Technika

Wentylator chłodnicy – wytchnienie dla silnika w upalne dni

I nie tylko w upalne, bo wentylator ratuje silnik przed przegrzaniem również w czasie jazdy w korku. Kiedy pracuje, nie sposób tego nie zauważyć, bo niemal zawsze słychać jego szum i czuć delikatne drżenie. A co się stanie, kiedy nie zechce lub nie będzie mógł pracować, choć jego pomoc będzie potrzebna? Wtedy mogą czekać nas poważne kłopoty, mogące doprowadzić nawet do przegrzania i zatarcia silnika... Dlatego też musimy bliżej przyjrzeć się temu prostemu, ale jakże ważnemu podzespołowi. Jaką rolę pełni wentylator chłodnicy? Jak jest zbudowany wentylator chłodnicy? Jakie są usterki wentylatora chłodnicy? Jak naprawia się uszkodzenia wentylatora chłodnicy?
shutterstock_703706887-2.jpg

Gdyby pracę samochodowego układu chłodniczego przyrównać do dzieła sztuki filmowej, to wentylator grałby w nim niedużą, ale bardzo charakterystyczną rolę drugoplanową.

W większości samochodów wentylator włącza się tylko przy rozgrzanym silniku i tylko wtedy, gdy chłodnica nie jest w stanie samodzielnie odprowadzić odpowiednich ilości ciepła. Takie sytuacje zdarzają się w czasie jazdy w korku, w czasie jazdy z niewielką prędkością w upalne dni, albo podczas długotrwałej pracy samochodu na biegu jałowym. W razie potrzeby wentylator zostaje uruchomiony, przez kilkadziesiąt sekund dzielnie pracuje, a gdy temperatura płynu wraca do normy, wentylator zostaje wyłączony.

Obawy powinna w nas wzbudzić ciągła praca wentylatora, hałaśliwa praca wentylatora, jak również jego uruchamianie się przy zimnym silniku. Równie groźna sytuacja ma miejsce wtedy, gdy w czasie jazdy w korku temperatura płynu chłodzącego rośnie, a... szumu wentylatora nie słychać. Jeśli nie doszło do awarii wentylatora, to z pewnością winny jest układ chłodzenia.

Dlatego teraz przyjrzymy się wszystkim problemom, jakich można się spodziewać po wentylatorze chłodnicy w samochodzie osobowym.

Na początek musimy sprawdzić, jaką rolę pełni wentylator chłodnicy.

Wentylator chłodnicy – i jego miejsce w układzie chłodzenia

Układ chłodzenia chroni silnik przed przegrzaniem, odbierając z niego zbędne ilości ciepła i odprowadzając je za pomocą chłodnicy. Równocześnie układ chłodzenia utrzymuje optymalną temperaturę silnika, dzięki czemu jednostka napędowa ma optymalne warunki do pracy, zużywa mało paliwa, generuje wysokie osiągi i emituje niewiele zanieczyszczeń.


Układ chłodzenia w typowym samochodzie składa się z następujących elementów:

  • Pompy cieczy chłodzącej, napędzanej paskiem rozrządu, łańcuchem rozrządu albo paskiem wieloklinowym
  • Prostokątnej chłodnicy aluminiowej lub miedzianej, zamontowanej w przedniej części auta, chłodzonej strumieniem powietrza w czasie jazdy
  • Wentylatora chłodnicy
  • Termostatu, który pracuje tylko w dwóch pozycjach – otwartej i zamkniętej
  • Czujników, monitorujących temperaturę płynu chłodzącego i inne dane (obciążenie silnika, ilość obrotów, prędkość, temperaturę itd.).
  • Zbiorniczka wyrównawczego
  • Króćców przyłączeniowych
  • Przewodów gumowych
  • Przewodów metalowych
  • Kanałów w silniku
  • Nagrzewnicy (będącej wspólną częścią układu chłodzenia i ogrzewania kabiny)
  • Zaworów bezpieczeństwa, spustowych itd.
  • Płynu chłodniczego, składającego się z wody zdemineralizowanej, glikolu, dodatków antykorozyjnych i innych.

