Il Sistema di Raffreddamento
Transcript
Il Sistema di Raffreddamento
Il Sistema di Raffreddamento Scritto da Federico Spocchi Come funzionano i sistemi di raffreddamento dell'automobile Anche se i motori a benzina sono migliorati molto, non sono ancora molto efficienti a trasformare nell'energia chimica l'alimentazione meccanica. La maggior parte dell'energia nella benzina (forse il 70%) è convertita in calore ed è il lavoro del sistema di raffreddamento a dissipare quel calore. Il lavoro primario del sistema di raffreddamento è quello di evitare al motore il surriscaldamento, trasferendo questo calore all'aria, ma il sistema di raffreddamento inoltre ha parecchi altri compiti importanti. Il motore dell’automobile funziona meglio ad una temperatura ragionevolmente elevata. Quando il motore è freddo, i componenti si usurano più velocemente ed il motore è meno efficiente ed emette più inquinamento. Per questo, un altro compito importante del sistema di raffreddamento è permettere che il motore si riscaldi il più rapidamente possibile, ed a quel punto mantenere il motore ad una temperatura costante. Sulle automobili con trasmissioni automatiche, vi è normalmente un circuito separato per il raffreddamento del liquido della trasmissione, collocato nel radiatore. L'olio dalla trasmissione è pompato dalla trasmissione attraverso un secondo scambiatore di calore all'interno del radiatore. Liquido 1/5 Il Sistema di Raffreddamento Scritto da Federico Spocchi Le automobili devono funzionare bene in un ampio range di temperature, a partire da sotto zero ad oltre 100 °F (38 °C). Il liquido usato per raffreddare il motore deve quindi avere un punto di congelamento molto basso, un alto punto di ebollizione e deve avere elevata capacità di assorbire il calore. L'acqua è uno dei liquidi più efficaci per assorbimento di calore, ma ghiaccia ad una temperatura troppo alta e bolle a una temperatura troppo bassa per poter essere usato in motori da automobile. Il liquido che la maggior parte dei automobili usano è una miscela di acqua e glicole etilenico (C2H6O2), anche conosciuta come antigelo. Aggiungendo il glicole etilenico all'acqua, i punti di ebollizione e congelazione sono migliorati significativamente. C2H6O2/Water 70/30 C2H6O2/Water Punto Di Congelazione 0 F C/32 Punto Di Ebollizione Acqua Pura 50/50 -37 C/-35 F 100 F C/212 -55 C/-67 F 106 F C/223 113 F C/235 La temperatura del refrigerante può a volte raggiungere da 250 a 275 °F (da 121 a 135 °C). Anche con il glicole etilenico aggiunto, queste temperature porterebbero ad ebollizione il refrigerante, qualche cosa di supplementare deve quindi essere fatto per innalzare il punto di ebollizione relativo. La pressione di esercizio del sistema di raffreddamento più ulteriormente sollevare il punto di ebollizione del refrigerante. Empiricamente, poichè la temperatura d'ebollizione dell’ acqua è più alta in una pentola a pressione, la temperatura d'ebollizione del refrigerante è più alta se si pressurizza il sistema. La maggior parte dei automobili hanno un limite di pressione di 14 - 15 libbre per il pollice quadrato (PSI), che solleva il punto di ebollizione dii altri 45 °F (25 °C) in modo che il refrigerante possono sostenere le alte temperature. L'antigelo inoltre contiene gli additivi per resistere alla corrosione. Pompa dell’acqua La pompa dell’ acqua è una semplice pompa centrifuga semplice mossa da una cinghia collegata all'albero a gomito del motore. La pompa fa circolare il liquido ogni volta che il motore sta funzionando. La pompa dell’ acqua usa la forza centrifuga per trasmettere il liquido alla parte esterna (mandata), inducendo il liquido ad essere estratto continuamente dal centro (aspirazione). L'ingresso alla pompa è collocato vicino al centro in modo che il liquido che arriva dal radiatore colpisca le alette della pompa. Le alette della pompa scagliano il liquido verso la parte esterna della pompa, da cui può entrare nel motore. Il liquido che lascia la pompa passa in primo luogo per il monoblocco del motore e la testata dei cilindri, poi nel radiatore ed infine di nuovo alla pompa. Motore Il blocco motore e la testata hanno, ricavati nella fusione o ricavati per lavorazione, molti passaggi per tenere conto della quantità di fluido che deve scorrervi. Questi passaggi dirigono il refrigerante verso le zone più critiche del motore. 