Interne Verbrandingsmotor Koelingsystemen: Een Uitgebreide Gids

Omdat verbrandingsmotoren warmte van extreem hoge temperatuur produceren, wordt het koelingsysteem ingezet. De circulatie van de koeling bepaalt hoe lang de motor en zijn componenten zullen duren. In automobielmotoren is het koelingsproces ofwel door water of lucht, maar beide processen hebben hun effectiviteit. Hoewel smeerolie ook helpt bij het koelen van motoronderdelen tot op zekere hoogte.

Er is veel veranderd door de jaren heen aan automobielen, maar er is niet veel veranderd in het motor koelingsysteem. Moderne ontwerpen zijn betrouwbaarder en efficiënter in de circulatie door de motor. Het ontwerp is zo efficiënt dat het de motor op een constante temperatuur houdt. Zelfs als de buitentemperatuur heet is tot 110°F (43°C) of 10°F onder nul (-12°C), blijft de koeling constant. Brandstofeconomie kan lijden en emissies stijgen.

Vandaag kijken we naar definitie, functies, componenten, diagram, typen, werking, onderhoud en reparatie van een koelingsysteem in verbrandingsmotoren.

Wat is het Motor Koelingsysteem?

Het koelingsysteem is een set componenten die de stroom van vloeibare koelvloeistof naar de passages in de motorblok en kop mogelijk maakt om verbrandingswarmte te absorberen. Het opgewarmde fluïdum keert dan terug naar de radiator door een rubberen slang, voor koeling. Als het opgewarmde fluïdum (heet water) in de radiator stroomt door de dunne buizen, wordt het afgekoeld door een luchtstroom.

Moderne verbrandingsmotoren worden gekoeld met zowel water als lucht, maar sommige motoren gebruiken ofwel lucht ofwel vloeistof om afvalwarmte van de motor te verwijderen. Speciale doeleinden of kleine motoren worden gekoold met lucht uit de atmosfeer, wat het systeem licht en relatief minder complex maakt. Terwijl in sommige motoren warmte overgedragen wordt van een gesloten lus van water naar de radiator waar de koeling bereikt wordt.

Water heeft een hogere capaciteit en kan warmte sneller van de motor afvoeren dan lucht. De componenten in het waterkoelingsysteem voegen gewicht, complexiteit en kosten toe aan de motor. Het systeem is goed voor hogere-vermogen motoren die meer afvalwarmte produceren maar meer gewicht kunnen dragen.

Functies van Motor Koelingsysteem

De essentie van het koelingsysteem in verbrandingsmotoren is omdat de temperatuur van de verbrandende gassen (verbrandingsgas) in de motorcylinder 1500 tot 2000 graden Celsius is. Dit is boven het smeltpunt van het materiaal van de cylinderkop en motorlichaam. Daarom, als de warmte niet afgevoerd wordt, ontstaan ernstige problemen en falen aan het cylindermateriaal.

Een andere functie is het verlagen van de temperatuur van smeerolie die de bewegende delen smeert en koelt. Zeer hoge temperatuur zorgt ervoor dat de film van de smeerolie geoxideerd raakt, wat koolstofafzetting op het oppervlak produceert. Dit resulteert vaak in zuigerklemming.

Omdat te veel warmteverwijdering de thermische efficiëntie van de motor verlaagt. Het systeem is ontworpen om ten minste 30% van de gegenereerde warmte in de verbrandingskamer te verwijderen.

Een functioneel koelingsysteem moet in staat zijn om warmte snel te verwijderen wanneer de motor heet is. Motoren zijn koud tijdens het starten, veel koeling is niet nodig zodat de werkende delen hun werktemperatuur in korte tijd bereiken.

Hogere temperaturen verlagen de volumetrische efficiëntie van de motor. En door oververhitting zullen grotere temperatuurverschillen leiden tot vervorming van motoronderdelen door thermische spanningen. Hiervoor is een functioneel koelingsysteem vereist om de temperatuurswisselingen normaal te houden.

Componenten van Motor Koelingsysteem

Radiator:

Dit motor koelingsonderdeel bestaat uit aluminiumbuizen en stroken die zigzag tussen de buizen lopen. Hoogtemperatuur vloeistof stroomt in de radiator door een slang. Deze verwarmde vloeistof wordt dan van de buis naar de luchtstroom overgedragen, wat weggeblazen wordt naar de atmosfeer.

Koelerventilator (Cooling Fan):

De koelerventilator bevindt zich iets na de radiator, het dichtst bij de motor. Het onderdeel is ontworpen om vingers te beschermen en luchtstroom te sturen. Het blaast lucht naar de radiator om het hete vloeistof af te koelen terwijl de motor draait, dus de ventilator helpt de temperatuur van de radiator te verlagen.

Een moderne elektrische ventilator wordt bestuurd door de voertuigcomputer. Er is een temperatuursensor die de motortemperatuur monitort en de informatie naar de ECU stuurt.