Pracę układu chłodzenia można podzielić na dwa etapy.

W pierwszym etapie, zaraz po uruchomieniu silnika, układ chłodzenia dba o to, aby silnik jak najszybciej osiągnął temperaturę roboczą. Po włączeniu silnika, pompa cieczy chłodzącej wymusza obieg płynu. Termostat jest zamknięty, przez co płyn krąży po tzw. małym obwodzie, z pominięciem chłodnicy. Pozwala to na szybsze rozgrzanie się silnika.

W drugim etapie silnik ulega rozgrzaniu, a płyn chłodniczy osiąga temperaturę 85 – 95 st. C. Termostat (na skutek działania wysokiej temperatury) otwiera się i płyn chłodniczy trafia do dużego obiegu, z chłodnicą. Zadaniem układu jest utrzymanie optymalnej temperatury płynu chłodzącego (90 – 100 st. C, a czasami nawet do 115 st. C), dzięki czemu jednostka napędowa ma zapewnione optymalne warunki pracy.

Ciepły płyn przepływający przez nagrzewnicę umożliwia ogrzewanie kabiny auta z pełną mocą.

Jaka jest rola wentylatora chłodnicy? Kiedy temperatura płynu chłodzącego osiąga zbyt wysokie wartości, wentylator jest uruchamiany, celem schłodzenia płynu. Tylko tyle i aż tyle.

Jeśli wentylator nie będzie działać, znacznie wzrośnie temperatura płynu chłodniczego. Spowoduje to podwyższenie temperatury oleju silnikowego i przyspieszenie jego zużycia, zmniejszenie wydajności pompy cieczy chłodzącej i przegrzanie silnika, również powodujące jego przyspieszone zużycie. W skrajnych przypadkach można w ten sposób doprowadzić do zatarcia.

Musimy też pamiętać o tym, że w nowoczesnych autach chłodnica może mieć za zadanie odprowadzanie ciepła nie tylko z płynu chłodniczego, ale również z oleju silnikowego i oleju przekładniowego, stosowanego w automatycznych skrzyniach biegów. W tego typu chłodnicach montuje się dwa wentylatory. Ich awaria ma jeszcze gorsze skutki, bo dochodzi do jeszcze silniejszego podgrzania oleju silnikowego.

Teraz, kiedy wiemy, jaką rolę odgrywa nasz podzespół, sprawdzimy, jak jest zbudowany. Wydaje się, że jest bardzo prosty, ot śmigło na silniku. Ale tak nie jest.

Wentylator chłodnicy – budowa

Sam wentylator składa się ze wiatraka z odpowiednio ukształtowanymi łopatkami (najczęściej z tworzywa sztucznego),  łożyska, umożliwiającego swobodny ruch śmigła, napędu (o tym dalej) oraz mocowania. Najczęściej wentylator mocowany jest po prostu do chłodnicy.

Stosuje się dwa rodzaje wentylatorów:

  • Pchający – montuje się go przed chłodnicą, wentylator tworzy pęd powietrza, kierowany na „żeberka” chłodnicy (rozwiązanie rzadko spotykane)
  • Ciągnący – wentylator montuje się za chłodnicą. Wentylator odciąga gorące powietrze z chłodnicy i kieruje jego strumień na silnik (rozwiązanie bardzo popularne)

Powróćmy do bardzo ważnej kwestii - napędu wentylatora.

W starych samochodach spotykane było rozwiązanie, w którym wentylator miał stały napęd. Po uruchomieniu silnika wentylator pracował przez cały czas. W jaki sposób był napędzany? Stosowano dwa rozwiązania. Pierwsze – wentylator montowano na kole pasowym pompy cieczy chłodzącej. Drugie – stosowano pasek klinowy, przekazujący napęd z koła pasowego wału korbowego na koło pasowe pompy cieczy chłodzącej, koło pasowe wentylatora i np. koło pasowe alternatora. Taki układ miał szereg wad. Przede wszystkim powodował dodatkowe obciążenie silnika, co przekładało się na zwiększone zużycie paliwa.

