Zasłonka na chłodnicy - fakty i mity.
Od dawna istnieje przesąd, że jak jest zimno to należy zasłaniać chłodnicę,
bo inaczej auto się "nie dogrzewa".
Jak działa układ chłodzenia cieczą w samochodzie?
Układ (w uproszczeniu) podzielony jest na dwa obiegi: wewnętrzny i zewnętrzny
rozdzielone termostatem.
1. Silnik zimny
Kiedy silnik jest zimny, ciecz chłodząca również jest zimna i jego temperatura
powoduje że termostat pozostaje zamknięty.
W efekcie ciecz chłodząca krąży TYLKO wewnątrz silnika (i ewentualnie w
nagrzewnicy, jeżeli jej zawór jest otwarty).
W takim stanie samochód mógłby wcale nie mieć chłodnicy, mieć ją w zamrażalniku
lub piekarniku, można ją wentylować wiatrakiem mocno lub wcale, zawinąć
kartonem - w żaden sposób nie zmieni to temperatury silnika ani czasu
w którym osiągnie on docelową temperaturę, bo NIE MA PRZEPŁYWU CIECZY POZA
SILNIK!
2. Silnik w fazie rozgrzewania
W miarę rozgrzewania silnika rozgrzewa się również chłodziwo i termostat.
Po osiągnięciu temperatury znamionowej otwarcia termostatu, zaczyna się
on otwierać powodując przepływ cieczy przez chłodnicę.
3. Silnik w fazie chłodzenia
Ciecz schładza się w chłodnicy i powraca do silnika powodując obniżenie
jego temperatury - w efekcie termostat zaczyna się zamykać.
Po zamknięciu termostatu, silnik przechodzi ponownie do fazy rozgrzewania
i zaczynają się one powtarzać.
Wymiana ciepła z chłodnicy do otoczenia wspomagana jest w razie konieczności
wentylatorem. Może być on (w przypadku napędu od silnika) na sztywno związany
z wałem korbowym lub podłączony przez sprzęgło wiskotyczne.
W przypadku "sztywnego" wentylatora, jego obroty nie zależą od temperatury
chłodnicy lecz od obrotów silnika.
W przypadku wentylatora ze sprzęgłem wiskotycznym, obroty (a więc i wydajność
chłodzenia) zależą od temperatury chłodnicy.
Co więc dzieje się w wypadku gdy ktoś zasłoni chłodnicę mając wentylator
"na wiskozie"?
1. Chłodnica staje się cieplejsza, ponieważ zasłonięta nie jest w stanie oddać
ciepła do otoczenia.
2. Ponieważ chłodnica staje się cieplejsza, wydajność wentylatora rośnie.
3. Ponieważ wydajność wentylatora rośnie, temperatura chłodnicy spada.
4. Ponieważ temperatura chłodnicy spada, zasłonka okazuje się nie mieć sensu :-)
Ten sam efekt (a raczej brak efektu) uzyskuje się przy wentylatorze elektrycznym.
Cieplejsza chłodnica spowoduje szybsze i częstsze załączanie silnika wentylatora,
powodując szybsze schładzanie chłodnicy (plus zwiększony pobór prądu, co
w zimie nie jest najzdrowsze dla akumulatora).
Jedynie w przypadku wentylatora "sztywnego" może uda się zaobserwować jakiś
efekt zasłaniania chłodnicy.
Aby nie być gołosłownym, przeprowadzone zostały pomiary rozgrzewania silnika
na postoju i w ruchu. Pomiar w celu minimalizacji błędów polegał na odczytaniu
temperatury bezpośrednio z komputera auta, zapisaniu do plików i wizualizacji.
Auto: Suzuki Samurai, silnik 1.6, chłodnica, termostat i wentylator oryginał.
Stanowisko pomiarowe :-)
Widok na chłodnicę odsłoniętą:
Widok na chłodnicę zasłoniętą (około 3/4 powierzchni za kartonem, reszta zabłocona):
Wyniki.
Charakterystyka rozgrzewania na postoju z odsłoniętą chłodnicą:
Charakterystyka rozgrzewania na postoju z zasłoniętą chłodnicą:
Pierwszy pomiar odbywał się przy temperaturze powietrza zero stopni Celciusa.
Drugi (następnego dnia, aby wykluczyć czynnik rozgrzanego silnika) przy temperaturze plus 4 stopnie.
Czas rozgrzania od 0 do 4 stopni wynosi 27 sekund. Z tego powodu do czasu drugiego wyniku należy dodać poprawkę 27 sekund.
Czas do osiągnięcia 90 stopni bez zasłonki: 14:25:30 - 14:45:53 (czyli 20:23)
Czas do osiągnięcia 90 stopni z zasłonką: 14:47:26 - 14:07:22 (czyli 19:56 plus poprawka 27s, 20:23)
Czas rozgrzewania wyniósł w obydwu przypadkach 20 minut 23 sekundy.
Charakterystyka rozgrzewania podczas jazdy z odsłoniętą chłodnicą:
Charakterystyka rozgrzewania podczas jazdy z zasłoniętą chłodnicą:
Pierwszy pomiar odbywał się przy temperaturze powietrza -3 stopnie Celciusa.
Drugi (następnego dnia, aby wykluczyć czynnik rozgrzanego silnika) przy temperaturze -4 stopnie.
Włączony był wentylator nagrzewnicy (w normalnych warunkach każdy sobie próbuje zagrzać auto jak najszybciej) - bez niego
czas nagrzania silnika byłby w obydwu przypadkach krótszy.
Czas rozgrzania od -4 do -3 stopni wynosi około 9 sekund. Z tego powodu od czasu drugiego
wyniku należy odjąć poprawkę 9 sekund.
Czas do osiągnięcia 90 stopni bez zasłonki: 10:52:50 - 11:01:54 (czyli 09:04)
Czas do osiągnięcia 90 stopni z zasłonką: 12:01:13 - 12:09:27 (czyli 08:14 minus poprawka 9s, 08:05)
Różnica czasu nagrzewania wynosi 09:04-08:05=00:59
Procentowo prędkość nagrzewania wzrosła o około 10%. Temperatura końcowa w obydwu przypadkach oscyluje wokół
90 stopni.
Uwaga do pomiarów.
Ponieważ nie mam możliwości wykonania dwóch pomiarów w identycznych warunkach ruchu drogowego, wyniki są obarczone błędem.
Można założyć, że zwiększone obciążenie silnika przy większej prędkości i/lub obrotach przyspieszy nagrzewanie.
Poniżej wykres prędkości i obrotów silnika podczas pomiarów - widać, że charakterystyka ruchu jest inna, co wpływa na uzyskane wyniki.
Wnioski:
Jest to prosty regulator działający w zamkniętym układzie ujemnego sprzężenia zwrotnego.
Wszelkie regulacje powodować mogą jedynie zmianę częstotliwości oscylacji temperatury i/lub amplitudy tych zmian.
Zgodnie z oczekiwaniami teoretycznymi, zasłanianie chłodnicy nie ma większego wpływu na czas nagrzewania
się silnika i nie ma wpływu na jego temperaturę końcową.
Jak ktoś ma lepszą metodykę pomiarową, ma inne przemyslenia, chce coś dorzucić od siebie, zasponsorować
paliwo na następne pomiary 8-), etc. to
można do mnie pisać.