorzystaniem płynu chłodzącego Pompa elektryczna Obieg niskotemperaturowy Turbosprężarka Elektryczna pompa płynu chłodzącego Główna chłodnica płynu chłodzącego Główny obieg płynu chłodzącego Niskotemperaturowa chłodnica płynu chłodzącego Obieg płynu chłodzącego: pośrednie chłodzenie powietrza doładowania Pośrednie chłodzenie powietrza doładowania Drugą możliwością rozwiązania konfliktu pomiędzy ograniczoną przestrzenią na montaż a zapotrzebowaniem na moc jest zastosowanie pośredniego chłodzenia powietrza doładowania. W samochodach osobowych taki układ chłodzenia stanowi kompletny obieg płynu chłodzącego, niezależny od układu chłodzenia silnika. W tym obiegu znajduje się niskotemperaturowa chłodnica płynu chłodzącego oraz chłodnica powietrza doładowania z wykorzystaniem płynu chłodzącego. Ciepło powietrza doładowania jest przenoszone najpierw na płyn chłodzący, a następnie odprowadzane przez niskotemperaturową chłodnicę płynu chłodzącego do powietrza otoczenia. Chłodnica ta jest umieszczona w przedniej części pojazdu, gdzie w typowym układzie znajduje się chłodnica powietrza doładowania chłodzona powietrzem. Ponieważ chłodnica niskotemperaturowa zajmuje znacznie mniej miejsca niż porównywalna chłodnica powietrza doładowania z wykorzystaniem powietrza, z przodu pojawia się wolne miejsce. Ponadto spod maski znikają też grube przewody powietrza doładowania prowadzące z przedniej części pojazdu do silnika. Znacznie uproszczony sposób rozmieszczenia elementów w przedniej części pojazdu pozwala poprawić przepływ powietrza chłodzącego przez komorę silnika. W porównaniu ze wstępnym, bezpośrednim schładzaniem powietrza doładowującego, system chłodzenia pośredniego zapewnia następujące korzyści: znaczna redukcja spadku ciśnienia powietrza doładowania Lepsza dynamika silnika dzięki mniejszej objętości powietrza doładowania większa dynamiczna wydajność chłodzenia Wyższy stopień sprawności silnika dzięki zwiększeniu gęstości powietrza doładowania Obieg powietrza doładowania przy chłodzeniu płynem chłodzącym 24 25

26 INNE UKŁADY CHŁODZENIA Chłodnice EGR różnych wersji Chłodnica systemu recyrkulacji spalin (EGR) Nowe wartości graniczne EURO 6 w zakresie emisji tlenków azotu (NOx) można osiągnąć przez zastosowanie chłodnicy systemu recyrkulacji spalin (EGR). Część głównego strumienia spalin jest przy tym pobierana z kolektora spalin przed turbosprężarką, następnie chłodzona w specjalnym wymienniku ciepła (chłodnicy EGR) i ponownie mieszana z zasysanym powietrzem. W wyniku spada temperatura spalania w silniku i powstaje mniejsza ilość tlenków azotu. Chłodnica EGR jest wykonana ze stali nierdzewnej lub aluminium i posiada kilka przyłączy, przez które dopływają do niej gorące spaliny i płyn chłodzący. Po schłodzeniu spalin w chłodnicy są one dozowane do kolektora ssącego, skąd przepływają do komory spalania. Powoduje to spadek emisji tlenków azotu już przed katalizatorem. Chłodnica EGR jest wyposażona w nastawniki pneumatyczne lub elektryczne, które zapewniają sterowanie chłodnicy. Chłodnica EGR Chłodnica EGR nie jest co prawda typowym elementem zużywalnym, jednak możliwe są jej uszkodzenia np. może dojść do jej wewnętrznego i zewnętrznego rozszczelnienia w wyniku ekstremalnych wahań temperatury lub braku dodatków do płynu chłodzącego albo przez zastosowanie bardzo agresywnych dodatków. Ponadto możliwe są usterki nastawników.

27 UKŁAD ZARZĄDZANIA ZASYSANYM POWIETRZEM I TEMPERATURĄ Ustalanie temperatury powietrza dla procesu spalania w silniku Po uruchomieniu zimnego silnika oraz podczas jazdy przy skrajnie niskich temperaturach zewnętrznych celowe jest wyłączenie chłodzenia powietrza doładowania. Silnik i katalizator szybciej osiągają wówczas optymalną temperaturę roboczą, co obniża emisję substancji towarzyszących rozruchowi zimnego silnika, w szczególności węglowodorów (HC). W chłodnicy powietrza doładowania wykorzystującej powietrze jest to możliwe tylko poprzez zastosowanie obejścia w obwodzie powietrza doładowania, co komplikuje układ. Z kolei w przypadku pośredniego chłodzenia powietrza doładowania, dzięki prostemu układowi regulacji przepływu płynu chłodzącego, można nie tylko wyłączyć chłodzenie powietrza doładowania, lecz również regulować jego temperaturę. Dzięki połączeniu obiegu płynu chłodzącego powietrze doładowania z układem chłodzenia silnika oraz dzięki inteligentnej regulacji przepływu płynu chłodzącego, możliwe jest poszerzenie funkcji pośredniego chłodzenia powietrza doładowania o system ustalania temperatury tego powietrza. Przez chłodnicę powietrza doładowania może przy tym przepływać gorący płyn chłodzący z obiegu silnika lub zimny z obiegu niskotemperaturowego. Regulacja temperatury powietrza doładowania ma również znaczenie przy oczyszczaniu spalin z użyciem filtrów cząstek stałych i katalizatorów. W obu przypadkach do optymalnej pracy wymagana jest określona minimalna temperatura spalin. W przypadku katalizatora temperatura minimalna odpowiada temperaturze jego zapłonu, a w przypadku filtra cząstek stałych temperaturze regeneracji, niezbędnej do spalenia nagromadzonej sadzy. Przy częściowym obciążeniu pojazdu (jazda w mieście, korki) takie wartości temperatury spalin nie zawsze są osiągane. Również w tych przypadkach istnieje możliwość obniżenia poziomu emisji przez wyłączenie chłodzenia, a nawet podgrzanie powietrza doładowania, co pozwala na zwiększenie temperatury spalin. Obie opcje najprościej jest zrealizować przez zastosowanie pośredniego chłodzenia powietrza doładowania. Chłodnica spalin z obwodem obejścia wykorzystująca płyn chłodzący Termostat Chłodnica powietrza doładowania Spaliny Termostat Elektryczna pompa płynu chłodzącego Obieg niskotemperaturowy Powietrze doładowania Płyn chłodzący, główny obieg Elektryczna pompa płynu chłodzącego Główna chłodnica płynu chłodzącego Termostat Niskotemperaturowa chłodnica płynu chłodzącego 26 27

28 UKŁAD ZARZĄDZANIA ZASYSANYM POWIETRZEM I TEMPERATURĄ Podsystemy zarządzania temperaturą zasysanego powietrza (ATM) Pośrednie chłodzenie powietrza doładowania Chłodzenie powietrza doładowania powoduje zwiększenie gęstości powietrza w cylindrze i obniżenie temperatury spalania. W systemie ATM powietrze doładowania nie jest chłodzone z użyciem powietrza, jak to ma miejsce w innych systemach, lecz przy pomocy ciekłego czynnika chłodzącego (mieszanka wodaglikol), używanego także do chłodzenia silnika. Ciepło z powietrza doładowania jest przenoszone najpierw na płyn chłodzący, a następnie odprowadzane, w niskotemperaturowej chłodnicy płynu chłodzącego, do powietrza otoczenia. Zalety pośredniego chłodzenia powietrza doładowania: większa wydajność niż w przypadku konwencjonalnego chłodzenia powietrza doładowania z użyciem powietrza wyższy współczynnik wypełnienia cylindra ze względu na mniejszy spadek ciśnienia powietrza doładowania krótszy czas reakcji układu chłodzenia powietrza doładowania dzięki zamontowaniu chłodnicy powietrza doładowania blisko silnika Odprowadzanie spalin z chłodzeniem: powoduje zmniejszenie stężenia tlenu w cylindrze, co prowadzi do spadku temperatury i prędkości spalania. Układ regulacji temperatury zasysanego powietrza (ATM) może być stosowany zarówno w wysokociśnieniowych, jak i niskociśnieniowych systemach recyrkulacji spalin. W wysokociśnieniowych systemach recyrkulacji spalin następuje odbieranie spalin z turbosprężarki, schłodzenie ich w chłodnicy spalin, a następnie dodanie do powietrza doładowującego. Aby zwiększyć temperaturę zasysanego powietrza w celu lepszego oczyszczania spalin, następuje obejście chłodnicy spalin przez obwód typu bypass.. Niskociśnieniowy system recyrkulacji spalin to przyszłościowe rozwiązanie. Spaliny nie są w nim pobierane zanim przejdą przez turbosprężarkę spalinową, jak ma to miejsce w wysokociśnieniowym systemie recyrkulacji spalin, lecz po przejściu przez nią i przez filtr cząstek stałych. Zostają one następnie schłodzone i domieszane do powietrza doładowania przed przejściem do turbosprężarki. Podgrzewanie powietrza doładowania: Temperaturę powietrza zasysanego można w systemie ATM zwiększyć na cztery sposoby: przez wyłączenie chłodzenia powietrza doładowania, wyłączenie chłodzenia spalin, oba te sposoby równocześnie, oraz dodatkowo poprzez podgrzewanie powietrza doładowania. W celu podgrzania powietrza wykorzystuje się odgałęzienie gorącego strumienia płynu z układu chłodzenia silnika i doprowadza go do chłodnicy powietrza doładowania. Podczas prób z 2-litrowym silnikiem Diesla na stanowisku do badań silnika, przy skutecznym ciśnieniu średnim 2 bar dokonano pomiarów temperatury spalin za turbiną. Wyłączenie chłodzenia powietrza doładowania spowodowało najmniejszy wzrost temperatury spalin: około 6 C. W przypadku podgrzania powietrza doładowania płynem chłodzącym silnik o temperaturze 85 C (temperatura termostatu), temperatura spalin za turbiną wzrosła o ok. 16 C. Maksymalny potencjał przy podgrzewaniu może wynosić 20 C. Największy wzrost, ok. 57 C, uzyskano przy wyłączeniu chłodzenia spalin (przełączana chłodnica spalin). Przy połączeniu tego działania z podgrzewaniem powietrza doładowania, możliwe jest zwiększenie temperatury spalin o ponad 70 C. Przy czterech barach ciśnienia skutecznego możliwe jest nawet zwiększenie temperatury do około 110 C. Chłodnica EGR

29 Norma Euro 6 i jej znaczenie W przypadku samochodów osobowych z silnikiem wysokoprężnym, norma Euro 6 wymaga w stosunku do norm Euro 4 i Euro 5 znacznego obniżenia poziomów emisji węglowodorów (HC) i tlenków azotu (NOx) oraz cząstek stałych. Dla osiągnięcia tych celów coraz bardziej istotne staje się zagadnienie regulacji temperatury powietrza zasysanego przez silnik. Opracowany przez firmę Behr system zarządzania temperaturą zasysanego powietrza (ATM) obniża emisję w miejscu jej powstania, wspomaga oczyszczanie spalin i ułatwia regenerację filtra cząstek stałych. Ponadto dzięki synergii podsystemów układu ATM zmniejszają się wymagania odnośnie zainstalowanej wydajności chłodzenia, co pozwala zaoszczędzić paliwo i przestrzeń montażową. Emisje spalin przez samochody osobowe z silnikiem wysokoprężnym % 97% Euro Euro Euro Euro Euro Euro Zasada działania systemu zarządzania temperaturą zasysanego powietrza (ATM) Układ ATM składa się z trzech podsystemów: pośredniego chłodzenia powietrza doładowania, systemu recyrkulacji spalin z chłodzeniem oraz układu chłodzenia silnika. Te podsystemy są ze sobą powiązane i sterowane w taki sposób, że możliwe jest chłodzenie i podgrzewanie zasysanego powietrza oraz zwiększanie i obniżanie temperatury spalania. Obniżenie temperatury następuje przez chłodzenie powietrza doładowania i spalin, jak również przez dodawana do powietrza doładowania takiej ilości spalin, na jaką pozwala poziom obciążenia silnika z odpowiednim obniżeniem stężenia tlenu w cylindrach. W celu zwiększenia temperatury spalania następuje wyłączenie chłodzenia powietrza doładowania i spalin, a dodatkowo istnieje możliwość podgrzewania powietrza doładowania. Obniżenie emisji NOx: ponieważ powstawanie tlenków azotu zależy wykładniczo od temperatury spalania, jej obniżenie skutkuje znacznym obniżeniem poziomu emisji NOx: o ok. 10% na każde 10 C spadku temperatury; zużycie paliwa spada przy tym o 0,5 do 1%. HC i CO: przy rozruchu zimnego silnika temperatura spalania jest z reguły jeszcze niska, a spalanie niekompletne, dlatego wytwarzanych jest dużo węglowodorów i tlenku węgla. Ponieważ katalizator utleniający na tym etapie nie osiągnął jeszcze temperatury roboczej, emitowane są szkodliwe substancje. W określonych sytuacjach (jazda w mieście zimą, korki) temperatura spalania i temperatura katalizatora mogą podczas normalnej jazdy obniżyć się na tyle, że emitowane będą węglowodory i tlenek węgla. W obu przypadkach szybkie zwiększenie temperatury spalania, a tym samym i temperatury spalin przez układ ATM, prowadzi do zmniejszenia poziomu emisji węglowodorów i tlenku węgla, sprzyjając ich przemianie w katalizatorze. Zwiększenie temperatury następuje przez wyłączenie chłodzenia spalin. W tym celu chłodnica spalin jest wyposażona w zintegrowany układ obejścia i klapę przełączającą. W wyniku badań nad silnikiem wysokoprężnym o pojemności 1,9 litra z turbodoładowaniem na hamowni stwierdzono obniżenie emisji HC i CO przy zimnym rozruchu o około 30 procent