Dlatego też producenci aut wprowadzili rozwiązanie, w którym wentylator chłodnicy pracuje tylko wtedy, gdy jest potrzebny, a do tego można jeszcze sterować prędkością jego pracy, w zależności od obciążenia układu chłodniczego. Dzięki temu udało się zmniejszyć zużycie paliwa (minimalnie, ale jednak) i hałas dobiegający spod maski. Silniki mogą też szybciej osiągać temperaturę roboczą.


Jakie są rodzaje wentylatorów ze zmiennym napędem?

  • Wentylator z napędem elektrycznym. Uruchamia go czujnik temperatury lub czujnik prędkości obrotowej silnika.
  • Wentylator wyposażony w sprzęgło, napędzany paskiem klinowym
  • Wentylator napędzany silnikiem hydraulicznym

Jak to działa?

Wentylator z napędem elektrycznym. To jedno z najczęściej stosowanych rozwiązań. Wiatrak wentylatora zamontowany jest na wale napędowym silnika elektrycznego. Wentylator może być sterowany czujnikiem temperatury płynu chłodzącego (znajduje się w chłodnicy albo w którym z przewodów układu chłodzącego), można też regulować szybkość jego pracy, w zależności od obciążenia. W najprostszym rozwiązaniu, jeśli płyn chłodniczy osiągnie pewną temperaturę, czujnik zamyka obwód elektryczny i wentylator zaczyna pracować. W bardziej skomplikowanych ustalonych jest kilka stopni pracy wentylatora – im wyższa temperatura, tym załącza się kolejny stopień i wentylator pracuje z coraz większą siłą. Taki układ w niektórych autach pozwala też na chłodzenie wyłączonego silnika (po wyłączeniu zapłonu, wentylator może pracować dalej).

Wentylator napędzany paskiem klinowym, za pośrednictwem sprzęgła wiskotycznego. To również popularne rozwiązanie.

Sprzęgło wiskotyczne składa się z wałka napędowego, na którym umocowane są wszystkie pozostałe elementy: wiatrak wentylatora, obudowa sprzęgła, tarcza napędowa, tarcza pośrednia, dźwignia zaworu z czujnikiem bimetalowym, komora wstępna i komora robocza oraz pokrywa. Czynnikiem przenoszącym napęd na wiatrak wentylatora jest olej silikonowy.

Po włączeniu zapłonu koło pasowe wału korbowego przekazuje moment obrotowy na tarczę napędową sprzęgła wiskotycznego, za pomocą paska wieloklinowego.

Gdy silnik jest zimny, zimne powietrze opływa czujnik bimetalowy zaworu. Dźwignia zaworu jest zamknięta. Olej silikonowy znajduje się przede wszystkim w komorze wstępnej. Tarcza napędowa nie jest połączona ze śmigłem wentylatora. Śmigło wentylatora może się obracać, ale wolno, za sprawą tarcia wewnętrznego pomiędzy poszczególnymi tarczami sprzęgła wiskotycznego.

Gdy silnik jest ciepły, gorące powietrze z chłodnicy ogrzewa czujnik bimetalowego zaworu. Na skutek coraz wyższej temperatury, czujni się rozgrzewa a zawór otwiera. Im większa temperatura, tym silniejsze otwarcie. Olej silikonowy trafia do komory roboczej. Wzrost tarcia w oleju silikonowym powoduje coraz szybsze obroty wiatraka wentylatora.

W najnowszych samochodach stosuje się rozwiązanie, w którym sprzęgło wiskotyczne załączane jest przez elektromagnes, stosowany za pośrednictwem komputera silnika.

Wentylator napędzany silnikiem hydraulicznym. Takie rozwiązanie jest stosowane w samochodach, które posiadają hydrauliczny układ wspomagania kierownicy. Śmigło wentylatora może być zamontowane na wale napędowym silniczka hydraulicznego.

Stosuje się podwójną pompę hydrauliczną. Obydwie pompy posiadają jedno wspólne koło pasowe. Jest ono napędzane przez pasek wieloklinowy, przekazujący napęd z koła pasowego, zamontowanego na wale korbowym.

