Chlazení moderních motorů: Princip je podobný jako kdysi, tím to ale končí

Chladicí soustava bývala v minulosti strašákem majitelů aut. Přehřátí motoru, ať již způsobené únikem chladicí kapaliny či výpadkem některé ze součástek chladicího okruhu, vedly často k vážnému poškození motoru. Od podfouknutého těsnění hlavy válců přes její prasknutí až po zkroucení dosedací plochy mezi blokem a hlavou. A takový motor můžete skoro vyhodit. Dnes je chlazení výrazně spolehlivější, a to navzdory skutečnosti, že obsahuje mnohem více součástek. Zároveň jsou na něj ale kladeny také vyšší požadavky.

Co nejrychleji ohřát

U moderních motorů se používá výhradně kapalinové chlazení s takzvaným nuceným oběhem. To znamená, že cirkulaci chladicí kapaliny v okruhu chlazení zajišťuje vodní čerpadlo. Na první pohled vypadá skoro stejně jako čerpadla používaná u motorů před desítkami let. Jenže zdání klame. Dnes požadujeme, aby se motor co možná nejrychleji ohřál na provozní teplotu. Vedlejším efektem je, že vám auto v zimě začne rychle topit. Z toho důvodu se dnes používá velmi často chlazení, u něhož lze odpojit pohon vodního čerpadla. Tím, že se jeho oběhové kolo (s lopatkami) přestane točit, přestane chladicí kapalina cirkulovat okruhem chlazení. Odpojení mechanicky poháněné pumpy je umožněno elektrickým mechanismem, vloženým mezi pohon a samotné čerpadlo.

Jinou možností je použití elektrické pumpy, kterou najdete například u motorů BMW. V tomto případě lze průtok chladicí kapaliny okruhem relativně snadno měnit pouhou změnou otáček pumpy.

Nepíská vám pumpa?

Bez ohledu na to, jakou vodní pumpu má motor vašeho auta, nejčastější závadou s ní spojenou bývá jednak netěsnost a dále zvýšený hluk. Jak je vlastně pumpa vyřešená z hlediska těsnosti? „Mezi blokem a pumpou se k zajištění těsnosti používá gumový O-kroužek, který se mění vždy s čerpadlem, přičemž se prodává v sadě s ním,“ říká na úvod k chlazení Petr Palán, technický školitel českého zastoupení společnosti Schaeffler, předního výrobce a prodejce dílů značek LuK, INA a FAG. „U vodní pumpy ovšem musíme zajistit těsnost také v jejích útrobách, konkrétně hřídele pumpy,“ upřesňuje Palán.

K tomu zde slouží dva další kroužky, které ovšem při běžném pohledu na pumpu neuvidíte. „V tomto případě se ale nejedná o gumový O-kroužek, ale o kroužky, vyrobené z karbidu křemíku, respektive tvrdého uhlíku,“ vysvětluje Palán. Princip jejich těsnění spočívá v tom, že se kroužky do sebe vzájemně zabrušují, čímž těsní.

Motory 1.8 TSI a 2.0 TSI: Je už obrovský motorový průšvih vyléčený?

„Mezi těsnícími kroužky dochází k tření a je tedy nutné kroužky mazat. Mazání v tomto případě zajišťuje chladící směs s dostatečnou koncentrací tzv. antifreezu – dnes nejčastěji na bázi etylenglykolu. Pokud do systému chlazení nalijete směs s nízkou koncentrací glykolu, nebudou kroužky dostatečně mazány, což se projeví pískavým zvukem, který lidé často zaměňují za pískající ložisko pumpy,“ poznamenává Palán. Současné vodní pumpy jsou navíc vyřešeny tak, aby v případě drobné netěsnosti nedošlo k průniku chladicí kapaliny do ložiska pumpy. Za tímto účelem je zde úkapový prostor (jakási „miska“), na níž kapalina ulpí a následně po ohřátí motoru dojde k jejímu odpaření.

Maximálně pět let!

