Skuteczna regulacja temperatury silnika jest bardzo istotna dla jego sprawności i wydajności. W jednostkach napędowych chłodzonych cieczą odpowiada za to obieg płynu chłodzącego. Przepływając przez przeznaczone dla niego kanały, odbiera ciepło od pracujących części i wyprowadza je poza silnik w chłodnicy. Obieg ten wymusza pompa cieczy chłodzącej, zwana także pompą wody. Jak działa to urządzenie i kiedy należy je wymienić? Co może świadczyć o awarii pompy? Wszystko, co musisz wiedzieć o tym ważnym elemencie Twojego silnika, znajduje się w tym artykule.
Podczas pracy silnika spalinowego w cylindrach panuje wysoka temperatura, która może przekraczać nawet 2000 st. C. Energia spalania jest tylko w 40–50 proc. zużywana na pracę. Pozostała część zamieniana jest na ciepło, które powinno być odprowadzone z układu. . W innym wypadku olej straci lepkość, co doprowadzi do spłynięcia filtru olejowego, a części metalowe pod wpływem zjawiska rozszerzalności cieplnej, zaklinują się i jednostka napędowa w kilka minut się zatrze. Aby temu zapobiec, każdy silnik musi być odpowiednio zaprojektowany pod względem wymiany energii cieplnej z otoczeniem.
Z tego artykułu dowiesz się między innymi:
- Jak zbudowana jest i jak działa pompa cieczy chłodzącej?
- Jak rozpoznać i naprawić usterki pompy płynu chłodzącego?
- Ile kosztuje pompa cieczy chłodzącej i jej wymiana?
- Do czego służą dodatkowe pompy cieczy?
- Jak utrzymać układ chłodzenia w należytej sprawności?
Budowa układów chłodzenia – gdzie znajduje się pompa cieczy chłodzącej?
W silnikach spalinowych stosuje się trzy metody odprowadzania ciepła:
- chłodzenie powietrzem,
- obieg cieczy chłodzącej,
- chłodzenie oleju.
Ostatnia z nich nie występuje jednak samodzielnie. Chłodnica oleju jest elementem wspomagającym podstawowy układ chłodzenia, ułatwiając utrzymanie odpowiednich parametrów smarowania.
Dzięki zastosowaniu chłodzenia cieczą proces schładzania silnika jest o wiele skuteczniejszy. Jak przebiega? Silnik ma złożoną budowę. Kadłub i głowica składają się z dwóch warstw, pomiędzy którymi znajdują się specjalne kanały, w których krąży płyn. Wymaga to wykonywania skomplikowanych odlewów i zaawansowanej obróbki kanałów. Jednak ich odpowiednie ukształtowanie pozwala na znaczące zwiększenie powierzchni, z której odbierane jest ciepło. Lepsza pojemność cieplna płynu chłodniczego z kolei pozwala na odprowadzenie większej ilości ciepła w krótszym czasie.
Gdy ciecz chłodząca „przepłynie przez silnik”, kierowana jest do przewodów na zewnątrz jednostki napędowej. Trafia następnie do chłodnicy, która wykorzystuje zjawisko podobne do tego opisanego przy chłodzeniu powietrzem, dzięki zwiększeniu powierzchni emisji ciepła i pędowi powietrza (w razie potrzeby wspomaganego wentylatorem) jest ono odprowadzane skutecznie do otoczenia. Chłodnica to w uproszczeniu bardzo długa rurka otoczona radiatorem zbudowanym z cienkich blaszek. Im dłuższa jest droga cieczy w chłodnicy, tym więcej ciepła utraci. Po przepłynięciu przez chłodnicę cykl rozpoczyna się od nowa. Dodatkową zaletą takiego układu jest to, że można oddalić emisję ciepła od samego silnika, dzięki czemu mniej nagrzewa się osprzęt czy jego zewnętrzne układy.
Ruch wody we wczesnych silnikach chłodzonych cieczą był wymuszony grawitacyjnie (ciepła woda unosi się nad chłodniejszą), jednak obecnie w praktycznie każdej jednostce napędowej, stosowana jest pompa cieczy chłodzącej. Obecnie zwykle jest ona przykręcona do bloku silnika i napędzana przez pasek rozrządu. Pompa cieczy chłodzącej – budowa i działanie
Większość pomp cieczy chłodzącej napędzana jest mechanicznie i składa się z trzech elementów. Są to:
- wirnik,
- obudowa,
- koło pasowe.
