Het motorkoelsysteem van een voertuig dient niet alleen om de motor koel te houden, maar ook om de temperatuur warm genoeg te houden om een efficiënte, schone werking te garanderen.
Systeemcomponenten omvatten een radiator om warmte af te voeren, een ventilator of ventilatoren om te zorgen voor voldoende luchtstroom voor radiatorkoeling, een thermostaatklep die opent wanneer de gewenste bedrijfstemperatuur is bereikt en een waterpomp (of koelvloeistofpomp) om koelvloeistof door de motor te laten circuleren, slangen en andere componenten.
De meeste voertuigen maken nu gebruik van een expansievat waarmee de koelvloeistof kan uitzetten en het koelcircuit verlaat wanneer deze heet is, en terugkeert wanneer de auto wordt uitgeschakeld en de motor afkoelt. Het koelsysteem bevat ook elementen van het ventilatiesysteem van de cabine, omdat de motorwarmte wordt gebruikt om het interieur van de auto te verwarmen.
Bijna alle auto's gebruiken vloeistofkoelsystemen voor hun motoren. Een typisch koelsysteem voor auto's omvat:
De meeste verbrandingsmotoren zijn vloeistofgekoeld met lucht (een gasvormige vloeistof) of een vloeibare koelvloeistof die door een warmtewisselaar (radiator) wordt gekoeld die door lucht wordt gekoeld. In het waterkoelsysteem van koelmotoren zijn de cilinderwanden en koppen voorzien van een mantel waardoor de koelvloeistof kan circuleren.
Een koelsysteem in een verbrandingsmotor wordt gebruikt om de verschillende motoronderdelen op temperaturen te houden die bevorderlijk zijn voor een lange levensduur en een goede werking.
Een koelsysteem werkt door een vloeibare koelvloeistof door doorgangen in het motorblok en de koppen te sturen. Terwijl het koelmiddel door deze doorgangen stroomt, neemt het warmte op van de motor. Zodra de vloeistof is afgekoeld, keert deze terug naar de motor om meer warmte te absorberen.
Eigenlijk zijn er twee soorten koelsystemen die op motorvoertuigen worden aangetroffen:vloeistofgekoeld en luchtgekoeld.
Luchtgekoelde motoren zijn te vinden op een paar oudere auto's, zoals de originele Volkswagen Kever, de Chevrolet Corvair en een paar andere. Veel moderne motorfietsen gebruiken nog steeds luchtkoeling, maar voor het grootste deel gebruiken auto's en vrachtwagens vloeistofgekoelde systemen en dat is waar dit artikel zich op zal concentreren.
Een koelsysteem werkt door een vloeibare koelvloeistof door doorgangen in het motorblok en de koppen te sturen. Terwijl het koelmiddel door deze doorgangen stroomt, neemt het warmte op van de motor. De verwarmde vloeistof baant zich vervolgens een weg door een rubberen slang naar de radiator voor in de auto.
Terwijl het door de dunne buizen in de radiator stroomt, wordt de hete vloeistof gekoeld door de luchtstroom die de motorruimte binnenkomt vanaf de grill voor de auto.
Zodra de vloeistof is afgekoeld, keert deze terug naar de motor om meer warmte te absorberen. De waterpomp heeft de taak om de vloeistof door dit systeem van leidingen en verborgen doorgangen te laten stromen.
De enige functie van het koelsysteem is het regelen van de temperatuur waarbij de motor draait. Als het koelsysteem, of een onderdeel daarin, zou uitvallen, zou de motor oververhit raken, wat tot een aantal grote problemen kan leiden.
Door oververhitting kunnen koppakkingen doorslaan en zelfs motorblokken barsten als het probleem ernstig genoeg is. Hieronder volgen de belangrijkste onderdelen van het koelsysteem. Let altijd op tekenen van een storing in het koelsysteem, zoals hieronder beschreven.
De belangrijkste componenten van het koelsysteem zijn de waterpomp, vriespluggen, de thermostaat, de radiator, koelventilatoren, de verwarmingskern, de drukdop, de overlooptank en de slangen.
De koelventilator bevindt zich helemaal vooraan in het voertuig en is ontworpen om in te schakelen wanneer de koelvloeistof (we zullen hier zo meer over vertellen) te heet begint te worden. Het wordt weer uitgeschakeld zodra de koelvloeistof in temperatuur is gedaald.