Drukkap en Reservervoitertank (Pressure Cap and Reserve Tank):

Radiators zijn nu ontworpen met drukkap zodat geperstitueerde koelvloeistof kan uitstroomen als het zich uitstrekt. De functie van de drukkap is om druk in het koelingsysteem te handhaven tot een bepaald punt. Deze kap heeft een veerklep, gekalibreerd op de juiste pond per vierkante inch (psi). Als de druk hoger is dan de ingestelde drukpunten, opent het en wordt een kleine hoeveelheid koelvloeistof afgevoerd.

Reservervoitertank is een reservoir dat de afgebrachte koelvloeistof van de gedrukte kap verzamelt. De tank is meestal van kunststof en kan de temperatuur van de koelvloeistof aanwijzen.

Waterpomp (Water Pump):

Waterpomp is een ander belangrijk onderdeel van een motor koelingsysteem. Het zit gemonteerd aan de voorkant van de motor en houdt de koelvloeistof circuleren zolang de motor werkt. Het onderdeel is gemaakt van gietijzer of gegoten aluminium en een wiekelblad dat de koelvloeistof pompt.

Thermostaat:

Een thermostaat is simpelweg een klep die de temperatuur van de motor koelvloeistof meet of voelt. Als de koelvloeistof niet heet genoeg is, blijft de thermostaat dicht, maar zodra de koelvloeistoftemperatuur een specifieke temperatuur bereikt, opent het en laat de koelvloeistof door de radiator stromen.

Verwarmingskern (Heater Core):

Hete koelvloeistof dient betere doeleinden voor het auto-interieur wanneer vereist. Om dit te bereiken, is het koelingsysteem ontworpen met een verwarmingskern die er veel op lijkt met de radiator. Het component is verbonden met een paar rubberen slangen om de koelvloeistof van de waterpomp naar de bovenkant van de motor te verzamelen en terug te brengen. Er is een ventilator die de verwarmingskern blaast, wat warmte van de hete koelvloeistof naar het auto-interieur levert.

Slangen (Hoses):

De complete circulatie van koelvloeistof van de radiator naar een intern deel van de motor terug naar de radiator en enkele geassocieerde componenten wordt bereikt door slangen. Maar de hoofdslangen zijn de bovenste en onderste radiatorslangen. Ze zijn groter en breder vergeleken met anderen.

Bypass Systeem:

Dit component werkt wanneer de koelvloeistof in de motor heet genoeg is om de thermostaat te openen. Dus laat het de koelvloeistof de radiator omzeilen en direct naar de motor terugkeren zodat de koelvloeistoftemperatuur gebalanceerd kan worden. Het is vaak een rubberen slang, maar sommige fabrikanten gebruiken een vast staalbuisje.

Cilinderkoppakking en Inlaatcollectorpakking:

Dit component helpt ook het motor koelingsysteem omdat het de aanlegvlakken van de verbrandingskamer stevig afdicht. Het voorkomt koelvloeistof- en olielekkage uit de motor of in de verbrandingskamer. Zelfs als de aanlegvlakken precies bewerkt en dicht zijn, kan koelvloeistof er nog doorstromen. Daarom worden de pakkingen ingezet.

Vriespropfen (Freeze Plugs):

Dit is een onderdeel in de motor vervaardigd met speciaal zand samen met gesmolten metaal. Het is gevormd in de vorm van de koelvloeistofpassages in de motorblok. Koelvloeistof stroomt door het onderdeel weshalb het in het gat moet passen, anders loopt de koelvloeistof eruit.

De meeste koelingssysteemcomponenten zijn volledig besproken in een nieuw bericht. Je moet ze bekijken voor een duidelijk begrip.

Types Motor Koelingsysteem

Er zijn twee typen koelingsysteem in verbrandingsmotoren:

Luchtkoelingsysteem (Air Cooling System):

In lucht typen koelingsysteem wordt warmte die de buitenkant van de motor weerspiegelt gestraald en weggeblazen door de luchtstroom. Deze luchtstroom wordt verkregen uit de atmosfeer en effectief gericht naar de motorcomponenten door de ribben. De ribben zijn gemaakt van metalen riffels, de grootte bepaalt de hoeveelheid warmte die tijdens het proces weggeblazen wordt.

Luchtkoelingsysteem hangt af van het totale oppervlak van de riboppervlakken, de snelheid van de koellucht en de temperatuur van de ribben en de koellucht. Het koelingsysteem is geschikt voor tractors met minder pk, scooters, motorfietsen, kleine vliegtuigen en kleine automotoren. Sommige kleine industriële motoren zijn ook ontworpen om luchtkoeling te gebruiken.

Voordelen van Luchtkoelingsysteem:

• Het systeem is goedkoper om te produceren.
• Het is lichter in gewicht omdat het ontwerp geen watermantels, radiator, circulatiepomp en water zelf bevat.
• Minder onderhoudsvereisten.
• Risico op schade door vorst zoals cylinderjas barsten of radiator waterbuis ontbreekt.
• Luchtgekoelde motoren zijn minder complex.