30 UKŁAD ZARZĄDZANIA ZASYSANYM POWIETRZEM I TEMPERATURĄ Regeneracja filtra cząstek stałych Gdy filtr cząstek stałych jest pełny, konieczne jest spalenie zalegającej w nim sadzy. Również w tym celu system ATM zwiększa temperaturę spalin, która z reguły jest niższa od temperatury zapłonu sadzy, wynoszącej 550 C. Spalanie sadzy można również osiągnąć przez obniżenie temperatury jej zapłonu, na przykład za pomocą dodatku do paliwa. Połączenie obu metod, czyli zwiększenia temperatury spalin i obniżenia temperatury zapłonu sadzy, ma następujące zalety: zmniejszenie ilości dodatku i uproszczenie systemu dozowania. Jeśli jednak zwiększenie temperatury przez system ATM jest powiązane z dodatkowym wtryskiwaniem, dodatkowy system regeneracji filtra nie jest z reguły wymagany. Oszczędność energii Na chłodnice powietrza doładowania i spalin, w zależności od obciążenia silnika, przypadają różne ilości ciepła. Przy obciążeniu częściowym, przy którym udział spalin doprowadzanych z powrotem może przekraczać 50 procent, chłodnica spalin wymaga większej ilości płynu chłodzącego niż chłodnica powietrza doładowania. W niektórych sytuacjach obciążenia częściowego, np. przy jeździe z prędkością 50 km/h po równym terenie, można całkowicie zrezygnować z chłodzenia powietrza doładowania i zwiększyć do maksimum wydajność chłodnicy spalin. Z kolei przy pełnym obciążeniu niemal cała moc chłodzenia musi być wykorzystana do chłodzenia powietrza doładowania. Dzięki takiemu odpowiedniemu do potrzeb rozdzieleniu strumieni płynu chłodzącego, można znacznie zmniejszyć zainstalowaną moc chłodzenia i zajmowaną przestrzeń, n.p. w przypadku powierzchni czołowej chłodnicy możliwa jest redukcja nawet o 10%. DOBRYCH PRZYJACIÓŁ MOŻNA SPYTAĆ O WSZYSTKO. SPOJRZENIE NA NASZĄ BAZĘ WIEDZY DOSTARCZA JASNYCH ODPOWIEDZI. BEZPŁATNY I DOSTĘPNY DLA WSZYSTKICH:

31 Regulacja temperatury akumulatora w pojazdach hybrydowych W przypadku akumulatorów o większej pojemności prawidłowa temperatura ma zasadnicze znaczenie. Dlatego przy bardzo niskich temperaturach wymagane jest dodatkowe ogrzewanie akumulatora, co pozwala utrzymać temperaturę w optymalnym zakresie. Tylko w ten sposób można uzyskać zadowalający zasięg w trybie jazdy z napędem elektrycznym W celu zapewnienia dodatkowego ogrzewania akumulator włączany jest do obwodu wtórnego. Obwód ten zapewnia stałą, idealną temperaturę roboczą w zakresie od 15 C do 30 C. W zespole akumulatorowym znajduje się wbudowana płyta chłodząca, przez którą przepływa płyn chłodzący stanowiący mieszaninę wody i glikolu (zielony obwód). Przy niskich temperaturach płyn chłodzący może zostać szybko ogrzany do idealnej temperatury przez układ ogrzewania. Jeżeli w czasie korzystania z funkcji hybrydowych nastąpi wzrost temperatury w akumulatorze, ogrzewanie zostanie wyłączone. Płyn chłodzący może następnie zostać ochłodzony przez strumień powietrza w chłodnicy akumulatora zainstalowanej na przodzie pojazdu Chłodnica akumulatora Skraplacz Ramka modułu Chłodnica energoelektroniki Chłodnica płynu chłodzącego Płaszcz wentylatora Silniki wentylatorów Moduł chłodzenia w pojeździe hybrydowym Jeżeli przy wysokich temperaturach zewnętrznych moc chłodzenia zapewniana przez chłodnicę akumulatora jest niewystarczająca, płyn chłodzący przepływa przez specjalny wymiennik ciepła. W nim następuje odparowywanie czynnika chłodzącego z układu klimatyzacji. Poza tym ciepło z obwodu wtórnego może być przenoszone w bardzo kompaktowy sposób i z dużą wydajnością na odparowywany czynnik chłodzący. Następuje wtedy dodatkowe chłodzenie wtórne płynu chłodzącego. Dzięki zastosowaniu specjalnego wymiennika ciepła akumulator może pracować w optymalnym przedziale temperatury. Kompressor Obieg płynu chłodzącego Chłodnica akumulatora Skraplacz Parownik Specjalny wymiennik ciepła Płytka chłodząca Akumulator Obieg czynnika chłodniczego Ogrzewanie Obieg chłodzenia i klimatyzacji w pojeździe hybrydowym 30 31

32 DOGRZEWACZ PTC PODGRZEWACZ PTC Dzięki wysokiej sprawności nowoczesnych silników wysokoprężnych i benzynowych silników z wtryskiem bezpośrednim (Direct Injection), ciepło oddawane przez silnik przy niskich temperaturach zewnętrznych często nie wystarcza do szybkiego nagrzania wnętrza, ani do uzyskania komfortowych temperatur podczas jazdy miejskiej i w korkach. Cierpi na tym również bezpieczeństwo jazdy, ponieważ może dochodzić do parowania szyb. W celu wyeliminowania deficytu ciepła firma Behr opracowała trzy rodzaje podgrzewaczy pomocniczych: elektryczne podgrzewacze PTC, pompy ciepła CO2 do spontanicznego podgrzewania doprowadzanego powietrza oraz układy przenoszące ciepło spalin pozwalające szybciej podgrzewać płyn chłodzący. Podgrzewanie płynu chłodzącego powoduje zwiększenie mocy i szybkie zwiększenie efektywności konwencjonalnego ogrzewania. Dodatkowo ulega skróceniu faza rozruchu zimnego silnika. Pompy ciepła działają na zasadzie nowego układu klimatyzacji CO2. Zastosowanie powyższych podgrzewaczy pozwala bez problemów spełnić wymagania specyfikacji unijnej EC oraz amerykańskiej FMVSS 103 w zakresie odszraniania przednich szyb w pojazdach z silnikami z bezpośrednim wtryskiem paliwa. Elementy PTC należą do nieliniowych rezystorów ceramicznych. Skrót PTC oznacza Positive Temperature Coefficient (dodatni współczynnik temperaturowy), tj. rezystancja elektryczna rośnie wraz z temperaturą elementu. Nie jest to jednak w pełni dokładne wyjaśnienie, gdyż początkowo wraz ze wzrostem temperatury rezystancja spada. Charakterystyka rezystancji w funkcji temperatury ma w tym zakresie ujemne nachylenie. Dopiero po osiągnięciu rezystancji minimalnej, charakterystyka temperaturowa zmienia się z ujemnej na dodatnią, tj. w miarę dalszego wzrostu temperatury rezystancja początkowo powoli maleje, następnie od ok. 80 C szybko wzrasta, aż do chwili, gdy element PTC przestaje już praktycznie pobierać jakikolwiek prąd. W tym miejscu temperatura na powierzchni modułu PTC, gdy przez podgrzewacz PTC nie przepływa powietrze, wynosi ok. 150 C, a temperatura metalowej ramy wynosi ok. 110 C.

33 Podgrzewacz PTC Budowa i zasada działania Podgrzewacz PTC składa się z wielu elementów grzewczych, ramy do mocowania, ramy izolacyjnej oraz przekaźnika lub elektronicznego układu mocy. Elementy grzewcze składają się z ceramicznych elementów PTC, blach stykowych, złączy i aluminiowych falistych żeber. Faliste żebra zwiększają powierzchnię blach kontaktowych oddającą ciepło. W celu zwiększenia ilości ciepła oddawanego do powietrza, faliste żebra są wyposażone w dodatkowe szczeliny. Dzięki lepszemu przekazywaniu ciepła można znacznie zmniejszyć nadmierny prąd przy załączeniu w stosunku do podgrzewaczy z żebrami bez szczelin. Zaletą tego rozwiązania jest fakt, że poszczególne ciągi elementów PTC mogą być częściej załączane. Dzięki temu podgrzewacz może pracować z większą mocą całkowitą. Wiedza technologiczna w zakresie szczelin pochodzi z produkcji chłodnic. Podgrzewacz jest umieszczony w układzie klimatyzacji w strumieniu powietrza bezpośrednio za konwencjonalnym wymiennikiem ciepła typu płyn chłodzący-powietrze. Dzięki temu ilość miejsca potrzebnego na zamontowanie ogrzewacza jest ograniczona do minimum. Przy niskich temperaturach zewnętrznych i przy zimnym silniku przez podgrzewacz PTC przepływa początkowo jedynie powietrze zimne lub lekko podgrzane przez wymiennik ciepła. Temperatura i rezystancja elementów grzewczych są niskie, natomiast moc grzewcza wysoka. Po zadziałaniu konwencjonalnego ogrzewania wzrasta temperatura powietrza i rezystancja, a moc grzewcza odpowiednio spada. Przy temperaturze na powierzchni podgrzewacza PTC, przez który przepływa ciepłe powietrzeo temperaturze 25 C, tworzony jest przepływ objętościowy równy 480 kg powietrza na godzinę. Sieć ogrzewania przyjmuje przy tej temperaturze powietrza średnią temperaturę o wartości 50 C

34 DOGRZEWACZ PTC Moc i efektywność wydajności ogrzewania Rezystancja znamionowa modułu PTC może być dobierana w różny sposób. W zależności od jej ustawienia zmieniają się też pobór prądu i moc. Niska rezystancja znamionowa pozwala uzyskać przy pracy dużą moc grzewczą. Wartości mocy podgrzewaczy PTC wynoszą od 1 do 2 kw. Granica mocy instalacji 12 V jest osiągana przy wartości 2 kw (150 A przy napięciu 13 V). W przypadku instalacji elektrycznej 42 V możliwe jest uzyskiwanie wyższych mocy. Dzięki niewielkiej masie i faktowi, że generowane elektrycznie ciepło jest oddawane bezpośrednio do strumienia powietrza, działanie podgrzewacza PTC jest praktycznie natychmiastowe. Tak wysoka efektywność jest cechą wyróżniającą podgrzewacz PTC. Ponadto, ponieważ silnik, w wyniku dodatkowego obciążenia alternatora, szybciej osiąga temperaturę roboczą, konwencjonalne ogrzewanie również zadziała szybciej. Powstała w ten sposób dodatkowa moc grzewcza wynosi około dwie trzecie mocy podgrzewacza PTC. W praktyce moc tę można dodać do mocy grzewczej podgrzewacza PTC. Moc podgrzewacza PTC w modelu 220 CDI nowej klasy E wynosi 1,6 kw. Podgrzewacz PTC jest umieszczony bezpośrednio za konwencjonalnym wymiennikiem ciepła w module ogrzewania i klimatyzacji. Przykładowy test: Pojazd został oziębiony w ciągu nocy i temperatura oleju w misce olejowej wynosi minus 20 C. Następnie w klimatyzowanym kanale aerodynamicznym jechano przez 30 minut na 3. biegu z prędkością 32 km/h, co jest realistyczną średnią prędkością w ruchu miejskim. Po upływie 20 minut, dzięki podgrzewaczowi PTC średnia temperatura w kabinie wynosiła 18 C, bez niego byłoby to zaledwie 10 C. Komfortowa temperatura 24 C została uzyskana przy wykorzystaniu podgrzewacza PTC po upływie 30 minut, bez niego trwało to 50 minut. 1. Parownik 2. Wymiennik ciepła 3. Podgrzewacz PTC 1 2 3

35 Bezpieczeństwo eksploatacji Charakterystyka rezystancji elementów PTC zapobiega przegrzewaniu się podgrzewacza. Temperatura na powierzchni metalowej ramy nigdy nie przekracza 110 C. Dodatkowo przy wysokich temperaturach powietrza wydmuchiwanego z wymiennika ciepła, moc podgrzewacza PTC spada. Elektroniczne układy mocy pozwalają na wielostopniową lub bezstopniową regulację mocy podgrzewacza PTC, co umożliwia dopasowanie jej do wymaganej mocy grzewczej lub dostępnej mocy elektrycznej. Wysterowanie Sterowanie podgrzewaczem PTC odbywa się zewnętrznie przy wykorzystaniu przekaźnika lub przez wbudowany regulator z elektronicznymi układami mocy. W przypadku sterowania przekaźnikowego producent pojazdu określa, które poziomy są załączane i w jakiej liczbie. W przypadku regulatora wbudowanego w podgrzewacz rozróżnia się minimalną i wysoką funkcjonalność. Przy minimalnej funkcjonalności załączanie poszczególnych poziomów odbywa się indywidualnie. Elektroniczne układy mocy chronią podgrzewacz przed nadmiernym prądem, zwarciem i zamianą biegunowości zasilania. Ten rodzaj regulacji nie zapewnia możliwości diagnozowania. W przypadku regulacji stopniowej dostępnych jest maksymalnie osiem poziomów. W podgrzewaczu PTC zastosowanym w klasie E dostępnych jest siedem poziomów. Sterowanie odbywa się w zależności od gospodarki energią elektryczną i zapotrzebowania na podgrzewanie, tj. wymaganego komfortu termicznego. W przypadku regulatorów o wysokiej funkcjonalności, sterowanie elektronicznymi układami mocy odbywa się np. bezstopniowo przez wewnętrzną magistralę LIN lub CAN pojazdu. Umożliwia to każdorazowo optymalne wykorzystanie do podgrzewania prądu udostępnianego przez instalację elektryczną. Oprócz zabezpieczenia przed przepięciem, zwarciem i zamianą biegunowości zasilania, elektroniczne układy mocy o dużej funkcjonalności zawierają zabezpieczenie nadprądowe każdego z poziomów, zabezpieczenie płytki drukowanej przed przegrzaniem oraz układ monitorowania napięcia. Regulator o wysokiej funkcjonalności można diagnozować przy użyciu pamięci EPROM, umożliwiającej również definiowanie wariantów systemu. (EPROM = Erasable Programmable Read Only Memory, czyli programowana pamięć tylko do odczytu, której zawartość można ponownie skasować). Nowe projekty Nowa generacja podgrzewaczy PTC, odróżniająca się od poprzednich mniejszą masą, mniejszym spadkiem ciśnienia (niższa moc dmuchawy) i niższymi kosztami produkcji. Charakterystyka techniczna: Dogrzewanie elektryczne; moc 1 2 kw Źródło ciepła: ceramiczne elementy PTC z samoczynną regulacją, maks. temperatura na powierzchni ceramicznej 150 C, przy braku przepływu powietrza w instalacji ogrzewania Doskonałe przekazywanie ciepła dzięki zastosowaniu technologii żeber falistych, przy niewielkim spadku ciśnienia w doprowadzanym powietrzu Sterowanie stopniowe lub liniowe przez przekaźniki lub elektroniczny układ sterowania Wysoka szybkość działania i stopień sprawności Modułowa konstrukcja umożliwia optymalne dopasowanie do dostępnej ilości miejsca na montaż w pojeździe W pełni bezpieczne w działaniu, nie stwarzają zagrożenia dla sąsiadujących elementów dzięki samoistnemu ograniczaniu temperatury (charakterystyka PTC) Ze względu na niski spadek ciśnienia, wymagany niewielki wzrost mocy dmuchawy 34 35