De radiator is speciaal ontworpen om de warmte van de koelvloeistof te verwijderen door deze over te brengen naar de lucht die door de ventilator door de radiator wordt geblazen en de inkomende lucht van het rijden. Radiatoren zijn gevoelig voor lekken na jarenlang gebruik.
De waterpomp stuwt de koelvloeistof door de motor. Een kapotte waterpomp zorgt ervoor dat uw koelsysteem niet meer werkt, waardoor de motor tijdens het rijden oververhit raakt.
De thermostaat regelt de werking van het koelsysteem, met name het in- en uitschakelen van de ventilator.
Een reeks rubberen slangen verbindt de radiateur met de motor waar de koelvloeistof doorheen stroomt. Deze slangen kunnen ook na vele jaren gebruik gaan lekken.
Het brood en de boter van het koelsysteem is de koelvloeistof. Deze zoetgeurende, heldergroene vloeistof stroomt door doorgangen in de motor en trekt warmte van de motor aan. Het verzamelt de warmte en geeft het af aan de buitenlucht in de radiator.
Het koelsysteem heeft drie belangrijke functies. Ten eerste verwijdert het overtollige warmte van de motor; ten tweede handhaaft het de bedrijfstemperatuur van de motor waar het het meest efficiënt werkt; en tot slot brengt het de motor zo snel mogelijk op de juiste bedrijfstemperatuur.
De noodzaak van koelsystemen in een verbrandingsmotor vanwege de volgende reden:
Over het algemeen zijn er twee soorten koelsystemen, en dat zijn:
Luchtkoeling is een methode om warmte af te voeren. Het werkt door het oppervlak te vergroten of de luchtstroom over het te koelen object te vergroten, of beide. De toevoeging van vinnen aan een koellichaam vergroot het totale oppervlak, wat resulteert in een grotere koelingseffectiviteit.
Een voorbeeld van het eerste is om koelribben aan het oppervlak van het object toe te voegen, hetzij door ze integraal te maken, hetzij door ze stevig aan het oppervlak van het object te bevestigen (om een efficiënte warmteoverdracht te garanderen). In het laatste geval wordt dit gedaan door een ventilator te gebruiken die lucht in of op het te koelen object blaast.
Er zijn twee soorten koelkussens die worden gebruikt bij luchtkoeling, de ene is een honingraat en de andere is excelsior.
In alle gevallen moet de lucht koeler zijn dan het object of oppervlak waarvan verwacht wordt dat het warmte zal afvoeren. Dit komt door de tweede wet van de thermodynamica, die stelt dat warmte alleen spontaan van een heet reservoir (het koellichaam) naar een koud reservoir (de lucht) gaat.
Bij gebruik in een omgeving met een lagere luchtdruk, zoals grote hoogte of vliegtuigcabines, moet de koelcapaciteit worden verlaagd in vergelijking met die op zeeniveau.
Een vuistregel 1 – (h/17500) =deratingfactor. Waarbij h de hoogte boven zeeniveau is in meters. En het resultaat is de factor die moet worden vermenigvuldigd met de koelcapaciteit in [W] om de koelcapaciteit op de opgegeven hoogte boven zeeniveau te krijgen.
Luchtgekoelde motoren vertrouwen op de circulatie van lucht direct over warmteafvoerribben of hete delen van de motor om ze te koelen om de motor binnen de bedrijfstemperatuur te houden. Bij alle verbrandingsmotoren ontsnapt een groot percentage van de gegenereerde warmte (ongeveer 44%) via de uitlaat, niet via de metalen vinnen van een luchtgekoelde motor (12%).
Ongeveer 8% van de warmte-energie wordt overgedragen aan de olie, die weliswaar primair bedoeld is voor smering, maar ook een rol speelt bij de warmteafvoer via een koeler. Luchtgekoelde motoren worden over het algemeen gebruikt in toepassingen die niet geschikt zijn voor vloeistofkoeling, aangezien dergelijke moderne luchtgekoelde motoren worden gebruikt in motorfietsen, vliegtuigen voor algemene luchtvaart, grasmaaiers, generatoren, buitenboordmotoren, pompsets, zaagbanken en hulpaggregaten.