Wirnik pompy osadzony jest na jednej osi z kołem pasowym. Zwykle nie stosuje przekładni, co oznacza, że jego prędkość obrotowa jest równa tej, jaką ma w danej chwili silnik. Wirnik pracuje wewnątrz płaszcza wodnego, dlatego obudowa i oś muszą być odpowiednio uszczelnione. Wewnętrzna część obudowy jest odpowiednio ukształtowana, aby zoptymalizować przepływ. Wirniki wykonuje się obecnie z tworzyw sztucznych, ale w silnikach starszych konstrukcji często spotkać można wirniki metalowe. Polimerowe elementy są jednak lżejsze, więc stawiają mniejszy opór i generują mniejsze wibracje, a ponadto są odporne na korozję.
W nowoczesnych samochodach coraz częściej stosowana jest elektryczna pompa cieczy chłodzącej. Jej praca jest niezależna od silnika. Można regulować jej wydajność w zależności od potrzeb. Na przykład po uruchomieniu zimnego silnika pompa może pracować z mniejszą prędkością, aby przyspieszyć jego nagrzewanie się do optymalnej temperatury. Elektryczne urządzenia mogą też działać, nawet gdy silnik jest wyłączony, na przykład w autach z systemem start-stop czy hybrydowych. Ma to również wpływ na to, jak silnik stygnie po podróży. Pompa może tłoczyć ciecz chłodzącą jeszcze przez jakiś czas po zatrzymaniu, co pozwala na równomierne chłodzenie silnika. Eliminuje to napięcia w materiale i miejscowe przegrzania.
Problemem pomp mechanicznych jest słaba skuteczność podczas dłuższej pracy na niskich obrotach, na przykład w warunkach jazdy w korku. Pęd powietrza nie studzi odpowiednio chłodnicy, a pompa ma niską wydajność przy niewielkim obciążeniu silnika. Pompa elektryczna może wówczas zwiększyć automatycznie przepływ, co zapobiegnie przegrzaniu się silnika. Utrzymanie stałej temperatury wspomaga też eliminację zanieczyszczeń, ponieważ proces spalania zachodzi w warunkach bliższych optymalnym.
Pompa elektryczna nie musi być montowana w bloku silnika. Może być umieszczona na zewnątrz i połączona z silnikiem przewodami. Eliminuje to potrzebę tworzenia otworów w zewnętrznej powłoce silnika, a ewentualne wycieki jest dużo łatwiej uszczelnić. Nie wymaga to demontażu rozrządu.
Pompa cieczy chłodzącej – usterki, naprawa i wymiana
Pompa wody to w większości konstrukcji część eksploatacyjna, którą powinno wymieniać się razem z paskiem rozrządu. Jeżeli będziesz tego przestrzegać i montaż będzie przeprowadzony profesjonalnie, to przeważnie pompa nie sprawia wielu problemów kierowcom. Jeżeli usterka nastąpi, to należy ją szybko usunąć, ponieważ może mieć to dalsze konsekwencje dla całego silnika.
Poniżej wymieniamy najczęściej spotykane objawy usterek i awarii pompy cieczy chłodzącej.
Wycieki cieczy chłodzącej
Najczęstszym problemem, jaki występuje w obrębie pompy cieczy chłodzącej, są wycieki. W przypadku pomp mechanicznych wynikają one z uszkodzenia uszczelki przy montażu, wady fabrycznej uszczelnienia osi wirnika lub mechanicznego uszkodzenia obudowy. Objawem wycieku jest oczywiście ubywanie płynu w zbiorniczku wyrównawczym. Jednak miejsc, w których mógł on nastąpić, jest wiele, a płyn może ubywać też z powodu przedostawania się do silnika przez przepaloną uszczelkę pod głowicą. Dlatego, gdy zauważysz braki, musisz poszukać przyczyny.
Wyciek na pompie cieczy będzie stosunkowo łatwy do zauważenia. Przestrzeń pod obudową paska rozrządu jest stosunkowo czysta i po jej zdjęciu zwykle widoczne będą zacieki. Pompa może być też „spocona”, czyli pokryta cienką warstwą wody. Niestety w takim wypadku należy zdemontować pompę, co często wiąże się ze zdjęciem paska rozrządu. Jeżeli była ona niedawno wymieniona, a wyciek nastąpił spod uszczelki, można spróbować zamontować ją ponownie z użyciem nowego uszczelnienia. Przy wycieku przez oś czy po uszkodzeniu mechanicznym konieczna jest wymiana pompy. Gdy zbliża się także termin wymiany paska rozrządu , warto wykonać ją od razu wraz z pompą.