36 DIAGNOSTYKA, KONSERWACJA I NAPRAWY DIAGNOSTYKA, KONSERWACJA I NAPRAWY Płyn chłodzący, ochrona przed mrozem i korozją Płyn chłodzący używany/nowy Płyn chłodzący to termin zbiorczy używany w odniesieniu do cieczy chłodzących używanych w układach chłodzenia. Płyn chłodzący chroni przed mrozem, przegrzaniem i smaruje układ. Jego zadaniem jest odbieranie ciepła wytwarzanego przez silnik i odprowadzanie go przez chłodnicę. Płyn chłodzący jest mieszaniną wody i środka przeciwko zamarzaniu (glikolu/etanolu), zawierającego różne dodatki (substancje gorzkie, krzemiany, substancje zapobiegające utlenianiu, substancje zabiegające spienianiu) i nadające mu kolor. Substancje gorzkie zapobiegają przypadkowemu wypiciu płynu chłodzącego. Krzemiany tworzą warstwę ochronną na powierzchniach metalowych i zapobiegają m. in. powstawaniu osadów kamienia. Przeciwutleniacze zapobiegają korozji elementów. Substancje zabiegające spienianiu nie dopuszczają do powstawania piany. Glikol utrzymuje elastyczność węży i uszczelek oraz podwyższa temperaturę wrzenia płynu chłodzącego. Proporcja wody i środka przeciwmrozowego w wodzie powinna wynosić od 60:40 do 50:50. Zapewnia to z reguły ochronę przed zamarzaniem do temperatury od -25 C do -40 C. Proporcja może wynosić minimalnie 70:30 i maksymalnie 40:60. Dalsze zwiększanie udziału środka przeciwko zamarzaniu (np. w stosunku 30:70) nie powoduje obniżenia temperatury zamarzania. Inaczej jest w przypadku nierozcieńczonego środka przeciwko zamarzaniu, który zamarza już przy temperaturze ok. -13 C, a przy temperaturach powyższej 0 C nie odprowadza wystarczającej ilości ciepła wytwarzanego przez silnik. W ten sposób silnik przegrzewa się. Dzięki bardzo wysokiej temperaturze wrzenia glikolu, prawidłowy stosunek zmieszania i odpowiednie ciśnienie w układzie chłodzenia pozwalają zwiększyć temperaturę wrzenia płynu chłodzącego do 135 C. Dlatego również w krajach o cieplejszym klimacie ważne jest zapewnienie odpowiedniego stężenia koncentratu w płynie chłodzącym. Należy zawsze przestrzegać zaleceń producenta, typowy skład może wynosić 40:60% lub 50:50% przy zastosowaniu wody zobojętnionej (o jakości wody pitnej). Płyn chłodzący lub jego dodatki z biegiem lat tracą swoje właściwości, tzn. część dodatków ulega zużyciu. Jeżeli na przykład zużyciu uległy dodatki antykorozyjne, to czynnik zabarwia się na brązowo. Z tego względu niektórzy producenci pojazdów zalecają wymianę płynu chłodzącego w określonych interwałach. Tym niemniej, układy chłodzenia nowszych pojazdów są coraz częściej napełniane tak zwanymi płynami chłodzącymi Long Life (np. VW G12++ / G13). W normalnych warunkach (gdy nie nastąpi zanieczyszczenie), wymiana płynu chłodzącego nie jest wymagana w ogóle (VW) lub dopiero po 15 latach / co km (nowsze modele Mercedesa). Płyn chłodzący należy zasadniczo wymieniać wtedy, gdy pojawią się zanieczyszczenia (olej, korozja) oraz w pojazdach, w których nie zastosowano płynu chłodzącego typu Long Life. Koniecznie przestrzegać wskazówek producenta pojazdu dotyczących specyfikacji, cykli wymiany, proporcji mieszanki i mieszalności środków przeciwmrozowych. Płyn chłodzący nie może przedostać się do wód gruntowych ani też być odprowadzany przez separator oleju. Czynnik należy oddzielnie zebrać i zutylizować.

37 Konserwacja chłodnicy Chłodnica nie wymaga konserwacji, ponieważ podczas produkcji dodaje się do niej środek ochronny wewnątrz i na zewnątrz (specjalny środek Behr). Możliwe jest czyszczenie myjką parową pod niskim ciśnieniem (od wewnątrz na zewnątrz), podobnie jak w przypadku skraplaczy. Także do czyszczenia z zewnątrz można używać sprężonego powietrza pod obniżonym ciśnieniem. Płukanie układu chłodzenia W razie zanieczyszczenia płynu chłodzącego konieczne jest jego spuszczenie i przepłukanie układu. Możliwe zanieczyszczenia: olej (uszkodzona uszczelka głowicy silnika) rdza (korozja wewnętrzna silnika) aluminium (korozja wewnętrzna chłodnicy) substancje obce (dodatki, środki uszczelniające) ciała obce (uszkodzona pompa płynu chłodzącego) Zależnie od stopnia zabrudzenia układ chłodzenia należy przemywać ciepłą wodą lub specjalnym płynem do płukania. W zależności od producenta pojazdu i objawów, występują różne procedury płukania. Przykładowo w pojazdach marki Audi w przypadku zabarwienia płynu chłodzącego na brązowo i reklamacji skuteczności ogrzewania konieczne jest przepłukanie układu specjalnym płynem. W trakcie kilkakrotnego płukania należy wymontować termostat i zmierzyć wydajność ogrzewania przed i po płukaniu. Firma Opel zwraca np. uwagę w modelach Corsa B, Vectra B i Omega B do roku modelowego 1997 na fakt, że przyczyną przegrzania silnika może być zatkana chłodnica. W tej sytuacji układ należy przepłukać ciepłą wodą (> 50 C), a oprócz chłodnicy wymienić też wszystkie elementy, przez które przepływa płyn chłodzący (nagrzewnicę, głowicę cylindra itd.). Stopień zanieczyszczenia i instrukcje producenta pojazdu określają tym samym sposób postępowania oraz stosowany czynnik płuczący. Należy bezwzględnie pamiętać, że ze względów konstrukcyjnych (np. z powodu płaskiego orurowania) w nowoczesnych układach chłodzenia nie jest możliwe przepłukanie wszystkich elementów; takie elementy należy wymienić. Dotyczy to szczególnie następujących elementów: Termostat Chłodnica Zawory elektryczne Korek wlewowy Wymiennik ciepła Jeżeli w wyniku zanieczyszczenia (olejem, rdzą) nie można już rozpoznać poziomu płynu chłodzącego w zbiorniku wyrównawczym, konieczna jest również wymiana tego zbiornika. Termostat i korek wlewowy należy z zasady wymienić na nowe. Przy stosowania specjalnych środków do czyszczenia układów chłodzenia należy pamiętać, że nie atakują one materiałów uszczelniających i nie mogą się przedostawać do wody gruntowej wzgl. nie wolno ich odprowadzać przez separator oleju. Środki czyszczące należy zebrać razem z płynem chłodzącym i oddzielnie usunąć. Po wypłukaniu układ należy napełnić go nowym płynem chłodzącym zgodnie z instrukcjami producenta pojazdu (specyfikacja, stosunek zmieszania), odpowietrzyć i skontrolować pod kątem działania i szczelności

38 DIAGNOSTYKA, KONSERWACJA I NAPRAWY Odpowietrzanie układu podczas napełniania Powietrze w układzie chłodzenia pojazdów stanowi obecnie powszechny problem. Pęcherzyki powietrza powstają przez usytuowanie chłodnicy lub zbiornika buforowego na poziomie silnika pojazdu lub nawet pod nim. W wyniku tego całkowite odpowietrzenie układu chłodzenia po naprawie lub wymianie płynu chłodzącego może stanowić poważne wyzwanie. Powietrze pozostające w układzie chłodzenia znacznie ogranicza cyrkulację płynu chłodzącego i może prowadzić do przegrzania silnika oraz poważnych uszkodzeń będących jego następstwem. Pomocne jest tutaj specjalne narzędzie do napełniania i odpowietrzania układów chłodzenia. Tester ciśnienia Pozwala on: usuwać pęcherzyki powietrza znajdować miejsca nieszczelności przeprowadzić szybkie ponowne napełnienie układu chłodzenia System Airlift podłącza się do chłodnicy lub zbiornika wyrównawczego za pomocą dołączonego łącznika. Następnie podłącza się wąż sprężonego powietrza, służący normalnie do zasilania narzędzi pneumatycznych. Przez specjalny zawór następuje wytworzenie silnego podciśnienia w układzie chłodzenia. Kolejnym krokiem jest podłączenie dostarczonego w zestawie węża ssącego i zassanie mieszaniny wody oraz środka zapobiegającego zamarzaniu z czystego pojemnik z płynem chłodzącym (wiadro, konewka). Za pomocą manometru, który mierzy podciśnienie w systemie Airlift, można jednocześnie sprawdzić szczelność całego układu. Kontrola układu chłodzenia przez badanie ciśnienia i spadku ciśnienia Do kontroli układu chłodzenia pod kątem nieszczelności polecamy urządzenie do kontroli ciśnienia. Za pomocą pompy ręcznej w układzie chłodzenia podnosi sie ciśnienie. Poprzez obserwację manometru można w przypadku spadku ciśnienia podejrzewać nieszczelność układu chłodzącego. Dzięki uniwersalnemu łącznikowi lub adapterowi przeznaczonemu do konkretnego pojazdu, można podłączyć pompę przez szybkozłącze do prawie każdego typowego pojazdu ciężarowego, osobowego, a także maszyny rolniczej i budowlanej. W przypadku trudnych do wykrycia wycieków płynu chłodzącego można wcześniej dodać środek kontrastowy i wykryć wyciek światłem lampy UV.

39 Typowe uszkodzenia Ilustracje przedstawiają typowe uszkodzenia, powodowane przez różne przyczyny. Powstawanie korozji w wyniku nieprawidłowego lub zestarzałego płynu chłodzącego Chłodnica płynu chłodzącego Wszystkie usterki powodują zmniejszenie wydajności chłodnicy. Nowoczesne chłodnice płynu chłodzącego nie są najczęściej możliwe do naprawienia, gdyż spawanie aluminium jest z reguły dość skomplikowane a przy drobnych kanalikach może dochodzić do ich zatykania. Stosowanie uszczelniaczy jest niedozwolone, gdyż może prowadzić to do zapychania się chłodnicy i obniżenia jej wydajności. Nagrzewnica kabiny Osady kamienia oraz stosowanie środków uszczelniających mogą prowadzić do zapychania się wymienników ciepła, podobnie jak chłodnic. Można je częściowo usunąć przez płukanie odpowiednimi środkami czyszczącymi. Należy przy tym uwzględniać informacje od producenta pojazdu. Osady kamienia są spowodowane stosowaniem samej wody (bez dodatków uszlachetniających). Wymiennik ciepła z osadem kamienia kotłowego 38 39

40 DIAGNOSTYKA, KONSERWACJA I NAPRAWY Kontrola i diagnostyka układu chłodzenia Tester ciśnienia W przypadku usterek w układzie chłodzenia, np. takich jak: niedostateczna moc ogrzewania, silnik nie rozgrzewa się do temperatury roboczej lub przegrzewa się, przyczynę można odszukać prostymi sposobami. Po pierwsze należy sprawdzić układ chłodzenia pod kątem wystarczającej ilości płynu, zanieczyszczeń, zawartości dodatku przeciwko zamarzaniu oraz nieszczelności. Należy też zwrócić uwagę na naprężenie paska klinowego, zwykłego lub wielorowkowego. Następnie przyczynę błędu można określić, zależnie od objawów, obserwując elementy układu lub przez pomiar temperatur w następujący sposób: Przegrzanie silnika: Czy wyświetlana temperatura jest realistyczna? (w razie potrzeby sprawdzić czujnik temperatury płynu chłodzącego i przyrząd wskazujący) Czy chłodnica płynu chłodzącego i elementy znajdujące się wcześniej (skraplacz) są wolne od zanieczyszczeń, aby mogły zapewniać nieograniczony przepływ powietrza? (w razie potrzeby wyczyścić elementy) Czy wentylator chłodnicy lub wentylator dodatkowy są sprawne? (kontrola temperatury załączenia, bezpiecznika, termostatu, sterownika ilości powietrza, kontrola pod kątem uszkodzeń mechanicznych) Czy otwiera się termostat? (pomiar temperatury przed i za termostatem, ew. demontaż termostatu i kontrola w kąpieli wodnej) Czy chłodnica płynu chłodzącego nie jest zatkana? (pomiar temperatury na wlocie i wylocie chłodnicy, pomiar przepływu ilościowego) Czy pracuje pompa płynu chłodzącego? (sprawdzić, czy wirnik pompy nie jest luźno osadzony na wałku napędowym) Czy zawór nadmiarowy/podciśnieniowy w korku wlewu chłodnicy lub zbiornika wyrównawczego jest sprawny? (w razie potrzeby użyć pompy testowej, sprawdzić, czy uszczelka korka jest na miejscu lub nie jest uszkodzona)