Dit zijn enkele voordelen van het gebruik van luchtkoelsystemen:
Luchtkoelingssystemen hebben ook enkele nadelen, en dat zijn:
Voorbeelden van luchtgekoelde motor:
Het wordt gebruikt in scooters, motorfietsen en tractoren.
Dit type is het meest gebruikte type systeem.
In een waterkoelsysteem zijn watermantels aangebracht rond de motorcilinder of voeringen. Het circulerende water in deze mantels absorbeert de warmte van het cilinderoppervlak en vervolgens wordt het verwarmde water gekoeld door de lucht die door de radiator stroomt.
Het waterkoelsysteem bestaat uit watermantels, waterpomp, radiator, thermostaatklep, ventilator, riem en poelie, enz. Hoewel water het meest gebruikte koelmiddel is, terwijl speciale koelmiddelen betere en gewenste eigenschappen hebben, zoals corrosievrij, hoger kookpunt, enz. zijn ook op de markt verkrijgbaar en worden ook aanbevolen voor het verkrijgen en marineren van een hoger motorrendement.
Met behulp van een door een riem aangedreven waterpomp wordt het water continu met de gewenste druk en snelheid in de watermantels laten circuleren. Over het algemeen zijn waterpompen van het centrifugaaltype en bestaan ze uit een waterinlaat en -uitlaat met een waaier die ervoor zorgt dat het water door een centrifugaalkracht uit de pompuitlaat komt.
De pompinlaat is onderaan verbonden met de radiateur om het koelmiddel/water uit de radiateur te halen. Wanneer de motor is afgekoeld, blijft de thermostaatklep open en wordt hetzelfde water/koelvloeistof door de watermantels gecirculeerd.
Tegen de tijd dat water/koelvloeistof wordt verwarmd, wordt de thermostaatklep geopend om water door de radiator te laten gaan om de warmte af te voeren door intact te blijven met de lucht die door de radiator gaat.
De radiateur bevindt zich aan de voorkant van de tractor/het voertuig en bestaat uit een water-/koelvloeistoftank, buizen en een drukdop op de buis. Deze drukdop wordt gebruikt om verdamping van water te voorkomen en de druk in het koelsysteem te verhogen.
Het temperatuurverschil tussen de buitenlucht en het water in de radiator is groot en de warmte wordt sneller van het water naar de lucht afgevoerd. De lucht wordt gegenereerd met behulp van een ventilator en ook door de voorwaartse beweging van de tractor.
Over het algemeen werkt de motor efficiënt in het temperatuurbereik van 80 0 C tot 90 0 C en het is altijd wenselijk dat de motortemperatuur bij koude weersomstandigheden zo vroeg mogelijk deze temperatuur bereikt en alleen onder extreem warme weersomstandigheden binnen dit temperatuurbereik blijft.
De thermostaat is ontworpen om dit temperatuurbereik te handhaven door de temperatuur van het water/koelvloeistof dat in de watermantels circuleert te regelen.
Er zijn twee soorten waterkoelingssystemen.
De pomp is niet in dit systeem gemonteerd. De circulatie van water wordt gedaan vanwege het verschil in dichtheden tussen warm en koud water.
In deze koelsystemen is de koelsnelheid echter laag. Tegenwoordig is het gebruik ervan beperkt omdat we het water op een bepaald niveau moeten houden. Het is eenvoudig van constructie en goedkoop.
De thermosyphon koelsystemen werken volgens het principe van natuurlijke convectie. Thermosyphon waterkoelsysteem is gebaseerd op het feit dat water licht wordt bij verwarming en,
De boven- en onderkant van de radiator zijn met behulp van leidingen respectievelijk verbonden met de boven- en onderkant van de cilinderwatermantel. De radiator wordt gekoeld door er lucht over te laten stromen. Luchtstroom wordt bereikt door beweging van het voertuig of een ventilator.
Het verwarmde water in de watermantel van de cilinder wordt licht en komt uit de bovenste verbindingspijp in de radiator en stroomt van de bovenste tank naar de onderste tank, terwijl het de warmte afstoot tijdens het reizen.