2/5 Il Sistema di Raffreddamento Scritto da Federico Spocchi stanza sottili einche il blocco motore essenzialmente (foto didel motori Le temperature °C), valvole cilindro refrigerante. accade, cilindro. modo di intorno Ciò il scarico metallo significa Se daalle ilnella raffreddare sono motore realmente valvole, solitamente camera particolarmente vaèche la senza è di divenuto zona non combustione laraffreddarsi distruzione intorno è necessaria cruciali abbastanza aivuoto del cilindri, e molto completa quasi motore per caldo aesigenze i punti tutto lungo, possono da lo più motore. far può spazio strutturali, critici. sìgenerici) grippare. raggiungere che Le il pistone zone è riempito Quando 4.500 intorno della si saldi di questo testata °F alle al (2.500 del all'interno el motorecondotto inoltre ha grandi passaggi del Per calore motori sottile ridurre di che fanno ceramica. attraverso viene questo “incombenze” trasferito La alricoprendo metallo. dalla del camera la è sistema un parte cattivo di interna di raffreddamento, conduttore della di alle calore, superiore si parti deve diminuire modo metallo della che testata del la meno quantità motore. divapori uno calore di strato Alcuni èil Radiatore Un che parte brasando dall'ingresso è refrigerante dotato radiatore lo delle attraversa dai di le tubi automobili un ad sottili è attraverso eun alta lo all'aria tipo alette trasferiscono temperatura di moderne espansione di molti di convogliata scambiatore alluminio tubi utilizzano e all'aria montati facilitare semitrasparente ai ad ditubi che esso calore. in i combustione radiatori di iluna attraversa controllo dal alluminio Serve disposizione ventilatore per diparte alluminio. a del ilappiattiti. permettere trasferire radiatore. suo o parallela. dal livello. Questi Ildel vento ilinrefrigerante Ill’espansione calore radiatore Le radiatori di corsa. dal alette refrigerante ascorre flusso dei sono conducono La maggior fatti incrociato caldo del Sui modelli ale 4vaso cilindri ilceramica vaso è refrigerante. integrato nella struttura del radiatore. B: vite di C:in doppio interruttore termico Sui (automatic Esempio 1) 2) 3) 4) 5) 6) Vaschetta Guarnizioni Collettori Traversa Alettatura Tubi 6 scarico cilindri piatti di transmission di vi radiotore ondulata in incollegamneto lamiera è dialluminio materiale un tenuta vaso di in in fluid) lamierino alluminio percorsi di termoplastico alluminio elastomero espansione tra viene i collettori dal difatto ad alluminio liquido alette separato; circolare diondulate raffreddamento sugli inventola un esemplari radiatore brasate:aggiuntivo con cambio dedicato. automatico l’ATF Matrice 1) 2) 3) Piastra Tubo Aletta per di costituita tubiera scambio la circolazione d'estremità datermico un foglio deldel "a liquitdo ditubi blocco lamierino; alettati": i particolari mostrano il fissaggio alla piastra delle parti termin Circolazione a) b) Correnti a flusso Controccorrenti del liquido aincrociato flussonei incrociato radiotori che offrono che per costituiscono la autoveicoli: massima facilità un buon percompromesso il convogliamento tra ladel semplicità fluido allodella scambi cos I tubi turbolenza tubi, di fra rapidamente, miscele valori usato calore il tubo solo apiù efficacemente. volte fluide trasferita alti, iled del liquido hanno ilin meno si liquido moda mescolano che aiun calore tubi che da effettivamente tipo dal potere toccano. attraversa sarà diinsieme, liquido aletta trasferito. estrarre Così inserito che imantenendo tocca tubi. lise più attraversa Generando Se iliincalore tubi liquido essi, il liquido sarebbe ladenominato eche dipende temperatura tutto lapassasse turbolenza