41 Silnik nie jest ciepły: Czy wskazywana temperatura jest realistyczna? (w razie potrzeby sprawdzić czujnik temperatury płynu chłodzącego i przyrząd wskazujący) Czy termostat jest ciągle otwarty? (Zmierzyć temperaturę przed i za termostatem, w razie potrzeby wymontować termostat i sprawdzić w kąpieli wodnej) Czy wentylator chłodnicy lub wentylator dodatkowy są włączone cały czas? (kontrola temperatury załączenia, termostatu, sterownika wentylatora) Ogrzewanie nie ma właściwej wydajności: Czy silnik osiąga temperaturę roboczą lub czy płyn chłodzący nagrzewa się? (W razie potrzeby wykonać pierwsze kroki kontrolne podane w punkcie Silnik nie nagrzewa się ) Czy otwiera się zawór ogrzewania? (kontrola sterowania elektrycznego lub cięgna i zaworu) Czy nie nastąpiło zatkanie chłodnicy ogrzewania (nagrzewnicy wnętrza)? (Pomiar temperatury na wlocie i wylocie wymiennika ciepła, pomiar natężenia przepływu) Czy działa układ sterowania klapką? (kontrola ustawień klap i położeń krańcowych, funkcji napływu powietrza z zewnątrz i zamkniętego obiegu powietrza, dysz nawiewu powietrza) Czy pracuje dmuchawa nawiewowa kabiny? (odgłosy, poziomy obrotów) Czy filtr przeciwpyłkowy nie jest zanieczyszczony lub występuje przepływ powietrza? (sprawdzić filtr przeciwpyłkowy, sprawdzić kanały wentylacyjne pod kątem szczelności) 40 41

42 STEROWANY GRUNDLAGEN ELEKTRONICZNIE DER KLIMATISIERUNG UKŁAD CHŁODZENIA STEROWANY ELEKTRONICZNIE UKŁAD CHŁODZENIA (NP. SILNIK VW 1,6 L APF) Poziom temperatury płynu chłodzącego Obciążenie Obciążenie częściowe 95 C 110 C Prędkość obrotowa Pełne obciążenie 85 C - 95 C Poziom temperatury płynu chłodzącego w zależności od obciążenia silnika Od niezawodności chłodzenia silnika zależy też jego moc. W przypadku chłodzenia sterowanego termostatem temperatura płynu chłodzącego wynosi w zakresie częściowych obciążeń silnika od 95 C do 110 C, a w zakresie pełnego obciążenia od 85 C do 95 C. Wyższe temperatury w zakresie częściowych obciążeń zapewniają korzystniejsze parametry pracy, mające wpływ na zużycie paliwa i zawartość szkodliwych substancji w spalinach. Niższe temperatury w zakresie pełnego obciążenia zwiększają moc silnika. Zassane powietrze jest ogrzewane słabiej, co prowadzi do wzrostu mocy. Sterowany elektronicznie układ chłodzenia przegląd Obudowa rozdzielacza płynu chłodzącego Przepływ do przodu Przepływ powrotny Termostat sterowany elektronicznie *z programu do samoedukacji VW Audi 222 / Elektronicznie sterowany układ chłodzenia

43 Opracowanie sterowanego elektronicznie układu chłodzenia miało na celu regulowanie temperatury pracy silnika do wartości zadanej zależnej od obciążenia. Zgodnie z charakterystykami zapisanymi w sterowniku silnika, podgrzewany elektrycznie termostat oraz wielostopniowy wentylator chłodnicy zapewniają optymalną temperaturę pracy silnika. W ten sposób wydajność chłodzenia może być optymalizowana w całym zakresie mocy i obciążenia silnika. Różnice względem zwykłych układów chłodzenia: integracja z obiegiem chłodzenia przy minimalnych zmianach konstrukcyjnych Obudowa rozdzielacza płynu chłodzącego i termostat stanowią jeden moduł konstrukcyjny Termostat montowany w bloku silnika zostaje wyeliminowany W sterowniku silnika zapisane są dodatkowe charakterystyki sterowanego elektronicznie układu chłodzenia Zalety dostosowania temperatury płynu chłodzącego do aktualnego stanu silnika: redukcja zużycia paliwa w zakresie częściowych obciążeń redukcja emisji CO i węglowodorów Obudowa rozdzielacza płynu chłodzącego Obudowa rozdzielacza płynu chłodzącego jest zamontowana zamiast króćca bezpośrednio do głowicy cylindra. Należy ją rozumieć jako element dwupoziomowy. Z górnego poziomu pojedyncze części zasilane są płynem chłodzącym. Wyjątkiem jest dopływ do pompy płynu chłodzącego. Na dolnym poziomie obudowy rozdzielacza podłączony jest odpływ płynu chłodzącego z poszczególnych elementów. Pionowy kanał łączy ze sobą górny i dolny poziom. Czujnik temperatury płynu chłodzącego Termostat otwiera i zamyka pionowy kanał za pomocą niewielkiej tarczy zaworu. Obudowa rozdzielacza płynu chłodzącego stanowi praktycznie punkt dystrybucji płynu chłodzącego do małego i dużego obiegu płynu chłodzącego. Górny poziom z dopływem płynu chłodzącego z silnika Dopływ do chłodnicy Górny poziom do wymiennika ciepła Dolny poziom Przepływ powrotny z chłodnicy do chłodnicy oleju przekładniowego Kanał z górnego na dolny poziom Przyłącze termostatu ogrzewania Moduł sterujący płynu chłodzącego Moduł sterujący płynu chłodzącego Chłodnica oleju przepływu powrotnego z wymiennika ciepła 42 43

44 STEROWANY GRUNDLAGENELEKTRONICZNIE DER KLIMATISIERUNG UKŁAD CHŁODZENIA Moduł sterujący płynu chłodzącego Siłownik objętościowy Rozdzielacz zamykający długi obieg płynu chłodzącego Tarcza zaworu zamykająca krótki obieg płynu chłodzącego Siłownik objętościowy Sprężyna Popychacz Przyłącze regulatora obiegu płynu chłodzącego Rezystor grzewczy Elementy funkcyjne: termostat (z rozszerzalnym elementem woskowym) oporowy element grzejny w elemencie woskowym sprężyny dociskające do mechanicznego zamykania kanałów płynu chłodzącego, 1 duża i 1 mała tarcza zaworu Sposób działania: Termostat w obudowie rozdzielacza płynu chłodzącego jest stale otoczony przez płyn. Element woskowy reguluje temperaturę w stanie nieogrzanym jak dotychczas, ale jest przystosowany do innej temperatury. Temperatura płynu chłodzącego upłynnia wosk, który zwiększa objętość. Długi i krótki obieg płynu chłodzącego Jak w przypadku poprzednich obiegów, także tutaj występują dwa obiegi, które są w tym przypadku regulowane. Krótki obieg, wykorzystywany przy uruchamianiu zimnego silnika oraz przy obciążeniu częściowym, służy do szybkiego nagrzewania silnika. Nie działa jeszcze chłodzenie silnika sterowane polem charakterystyk. Termostat znajdujący się w obudowie rozdzielacza płynu chłodzącego blokuje powrót z chłodnicy płynu chłodzącego i otwiera krótszy odcinek do pompy płynu chłodzącego. Chłodnica nie jest włączona do obiegu płynu chłodzącego. To zwiększenie objętości powoduje skok popychacza. Normalnie (bez zasilania elektrycznego) skok ten jest zgodny z nowym profilem termicznym odpowiadającym 110 C temperatury płynu chłodzącego na wylocie silnika. W elemencie woskowym znajduje się oporowy element grzejny. Gdy jest on zasilany, dodatkowo nagrzewa wosk, w wyniku czego skok popychacza, czyli ruch regulujący, nie jest już zależny tylko od temperatury płynu, lecz od wartości zadanej przekazanej zgodnie z charakterystyką przez sterownik silnika.

45 Długi obieg płynu chłodzącego jest otwierany przez termostat po osiągnięciu temperatury ok. 110 C lub w zależności od obciążenia silnika zgodnie z zapisaną w sterowniku charakterystyką. Chłodnica jest teraz włączona w obieg płynu chłodzącego. Do wspomagania chłodzenia przez przedmuch powietrza podczas jazdy lub na obrotach jałowych, w razie potrzeby załączane są wentylatory elektryczne. Elektroniczny układ sterowania: przegląd Do sterownika silnika zostały dodane czujniki i elementy wykonawcze sterowanego elektronicznie układu chłodzenia: zasilanie termostatu (wyjście) sygnał temperatury w układzie powrotnym z chłodnicy (wejście) sterowanie wentylatora chłodnicy (2 wyjścia) pozycja potencjometru sterownika ogrzewania (wejście) Obliczanie wartości funkcji względem charakterystyki termicznej odbywa się co sekundę. Na podstawie obliczonych wartości funkcji ma miejsce sterowanie układem, czyli: Aktywacja (zasilenie) oporowego elementu grzejnego w termostacie w celu otwarcia długiego obiegu płynu chłodzącego (regulacja temperatury płynu chłodzącego). Sterowanie wentylatorów chłodnicy w celu szybszego obniżenia temperatury płynu. W zakresie pozostałych wymaganych informacji wykorzystuje się czujniki sterownika silnika. Prędkość obrotowa silnika Termostat w układzie chłodzenia silnika sterowanym charakterystyką termiczną Przepływomierz masowy powietrza i temperatura zasysanego powietrza ECU Temperatura czynnika chłodzącego (wylot silnika) Temperatura czynnika chłodzącego (wylot chłodnicy) CAN Sterownik wentylatora płynu chłodzącego Potencjometr wyboru temperatury Diagnostyka Wentylator płynu chłodzącego 2 Przełącznik położenia klapy temperatury Sygnał prędkości (ABS) Wentylator płynu chłodzącego 1 Zawór nagrzewnicy (dwudrożny) 44 45

46 STEROWANY GRUNDLAGEN ELEKTRONICZNIE DER KLIMATISIERUNG UKŁAD CHŁODZENIA Regulacja temperatury płynu chłodzącego przy żądaniu ogrzewania Podczas jazdy między zakresem obciążeń częściowych i pełnego obciążenia silnika temperatura płynu chłodzącego może się zmieniać w przedziale od 85 C do 110 C. Różnica temperatur wynosząca 25 C byłaby w nieprzyjemny sposób zauważalna wewnątrz pojazdu przy włączonym ogrzewaniu. Kierowca musiałby ciągle regulować temperaturę. Na podstawie pozycji potencjometru elektroniczny moduł sterujący układu chłodzenia rozpoznaje żądaną przez kierowcę temperaturę i odpowiednio reguluje temperaturę płynu chłodzącego, np. od położenia pokrętła 70% = temperatura płynu chłodzącego 95 C. Gdy selektor temperatury opuści pozycję ogrzewanie wyłączone, otwiera się mikroprzełącznik tego selektora. Powoduje to sterowanie pneumatycznym zaworem rozdzielającym, co z kolei na zasadzie podciśnieniowej zamyka zawór odcinający dopływ płynu chłodzącego do nagrzewnicy. Częściowe obciążenie Częściowe obciążenie Pełne obciążenie Potencjometr Mikroprzełącznik Charakterystyka wartości zadane Sterowanie termostatem elektronicznego układu chłodzenia silnika (duży lub mały obieg płynu) jest zależne od charakterystyk termicznych. Są w nich określone odpowiednie wartości zadane temperatury. Decydujące znaczenie ma obciążenie silnika. Z obciążenia (przepływu masowego powietrza) i prędkości obrotowej wynika regulowana temperatura płynu chłodzącego. W drugiej charakterystyce zdefiniowane są wartości zadane temperatury zależne od prędkości jazdy i temperatury zasysanego powietrza. Wynika z nich zadana temperatura płynu chłodzącego. Niższa z wartości uzyskanych przez porównanie charakterystyk 1 i 2 przyjmowana jest jako wartość zadana, od której zależy sterowanie termostatem. Termostat jest uaktywniany dopiero gdy zostanie przekroczony określony próg temperatury, a temperatura płynu chłodzącego będzie poniżej wartości zadanej.

47 Czujnik temperatury płynu chłodzącego Czujniki temperatury są elementami z ujemnym współczynnikiem temperaturowym (NTC). Wartości zadane płynu chłodzącego są zapisane w sterowniku silnika jako charakterystyki. Wartości rzeczywiste temperatury płynu chłodzącego są mierzone w dwóch punktach układu i przesyłane do sterownika jako sygnały napięciowe. Temperatura rzeczywista płynu 1 bezpośrednio na wylocie płynu z silnika w rozdzielaczu płynu chłodzącego. Temperatura rzeczywista płynu 2 przy chłodnicy, przed wylotem płynu z chłodnicy. Działanie zastępcze: w razie awarii czujnika (wylot silnika) temperatury płynu chłodzącego regulacja temperatury płynu jest kontynuowana przy stałej wartości 95 C, aktywny jest stale stopień 1 obrotów wentylatora. W razie awarii czujnika (wyjście chłodnicy) temperatury płynu chłodzącego, regulacja pozostaje aktywna i aktywny jest ciągle 1 stopień obrotów wentylatora. Po przekroczeniu określonego progu temperatury uaktywniany jest stopień 2 obrotów wentylatora. W razie awarii obu czujników oporowy element grzejny jest zasilany maksymalną wartością napięcia i aktywny jest ciągle 2 stopień obrotów wentylatora. Zastosowanie sygnałów: porównanie wartości zadanych temperatury zdefiniowanych w charakterystykach a temperaturą rzeczywistą 1 daje w wyniku współczynnik wypełnienia impulsu zasilania oporowego elementu grzejnego w termostacie. Porównanie temperatur rzeczywistych płynu chłodzącego 1 i 2 stanowi podstawę sterowania elektrycznych wentylatorów płynu chłodzącego. Czujnik temperatury płynu chłodzącego 46 47

48 STEROWANY GRUNDLAGENELEKTRONICZNIE DER KLIMATISIERUNG UKŁAD CHŁODZENIA Termostat sterowany polem charakterystyk W elemencie woskowym termostatu z substancją zwiększającą objętość znajduje się oporowy element grzejny. Rozgrzewa on dodatkowo wosk, który zwiększa swoją objętość, co generuje skok x popychacza zgodnie z charakterystyką termiczną. Skok x określa odcinek mechanicznego ruchu termostatu. Elementem grzejnym steruje sterownik silnika za pośrednictwem charakterystyki i sygnału o modulowanej szerokości impulsu (PWM). W zależności od szerokości impulsu i czasu definiowane są różne parametry nagrzewania. Zasada: PWM low (brak napięcia) = wysoka temperatura płynu chłodzącego PWM high (napięcie) = niska temperatura płynu chłodzącego Rezystor grzewczy x Element woskowy Popychacz Woskowy element ustalający położenia popychacza termostatu Brak napięcia roboczego: Regulacja następuje tylko przez element zwiększający objętość. Poziom wentylatora 1 jest włączony na stałe. Ogrzewanie z wykorzystaniem termostatu nie służy do nagrzewania płynu chłodzącego, ogrzewa ono w ukierunkowany sposób = reguluje termostat otwierający duży obieg płynu chłodzącego. Przy zatrzymanym lub uruchamianym silniku nie jest doprowadzane napięcie.