Dit gekoelde water uit de onderste tank wordt in de watermantel van de cilinder geleid en zo opnieuw gecirculeerd voor het proces.
De beperking van dit systeem is dat deze koeling alleen afhankelijk is van de temperatuur en onafhankelijk is van het motortoerental.
In dit koelsysteem vindt de circulatie van water plaats door middel van een centrifugaalpomp. Door deze pomp is de stroomsnelheid van het water groter. En de pomp wordt aangedreven door een riem van een krukas.
Hier kan de radiator op elke voor de ontwerper geschikte plaats worden gemonteerd.
In dit systeem is de richting van de koelwaterstroom opwaarts van de cilinderkop naar de bovenste tank van de radiator en vervolgens naar beneden door de radiatorkern naar de onderste tank. Van de onderste tank gaat het door de onderste radiateurslang naar de watermantels van het cilinderblok met behulp van de waterpomp, die het water laat circuleren.
Water komt de motor binnen in het midden van de inlaatzijde van de pomp. De circulatiepomp wordt aangedreven door een riem vanaf de krukas. Naarmate het motortoerental toeneemt, neemt de koelvloeistofstroom toe.
Druktesten worden gebruikt om te controleren op lekkage in het koelsysteem en om de radiateurdop te testen. Oefen langzaam druk uit op het systeem tot het bereik van het systeem of het bereik dat op de radiateurdop staat aangegeven. Het systeem moet minstens twee minuten op druk blijven. Zo niet, controleer dan op lekken in het systeem.
De druktest wordt gebruikt om het koelsysteem te controleren op lekkage en om de radiateurdop te controleren. Het meest voorkomende druktestapparaat is het handpompapparaat met adapters voor doppen van verschillende maten en de vulhals van de radiator.
Een ander type druktester maakt gebruik van opslaglucht die is aangesloten op de overloopslang van het koelmiddel. Een derde type heeft een adapter die de radiatordop vervangt en waarmee een druk- of temperatuursensor kan worden geplaatst. Winkellucht, of gewoon de druk die wordt gegenereerd door het koelsysteem, kan worden gebruikt om de druk te meten en te controleren op lekken.
Dit zijn enkele voordelen van een waterkoelsysteem:
De nadelen van waterkoelingssystemen worden hieronder genoemd:
Voorbeelden van watergekoelde motor:
Alle moderne motoren (auto's, bussen, vrachtwagens, enz.) gebruiken tegenwoordig dit type koelsysteem.
Het motorkoelsysteem van een voertuig dient niet alleen om de motor koel te houden, maar ook om de temperatuur warm genoeg te houden om een efficiënte, schone werking te garanderen. Systeemcomponenten omvatten een radiator om warmte af te voeren, een ventilator of ventilatoren om te zorgen voor voldoende luchtstroom voor radiatorkoeling, een thermostaatklep die opent wanneer de gewenste bedrijfstemperatuur is bereikt en een waterpomp (of koelvloeistofpomp) om koelvloeistof door de motor te laten circuleren, slangen en andere componenten.
Er zijn twee soorten koelsystemen:(i) Luchtkoelsysteem en (ii) Waterkoelsysteem. In dit type koelsysteem wordt de warmte, die naar de buitenste delen van de motor wordt geleid, uitgestraald en afgevoerd door de luchtstroom, die uit de atmosfeer wordt gehaald.
Een typisch koelsysteem voor auto's omvat
Koelsystemen zijn verantwoordelijk voor het koelen van de motor van de auto. De motor van een auto die met een snelheid van 80 km/u rijdt, produceert ongeveer 4000 explosies per minuut. Dit veroorzaakt een enorme hoeveelheid gecondenseerde warmte in één gebied. Het koelsysteem neemt deze warmte op en koelt deze af tot een veilige temperatuur.
Het koelsysteem heeft de volgende vier primaire functies:overtollige warmte van de motor verwijderen, een constante bedrijfstemperatuur van de motor handhaven, de temperatuur van een koude motor zo snel mogelijk verhogen, een middel bieden voor de werking van de verwarming (het passagierscompartiment verwarmen).