Pierwsza pompa wytwarza odpowiednie ciśnienie oleju dla układu wspomagania, a druga – do napędzania silniczka hydraulicznego wentylatora. Pomiędzy pompą a silniczkiem zamontowany jest elektrozawór, sterowany przez komputer silnika. Komputer dostosowuje prędkość wentylatora do temperatury silnika za pomocą elektrozaworu, zmniejszając lub zwiększając dopływ oleju do silniczka.

Wentylator chłodnicy – objawy awarii

Awarie wentylatorów napędzanych silnikami elektrycznymi


Objawy 

  • Wzrost temperatury płynu chłodzącego
  • Nie włączanie się wentylatora
  • Ciągła praca wentylatora


Powody   

  • Przepalony bezpiecznik odpowiedzialny za działanie wentylatora – w tym przypadku wystarczy wymienić bezpiecznik na nowy
  • Uszkodzony przekaźnik, sterujący obwodem zasilania wentylatora, napędzanego silnikiem elektrycznym
  • Spalony silnik elektryczny, napędzający wentylator – mogło dojść do jego eksploatacyjnego zużycia, albo spalenia na skutek długotrwałej pracy (np. podczas wielogodzinnej jazdy w korku).
  • Mechaniczne uszkodzenie przewodów, doprowadzających zasilanie do silnika elektrycznego, napędzającego wentylator – przewody mogły ulec przerwaniu albo przetarciu, przez co prąd nie może dotrzeć do silnika.
  • Uszkodzony czujnik temperatury cieczy, uruchamiający wentylator
  • Zbyt mała ilość całkowity brak płynu w układzie chłodzenia (wentylator ciągle się włącza lub pracuje stale), wycieki płynu chłodzącego z układu.


Awarie wentylatorów napędzanych paskiem wieloklinowym za pośrednictwem sprzęgła wiskotycznego


Objawy

  • Wzrost temperatury płynu chłodzącego
  • Hałaśliwa praca wentylatora
  • Wycieki oleju silikonowego ze sprzęgła wiskotycznego
  • Zbyt mała prędkość pracy śmigła wentylatora przy rozgrzanym silniku
  • Zbyt duża prędkości pracy śmigła wentylatora przy zimnym silniku
  • Wentylator nie pracuje w ogóle
  • Zapalenie się kontrolki ostrzegawczej na desce rozdzielczej – w wentylatorach z elektromagnesem, sterowanym przez ECU

Powody

  • Wyciągnięty albo pęknięty pasek wieloklinowy, napędzający koło pasowe sprzęgła wiskotycznego
  • Uszkodzenie (zużycie eksploatacyjne) łożysk sprzęgła wiskotycznego (hałas)
  • Zanieczyszczenie bimetalitycznego czujnika zaworu
  • Uszkodzenie (przerwanie/przetarcie) przewodów elektrycznych zasilających elektromagnes sterujący
  • Uszkodzenie czujnika hallutronowego (w wentylatorach z elektromagnesem)
  • Awaria czujnika prędkości
  • Awaria czujnika położenia wału korbowego
  • Zbyt mała ilość lub brak płynu chłodniczego w układzie


Awarie wentylatorów chłodnicy napędzanych hydraulicznie

Objawy

  • Wzrost temperatury płynu chłodzącego
  • Wycieki oleju
  • Hałaśliwa praca wentylatora
  • Hałaśliwa praca pompy (wycie)
  • Brak pracy wentylatora
  • Ciągła praca wentylatora

Powody

  • Zbyt mała ilość lub brak oleju w układzie
  • Zbyt luźny, albo zerwany pasek klinowy, napędzający pompę hydrauliczną
  • Awaria czujnika położenia wału korbowego
  • Awaria czujnika temperatury
  • Awaria elektrozaworu sterującego

Inne awarie wentylatora chłodnicy

  • Mechaniczne uszkodzenie łopatek wentylatora – może się to zdarzyć po uderzeniu kamieniem
  • Zużycie łożysk osi wentylatora – objawem zawsze jest hałas
  • Silne drżenie wentylatora w trakcie pracy – powodem jest niewłaściwy montaż (np. niedokręcenie śrub mocujących).