49 Podsumowanie Nowoczesne układy chłodzenia stały się bardziej zaawansowane technicznie, podobnie jak pozostałe systemy stosowane obecnie w motoryzacji. Do zrozumienia i diagnozowania współczesnych nowoczesnych systemów termicznych nie wystarczy już podstawowa wiedza. Wymagane są kompetencje systemowe, dokumentacja techniczna i umiejętność logicznego myślenia. DAWNIEJ STOSOWANE BYŁO CHŁODZENIE SILNIKA, DZIŚ MAMY DO CZYNIENIA Z SYSTEMAMI TERMICZNYMI. Podzespoły systemów termicznych 48 49

50 INFORMACJE GRUNDLAGEN TECHNICZNE DER KLIMATISIERUNG INFORMACJE TECHNICZNE Chłodnica płynu chłodzącego Ogólne informacje Chłodnice są montowane w strumieniu przepływu powietrza przez przód pojazdu i różnią się między sobą konstrukcją. Ich zadaniem jest oddawanie do otoczenia ciepła generowanego w silniku i odbieranego przez płyn chłodzący. W chłodnicy płynu chłodzącego lub przy niej mogą być zamontowane dodatkowe chłodnice, np. automatycznej skrzyni biegów. Chłodnica płynu chłodzącego Budowa / zasada działania Najważniejszym elementem modułu chłodzącego jest chłodnica płynu chłodzącego. Składa się ona z bloku chłodnicy i zbiorników wody wraz ze wszystkimi potrzebnymi przyłączami i elementami mocującymi. Sam rdzeń składa się z ożebrowania czyli układu rurkowo-blaszkowego, dna sitowego i ram bocznych. Zwykłe chłodnice posiadają zbiorniki płynu chłodzącego wykonane z poliamidu wzmacnianego włóknem szklanym. Zbiorniki mocowane są do rdzenia połaczeniem zaciskanym z uszczelką. Aktualnym trendem są chłodnice wykonane w całości z aluminium, które cechuje mniejszy ciężar i głębokość montażu. Ponadto można je w 100% poddawać recyklingowi. Schładzanie płynu chłodzącego odbywa się przez żeberka (siatka). Powietrze z zewnątrz przepływające przez kratkę chłodnicy odbiera ciepło z płynu chłodzącego. Ze względu na konstrukcję, rozróżnia się chłodnice z przepływem pionowym i poprzecznym. W przypadku chłodnic opadowych płyn wpływa do chłodnicy górą, a wypływa dołem. W chłodnicach poprzecznych płyn chłodzący wpływa z jednej, a wypływa z drugiej strony chłodnicy. Jeśli w chłodnicy z przepływem poprzecznym wlot i wylot znajdują się z jednej strony, to zbiorniki są dzielone. Płyn chłodzący przepływa wówczas przez chłodnicę w jej górnej i dolnej części przeciwbieżnie. Chłodnice z przepływem poprzecznym mają dzięki swojej konstrukcji mniejszą wysokość i stosuje się je przeważnie w samochodach osobowych Zbiornik wody 2. Chłodnica oleju 3. Uszczelki 4. Żebra chłodzące (siatka) 5. Blachy boczne 6. Spód 7. Rura chłodząca

51 Skutki awarii Defekt chłodnicy może się objawiać w następujący sposób: Niewystarczająca wydajność chłodzenia Podwyższona temperatura silnika Stale uruchomiony wentylator chłodnicy Słaba wydajność klimatyzacji Możliwe są następujące przyczyny: Ubytek płynu chłodzącego w wyniku uszkodzenia chłodnicy (uderzenie kamienia, wypadek) Ubytek płynu chłodzącego w wyniku korozji lub nieszczelności połączeń Zakłócona wymiana ciepła w wyniiu zanieczyszczeń zewnętrznych lub wewnętrznych (brud, owady, osad kamienia) Zanieczyszczony lub zbyt stary płyn chłodzący Osady kamienia kotłowego w chłodnicy Diagnostyka Czynności kontrolne w celu wykrycia usterki: Sprawdzić chłodnicę płynu chłodzącego pod kątem zewnętrznych uszkodzeń, w razie potrzeby wyczyścić sprężonym powietrzem pod zmniejszonym ciśnieniem lub strumieniem wody. Nie należy przy tym zbliżać się zanadto do listewek chłodnicy Sprawdzić chłodnicę pod kątem zewnętrznych uszkodzeń i nieszczelności (połączenia węży, obrzeża, listewki, obudowa z tworzywa sztucznego) Sprawdzić, czy płyn chłodzący nie jest przebarwiony lub zanieczyszczony (np. olejem przez uszkodzoną uszczelkę głowicy) oraz sprawdzić zawartość środka przeciwko zamarzaniu Sprawdzić przepływ płynu chłodzącego (zatkanie materiałami obcymi, środkiem uszczelniającym, osadami kamienia) Zmierzyć wejściową i wyjściową temperaturę płynu chłodzącego termometrem na podczerwień Korozja w chłodnicy 50 51

52 INFORMACJE GRUNDLAGENTECHNICZNE DER KLIMATISIERUNG Korek wlewu chłodnicy Ogólne informacje Często ignorowany ale ważny: korek chłodnicy. Oprócz hermetycznego zamknięcia wlewu chłodnicy lub zbiornika wyrównawczego, jego zadaniem jest zapewnienie, by w układzie nie powstawało zbyt wysokie ciśnienie ani podciśnienie. Z tego powodu korek wlewu jest wyposażony w zawór podciśnieniowy i zawór nadmiarowy. Zawór nadmiarowy służy do zwiększenia ciśnienia o ok. 0,3 1,4 bar. W zależności od tego temperatura wrzenia płynu chłodzącego wzrasta do C, poprawiając wydajność układu chłodzenia. Podczas stygnięcia, w hermetycznie zamkniętych układach powstawałoby podciśnienie. Ma temu zapobiegać zawór podciśnieniowy. Metalowy korek wlewowy Korek wlewowy z tworzywa sztucznego Budowa / zasada działania Wysoka temperatura płynu chłodzącego powoduje wzrost ciśnienia w układzie chłodzenia w wyniku wzrostu objętości płynu. Płyn jest wtłaczany do zbiornika. Ciśnienie w zbiorniku wzrasta. Zawór nadciśnieniowy w korku wlewowym chłodnicy otwiera się, pozwalając na wydostanie się powietrza. Podczas normalizowania się temperatury płynu chłodzącego w układzie chłodzenia powstaje podciśnienie. Płyn chłodzący jest odsysany ze zbiornika. W wyniku w zbiorniku tworzy się podciśnienie. Podciśnienie otwiera zawór kompensacji cisnienia w korku zbiornika. Do zbiornika napływa powietrze do chwili wyrównania ciśnienia. Zbiornik wyrównawczy

53 Zasady postępowania przy otwieraniu korka wlewu chłodnicy Zaczekać, aż układ chłodzenia ostygnie, a temperatura płynu chłodzącego spadnie poniżej 90 C Gdy silnik jest ciepły, układ chłodzenia jest pod ciśnieniem Nagle otwarcie korka układu chłodzenia grozi oparzeniem! Otworzyć korek wlewu chłodnicy do pierwszej zapadki (w wersjach zakręcanych o ½ obrotu) i spuścić ciśnienie z układu Nosić rękawice ochronne, okulary ochronne i odzież ochronną! Korek wlewowy ze złączem kontrolnym Kontrola działania Działanie zaworu korka wlewu chłodnicy można sprawdzić odpowiednim testerem (zgodnie z instrukcją producenta pojazdu). Manometr do kontroli ciśnienia 1. Zmierzyć ciśnienie otwarcia zaworu przez zwiększenie ciśnienia. 2. Zawór podciśnieniowy musi przylegać do gumowej uszczelki, dać się łatwo podnieść, a po puszczeniu sprężynować z powrotem. Behr Hella Service zaleca przy każdej wymianie chłodnicy również wymianę korka wlewu chłodnicy na nowy. Metalowy korek wlewowy z zaworem podciśnieniowym 52 53

54 INFORMACJE GRUNDLAGENTECHNICZNE DER KLIMATISIERUNG Płukanie układu chłodzenia W razie zanieczyszczenia układu chłodzenia konieczne jest spuszczenie płynu chłodzącego i przepłukanie układu. Możliwe zanieczyszczenia: olej (uszkodzona uszczelka głowicy silnika) rdza (korozja wewnętrzna silnika) aluminium (korozja wewnętrzna chłodnicy) substancje obce (dodatki, środki uszczelniające) ciała obce (uszkodzona pompa płynu chłodzącego) Badania wymontowanych z pojazdów chłodnic wykazały, że najczęstszym występujących w nim zanieczyszczeniem jest osad rdzy. Przyczynami jego powstawania są brak lub niedostateczna skuteczność czyszczenia po naprawie układu chłodzenia, używanie nieprawidłowych środków przeciwko zamarzaniu, a także ponowne wykorzystywanie raz spuszczonego płynu chłodzącego. Osad rdzy może zatykać wąskie kanały, przyspiesza także korozję nieosłoniętych powierzchni metalowych (efekt anodowy z wyżeraniem dziur ) oraz działa w układzie jak środek cierny, zwłaszcza w miejscach, w których ma miejsce odwrócenie kierunku przepływu. Czyszczenie W zależności od stopnia zanieczyszczenia, układ chłodzenia należy przemywać ciepłą wodą lub specjalnym płynem do płukania. W zależności od producenta pojazdu i objawów, występują różne procedury płukania. Przykładowo firma Audi wymaga w przypadku zabarwienia płynu chłodzącego na brązowo i reklamacji skuteczności ogrzewania, np. w modelu A6, przepłukania układu specjalnym płynem. W trakcie kilkakrotnego płukania należy wymontować termostat i zmierzyć wydajność ogrzewania przed i po płukaniu. Volkswagen wymaga użycia środka czyszczącego o działaniu odtłuszczającym i zastosowania następującej procedury: doprowadzić silnik do temperatury pracy spuścić płyn chłodzący w przypadku silników 4-cyl. wlać 3 l środka czyszczącego i uzupełnić wodą Emulsyjne osady w wymienniku ciepła z wkładkami zawirowującymi w przypadku silników 8-cyl. wlać 4 l środka czyszczącego i uzupełnić wodą pozwolić silnikowi pracować przez 20 min przy otwartym termostacie spuścić środek czyszczący powtarzać czynność tak długo, aż z układu zacznie wypływać czysty płyn czyszczący procedurę powtórzyć 2-krotnie z użyciem czystej wody napełnić układ płynem ze środkiem przeciwko zamarzaniu W przypadku wielu modeli firma Opel zwraca uwagę na to, że zatkana chłodnica może być przyczyną przegrzania silnika. W tej sytuacji układ należy przepłukać ciepłą wodą (> 50 C), a oprócz chłodnicy wymienić też wszystkie elementy, przez które przepływa płyn chłodzący (nagrzewnicę, głowicę cylindra itd.). Większość środków czyszczących zawiera kwas mrówkowy,

55 szczawiowy lub solny, który nie może pozostać w układzie. Dokładnie wypłukać układ! Niekiedy po oczyszczeniu układu uwidaczniają się niewidoczne wcześniej nieszczelności i przecieki. Często uzasadnia się to agresywnym działaniem środka czyszczącego. Właściwą przyczyną jest jednak występujący od dawna defekt, gdy szczelność układu zapewniały wyłącznie osadzone zanieczyszczenia. Behr Hella Service zaleca czyszczenie układu chłodzenia przed montażem w nim każdej nowej części. Przy stosowaniu środków do czyszczenia układów chłodzenia należy pamiętać, że nie atakują one materiałów uszczelniających i nie mogą przedostawać się do wód gruntowych, jak również nie wolno ich odprowadzać przez separator oleju. Środki czyszczące należy zebrać razem z płynem chłodzącym i oddzielnie usunąć. Po wypłukaniu układ należy napełnić nowym płynem chłodzącym zgodnie z instrukcjami producenta pojazdu (specyfikacja, stosunek zmieszania), odpowietrzyć i skontrolować pod kątem działania i szczelności. Stopień zanieczyszczenia i instrukcje producenta pojazdu określają sposób postępowania oraz czynnik płuczący. Środek przeciwko zamarzaniu = środek antykorozyjny! Należy pamiętać, że ze względów konstrukcyjnych (np. z powodu płaskiego orurowania) w nowoczesnych układach chłodzenia nie jest możliwe przepłukanie wszystkich elementów; takie elementy należy wymienić. Dotyczy to szczególnie następujących elementów: Termostat Chłodnica płynu chłodzącego Zawory elektryczne Korek wlewowy Nagrzewnica kabiny Jeżeli w wyniku zanieczyszczenia (olejem, rdzą) nie można już rozpoznać poziomu płynu chłodzącego w zbiorniku wyrównawczym, konieczna jest wymiana również tego zbiornika. Termostat i korek wlewu należy z zasady wymieniać zawsze. Zanieczyszczone podzespoły układu chłodzenia Chemiczny roztwór do czyszczenia 54 55

56 INFORMACJE GRUNDLAGEN TECHNICZNE DER KLIMATISIERUNG Pompy wody Ogólne informacje Pompy wody (ilustracja 1) są napędzane z reguły mechanicznie za pomocą paska zębatego lub paska klinowego wielorowkowego, tłocząc płyn chłodzący przez układ chłodzenia silnika. Pompy mogą być zamontowane bezpośrednio na silniku lub osobno. Ich kształt może być bardzo różny. Pompy wody muszą być odporne na duże wahania temperatury (od -40 C do ok C). Ze względu na zmienne prędkości obrotowe (od 500 do 8000 obr./ min) oraz ciśnienie dochodzące do 3 bar konieczna jest wysoka wytrzymałość łożysk i uszczelek. W celu oszczędności paliwa w przyszłości będą stosowane głównie pompy z napędem elektrycznym i elektroniczną regulacją. pompa płynu chłodzącego Budowa / zasada działania Mechaniczna pompa płynu chłodzącego składa się z następujących 5 podzespołów (rysunek): 1. Obudowa 2. Koło napędowe 3. Łożysko toczne 4. Uszczelnienie pierścieniem ślizgowym 5. Wirnik łopatkowy Z czasem jednak wirniki z tworzywa mogą skruszeć. Ślizgowy pierścień uszczelniający jest ciągle smarowany i chłodzony płynem chłodzącym. Ze względów konstrukcyjnych niewielkie ilości płynu chłodzącego mogą dostać się do pustej przestrzeni za uszczelnieniem i wyciec z otworu odciążającego pompy. Ewentualne ślady płynu chłodzącego nie muszą świadczyć o uszkodzeniu pompy. Koło napędowe i wirnik są umieszczone na wspólnym wale. Uszczelnienie pierścieniem ślizgowym uszczelnia wał pompy od zewnątrz. Ruch obrotowy wirnika powoduje przepływ płynu chłodzącego przez układ chłodzenia. Wirniki są wykonane najczęściej z tworzywa sztucznego lub metalu. Obciążenie łożyska w wirnikach z tworzywa sztucznego jest mniejsze. Jednocześnie posiadają one większą odporność na kawitację.