Waterkoelingsysteem (Water Cooling System):

Tot nu toe hebben we veel over de water typen koelingsysteem besproken omdat ze gangbaar zijn in automobielmotoren. Ze dienen twee doeleinden: overtollige warmte elimineren om oververhitting te voorkomen. Ook de motor op efficiënte werktemperatuur en economisch houden.

Waterkoelingsysteem is van vier verschillende typen:

• Direct of Non-retour Systeem
• Thermo-Syphon Systeem
• Hopper Systeem
• Pomp/Gedwongen Circulatie Systeem

Werkingsprincipe

Zoals eerder vermeld, is het automobiele koelingsysteem van twee typen. In deze uitleg behandelen we de werking van waterkoelingsysteem. Het systeem bestaat uit passages in de motorblok en koppen en een waterpomp die de koelvloeistof circuleert. Het is ook gemaakt van een thermostaat die de temperatuur van de koelvloeistof controleert en een radiatordop om de druk van het systeem te controleren. De koelvloeistof stroomt naar al deze plekken met hulp van onderling verbonden slangen.

Waterkoelingsysteem werkt door vloeibare koelvloeistof door passages in de motorblok en koppen over te brengen. De koelvloeistof stroomt van de radiator om overmatige warmteproductie tijdens het verbrandingsproces te absorberen. Na de koelvloeistof de hitte ontvangen heeft, wordt het overgebracht naar de radiator door een rubberen slang. Zodra de hete koelvloeistof de radiator binnenkomt, begint de koeling. De koeling wordt bereikt door de luchtstroom die het motorcompartiment van de voorzijde van het voertuig binnenkomt.

Nadat de koelvloeistof afgekoeld is, keert het terug naar de motor om hetzelfde proces uit te voeren. De waterpomp helpt de circulatie van koelvloeistof naar de verborgen passages. Er is de thermostaat tussen de motor en de radiator om te garanderen dat de koelvloeistof opgeheaten is tot een bepaalde vooringestelde temperatuur voordat het de radiator binnenkomt. De thermostaat blijft dicht als het afgekoelde koelvloeistof voelt, dus in plaats van het circulatieproces te stoppen, omzeilt het de radiator en keert terug naar de motor.

Het koelingsysteem is ontworpen met een drupklep om te voorkomen dat de koelvloeistof kookt. Omdat onder druk het koken van de koelvloeistof stijgt, is de radiatordop ontworpen om druk te verlichten als het een bepaald punt overschrijdt. Anders zal te veel druk de systeemcomponenten zoals slangen en andere onderdelen vernietigen.

Onderhoud van Koelingsysteem

Omdat het koelingsysteem cruciaal is in een motor, moet onderhoud gewaarborgd worden om het leven van de motor en het koelingsysteem te redden. Het meest gangbare onderhoud is door het periodiek doorspoelen en bijvullen van de motor koelvloeistof. Hierdoor werken additieven in het antifrostmiddel om corrosie in het koelingsysteem te voorkomen.

Zoals fabrikanten altijd aangeven, zal het gebruik van gewone koelvloeistof corrosie veroorzaken die toeneemt wanneer verschillende metalen met elkaar interageren. Dit zal een afzetting veroorzaken die uiteindelijk ontstaat en begint de dunne platte buizen in de verwarmingskern en radiator te verstopen. De motor zal uiteindelijk oververhitten wanneer dit gebeurt.

Antifrost is heel belangrijk omdat voertuiggebruikers hun functies in hun koelingsysteem moeten noteren. Aangezien het de levensduur van de motor zal verlengen en hen geld bespaart. De antifrostformulering kan vijf jaar of 150.000 mijl duren voordat vervanging nodig is. Het is meestal roodachtig en groenachtig van kleur.

Omdat omgekeerde-doorstroom koelingsysteem professionele en speciale apparatuur vereist, zorg dat de operatie in de juiste monteurwerkplaats wordt uitgevoerd. Tijdens het onderhoud moeten enkele kleine maar belangrijke componenten als thermostaat, radiatordrukkap, waterpomp, etc. getest worden, als zwak, vervanging overwegen.

Een druktest moet uitgevoerd worden om eventuele externe lekkages in koelingssysteemonderdelen te identificeren. Onderdelen als radiator, koelvloeistofpassage, verwarmingsslangen en verwarmingskern. De motorventilator moet ook in goede werking zijn.

Concluderend: we zijn diep gegaan om te zien wat koelingsysteem is in verbrandingsmotoren, uitgelegd als de circulatie van koelvloeistof in het motorsysteem om warmte te absorberen. We zagen koelingssysteem functies in diverse gebieden en componenten. Lucht- en waterkoelingsysteem onderzocht als de twee typen in automobielmotoren. Tot slot werking en onderhoud behandeld.