Co zrobić, gdy dojdzie do awarii wentylatora w trasie? W takim przypadku trzeba się zatrzymać w bezpiecznym miejscu, wyłączyć silnik, otworzyć maskę i odczekać ok. 20 minut, aż silnik ostygnie. Wówczas można sprawdzić, w zależności od zastosowanej konstrukcji, czy w układzie znajduje się odpowiednia ilość płynu chłodzącego, czy nie zostały przerwane przewody zasilające, czy nie leci olej ze sprzęgła wiskotycznego, czy nie został przerwany pasek wieloklinowy i czy ma odpowiednie napięcie,albo czy w układzie znajduje się odpowiednia ilość oleju wspomagania.

Samodzielnie można również sprawdzić, czy nie doszło do przepalenia się bezpiecznika, odpowiedzialnego za działanie wentylatora. Przepalony silnik elektryczny śmierdzi i uniemożliwia swobodny obrót łopatek wentylatora ręką. Przy uszkodzeniu sprzęgła wiskotycznego, przy ciepłym silniku wentylator powinien stawiać wyraźny opór przy próbie poruszenia jego łopatek (oczywiście, przy wyłączonym silniku i zapłonie).

Tyle możemy sprawdzić sami. W przypadku zauważenia jakichkolwiek problemów z wentylatorem albo układem chłodniczym, warto poszukać mechanika na Motointegrator.com

Jak naprawia się wentylatory chłodnicy?

Wszystko zależy od tego, jakie części można dokupić do danego modelu auta. Wśród części zamiennych do wentylatorów znaleźć można: obudowy, silniki elektryczne, łopatki, wiatraki, mocowania, zawory sterujące, sprzęgła itd.

Ile kosztują poszczególne podzespoły?

Wiatrak

  • BMW 3 E30 – 160 zł (Febi Bilstein)
  • Audi A4/A6, Skoda Superb – 56 zł (Hans Pries)
  • Renault Kangoo – 76 zł (Triclo)

Sprzęgło wiskotyczne

  • Mercedes C W202 – 900 zł (Sachs)
  • BMW 3 – 380 zł (Sachs)
  • Audi A4/A6, Skoda Superb – 200 zł (Hans Pries)

Silnik elektryczny wentylatora chłodnicy

  • Peugeot 306/Citroen Xantia – 483 zł (Valeo)
  • Seat Arosa / Seat Cordoba – 608 zł (Valeo)
  • Golf III / Vento – 3185

Części na rynku nie ma jednak zbyt dużo. Dlatego w większości awarii wentylatora chłodnicy trzeba być przygotowanym na konieczność zakupu kompletnego, nowego podzespołu.

Ile kosztują kompletne wentylatory chłodnicy?

  • Opel Astra F – 310 zł (Hans Pries)
  • Audi A4/A6/A8 – 700 zł (Valeo)
  • Fiat Punto/Lancia Y – 380 zł (Valeo)
  • Audi A3 / Seat Ibiza 3 – 600 zł (Febi Bilstein)
  • Daewoo Nubira – 90 zł (Korea)
  • Fiat Stilo – 700 zł (Magneti Marelli)
  • Alfa Romeo 147 – 900 zł (Nissens)

Wymiana wentylatora w warsztacie kosztuje od 100 do 300 zł. Teoretycznie jest to czynność prosta. Problem polega jedynie na tym, że w niektórych autach, aby dostać się do wentylatora, trzeba zdemontować cały szereg elementów.

Wentylator wydaje się być częścią prosta, ale tak nie jest. Dlatego w przypadku zauważenia jakichkolwiek objawów jego złej pracy, albo innych problemów z układem chłodzenia, warto znaleźć odpowiedniego fachowca na Motointegrator.com, którzy szybko zdiagnozuje i usunie problem.

Artykuły powiązane