57 Skutki awarii Awaria pompy wody może objawiać się w następujący sposób: Odgłosy Ubytek płynu chłodzącego Niedostateczne chłodzenie /przegrzanie silnika Przyczyny mogą być następujące: Uszkodzenie mechaniczne: poluzowanie/pęknięcie wirnika łopatkowego uszkodzenie łożyska lub uszczelki uszkodzenie koła napędowego Zwężenie przekroju w wyniku korozji lub środka uszczelniającego Kawitacja: Uszkodzenie wirnika z powodu tworzenia się i rozpadania pęcherzyków pary w płynie chłodzącym Diagnostyka Wyciek płynu chłodzącego z pompy z powodu np.: Nałożenie nadmiernej ilości środka uszczelniającego resztki masy uszczelniającej mogą dostać się do obiegu płynu chłodzącego i np. uszkodzić uszczelnienie pierścieniem ślizgowym Poważne uszkodzenie elementów pompy, takich jak wirnik, obudowa, uszczelnienie pierścieniem ślizgowym i wał w wyniku korozji wżerowej: Stary/zużyty płyn chłodzący o wysokiej zawartości chlorków (związków soli) w połączeniu z wysokimi temperaturami. Korozja w całym układzie chłodzenia: Uszkodzona uszczelka głowicy cylindrów spaliny dostają się do układu chłodzenia. Niekorzystna zmiana wartości ph Nadmierny wyciek płynu chłodzącego z otworu odciążeniowego: Wywołany korozją w układzie chłodzenia Wskazówki dotyczące demontażu i montażu Podczas wymiany pompy wody należy postępować zgodnie z instrukcją dołączoną do opakowania oraz zasadami montażu określonymi przez producenta samochodu. Jeśli układ chłodzenia jest zanieczyszczony, należy go wypłukać. Płyn chłodzący do napełniania układu chłodzenia musi spełniać specyfikacje producenta samochodu. Układ napełnić i odpowietrzyć zgodnie z zaleceniami producenta samochodu. Nieprawidłowe zamontowanie pompy może spowodować przegrzanie silnika, uszkodzenie rozrządu lub uszkodzenie silnika. Informacje na temat używania, specyfikacji i terminów wymiany płynu chłodzącego można znaleźć w odpowiedniej informacji technicznej Płyny chłodzące

58 INFORMACJE GRUNDLAGENTECHNICZNE DER KLIMATISIERUNG Zbiornik wyrównawczy Ogólne informacje Zbiornik wyrównawczy w układzie chłodzenia jest wykonany najczęściej z tworzywa sztucznego i służy do przyjmowania zwiększającego objętość płynu chłodzącego. Jest on z reguły zamontowany tak, że stanowi najwyższy punkt układu chłodzenia. W celu kontroli poziomu płynu chłodzącego jest on przezroczysty i posiada znaczniki Min i Max. Ponadto istnieje możliwość zamontowania czujnika poziomu. Zawór w korku zbiornika wyrównawczego umożliwia wyrównywanie ciśnienia w układzie chłodzenia. Zbiornik wyrównawczy Budowa / zasada działania Zwiększenie temperatury płynu chłodzącego powoduje wzrost ciśnienia w układzie chłodzenia w wyniku wzrostu objętości płynu. Powoduj to wzrost ciśnienia w zbiorniku wyrównawczym, przez co zawór nadciśnieniowy w korku wlewu otwiera się, pozwalając na wydostanie się powietrza. Podczas normalizacji temperatury płynu chłodzącego w układzie chłodzenia powstaje podciśnienie. Płyn chłodzący jest odsysany ze zbiornika. W wyniku w zbiorniku również tworzy się podciśnienie i otwiera się zawór kompensacji podciśnienia w korku zbiornika. Do zbiornika napływa powietrze do chwili wyrównania ciśnienia. Funkcja zbiornika wyrównawczego

59 Skutki awarii Uszkodzony zbiornik wyrównawczy lub korek można rozpoznać po następujących objawach: Ubytek płynu chłodzącego (wyciek) z różnych elementów układu lub samego zbiornika wyrównawczego Nadmierna temperatura płynu chłodzącego lub silnika Pęknięty lub rozerwany zbiornik wyrównawczy lub inne elementy układu Przyczyny mogą być następujące: Nadmierne ciśnienie w układzie chłodzenia, spowodowane przez wadliwy zawór w korku wlewu Zmęczenie materiału Diagnostyka Czynności kontrolne w celu wykrycia usterki: Sprawdzić poziom płynu chłodzącego i zawartość środka przeciw zamarzaniu Zwrócić uwagę na przebarwienia/zanieczyszczenia (olej, środek uszczelniający, osady kamienia) płynu chłodzącego Sprawdzić szczelność i działanie termostatu, chłodnicy, wymiennika ciepła, przewodów i złączek Przeprowadzić kontrolę układu chłodzenia Zwrócić uwagę na obecność powietrza w układzie chłodzenia, odpowietrzyć układ zgodnie z instrukcją producenta pojazdu Jeśli wszystkie punkty zostały wykonane bez usterek, należy wymienić korek zbiornika wyrównawczego. Kontrola zaworu w korku jest trudna do przeprowadzenia

60 INFORMACJE GRUNDLAGENTECHNICZNE DER KLIMATISIERUNG Nagrzewnica kabiny Ogólne informacje Wymiennik ciepła jest zamontowany w module wentylacji wnętrza pojazdu. Przepływa przez niego płyn chłodzący. Powietrze wewnątrz pojazdu jest kierowane na wymiennik ciepła i w nim podgrzewane. Budowa / zasada działania Nagrzewnica kabiny, podobnie jak chłodnica płynu chłodzącego, składa się z połączonego mechanicznie systemu rur i żeber. Również tutaj widoczny jest trend do stosowania całkowicie aluminiowych konstrukcji. Przez nagrzewnicę kabiny przepływa płyn chłodzący. Natężenie przepływu jest regulowane przede wszystkim przez zawory sterowane mechanicznie lub elektrycznie. Podgrzewanie powietrza wewnątrz pojazdu następuje przez żebra chłodzące (siatkę) wymiennika ciepła. Strumień powietrza wytwarzany przez dmuchawę wewnętrzną lub podmuch powietrza podczas jazdy jest prowadzony przez nagrzewnicę kabiny, nagrzaną przez płyn chłodzący. Nagrzane w ten sposób powietrze trafia do wnętrza pojazdu. Całkowicie aluminiowa nagrzewnica wnętrza pojazdu

61 Skutki awarii Uszkodzona lub nieprawidłowo działająca nagrzewnica kabiny może się objawiać w następujący sposób: Niedostateczna wydajność ogrzewania Ubytek płynu chłodzącego Słodkawy zapach we wnętrzu pojazdu Zaparowane szyby Niedostateczny przepływ powietrza Możliwe są następujące przyczyny: Zakłócona wymiana ciepła z powodu zanieczyszczeń zewnętrznych lub wewnętrznych (korozja, dodatki do płynu chłodzącego, brud, osady kamienia) Ubytek płynu chłodzącego z powodu korozji Ubytek płynu chłodzącego z powodu nieszczelności połączeń Zabrudzony filtr kabinowy Zanieczyszczony lub zatkany układ wentylacji (liście) Wadliwe sterowanie klap w układzie wentylacji wnętrza Diagnostyka Czynności kontrolne w celu wykrycia usterki: Zwrócić uwagę na zapachy i parowanie szyb Sprawdzić filtr kabinowy Sprawdzić szczelność nagrzewnicy kabiny (przyłącza węży, obrzeża, siatka) Zwrócić uwagę na zanieczyszczenia / przebarwienia płynu chłodzącego Sprawdzić przepływ płynu chłodzącego (zatkanie materiałami obcymi, osady kamienia, korozja) Zmierzyć temperaturę na wlocie i wylocie chodnicy Zwrócić uwagę na zapchany układ wentylacji lub znajdujące się w nim ciała obce Sprawdzić sterowanie klapami (obieg zamknięty / świeże powietrze) Całkowicie aluminiowa nagrzewnica wnętrza z wbudowanym dogrzewaczem PTC 60 61

62 INFORMACJE GRUNDLAGEN TECHNICZNE DER KLIMATISIERUNG Wentylator Visco Ogólne informacje Odprowadzanie ciepła pracy z silników samochodów użytkowych oraz silników samochodów osobowych dużej mocy wymaga, oprócz wydajnej chłodnicy, również wentylatora i odpowiednich napędów, które zapewniają skuteczny dopływ powietrza do chłodnicy. Wentylatory Visco składają się z wirnika z łopatkami i sprzęgła Visco. Stosuje się je w silnikach wbudowanych wzdłużnie, są one zabudowane za chłodnicą (patrząc w kierunku jazdy) i napędzane przez pasek klinowy albo bezpośrednio przez silnik. Budowa / zasada działania Wirnik wentylatora jest wykonany najczęściej z tworzywa sztucznego i połączony ze sprzęgłem Visco śrubami. Ilość i położenie łopatek wirnika są zależne od konstrukcji. Obudowa sprzęgła Visco jest wykonana z aluminium i posiada liczne żebra chłodzące. Wentylator Visco może być sterowany przez działający w zależności od temperatury samoregulujący element bimetalowy. Wielkością regulacji jest przy tym temperatura otoczenia chłodnicy płynu chłodzącego. Innym wariantem jest sterowane elektrycznie sprzęgło Visco. Jest ono regulowane elektronicznie i uruchamiane elektromagnetycznie. Do regulacji wykorzystywane są wielkości wejściowe mierzone przez różne czujniki. Więcej informacji na ten temat można znaleźć w dokumentacji technicznej sprzęgła Visco. Sprzęgło Visco z wentylatorem

63 Skutki awarii Awaria wentylatora Visco może się objawiać w następujący sposób: Wysoki hałas pracy Podwyższona temperatura silnika lub płynu chłodzącego Możliwe są następujące przyczyny: Uszkodzony wirnik wentylatora Ubytek / wyciek oleju Zabrudzenie powierzchni chłodzenia lub bimetalu Uszkodzenie łożyska Diagnostyka Czynności kontrolne w celu wykrycia usterki: Sprawdzić poziom płynu chłodzącego Sprawdzić wirnik wentylatora pod kątem uszkodzeń Zwrócić uwagę na wydostawanie się oleju Sprawdzić łożysko pod kątem luzu i hałasu Sprawdzić zamocowanie wirnika wentylatora i sprzęgła Visco Sprawdzić, czy blaszane owiewki / osłony są dobrze zamontowane i na swoich miejscach Sprzęgło Visco 62 63

64 INFORMACJE GRUNDLAGENTECHNICZNE DER KLIMATISIERUNG Sprzęgło Visco Ogólne informacje Sprzęgło Visco stanowi element wentylatora Visco. Jego zadaniem jest wytworzenie zamknięcia siłowego pomiędzy napędem a wirnikiem wentylatora w zależności od temperatury oraz regulacja jego obrotów. Do sprzęgła przymocowany jest plastikowy wentylator, wytwarzający wymagany strumień powietrza. Wentylatory Visco są stosowane przede wszystkim w zamontowanych wzdłużnie silnikach samochodów osobowych o dużej pojemności skokowej i w pojazdach ciężarowych. Budowa / zasada działania Sprzęgło Visco jest najczęściej napędzane wałem bezpośrednio przez silnik (rys. 1). Jeżeli nie ma zapotrzebowania na powietrze chłodzące, sprzęgło Visco wyłącza się i pracuje na niskich obrotach. Przy wzroście zapotrzebowania olej silikonowy przepływa ze zbiornika do komory roboczej. Moment napędowy zostaje tam przeniesiony przez tarcie cieczy na wirnik wentylatora, którego obroty są płynnie regulowane zależnie od temperatury płynu chłodzącego silnik. Punkt załączenia wynosi ok. 80 C. W konwencjonalnym sprzęgle Visco powietrze z chłodnicy trafia na element bimetaliczny (rys. 2), którego odkształcenie termiczne powoduje otwieranie i zamykanie zaworu przez trzpień i dźwignię zaworową. W zależności od położenia zaworu, a tym samym ilości oleju w komorze roboczej, następuje ustawienie przekazywanego momentu obrotowego i ustalenie prędkości obrotowej wirnika. Ilość oleju wynosi ml (w samochodach osobowych). Rys. 1 Rys. 2 Również przy całkowicie napełnionej komorze roboczej występuje różnica pomiędzy prędkością obrotową napędu i wentylatora (poślizg). Wytwarzane w ten sposób ciepło jest odprowadzane przez żebra chłodnicy do otoczenia. W przypadku elektrycznie sterowanych sprzęgieł Visco regulacja odbywa się bezpośrednio przy użyciu czujników. Sterownik przetwarza sygnały, które po przetworzeniu są kierowane do wbudowanego elektromagnesu. Odpowiednio ukształtowane pole magnetyczne oddziałuje na kotwicę zaworu sterującego wewnętrznym przepływem oleju. Obwód regulacyjny ma dodatkowy czujnik prędkości obrotowej wentylatora.