Elektryczna pompa cieczy chłodzącej powoduje mniejsze problemy przy nieszczelności. Wyciek zwykle następuje na połączeniu przewodu z króćcem pompy. Wynika on z poluzowania opaski śrubowej lub uszkodzenia rury wodnej. W przypadku pomp z wyprowadzeniami z tworzywa sztucznego uszkodzeniu mogły ulec także one. Przeważnie jednak wystarczy wymienić przewód lub zacisnąć go za pomocą nowej opaski.
Uszkodzenie wirnika pompy
Awaria ta zdarza się dość rzadko. Wynika ona z wad fabrycznych (części niskiej jakości) lub uszkodzenia mechanicznego (ciało obce w układzie chłodzenia, zniszczenia w transporcie lub przy montażu). Może dojść do wyłamania się łopatek lub obrócenia się wirnika na osi. Wówczas wydajność pompy spada (niekiedy do zera, gdy np. oś nie jest połączona z wirnikiem). Przy regularnej wymianie i stosowaniu części odpowiedniej jakości zwykle uda się uniknąć tego problemu.
Objawami uszkodzenia wirnika są wahania temperatury, jej gwałtowne skoki i przegrzewanie się silnika. Podobne symptomy mogą być spowodowane awarią termostatu, czujnika temperatury czy niedrożnością chłodnicy. Jeśli jednak po ich sprawdzeniu nie wykryjesz usterki, pompa wody może okazać się źródłem problemu.
Uszkodzenie łożyska lub osi pompy
Ostatnim elementem, którego może dotknąć awaria, jest łożysko i oś. Uszkodzenia osi zwykle są mechaniczne. Wygięcie następuje na przykład pod wpływem uderzenia w czasie demontażu silnika czy w trakcie kolizji.
Bardziej złożoną kwestią są łożyska, w które wyposażona jest pompa cieczy chłodzącej. Budowa uszczelnienia osi ma zapobiegać między innymi dostawaniu się cieczy do łożyska. Jednak dość często mimo tego, że nie dochodzi do wycieków na zewnątrz, łożysko podcieka. Płyn chłodniczy rozcieńcza i wymywa smar z łożyska, powoduje korozję jego elementów i prowadzi do jego zatarcia.
Zarówno wygięcie osi, jak i uszkodzenie łożyska będą dawały podobne objawy. Podczas pracy silnika z okolic pompy dobiegać będzie metaliczny szum lub stukanie. Aby upewnić się co do natury usterki, należy zdemontować pasek rozrządu i ręcznie obrócić kołem pompy. Sprawna pompa obraca się ze stałym, niewielkim oporem i bezgłośnie. Jeśli jest inaczej lub wyczuwalny jest luz na osi, pompa jest zniszczona i konieczna jest jej wymiana.
Pompa cieczy chłodzącej – cena zakupu i wymiany
Ceny pomp płynu chłodniczego są bardzo zróżnicowane. Zależą przede wszystkim od typu silnika, producenta pojazdu i samego rodzaju pompy. Mechaniczne urządzenia kosztują od około 100 zł do ponad 1500 zł. Przy czym do popularnych samochodów ze standardowymi silnikami częściej będą to kwoty bliższe dolnej granicy. Drogie pompy mechaniczne przeznaczone są przeważnie do silników aut takich marek jak BMW czy Porsche lub w przypadku marek popularnych do specjalnych wersji silnikowych.
Pompy elektryczne są wyraźnie droższe, ponieważ zwykle ich cena przekracza 1000 zł. Ich wytrzymałość jest większa od mechanicznych i zwykle wymienia się je jedynie, gdy nastąpi awaria. Dlatego w dłuższej perspektywie rozwiązanie to może okazać się bardziej opłacalne..
Cena robocizny zależy od wielu czynników. Zwykle mechanicy pobierają tę samą kwotę za wymianę samej pompy i kompletnego rozrządu, ponieważ zakres prac jest w większości aut bardzo zbliżony. Przy prostym silniku z dobrym dostępem do pompy i rozrządu cena nie powinna wynosić więcej niż 200 zł. W samochodach, gdzie dostęp jest trudny, na przykład w niektórych modelach Audi, w których należy zdjąć pas przedni do wymiany rozrządu, kwota może przekraczać 1500 zł.
Znajdź swoją pompę cieczy chłodzącej!