èraffreddato ilinliquido contatto dalla turbulatore, molto del differenza all'interno all'interno liquido direttamente. con uniformemente il tubo che che nella del delaumenta si tocca tubo tubo, temperatura raffredda La vienecosì quantità itutte per tubi lai le su 3/5 Il Sistema di Raffreddamento Scritto da Federico Spocchi e mostracarro ilsolo “carro armato” laterale con ilcalore dispositivo di raffreddamento I è l'ingresso dispositivo solo un radiatori che dispositivo invece e hanno di la raffreddamento presa di solitamente raffreddamento scambiare in cui l'olio della un dalla “carro della trasmissione trasmissione armato” trasmissione. l'aria, l'olio da è come entra ogni scambia Nell'immagine lato nel un radiatore dispositivo efino ildi calore parte qui all'interno con interna di sopra, raffreddamento. ilprodotta refrigerante al potete di “carro un radiatore, vedere armato” nel Ilcirca Controllo sovrappressione Ilradiatore. 45 d'ebollizione pressione aumenta circuito °F (25 del °C). e sulle dell’acqua. radiatore E’ automobili lo stesso sigillato La è disposta protezione principio èutile). regolata aumenta sotto di del una solitamente realmente pressione. sistema pentola è ilprocesso auna punto costituita 15 pressione, PSI. di ebollizione Ilespande, da punto che aumenta di valvola ebollizione del di la temperatura dell’acqua della di regolazione pressione. raffreddamento. liquido della La valvola nel molla sistema della di protezione di è protezione l'unico posto riscalda, determina in cui questa si la pressione pressione massima può fuoriuscire; nel aumento che di dal troppopieno sistema. ilposizione refrigerante pressione nella fuoriesca parte raggiunge sistema idei 15 del PSI, carro di la raffreddamento. pressione armato. Questa spinge Questo disposizione la valvola refrigerante ad mantiene aprirsi, attraversa permettendo l'aria ilè tubo Quando aperto armato un'altra illa radiatore per valvola ricambiare si raffredda l'acqua a un molla, vuoto che che era è risucchia generato stata espulsa. l'acqua nel sistema dentro dalla parte inferiore che del tiene Termostato a cartuccia di cera La una del esempio indiretto, (o sezione livello controproducente equivale pensare viene anche valvola fluido trasformata termico di che ad in èquando più giunto termostatica passaggio esattamente un un di x, di motore maggior un una) ad la chiusura, in sul motore valvola energia grazie ridotta.Appare piano acaricata è lavoro combustione quello un a non essa al prestazionale, combustione semplice minor prodotto di blocchi s'apre riscaldare quantitativo evidente ritenuta interna dispositivo completamente gradualmente e interna quindi in in quanto ottimale con un di ad solo sensibile raffreddamento calore sia una fino per 1/3, ilfra necessario maggiore fluido maggiore asportato l'impianto tempo ache alla permettere per variazione dell'energia minore ad conversione non che, asportazione dal specifico. acqua avere raggiunto la passaggio di singola orefrigerante temperatura: termica un per Ildel per suo effetto di energia meglio un unità via calore compito, completo prodotta fissato della termica dire (basti da adile a completamente compito quel acqua punto che principale mantenga passa ostruita del iltemperatura termostato ela motore tutto ildal radiatore. il,raffreddamento ad èraggiunge una permettere Alle temperatura temperature ècome riciclato appunto costante. indietro insufficienti, illa Fa tramite motore questo la ilcausando si presa motore. riscaldi regolando radiatore rapidamente la quantità in la maggior parte automobili di circa 2 pollici (5 centimetri) di diametro. riscaldato. nel suo motore compito Quando e nel è ostruire sistema iluna motore ilacqua di flusso riscaldamento èvalvola freddo, del refrigerante nessun dell’abitacolo. refrigerante al radiatore auna che il103 radiatore, illiquido motore non ma si ricircola sia Una termostati volta che (in che generale, la temperatura ill'acqua liquido quello attraversi del delle refrigerante nostre ilcon