Prvotní příčinou, proč kroužky v pumpě netěsní nebo pískají, je stará chladicí kapalina. Ta by se měla měnit po dvou, maximálně pěti letech. „Mnozí automechanici u kapaliny změří její bod tuhnutí. Pokud je dostatečný, například do mínus 35 stupňů, nemají důvod ji měnit,“ říká Palán. Jenže to je naprostý omyl. To, že má chladicí kapalina vyhovující a tedy nízký bod tuhnutí ještě neznamená, že je v pořádku. „I starý etylenglykol, který je základem většiny současných chladicích kapalin pro moderní motory, vykazuje nízký bod tuhnutí,“ poznamenává Petr Palán ze Schaeffleru. Stav etylenglykolu a jeho dalších důležitých vlastností (jako je například ochrana proti korozi), totiž běžně dostupným způsobem nepoznáte. Ledaže byste udělali chemický rozbor…

Stará chladicí kapalina způsobuje usazování nečistot a oxidaci kovových částí motoru a chladicí soustavy, například i chladiče. Mezi vznikajícími oxidy je například i oxid hlinitý neboli korund. „A ten je velmi tvrdý. Dokonce tak, že s ním lze brousit vše s výjimkou diamantu,“ dodává Palán. Co takto tvrdý materiál způsobí v chladicí soustavě, je asi každému jasné. Velmi nepříznivě působí třeba na rotující části (tedy na vodní pumpu). Pokud se mezi její zmíněné těsnící kroužky dostane zrnko korundu, přestávají plnit svou funkci. A jak už víte, pumpa přestane těsnit…

Pravidelná výměna chladicí kapaliny je tedy pro motor životně důležitá. Dnes se používá běžně směs 40 až 50 procent koncentrovaného etylenglykolu s vodou. Jenže s jakou? Někteří tvrdí, že je lepší pitná voda z kohoutku obsahující minerály, jiní preferují destilovanou, případně demineralizovanou vodu. Obecně destilovaná stejně jako demineralizovaná voda je lidově řečeno „hladová voda“. Zbavena minerálů se je snaží opět získat, a to z kovových částí chladicí soustavy. Jinak řečeno na sebe váže minerály. Z toho důvodu se musí používat výhradně ve spojení s etylenglykolem. Pozor také na to, že pokud vám chladicí kapalina v motoru běžným způsobem ubude, dolévá se do expanzní nádoby pouze voda (nejlépe destilovaná nebo demineralizovaná). Příčinou úbytku chladiva je odpaření vody, nikoliv etylenglykolu, který tak zůstává ve stále stejném množství.

Termostat? Dnes už spíš modul termomanagementu

Termostat slouží u motoru a jeho chladicí soustavy k přepínání mezi takzvaným malým okruhem (vedeným s vyloučením chladiče) a velkým, kdy chladicí kapalina cirkuluje přes chladič. Tolik základní poučka. Jenže moderní motory kladou na teplotu mnohem přísnější požadavky, takže jednoduchý termostat je v jejich případě již nedostačující.

Dnes se tak spíše než termostat používá pro systém řízení teploty motoru slovo modul termomanagement. Sice také obsahuje klasický termostat, ale pouze v roli pojistného zařízení, pro případ havarijního stavu modulu. Zatím asi nejmodernější takové zařízení najdete na motoru VW/Audi EA 888. Jeho výrobcem je společnost Schaeffler a modul v sobě spojuje systém řízení teploty motoru s vodní pumpou. Její pohon zajišťuje krátký tenký ozubený řemínek od jednoho ze dvou vyvažovacích hřídelů. Jeho interval výměny neudává Schaeffler ani Volkswagen/Audi. A jak se ukazuje, žádné problémy s jeho životností nejsou.

Chlazení moderních motorů: Zapomíná se na něj, přesto může způsobit fatální závady

Modul využívá pro řízení teploty elektromotor se šnekovým převodem, který natáčí dva vícecestné ventily nebo také šoupátka. Modul je připevněn přímo na bloku motoru. Jedním kanálem proudí chladicí kapalina z modulu do bloku, druhým z něj ven. Dále jsou tady vývody ke hlavnímu chladiči motoru, respektive zpětná větev od něj. Poslední je návratová větev od chladiče oleje a také od topení, chlazení turbodmychadla a převodovky.

Modul pracuje v celkem osmi režimech, které závisejí na aktuálních jízdních podmínkách a jež řídí dvojice šoupátek změnou úhlu nastavení. To je jiné třeba při ohřívání motoru, kdy chladicí kapalina cirkuluje pouze přes hlavu, a jiné při plném zatížení motoru, kdy teče samozřejmě přes chladič.

„Tím, že je celý systém řízený elektronicky, vyžaduje výměna chladicí kapaliny speciální servisní postup, zejména odvzdušnění. To se dělá přes diagnostické rozhraní,“ informuje Palán. Na klasické odvzdušňovací šrouby, jak se to dělalo dříve, tak v tomto případě zapomeňte.