Il sistema di raffreddamento è l'eroe sconosciuto del motore di un'auto a combustione interna. Mantiene silenziosamente il motore alla temperatura di esercizio, prevenendo il surriscaldamento e fornendo nel contempo un caldo caldo gradevole all'abitacolo. L'unica volta che notiamo il sistema di raffreddamento è quando si guasta, e molto spesso può essere catastrofico.
La temperatura all'interno della camera di combustione del motore di un'auto (l'area in cui brucia il carburante) può facilmente raggiungere i 1600 gradi. F. La temperatura di esercizio del motore dovrebbe essere nella gamma bassa di 200 gradi. È molto calore che deve essere rimosso. La temperatura di esercizio del motore dipende dalla temperatura del liquido di raffreddamento. I danni al motore possono verificarsi abbastanza rapidamente quando la temperatura del liquido di raffreddamento inizia a salire vicino a 300 gradi.
Un sistema di raffreddamento del motore funziona sul principale trasferimento di calore. Il trasferimento di calore è il movimento di energia termica da un luogo all'altro. L'energia termica cercherà sempre qualcosa di più fresco. Un buon esempio è mettere una lattina calda di soda (birra) in un refrigeratore di ghiaccio. Poiché l'energia termica si sposterà sempre verso qualcosa di più fresco, l'energia termica nella lattina si trasferisce al ghiaccio, rendendo la lattina fredda. Il freddo, per definizione, è l'assenza di energia termica.
Ecco come un sistema di raffreddamento per auto utilizza il meccanismo di trasferimento del calore per mantenere il motore fresco e i tuoi polpacci caldi:
La pompa dell'acqua fa circolare il liquido di raffreddamento attraverso il sistema di raffreddamento. La pompa dell'acqua è azionata dalle stesse cinghie di trasmissione accessorie che azionano l'alternatore, la pompa del servosterzo e il compressore del condizionatore d'aria. Queste cinghie sono azionate da una puleggia sulla parte anteriore dell'albero motore. La pompa dell'acqua utilizza giranti rotanti per spingere il liquido di raffreddamento attraverso il motore, il radiatore e il nucleo del riscaldatore.
Il liquido di raffreddamento scorre attraverso il motore attraverso le camicie d'acqua. Le camicie d'acqua sono presenti nell'intero motore, ma sono concentrate principalmente intorno alle camere di combustione, poiché è qui che viene generato il calore e dove la temperatura è più alta.
Il termostato controlla il flusso del liquido di raffreddamento. Il termostato è il custode del sistema di raffreddamento. Utilizza una valvola a fungo a molla che si chiude quando il motore è freddo, bloccando il flusso del liquido di raffreddamento e di solito si apre a una temperatura del liquido di raffreddamento di 185 – 195 gradi, a seconda della valutazione del termostato.
Quando il termostato è chiuso, inibisce il flusso di refrigerante attraverso il radiatore. Il liquido di raffreddamento è diretto attraverso il motore tramite un tubo di bypass. Ciò consente al liquido di raffreddamento di riscaldarsi senza che gli effetti di raffreddamento del radiatore cerchino di raffreddarlo. In questo modo il motore e il liquido di raffreddamento possono raggiungere la temperatura di esercizio.
Quando raggiunge la temperatura di esercizio, il termostato si apre, consentendo al liquido di raffreddamento di fluire attraverso il radiatore. Il termostato utilizza una molla bimetallica. Ciò significa che la molla è costituita da due metalli separati che si contraggono e si espandono in modo diverso se esposti a variazioni di temperatura. Quando il liquido di raffreddamento caldo riscalda la molla, entrambi i metalli si tirano l'uno contro l'altro, provocando la contrazione della molla, che apre la valvola a fungo, consentendo al liquido di raffreddamento di fluire.
Una volta che il liquido di raffreddamento scorre attraverso il radiatore, continua un ciclo di riscaldamento e raffreddamento. Quando il liquido di raffreddamento passa attraverso il motore, il calore passa dal motore caldo al liquido di raffreddamento. Questo liquido di raffreddamento estremamente caldo viene quindi pompato attraverso il radiatore dove la sua energia termica viene trasferita all'atmosfera e il ciclo continua.
Quindi, mentre il liquido di raffreddamento scorre attraverso il radiatore, l'energia termica del liquido di raffreddamento va quindi al metallo nel radiatore. La ventola di raffreddamento soffia aria attraverso le alette del radiatore, consentendo all'energia termica del radiatore di entrare nell'aria, dove va via. Un po' come soffiare sulle patatine fritte per raffreddarle.
Le ventole di raffreddamento sono azionate a cinghia o azionate da un motore elettrico. I ventilatori a cinghia sono generalmente dotati di una frizione centrifuga o di una frizione termostatica. Una frizione centrifuga rallenta la velocità delle pale della ventola in rotazione all'aumentare della velocità del motore, consentendo alla ventola di ruotare liberamente, scollegata dalla coppia del motore. Ciò si basa sul presupposto che se il regime del motore è maggiore, il veicolo deve essere in movimento lungo la strada. Quando il veicolo è in movimento, l'aria soffia naturalmente attraverso il radiatore, quindi ha bisogno di una velocità della ventola inferiore. La riduzione della velocità della ventola riduce il carico sul motore, migliorando il risparmio di carburante.