65 Połączenie elektryczne Otwór przepływu powrotnego Skutki awarii Awaria sprzęgła Visco może się objawiać w następujący sposób: Podwyższona temperatura silnika lub płynu chłodzącego Tarcza pierwotna Czujnik prędkości obrotowej Wysoki hałas pracy Wirnik wentylatora obraca się z pełną prędkością we wszystkich warunkach pracy silnika Dźwignia zaworu Możliwe są następujące przyczyny: Niedostateczne przenoszenie siły w wyniku ubytku oleju Płytka twornika Łożysko magnetyczne Ubytki oleju w wyniku wycieków Zabrudzenie powierzchni chłodzenia lub bimetalu Uszkodzenia wewnętrzne (np. zawór regulacyjny) Komora na zapas oleju silikonowego Uszkodzenie łożyska Uszkodzony wirnik wentylatora Obudowa Elektromagnes Ciągłe przenoszenie pełnej siły przez uszkodzone sprzęgło Sterowane elektronicznie sprzęgło Visco Diagnostyka Czynności kontrolne w celu wykrycia usterki: Sprawdzić poziom płynu chłodzącego i zawartość środka przeciw zamarzaniu Sprawdzić wentylator Visco pod kątem zewnętrznych zanieczyszczeń i uszkodzeń Sprawdzić łożysko pod kątem luzu i hałasu Zwrócić uwagę na wydostawanie się oleju Sprawdzić sprzęgło Visco przez ręczne obracanie przy wyłączonym silniku. Przy zimnym silniku wirnik wentylatora powinien obracać się bardzo lekko, a przy ciepłym silniku z trudem W miarę możliwości sprawdzić poślizg sprzęgła przez porównanie prędkości obrotowej wentylatora i wału napędowego. Przy pełnym przenoszeniu siły różnica w przypadku wentylatorów z napędem bezpośrednim może wynosić maks. 5%. Do przeprowadzenia testu można użyć optycznego czujnika prędkości obrotowej z odblaskowymi paskami (rys. 3) Sprawdzić połączenie elektryczne (sprzęgło Visco ze sterowaniem elektronicznym) Sprawdzić osłony / blaszane owiewki Zwrócić uwagę na dostateczny przepływ powietrza przez chłodnicę Obrotomierz optyczny 64 65

66 INFORMACJE GRUNDLAGENTECHNICZNE DER KLIMATISIERUNG Chłodnica oleju Ogólne informacje Chłodzenie olejów o dużym obciążeniu termicznym (silnikowego, przekładniowego, wspomagania kierownicy) oraz zapewnienie ich możliwie stałej temperatury przynosi wiele korzyści. Okresy wymiany oleju i żywotność poszczególnych elementów zwiększają się. W zależności od wymagań, chłodnica oleju jest umieszczona przy chłodnicy silnika, wewnątrz niej lub bezpośrednio przy bloku silnika. Z zasady rozróżniane są chłodnice oleju chłodzone powietrzem lub płynem chłodzącym. Budowa / zasada działania W przypadku silnie obciążonych pojazdów, konwencjonalne chłodzenie jest obecnie niewystarczające. Chłodzenie oleju silnikowego jest przykładowo bardzo nierównomierne, ponieważ zależy od temperatury zewnętrznej i strumienia powietrza podczas jazdy. Chłodnice oleju wykorzystujące powietrze, które są umieszczone z przodu pojazdu, zapewniają dostateczne obniżanie temperatury oleju. Chłodnice oleju wykorzystujące ciecze, włączone w obwód płynu chłodzącego silnik, zapewniają optymalną regulację temperatury. W tym wypadku przez chłodnicę oleju przepływa płyn chłodzący. Przy ciepłym silniku płyn chłodzący odbiera ciepło z oleju, schładzając go. Skutki awarii Awaria chłodnicy oleju może się objawiać w następujący sposób: Niewystarczająca wydajność chłodzenia Ubytek oleju Podwyższona temperatura oleju Zanieczyszczony płyn chłodzący Diagnostyka Przy zimnym silniku płyn chłodzący nagrzewa się szybciej od oleju, przez co dostarcza ciepło do oleju. W ten sposób olej szybciej osiąga temperaturę pracy. Szybkie osiągnięcie właściwej temperatury pracy i jej niezmienny poziom mają szczególne znaczenie w automatycznych skrzyniach biegów i wspomaganiu układu kierowniczego. W przypadku nieprawidłowości w tym zakresie istnieje niebezpieczeństwo, że np. kierownica będzie obracać się zbyt ciężko lub zbyt lekko. Chłodnice rurowe są obecnie coraz częściej zastępowane kompaktowymi chłodnicami ze stosami tarcz, wykonanymi w całości z aluminium. Zapewniają one większą powierzchnię chłodzenia, przy równocześnie mniejszej ilości zajmowanego miejsca i mogą być montowane w różnych miejscach komory silnika. Możliwe są następujące przyczyny: Zakłócona wymiana ciepła powietrza z powodu zanieczyszczeń zewnętrznych lub wewnętrznych (owady, brud, szlam olejowy, korozja) Ubytek oleju w następstwie uszkodzeń (wypadek) Przedostawanie się oleju do układu chłodzenia (nieszczelność wewnętrzna) Ubytek oleju z powodu nieszczelności połączeń Czynności kontrolne w celu wykrycia usterki: Sprawdzić poziom oleju i płynu chłodzącego Sprawdzić chłodnicę oleju pod kątem zewnętrznych zanieczyszczeń i uszkodzeń (mikropęknięcia) Sprawdzić, czy płyn chłodzący nie jest zanieczyszczony lub nieprawidłowo zabarwiony oraz sprawdzić zawartość środka przeciwko zamarzaniu Zwrócić uwagę na zewnętrzne wycieki (połączenia) Sprawdzić przepływ (zatkanie ciałami obcymi, korozja, szlam olejowy itd.) Chłodnica oleju do systemu wspomagania układu kierowniczego Chłodnica oleju silnikowego Chłodnica oleju do zwalniacza

67 Chłodnice oleju dla zwalniaczy hydrodynamicznych Ogólne informacje Zwalniacze hydrodynamiczne (pracujące na płyn) są stosowane w pojazdach użytkowych, w których wspierają właściwy układ hamowania. Przekształcona w ciepło energia kinetyczna, powstająca w wyniku opóźnienia prędkości przepływu oleju, musi zostać ponownie odprowadzona do układu chłodzenia przez wymiennik ciepła. Zwalniacz może być włączany przez kierowcę lub aktywowany automatycznie. Moc hamowania wynosi kilkaset kw. Budowa / zasada działania Oprócz hamulca roboczego pojazdu użytkowego, który z reguły jest zużywającym się elementem ciernym, producenci pojazdów stosują wiele dodatkowych niezużywających się urządzeń opóźniających. Może to być na przykład zwalniacz hydrodynamiczny o różnych sposobach montażu. Dostępne są zwalniacze wewnętrzne i zewnętrzne. Zwalniacze zewnętrzne można instalować swobodnie w obszarze układu przenoszenia napędu, natomiast wewnętrzne są częściowo lub całkowicie zintegrowane ze skrzynią biegów. Zwalniacze są dostępne w wariancie inline (zintegrowany z układem przeniesienia napędu) i offline (mocowane do kołnierza z boku skrzyni biegów). Niezależnie od wariantu, zwalniacze służą do następujących celów: Redukcja prędkości pojazdu Utrzymywanie stałej prędkości na spadkach Minimalizacja zużycia hamulca roboczego Ochrona hamulca roboczego przed przeciążeniem Zwalniacze hydrodynamiczne (zob. rysunek 2 na sąsiedniej stronie) pracują przeważnie z olejem (częściowo także z wodą) i dysponują wewnętrznym lub zewnętrznym zapasem oleju, który podczas hamowania zostaje przetłoczony do obudowy przekładni przy użyciu sprężonego powietrza. Obudowa składa się z dwóch naprzeciwległych wirników łopatkowych. Jest także wyposażona w wirnik połączony z układem przeniesienia napędu i stałym stojanem. Wirnik przyspiesza przepływ doprowadzanego oleju. Pod działaniem siły odśrodkowej, olej zostaje przetłoczony do stojana, który wyhamowuje w ten sposób wirnik, a w wyniku wał napędowy. Energia cieplna wytwarzana przy tym w zwalniaczu rozgrzewa olej, który następnie zostaje schłodzony w chłodnicy oleju (zob. rysunek 4 na sąsiedniej stronie). Chłodnica oleju wykonana z litego aluminium lub stali jest przykręcona kołnierzem do zwalniacza i przekazuje odebrane ciepło do obiegu płynu chłodzącego pojazdu. W pobliżu chłodnicy oleju znajduje się czujnik temperatury monitorujący temperaturę płynu chłodzącego i uniemożliwiający przekroczenie zadanej temperatury granicznej. W razie przekroczenia temperatury granicznej czujnik powoduje odpowiednie wyregulowanie zwalniacza lub jego odłączenie. Zapas oleju Przekładnia hydrokinetyczna zwalniacza Przyłącze sprężonego powietrza Chłodnica oleju do / od Obieg płynu chłodzącego Zwalniacz z zabudowaną chłodnicą oleju Obieg płynu chłodzącego ze zwalniaczem: 1. Chłodnica pojazdu 2. Wentylator chłodnicy 3. Pompa płynu chłodzącego 4. Termostat płynu chłodzącego 5. Czujnik temperatury płynu chłodzącego 6. Zwalniacz z chłodnicą oleju 66 67

68 INFORMACJE GRUNDLAGENTECHNICZNE DER KLIMATISIERUNG Skutki awarii Objawy awarii / uszkodzenia zwalniacza są następujące: Ubytek płynu chłodzącego Ubytek oleju Zmieszanie oleju z wodą Całkowita awaria funkcji hamowania Należy wziąć pod uwagę następujące możliwości awarii: Przegrzanie układu chodzenia z powodu braku płynu chłodzącego, nieprawidłowego płynu chłodzącego lub nieprawidłowej mieszanki płynu chłodzącego Przegrzanie czynnika chłodzącego z powodu nieprawidłowej obsługi (pełne wyhamowanie pojazdu przy niskiej prędkości obrotowej silnika, wybór nieprawidłowego biegu przekładni) i spowodowanej przez to kawitacji (powstawanie pęcherzy w czynniku chłodzącym z powodu dużego obciążenia termicznego), zob. rysunek 3 Uszkodzenie uszczelek / przyłączy, węży Zwężenia przekroju w wymienniku ciepła lub układzie chłodzenia Wysokie lub udarowe obciążenia termiczne (temperatura / ciśnienie) Wewnętrzne nieszczelności w wymienniku ciepła Awaria czujnika temperatury (rysunek 1) Diagnostyka Diagnostyka powinna obejmować następujące czynności: Sprawdzić, czy płyn chłodzący jest zgodny z zaleceniami producenta pojazdu (rodzaj płynu chłodzącego, proporcja mieszanki) Sprawdzić stan płynu chłodzącego Sprawdzić układ chłodzenia pod kątem nieszczelności i zanieczyszczeń (olej, osady wapienne, rdza) Sprawdzić doprowadzenie / odpływ płynu chłodzącego pod kątem zwężeń przekroju Sprawdzić wymiennik ciepła pod kątem stabilnego osadzenia i pęknięć Sprawdzić podzespoły elektryczne (czujnik) Sprawdzić działanie dalszych komponentów układu chłodzenia (wentylator, termostat, pompa płynu, pokrywa) W ramach wymiany chłodnicy oleju należy przepłukać układ chłodzenia oraz wymienić olej w zwalniaczu i płyn chłodzący. Do płukania nadaje się na przykład środek do czyszczenia układu chłodzenia. Należy zawsze przestrzegać specjalnych wymagań, związanych z danym typem pojazdu. Rys. 1 Rys. 3 Rys. 2 Rys. 4

69 Chłodnica powietrza doładowania Ogólne informacje Wzrost mocy w całym zakresie prędkości obrotowej, redukcja zużycia paliwa, zwiększona sprawność silnika, poprawa jakości spalin, redukcja obciążeń termicznych silnika istnieje wiele powodów przemawiających za chłodzeniem powietrza spężanego przez turbosprężąrkę silnika turbo przy użyciu chłodnic powietrza doładowania. Należy zasadniczo rozróżnić dwa typy chłodzenia powietrza doładowania. Bezpośrednie chłodzenie powietrza doładowania chłodnicą zainstalowaną w przedniej części pojazdu wykorzystującą powietrze z otoczenia (przedmuch powietrza w czasie jazdy) oraz chłodzenie pośrednie przez chłodnicę, przez którą przepływa płyn chłodzący odprowadzający ciepło. Chłodnica powietrza doładowania Budowa / zasada działania Konstrukcja chłodnicy powietrza doładowania odpowiada konstrukcji chłodnicy płynu chłodzącego. Chłodzonym czynnikiem jest w przypadku chłodnicy powietrza doładowania (LLK) nie płyn chłodzący, lecz pochodzące z turbosprężarki, sprężone gorące powietrze (do 150 C). Zasadniczo ciepło z powietrza doładowania może być przyjmowane przez powietrze otoczenia lub płyn chłodzący silnika. Powietrze doładowania wpływa do chłodnicy powietrza doładowania, styka się z opływającym ją powietrzem i dostaje się po ochłodzeniu do toru zasysania silnika. W przypadku chłodnic wykorzystujących płyn chłodzący miejsce montażu chłodnicy powietrza doładowania może być praktycznie dowolne. Dodatkową zaletą są ich mniejsze rozmiary. Dzięki temu w przypadku pośredniego chłodzenia powietrza doładowania, chłodnica z płynem chłodzącym i kanał ssący mogą na przykład tworzyć jeden moduł. Bez dodatkowego obwodu chłodzącego powietrze doładowania można jednak ochłodzić najwyżej do temperatury bliskiej temperaturze płynu chłodzącego. Zastosowanie oddzielnej, niezależnej od obiegu płynu chłodzącego silnika chłodnicy może dodatkowo zwiększyć współczynnik sprawności silnika dzięki zwiększeniu gęstości powietrza. W tym obwodzie znajduje się niskotemperaturowa chłodnica płynu chłodzącego oraz chłodnica płynu chłodzącego z wykorzystaniem powietrza doładowania. Ciepło z powietrza doładowania przenoszone jest najpierw na czynnik chłodzący, a następnie odprowadzane, w niskotemperaturowej chłodnicy płynu chłodzącego, do powietrza otoczenia. Chłodnica niskotemperaturowa jest umieszczona z przodu pojazdu. Ze względu na fakt, że niskotemperaturowa chłodnica płynu chłodzącego wymaga znacznie mniej miejsca niż zwykła chłodnica chłodzona powietrzem, w pasie przednim zwalnia się pewna ilość miejsca. Nie jest także konieczny montaż dużych przewodów powietrza doładowania. Schemat Bezpośrednie chłodzenie powietrza doładowania Pośrednie chłodzenie powietrza doładowania, kolektor ssący z chłodnicą powietrza doładowania 68 69