Najłatwiejsza jest wymiana pomp elektrycznych. Znajdują się one zwykle w miejscu, do którego łatwo się dostać i wystarczy mieć kilka podstawowych narzędzi, aby zrobić to samemu. Wystarczy odpiąć akumulator, wyjąć wtyczkę z pompy, odkręcić śruby mocujące, spuścić płyn do czystego pojemnika, zdjąć rury wodne, a następnie zamontować nową pompę, podłączyć ją, wlać płyn i odpowietrzyć układ chłodzenia.
Dodatkowa pompa cieczy chłodzącej – do czego służy?
W wielu współczesnych samochodach już fabrycznie umieszcza się dwie pompy. Podstawowa, mechaniczna jest odpowiedzialna za obieg wody w silniku. Dodatkowa pompa cieczy chłodzącej zamontowana jest na przewodach odpowiedzialnych za jej dopływ do nagrzewnicy. Dzięki temu możliwe jest usprawnienie ogrzewania samochodu, które może działać także jakiś czas po wyłączeniu silnika.
Dodatkowa pompa elektryczna może także zapewniać lepszy obieg w korkach czy podobnie jak pompy główne, pozwolić na równomierne wystudzenie silnika i zapewnić inne wcześniej opisane korzyści wynikające z elektrycznego pompowania cieczy chłodzącej.
Dodatkową pompę możesz też zainstalować w swoim samochodzie, nawet gdy nie miał on fabrycznie tego rozwiązania. O tym, jak to zrobić opowiedział nam ekspert Inter Cars.
Zamontowanie dodatkowej pompy elektrycznej nie jest trudne, a może przynieść sporo korzyści. Jedynym problemem może być jej sterowanie. Pompę najlepiej wpiąć w przewód prowadzący od silnika do nagrzewnicy. Być może będzie konieczne dorobienie do niej wspornika, aby przymocować ją do grodzi czołowej czy zewnętrznych elementów silnika, ale zależy to od konkretnego samochodu. Następnie wystarczy doprowadzić do pompy zasilanie i włącznik.
Są dwie opcje włączania dodatkowej pompy wody. Pierwszy jest manualny. Do kabiny wyprowadzasz przewody, montujesz w desce rozdzielczej włącznik pompy i uruchamiasz ją w razie potrzeby, gdy stoisz w korku i auto się zbyt nagrzewa lub gdy musisz poczekać w samochodzie po zaparkowaniu. Drugi jest automatyczny i wymaga większej wiedzy. . Aby taki system działał, trzeba połączyć się z czujnikiem temperatury i panelem sterowania ogrzewaniem oraz zbudować układ cyfrowy, który będzie załączał pompę w odpowiednim momencie. To brzmi skomplikowanie, ale pasjonat elektroniki powinien sobie z tym poradzić. W starszych autach automatykę można rozwiązać analogowo za pomocą przekaźników. Montaż takiego usprawnienia nie jest kosztowny. Do kupienia jest kilka elementów elektronicznych i pompa cieczy chłodzącej. Cena samego urządzenia to około 300 zł za prosty model, który można dostosować do montażu w niemal każdym aucie.
Jak zadbać o sprawność pompy cieczy i układu chłodzenia?
Podstawą dbania o układ chłodzenia i pompę jest stosowanie odpowiednich płynów do chłodnic oraz regularna wymiana części. Stosowanie wody do układu chłodzenia nie jest zalecane. Jeżeli nie masz innej możliwości, możesz jej użyć, ale w każdej innej sytuacji lepiej kupić płyn oparty na glikolu. Ma on wyższą od wody temperaturę wrzenia i zawiera dodatki tworzące warstwę ochronną na elementach układu. W przypadku płynów łatwiej też zwykle zauważyć wyciek, ponieważ są one zabarwione na jaskrawe kolory, dzięki czemu pozostawiają dość wyraźne zacieki. Należy także pamiętać, że woda zamarza dość szybko a.. płyny glikolowe zamarzają dopiero poniżej -30 st. C. Jednocześnie spokojnie możesz używać płynów zimowych latem.
Pompę mechaniczną należy wymieniać razem z zestawem paska rozrządu lub szybciej, jeżeli ulegnie ona awarii. Wymiana uszkodzonych części pozwoli na zachowanie sprawności całego silnika. Uszkodzenia układu chłodzenia mogą skończyć się nawet zniszczeniem jednostki napędowej, dlatego nie warto lekceważyć niepokojących objawów.