radiatore. vetture aumenta apre a circa iIlcirca, 180 95°C) e idi 195 cominciano °F (82° -rilascio 91°C), ad aprirsi, ifuori Ilpermettendo misurando dipende ilflusso Nel tutto termostato momento aperto. elemento d’aria da la molti al si quantità in radiatore, apre controllato cui fattori, iltramite della refrigerante di come quantità elettricamente temperatura la che potenza raggiunge esterna. (cioè la tra per ilventola ilèdel isi radiatore. calore 200 Illasso mantenere e di idi alla 218 raffreddamento fine grado °F base dei temperatura (93 di conti) -raffreddamento è apertura interamente sulle °C), di vetture ilin progetto, termostato termostato dal meccanico, moderne. motore, èla Facendo termostato terminare riduce l'usura, la fase iinferiore di residui preriscaldamento enecessaria le emissioni del motore motore. ilattraversa più rapidamente possibile, ilsistema i aperte e chiuse di un termostato a cartuccia di cera Questa una termica) motore fa molla dalla differenti attuare cartuccia specifica fa si tipologia ovviamente inserita temperature scalda un di composizione cera in di la una termostati cera da (o diun sede contrasto. paraffina, che fonde intervento, apre sigillata. della (quasi eilSi si la entrambe La cera, espande. generalmente valvola universalmente temperatura La cera cui sostanze La è itermostati solida sede tra disi usata) attuazione isigllata ad supera a70temperatura basse elevato edisono funziona i la questo 90 ha latemperatura temperature °C. ètemperatura un coefficiente prefissata, sistema tipo meccanicamente; possono ma dima di diespansione attuazione; quando dilatazione èmantenere determinata utilizza ilentrata che la Molti nel circuito termostati ad esempio hanno durante piccolo buco cambio diper del bypass liquido per refrigerante. sfiatare l’aria che potrebbe essere Ventilatore supera Come lavori termostatico a ilun una termostato, punto temperatura opistoncino dalla regolazione. ilcentralina ventilatore costante. del deve motore In spengono generale, essere e quando partono quando controllato ventilatori quando la in modo controllati da permettere scende con del sotto un refrigerante che interruttore quel il motore valore. Ventilatore generico Le motorizzati. frizione radiatore. automobili posizionata Questi a trazione ventilatori sul posteriore, hanno con ventilatore, una motore frizione longitudinale, investito viscosa dal controllata flusso hanno d'aria termostaticamente. solitamente che viene ventilatori dal Sulle vetture BMW possono essere presenti: ventola VENTOLA collegata Tale in sull'albero base MOSSA è costituito alla DALL'ALBERO temperatura motore, da un ed accoppiamento montata MOTORE. motore. di fronte adi La fluido ventola alla viscoso pompa dideve raffreddamento che controlla tramite la primaria velocità un giunto. è della manuale controllata (engine control hanno dal ELETTRICA. sistema module una ventola di ).alla IIn gestione modelli elettrica con del alvelocità. ilmotore posto DME M44 quella 5.2, (1.896 aperché con cinghia, 4ventola attivazione cilindri posta 16v dietro da 103 parte kw) al radiatore dell’ e trasmissione ECM eè velocità, quando la che temperatura AUSILIARIA. serve essenzialmente del refrigerante tutti ièdel modelli per supera ilmotore viene circuito montata un dell’aria certo una valore. condizionata, ausiliaria ma agisce elettrica anche a 2Questa Sistema di riscaldamento E’noto con realmente principale ilgiunto ventilatore ilè consiglio dell’automobile. un sistema che che va di se raffreddamento ilmozzo motore massima si sta surriscaldando, secondario Questo che si rispecchia ildell’acqua sistema far ilfunzionare sistema di riscaldamento di ilraffreddamento riscaldamento mpianto idraulico (generico) Il nucleodel radiatore. all’abitacolo del Il riscaldatore ventilatore dell’auto. riscaldatore, del che riscaldatore è situato invia nel cruscotto l'aria calda dell’automobile, proveniente dal è realmente nucleo delun riscaldatore piccolo del riscaldatore assomiglia ad un piccolo radiatore IlPer