70 INFORMACJE GRUNDLAGENTECHNICZNE DER KLIMATISIERUNG Bezpośrednie chłodzenie powietrza doładowania Pompa płynu chłodzącego chłodnicy powietrza doładowania Pompa płynu chłodzącego silnika Niskotemperaturowa chłodnica płynu chłodzącego Chłodnica płynu chłodzącego silnik Skutki awarii Objawami uszkodzenia chłodnicy powietrza doładowania mogą być: Niedostateczna moc silnika Ubytek płynu chłodzącego (w chłodnicy chodzonej płynem) Wzrost zawartości szkodliwych substancji w spalinach Zwiększone zużycie paliwa Diagnostyka Czynności kontrolne w celu wykrycia usterki: Sprawdzić poziom płynu chłodzącego Sprawdzić, czy płyn chłodzący nie jest zanieczyszczony lub nieprawidłowo zabarwiony oraz sprawdzić zawartość środka przeciwko zamarzaniu Zwrócić uwagę na zewnętrzne uszkodzenia i zanieczyszczenia Sprawdzić szczelność elementów układu i połączeń (przewodów elastycznych) Sprawdzić pompę płynu chłodzącego Sprawdzić wentylator i wentylator dodatkowy Sprawdzić przepływ (zatkanie ciałami obcymi, korozja) Możliwe są następujące przyczyny: Uszkodzone lub zatkane złączki przewodów elastycznych i przewodów płynu chłodzącego Ubytek płynu chłodzącego lub przedostawanie się dodatkowego powietrza w wyniku nieszczelności Uszkodzenie przez czynnik zewnętrzny (uderzenie kamieniem, wypadek) Zmniejszony przepływ powietrza (zanieczyszczenie) Zakłócona wymiana ciepła powietrza z powodu zanieczyszczeń wewnętrznych (korozja, środki uszczelniające osad kamienia) Uszkodzenie pompy chłodzenia (w przypadku niskotemperaturowej chłodnicy płynu chłodzącego)

71 Chłodnica recyrkulacji spalin (EGR) Ogólne informacje Nowe, ostrzejsze wartości graniczne Euro 6 w zakresie emisji tlenków azotu (NOx) można osiągnąć przez zastosowanie chłodnicy systemu recyrkulacji spalin (EGR). Część strumienia spalin jest pobierana z kolektora spalin przed turbosprężarką, następnie chłodzona w specjalnym wymienniku ciepła (chłodnicy EGR) i ponownie mieszana z zasysanym powietrzem. W wyniku spada temperatura spalania w silniku i powstaje mniejsza ilość tlenków azotu. Budowa / zasada działania Zamontowana w pobliżu silnika chłodnica EGR jest wykonana ze stali nierdzewnej lub z aluminium. Posiada ona kilka przyłączy, przez które dopływają do chłodnicy gorące spaliny i płyn chłodzący. Po schłodzeniu spalin w chłodnicy są one dozowane do kolektora ssącego, skąd przepływają do komory spalania. Powoduje to spadek emisji tlenków azotu już przed katalizatorem. Chłodnica EGR jest wyposażona w nastawniki pneumatyczne lub elektryczne. Zapewniają one sterowanie stopniem recyrkulacji spalin. Skutki i przyczyny awarii Chłodnica EGR nie jest co prawda typowym elementem zużywalnym, jednak możliwe są jej uszkodzenia np. może dojść do jej wewnętrznego i zewnętrznego rozszczelnienia w wyniku ekstremalnych wahań temperatury lub braku dodatków do płynu chłodzącego albo przez zastosowanie bardzo agresywnych dodatków. Ponadto możliwe są usterki nastawników. Objawem nieszczelności chłodnicy EGR może być stopniowa utrata płynu chłodzącego. Często jest to połączone z podwyższoną temperaturą silnika. nieszczelności, pęknięcie membrany (pneumatycznej), usterki elektryczne (wysterowanie, styk) lub usterki mechaniczne (napęd/aktywacja z utrudnionym ruchem lub złamane). Inną przyczyną awarii mogą być osady sadzy wewnątrz chłodnicy EGR. Wiele wyżej wymienionych usterek jest wykrywane przez sterownik i powoduje zaświecenie lampki kontrolnej silnika. Utrata pozostaje początkowo niezauważona, gdyż przy pracującym silniku przeciwciśnienie spalin jest wyższe od ciśnienia płynu chłodzącego. Po wyłączeniu silnika ciśnienie spada i płyn chłodzący wypływa do układu ssącego lub wydechowego silnika. Jeżeli chłodnica znajduje się nad zaworami wlotowymi i wylotowymi, może to doprowadzić do nagromadzenia się płynu chłodzącego w komorze spalania. W wyniku tak zwanego przebicia wodnego przy ponownym uruchomieniu silnika może dojść do mechanicznego uszkodzenia podzespołów silnika. Przy pękniętej chłodnicy EGR może nastąpić niekontrolowane ulatnianie się ciśnienia spalin, co powoduje ich brak w turbosprężarce. Skutkiem jest niewystarczające ciśnienie doładowania i niska moc silnika. Nastawniki zamontowane w chłodnicy EGR mogą zostać uszkodzone np. przez Zdemontowana chłodnica EGR 70 71

72 INFORMACJE GRUNDLAGEN TECHNICZNE DER KLIMATISIERUNG Diagnostyka Poszukiwanie usterek w zamontowanej chłodnicy EGR jest często utrudnione. Istnieje jednak cały szereg możliwości sprawdzania poszczególnych elementów i określenia przyczyny usterki: 1. Odczytać zawartość pamięci błędów Odczytanie pamięci błędów informuje o obszarze, w którym należy szukać usterki 2. Obserwować bloki wartości pomiarowych Porównanie wartości rzeczywistych i zadanych informuje o funkcji i sprawności podzespołów 3. Kontrola wizualna i akustyczna Poprzez kontrolę wizualną i akustyczną można wykryć nieszczelności (płyn chłodzący, spaliny, ciśnienie i podciśnienie) oraz zanieczyszczenia 4. Kontrola mechaniczna Sprawdzić działanie i swobodę ruchów napędów mechanicznych (napędów nastawników) 5. Kontrola ciśnienia i podciśnienia Korzystając z pompy ciśnienia i podciśnienia można sprawdzić pneumatyczne podzespoły (puszka podciśnieniowa, zawory, przetwornik ciśnienia) i przewody elastyczne 6. Wykorzystanie miernika uniwersalnego Za pomocą miernika uniwersalnego można sprawdzić zasilanie napięciem podzespołów elektrycznych 7. Badanie przy użyciu oscyloskopu Zastosowanie oscyloskopu jest celowe zwłaszcza przy sprawdzaniu wysterowania podzespołów (sygnał PWM) Przed rozpoczęciem diagnozy należy w oparciu o dokumentację pojazdu (schemat obwodowy, schemat przewodów, wartości kontrolne) zapoznać się z układem i zamontowanymi podzespołami. Wtedy nic już nie przeszkadza systematycznemu poszukiwaniu usterek. Chłodnica EGR ze sterowaniem mechanicznym Chłodnica EGR z napędem nastawnika i puszką podciśnieniową

73 Podgrzewacz PTC Ogólne informacje Ze względu na wysoki współczynnik sprawności nowoczesnych silników z bezpośrednim wtryskiem paliwa (np. TDI), odprowadzane ciepło nie wystarcza do szybkiego ogrzania wnętrza pojazdu w zimne dni. Dzięki podgrzewaczom PTC instalowanym przed wymiennikiem ciepła w kierunku zgodnym z kierunkiem jazdy uzyskiwane jest szybsze nagrzanie wnętrza. Podgrzewacze składają się z kilkunastu elektrycznie regulowanych oporników o rezystancji zależnej od temperatury. Energia jest natychmiast pobierana z instalacji elektrycznej pojazdu i oddawana bezpośrednio pod postacią ciepła przez strumień powietrza z dmuchawy do wnętrza pojazdu. Budowa / zasada działania Elementy PTC należą do nieliniowych rezystorów ceramicznych. PTC oznacza Positive Temperature Coefficient (dodatni współczynnik temperaturowy), tj. rezystancja elektryczna rośnie wraz z temperaturą elementu. Nie jest to jednak w pełni dokładne wyjaśnienie, gdyż początkowo wraz ze wzrostem temperatury rezystancja spada. Charakterystyka rezystancji w funkcji temperatury ma w tym zakresie ujemne nachylenie. Dopiero po osiągnięciu rezystancji minimalnej charakterystyka temperaturowa zmienia się z ujemnej na dodatnią, tzn. w miarę dalszego wzrostu temperatury rezystancja początkowo powoli maleje, następnie od ok. 80 C szybko wzrasta, aż do chwili, gdy element PTC przestaje już praktycznie pobierać jakikolwiek prąd. W tym momencie temperatura na powierzchni, gdy przez podgrzewacz PTC nie przepływa powietrze, wynosi ok. 150 C, a temperatura metalowej ramy wynosi ok. 110 C. Podgrzewacz PTC składa się z wielu elementów grzewczych rys. 2, poz. A), ramy do mocowania, ramy izolacyjnej oraz przekaźnika lub elektronicznego układu mocy. ilość zajmowanego miejsca. Przy niskich temperaturach zewnętrznych i przy zimnym silniku przez podgrzewacz PTC przepływa początkowo jedynie powietrze zimne lub lekko podgrzane przez wymiennik ciepła. Temperatura i rezystancja elementów grzewczych są niskie, natomiast moc grzewcza wysoka. Po zadziałaniu konwencjonalnego ogrzewania wzrasta temperatura powietrza i rezystancja, a moc grzewcza odpowiednio spada. Przy temperaturze na powierzchni podgrzewacza PTC, przez który przepływa ciepłe powietrze o temperaturze 25 C, tworzony jest przepływ objętościowy wynoszący ok. 480 kg powietrza na godzinę. Sieć ogrzewania przyjmuje przy tej temperaturze powietrza średnią temperaturę o wartości 50 C. Wartości mocy podgrzewaczy PTC wynoszą od 1 do 2 kw. Dzięki niewielkiej masie i faktowi, że generowane elektrycznie ciepło jest oddawane bezpośrednio do strumienia powietrza, działanie podgrzewacza PTC jest Elementy grzewcze składają się z ceramicznych elementów PTC, blach stykowych, złączy i aluminiowych falistych żeber. Faliste żebra zwiększają powierzchnię blach kontaktowych oddającą ciepło. W celu zwiększenia ciepła oddawanego do powietrza, faliste żebra są wyposażone w dodatkowe szczeliny. Dzięki lepszemu przekazywaniu ciepła można znacznie zmniejszyć nadmierny prąd przy załączeniu w stosunku do podgrzewaczy z żebrami bez szczelin. Zaletą tego rozwiązania jest fakt, że poszczególne ciągi elementów PTC mogą być częściej załączane. W ten sposób podgrzewacz może pracować z wyższą mocą całkowitą. Wiedza technologiczna w zakresie szczelin pochodzi z produkcji chłodnic. Podgrzewacz jest umieszczony w układzie ogrzewania / klimatyzacji w strumieniu powietrza bezpośrednio za konwencjonalnym wymiennikiem, ciepła, co pozwala ograniczyć do minimum Podgrzewacz PTC 72 73

74 INFORMACJE GRUNDLAGENTECHNICZNE DER KLIMATISIERUNG praktycznie natychmiastowe. Tak wysoka wydajność jest cechą wyróżniającą podgrzewacz PTC. Ponadto, ponieważ silnik, w wyniku dodatkowego obciążenia alternatora, szybciej osiąga temperaturę roboczą, konwencjonalne ogrzewanie również zadziała szybciej. Powstała w ten sposób dodatkowa moc grzewcza wynosi około dwie trzecie mocy podgrzewacza PTC. Charakterystyka rezystancji elementów PTC zapobiega przegrzewaniu się podgrzewacza. Temperatura na powierzchni metalowej ramy nigdy nie przekracza 110 C. Dodatkowo przy wysokich temperaturach powietrza wydmuchiwanego z wymiennika ciepła spada moc podgrzewacza PTC. Elektroniczne układy mocy pozwalają na wielostopniową lub bezstopniową regulację mocy podgrzewacza PTCj. Sterowanie podgrzewaczem PTC odbywa się zewnętrznie przy wykorzystaniu przekaźnika lub przez wbudowany regulator z elektronicznymi układami mocy. W przypadku sterowania przekaźnikowego producent pojazdu określa, które poziomy są załączane i w jakiej liczbie. W przypadku regulatora wbudowanego w podgrzewacz rozróżnia się minimalną i wysoką funkcjonalność. Przy minimalnej funkcjonalności załączanie poszczególnych poziomów odbywa się indywidualnie. Elektroniczne układy mocy chronią podgrzewacz przed nadmiernym napięciem, zwarciem i zamianą biegunowości zasilania. Ten rodzaj regulacji nie zapewnia możliwości diagnozowania. W przypadku regulacji stopniowej dostępnych jest maksymalnie osiem poziomów. Sterowanie odbywa się w zależności od gospodarki energią elektryczną i zapotrzebowania na podgrzewanie, tj. wymaganego komfortu termicznego. W przypadku regulatorów o wysokiej funkcjonalności, sterowanie elektronicznymi układami mocy odbywa się np. bezstopniowo przez wewnętrzną magistralę LIN lub CAN pojazdu. Umożliwia to każdorazowo optymalne wykorzystanie do podgrzewania prądu udostępnianego przez instalację elektryczną w każdej sytuacji. Oprócz zabezpieczenia przed przepięciem, zwarciem i zamianą biegunowości zasilania, elektroniczne układy mocy o dużej funkcjonalności zawierają zabezpieczenie nadprądowe każdego z poziomów, zabezpieczenie płytki drukowanek przed przegrzaniem oraz układ monitorowania napięcia. Regulator o wysokiej funkcjonalności można diagnozować. PTC-Element