Verbrandingsmotoren worden vaak gekoeld door een vloeistof genaamd motorkoelvloeistof door het motorblok en de cilinderkop te laten circuleren waar het wordt verwarmd, vervolgens door een radiator waar het warmte aan de atmosfeer verliest en vervolgens teruggaat naar de motor. Motorkoelvloeistof is meestal op waterbasis, maar kan ook olie zijn.
Motorolie voor grote verbrandingsmotoren is normaal gesproken SAE 40 minerale olie of iets dergelijks. Motorolie die wordt gebruikt in verbrandingsmotoren wordt ook wel motorolie of smeerolie genoemd. De eigenschappen van de olie worden beschreven in Oil as a Heat Transfer Fluid.
Verbrandingsmotoren verwijderen afvalwarmte door koele inlaatlucht, hete uitlaatgassen en expliciete motorkoeling. Alle warmtemotoren hebben dus koeling nodig om te kunnen werken. Koeling is ook nodig omdat hoge temperaturen motormaterialen en smeermiddelen beschadigen en zelfs belangrijker worden in warme klimaten.
lage viscositeit en dichtheid; chemische neutraliteit voor bouwmaterialen; chemische weerstand en onschadelijk; lage kosten en beschikbaarheid.
De motor bevat interne holle structuren die watermantels worden genoemd. De koelvloeistof stroomt hierdoor in de motor en absorbeert de warmte van de motor. Vervolgens gaat het via slangen naar de radiator, waar het afkoelt. Van daaruit gaat het terug naar de motor, waar het hete koelvloeistof verdringt om het proces te herhalen.
De radiator omzeilt je koelvloeistof via dunne metalen vinnen, waardoor de warmte veel gemakkelijker naar de lucht buiten je auto kan stromen. In wezen - een radiator koelt de koelvloeistof, die vervolgens uw motor afkoelt.
De belangrijkste componenten van het koelsysteem zijn de waterpomp, vriespluggen, de thermostaat, radiator, koelventilatoren, de verwarmingskern, de drukdop, de overlooptank en de slangen.
Over het algemeen heeft water een hogere warmtecapaciteit dan olie, maar olie is een beter smeermiddel. Wrijving van bewegende delen creëert warmte, dus elke hoeveelheid wrijvingsvermindering zal leiden tot een vermindering van warmte. Water is een inferieur smeermiddel in vergelijking met olie en daarom wordt olie gebruikt waar voldoende wrijving aanwezig is.
De hete motor geeft warmte af aan de olie, die vervolgens door een warmtewisselaar gaat, meestal een type radiator dat bekend staat als een oliekoeler. De afgekoelde olie stroomt terug in het hete object om het continu af te koelen.
Koelsystemen verwijderen warmte uit de motor met behulp van de eigenschappen van warmteoverdracht. Moderne auto's gebruiken vloeistofkoelsystemen. Deze gebruiken een vloeistof die in de motor circuleert, die vervolgens uit de motor in een radiator wordt gepompt, waar de warmte vrijkomt.
Koelvloeistof heeft een hogere warmtecapaciteit dan water. Dit betekent dat er meer warmte-energie nodig is om dezelfde temperatuur te bereiken die water kan bereiken met veel minder energie. Componenten in de koelvloeistof verhogen ook het kookpunt, waardoor het veiliger is voor gebruik in de motor.
Water is de meest voorkomende koelvloeistof. Zijn hoge warmtecapaciteit en lage kosten maken het een geschikt warmteoverdrachtsmedium. Het wordt meestal gebruikt met additieven, zoals corrosieremmers en antivries.
Waarschuwing koelvloeistoftemperatuur:Dit waarschuwingslampje geeft aan dat uw motor oververhit raakt door een gebrek aan koelvloeistof. Als dit lampje gaat branden, stop dan onmiddellijk en zet uw auto uit.
Het kan absoluut zonder radiator worden gestart. U veroorzaakt geen schade zolang de motor niet oververhit raakt. Als je de motor niet lang genoeg laat draaien om te warm te worden, is dat geen probleem.
Motoren kunnen om verschillende redenen oververhit raken. Over het algemeen is dit omdat er iets mis is met het koelsysteem en de warmte niet in staat is om uit de motorruimte te ontsnappen. De oorzaak van het probleem kan een lek in het koelsysteem, een defecte radiatorventilator, een kapotte waterpomp of een verstopte koelvloeistofslang zijn.