preleva massimo più riscaldatore lentamente. ealle riscaldamento ricircola funziona ililtemperatura refrigerante asporchi aprescindere motore caldo ancora dal direttamente fatto freddo, che questo ildal termostato motore; raggiungerà èsia chiaro aperto larispetto temperatura che oprobabili meno, se sia infatti di il di di RISOLUZIONE DEI PROBLEMI maggior parte dei guasti può essere inserita di queste 3esercizio, categorie: Perdite dal circuito di raffreddamento •La Insufficiente circolazione del liquido Guasti ventole Comunque visiva raffreddamento innalzamento etilenico, di tutti con prima iquesta temperature componenti della si di trova procedere in pressione del critiche sistema ao di qualsiasi inferiori ebollizione alla (pompa, normale a intervento 0indel °C cinghie, temperatura liquido euna superiori conviene manicotti, (che èliquido di effettuare 100°C una radiatore, miscela un’accurata per ecc..). di alla acqua cui si sola Ilcause ha circuito ispezione eesercizio acqua). glicole un inferiore. sono perdite circuito fatica ad andare pressione, eèiladotato) bollire temperatura Se surriscaldamento ilci circuito è correttamente derivano da: riempito di liquido ein tiene la pressione, lepuò più Ventola guasta Cinghia di comando della ventola danneggiata (per chi ne Termostato oguarnizione pompa guasti Radiatore e manicotti intasati PROVA DI TENUTA DELLA PRESSIONE Tale interne prova sono: serve per verificare della eventuali testa rovinata, perdite testata interne. e-o Alcune monoblocco cause fessurati. frequenti dichiede perdite eseguire prova occorre uno speciale attrezzo: ilA sistema almeno potrebbe compressione motore 2 essere freddo, minuti. fino dei valore danneggiata Se montare cilindri. la di pressione specificato tale la oggetto guarnizione cala sotto. rapidamente al La posto pressione della deltesta; tappo ea non indel cital deve sono caso segni dieseguire espansione; più esterni diiluna 0.1 visibili prova bar pressurizzare per didicui perdite, verificare Per espansione verificare a che occorre ilal corretto valore un altro funzionamento pressione attrezzo: la una valvola della pompetta valvola scatta. dinon mano sovrapressione avaso cuicalare applicare del tappo tappo del con vaso di 4/5 Il Sistema di Raffreddamento Scritto da Federico Spocchi termostato CONTROLLO DEL TERMOSTATO Per freddo verificare la temperatura se ilrotto termostato di esercizio apre (ago eradiatore; liquido del termometro circola nel circa radiatore, al centro far raggiungere quadrante). motore Spegnere ilal motore. Toccare circola refrigerante pochi minuti correttamente. la tubazione potrebbe e superiore essere Se ostruito. del alcune (Altrimenti zone se fredde manicotto la nei prova manicotti èsemi inversa: caldo, o ildel con liquido motore probabilmente acceso ilal da delsta se ancora circolando ililtermostato termostato freddo, nel radiatore toccare èRAPIDO anche manicotto ilci radiatore quando di èilingresso intasato. non dovrebbe, alilfare radiatore: per cui se la è valvola caldo vuol resta dire aperta) che ilflusso liquido Un normale del liquido temperatura bloccato a eoilvelocità aperto causerà farà elevate; surriscaldamento. scaldare se bloccato ilproblemi motore chiuso molto olentamente chiuso eradiatore, funzionerà ostacolerà sotto ilVerificare flusso la Se motore ostruiti scalda che troppo ostacolano esono non ilci passaggio sono altri del liquido. nel sistema, il nel radiatore può avere Ilmanicotti èradiatore montato in un alloggiamento nella parte frontale del blocco cilindri (figura) Nei guasto motori va di sostituito M44 la valvola tutto.DEL termostatica è integrata nell’involucro termostato, in caso disotto i CONTROLLO RAPIDO SENSORE DI TEMPERATURA Ilcollettori. sensore temperatura del refrigerante è posto alla sinistra deldel sistema di aspirazione, dedicato primi al modelli della temperatura (della dell’iniezione serie E36) del liquido ilvalore (ECT: sensore erano engine collocati coolant temperatura uno temperature) amontato fianco del