Una frizione termostatica ha una molla bimetallica incorporata che riduce la coppia alle pale della ventola quando il motore è freddo, consentendo loro di ruotare liberamente. Quando la molla si riscalda, consente il funzionamento completo delle pale della ventola. Anche questo limita la resistenza della ventola per migliorare il risparmio di carburante.
Le ventole di raffreddamento elettriche sono attivate dal modulo di controllo elettronico (ECM), utilizzando un ingresso dal sensore di temperatura del liquido di raffreddamento del motore. Quando il liquido di raffreddamento raggiunge una temperatura elevata predeterminata, l'ECM accenderà la ventola. L'ECM spegnerà la ventola quando il liquido di raffreddamento raggiunge una temperatura bassa predeterminata.
Le ventole elettriche sono le migliori perché non caricano il motore, il che aiuta a risparmiare carburante. Il controllo elettronico della ventola di raffreddamento consente all'ECM di controllare la temperatura del liquido di raffreddamento, mantenendo una temperatura ottimale del liquido di raffreddamento. L'ECM accenderà anche la ventola di raffreddamento quando il condizionatore d'aria è in funzione. Il condensatore del condizionatore d'aria si trova davanti al radiatore, quindi è fondamentale che ci sia un flusso d'aria ad alta velocità costante attraverso il radiatore e il condensatore quando il condizionatore d'aria è in funzione.
Tutti i sistemi di raffreddamento per autoveicoli sono sigillati con un tappo a pressione. Poiché il calore aumenta la pressione, la pressione in un sistema di raffreddamento inizia a crescere non appena la temperatura aumenta. Inutile dire che se ti dimentichi di controllare questa pressione, potrebbe essere disastroso. I tappi a pressione sfiatano il sistema di raffreddamento a una pressione predeterminata. La maggior parte dei tappi è impostata su 15 libbre per pollice quadrato (PSI) di pressione. Ciò significa che a 15 PSI il tappo sfogherà la pressione nell'atmosfera. Un tappo a pressione funziona utilizzando lo stesso principio di un termostato. La molla bimetallica si contrae, sollevando il sigillo e permettendo alla pressione di fuoriuscire.
Il tappo a pressione può essere posizionato sul radiatore o su una bombola di plastica per il degasaggio. Una bombola di degas è un serbatoio che si trova nel vano motore, più in alto rispetto al motore e al radiatore. Poiché l'aria sale naturalmente quando è intrappolata in un liquido, l'aria presente nel sistema di raffreddamento raggiunge la bombola di degasaggio e viene espulsa dal tappo a pressione durante lo sfiato. L'aria è dannosa per un sistema di raffreddamento. L'aria intrappolata interrompe il flusso del liquido di raffreddamento che può causare una condizione di surriscaldamento, mancanza di calore nell'abitacolo o letture errate dell'indicatore di temperatura.
I sistemi che montano il tappo a pressione sul radiatore utilizzano un serbatoio di troppo pieno. Tutto ciò che fa questo serbatoio è catturare il liquido di raffreddamento che potrebbe fuoriuscire durante lo sfiato della pressione. Se il livello del liquido di raffreddamento nel radiatore dovesse diminuire a causa del normale flusso e riflusso del sistema di raffreddamento, il liquido di raffreddamento verrà aspirato dal serbatoio di troppopieno e di nuovo nel radiatore.
Oltre a mantenere il motore freddo, il sistema di raffreddamento aiuta a tenerti al caldo. Il calore che soffia nell'abitacolo nelle giornate fredde viene trasferito dal liquido di raffreddamento caldo, al nucleo del riscaldatore e quindi all'aria, che viene forzata nell'auto dal motorino del ventilatore.
Un nucleo del riscaldatore è fondamentalmente un mini radiatore. Il refrigerante scorre attraverso una serie di tubi stretti collegati da sottili strati di metallo, disposti in una configurazione a nido d'ape. I tubi caldi riscaldano il nido d'ape, che trasferisce la loro energia termica all'aria mentre viene forzata attraverso il nucleo del riscaldatore dal motore del ventilatore. Questo è il motivo per cui si sente spesso parlare di un cattivo termostato che causa una condizione di assenza di calore. Se il termostato è bloccato aperto, il liquido di raffreddamento non ha la possibilità di raggiungere la temperatura di esercizio. Non liquido di raffreddamento significa calore non caldo.
Quindi queste sono le basi di come un sistema di raffreddamento del motore impedisce al motore di autodistruggersi. I motori delle auto fanno un ottimo lavoro nel nascondere tutta la violenza che sta effettivamente accadendo nel profondo di un motore a combustione interna mentre è in funzione. Il calore è un sottoprodotto di tutto ciò che disordine e il tuo sistema di raffreddamento combatte continuamente la battaglia per mantenere quel calore sotto controllo.