refrigerante dell’altro. eèguarnizione ilLa trasduttore del motore per trasduttore. modelli più recenti illa sensore ECT enon ilventola trasduttore per l’indicatore sono combinati un solo Un l’indicatore rapido controllo funziona al correttamente. trasduttore per l’indicatore temperatura può verificare trasduttore strumento non edosaggio motore ponticellare reagisce, (vedi rimane èmotore: isopra). terminali rotto in ilda posizione suo Dare corretti cablaggio contatto: di nel riposo connettore (circuito se l’ago motore aperto) sale, per caldo, simulare ilsurriscaldamento trasduttore omano. è guasto togliere una è l’indicatore situazione la guasto. pipetta Se dal di in lo alta sé. ilNOTA: resettati. contatto icon modelli inserito 1996 possono e successivi creare sono codici conformi di errore alla OBD ECM, II. Staccando andranno iainterviene cablaggi visualizzati elettrici e con dal Se l’ago trasduttore. dell’indicatore scende, Dare ilsidi trasduttore contatto: legge un è se valore l’ago sostituire troppo si (sempre sposta, alto quando ilcontrollo insieme cablaggio ilelettrica motore alla oservire sua l’indicatore è freddo, togliere sono di ase tenuta). la massa. CONTROLLO DELLA VENTOLA RADIATORE rottura impianto della ventola/e. di raffreddamento sano può portare comunque al aèdietro causa della Sui radiatore, motori dalla M44 parte con cambio del manuale, è controllata la dall’ECM primaria (engine è control ed module). montata ilpipetta Nei viscoso dipendente che hanno dalla ventola temperatura. mossa da cinghia, ilaLa avviene tramite un giunto Con ruotare tracce temperatura il motore di perdita un del spento, po’ liquido di olio resistenza. controllare dal supera giunto, un Se la sostituire ventola gira senza prefissato facendola ildella giunto. resistenza, onella quando muovere ventola l’aria gira ache ausiliaria condizionata proprio a ventola mano, accesa. dovrebbe quando oin ci sono la radiatore Un doppio (figura) interruttore termico per ilDEL controllo della ventola ènon sul lato destro del (il ostruzione termico motore ventole non non del di chiude raffreddamento deve sistema eper la non forza ventola permette possono essere ausiliaria in al partire moto). refrigerante non in parte. qualsiasi un di termostato circolare momento, nel guasto, radiatore, quando bolle ilrefrigerante l’interruttore d’aria contatto o una è inserito Prima dinel eseguire le prove seguenti, che ildirettamente, termostato funzioni. Le velocità temperature diM44 intervento per ilAUSILIARIA interruttore sono: 91° bassa velocità; 99° alta NOTA: 80°C/88°C. alcuni modelli hanno interruttore termico con temperature di intervento di(figura) Quando corpo ausiliaria dell’interruttore. si non sostituisce gira, staccare l’interruttore Se iltrasmissione liquido ilun verificare circola alla tali normale valori, che temperatura dovrebbero di esercizio, essere stampigliati ma la ventola sul connettore dall’interruttore termico del radiatore espina eseguire le seguenti: fili ponticellati Condizioni di test Risultati del test Nero/verde (terminale 2) e marrone (terminale 1) aeverificare bassa velocità Nero/grigio 3) Accensione inserita La ventola gira ad velocità circola radiatore, gira solo l’interruttore quando alimentata termico del direttamente radiatore èdel dai probabilmente fili ponticellati rotto. e il se caldo dalla tensione, la batteria ventola controllare alla ausiliaria pipetta i VENTOLA fusibili. non dell’interruttore gira quando alimentata (fili nero/verde) contatto controllare inserito. Se arriva non c’è tensione FUSIBILI CIRCUITO 16 5 41 (eccetto M44 con trasmissione manuale) 30 ampere Fusibile 48 (solo con manuale) 40 ampere Se non si trovano guasti, togliere ildoppio relè della bassa velocità e prove accendere il contatto Controllare la tensione al terminale 30 ealta 86 della relè. Reinstallare ilampere relè di bassa velocità ripetere ilSe test con ilcol relè dell’alta velocità. Auxiliary radiator cooling1fan low speed relay ( )and high speed relay ( 2 ) in pow 5/5