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RAFFREDDAMENTO DEL MOTORE - PRINCIPI DI BASE

Qui troverete informazioni di base utili sul tema del raffreddamento del motore nei veicoli.

Per poter funzionare in modo efficiente e poco inquinante, il motore a combustione deve raggiungere la propria temperatura di esercizio il più velocemente possibile e mantenerla anche in tutte le condizioni di carico. Tale condizione garantisce il raffreddamento del motore che contestualmente fornisce calore anche al vano passeggeri. Questa pagina descrive il funzionamento del raffreddamento del motore e i relativi componenti. Inoltre un video fornisce informazioni sulla sostituzione a regola d'arte di un giunto Visco.

Avvertenza di sicurezza importante
Le informazioni tecniche e i suggerimenti pratici indicati di seguito sono stati redatti da HELLA per fornire un supporto professionale alle attività svolte in officina. Le informazioni riportate sul presente sito web devono essere utilizzate esclusivamente da personale specializzato istruito ad-hoc.

 

IMPIANTO DI RAFFREDDAMENTO DEL MOTORE: PRINCIPI DI BASE

L'impianto di raffreddamento del motore ha la funzione di raffreddare il motore cedendo il calore all'aria esterna. Allo stesso tempo, il funzionamento del motore genera calore che viene utilizzato per il riscaldamento dell'abitacolo del veicolo. Il sistema di raffreddamento del motore e il sistema di climatizzazione sono due sistemi separati che si influenzano reciprocamente. I singoli componenti del circuito di raffreddamento sono collegati tra loro attraverso tubi flessibili e costituiscono così un sistema chiuso. Il liquido di raffreddamento circola nel sistema grazie ad una pompa azionata in modo meccanico o elettrico.

Funzionamento

Il calore generato dalla combustione del carburante e trasmesso ai componenti del motore viene ceduto al liquido di raffreddamento. Attraverso la circolazione, il calore viene ceduto all'aria esterna raffreddando così il liquido di raffreddamento. Il processo di raffreddamento è supportato da una o più ventole (meccaniche o elettriche), che si trovano a monte o a valle del radiatore. Ciò avviene in particolare in caso di marcia lenta o di arresto del veicolo. Per mantenere relativamente costante la temperatura del liquido di raffreddamento e quindi del motore, il flusso del liquido viene regolato da un termostato.

RADIATORE DEL LIQUIDO DI RAFFREDDAMENTO: FUNZIONAMENTO

I radiatori del liquido di raffreddamento hanno il compito di ridurre la temperatura del liquido di raffreddamento. I primi radiatori ad acqua per automobili furono introdotti nel 1905. La temperatura di combustione di allora nel motore era di circa 600-800°C. Dalla fine del secolo precedente fino al 1938 circa vengono usati radiatori in acciaio; in seguito vengono introdotti i radiatori in metalli non ferrosi (rame/ottone). Svantaggi: peso elevato e scorte limitate, quindi prezzi elevati per i materiali.

 

Requisiti del radiatore:

  • alta densità di potenza
  • sufficiente resistenza
  • resistenza permanente alla corrosione
  • bassi costi di produzione
  • produzione nel rispetto dell'ambiente

 

Versione odierna:

  • Vaschetta raccogliacqua in plastica rinforzata con fibre di vetro (GFK)
  • Sempre più spesso in alluminio

 

Vantaggi dei radiatori moderni:

  • Installazione su misura per un facile montaggio
  • Rendimento ottimale
  • Adattato alle specifiche del cliente (OEM)

 

Struttura tipica

Nel radiatore del liquido di raffreddamento, il radiatore dell'olio può essere anche un componente separato. Le singole parti vengono assemblate. In questo modo il radiatore del liquido di raffreddamento mantiene la sua forma. Il raffreddamento avviene sulle alette di raffreddamento (rete), dove il flusso d'aria preleva il calore dal liquido di raffreddamento. Il flusso del liquido di raffreddamento circola dall'alto verso il basso, flusso discendente, oppure trasversalmente (da destra a sinistra e viceversa). Per consentire all'aria di raffreddare efficacemente il liquido di raffreddamento, entrambe le varianti devono disporre di una sezione sufficiente e offrire abbastanza tempo.

Radiatore completamente in alluminio

Come mostra la figura, nel modello di radiatori completamente in alluminio la profondità della rete è notevolmente ridotta. Questo modello permette di mantenere ridotta la profondità totale del modulo di raffreddamento; il radiatore completamente in alluminio dell'Audi A8, ad esempio, è dell'11% più leggero e ha una profondità di installazione di 20 mm più stretta.

 

Questo modello ha le seguenti caratteristiche:

  • Manca il listello superiore
  • La profondità della griglia è uguale a quella del radiatore
  • Peso ridotto del 5-10%
  • Elevata resistenza all'uso
  • Pressione di rottura 5 bar
  • Interamente riciclabile
  • Si riduce il rischio di danni di trasporto (raccordi sporgenti)
  • Possibilità di usare diversi tipi di tubo
  • Tubo circolare per una maggiore potenza, con inserti turbolatore
  • Tubo ovale (offre una maggiore superficie per il raffreddamento)
  • Tubo piatto con preassemblaggio meccanico (offre una superficie ancora maggiore ed è sufficiente una sola fila)
  • Tubo piatto saldato senza fondente (migliore raffreddamento, lamelle a contatto sul 100% del perimetro), ma di costo elevato
  • Viene utilizzata una lega speciale di alluminio (rete)
  • Temperatura 600-650°C, quindi raffreddamento a circa 130°C (le tensioni vengono compensate)

SERBATOIO DI COMPENSAZIONE: FUNZIONAMENTO

Per evitare il surriscaldamento localizzato dei componenti è necessario che non vi siano bolle d'aria nel circuito del liquido di raffreddamento. Il liquido refrigerante entra nel serbatoio ad alta velocità e ne esce a bassa velocità (diametro diverso dei bocchettoni). I serbatoi di compensazione dei veicoli industriali dispongono di 3 camere e di una maggiore quantità d'acqua; volume del liquido di raffreddamento, ad es., 8 litri. Il serbatoio di compensazione raccoglie il liquido di raffreddamento espanso proveniente dal circuito del liquido di raffreddamento. Una valvola riduce la pressione, mantenendo così la pressione di sistema a un valore preimpostato.

Funzionamento

Una temperatura elevata del liquido di raffreddamento causa un aumento di pressione nel sistema di raffreddamento perché il liquido di raffreddamento si espande. Il liquido di raffreddamento viene compresso nel serbatoio. La pressione nel serbatoio aumenta. La valvola di sovrapressione nel tappo si apre e l'aria fuoriesce.

 

Quando la temperatura del liquido di raffreddamento si normalizza, nel sistema di raffreddamento si verifica un vuoto. Il liquido di raffreddamento viene aspirato dal serbatoio. In questo modo anche nel serbatoio si verifica un vuoto. Come conseguenza si apre la valvola di compensazione vuoto nel tappo del serbatoio. L'aria fluisce nel serbatoio fino al raggiungimento della compensazione della pressione.

TERMOSTATO: FUNZIONAMENTO

I termostati controllano la temperatura del liquido di raffreddamento e quindi anche la temperatura del motore. I termostati meccanici non sono cambiati molto nel corso degli anni e vengono tuttora installati. Il funzionamento si basa su un elemento a cera espandente che apre una valvola e consente al liquido di raffreddamento di ritornare al radiatore per essere raffreddato. Il termostato si apre a partire da una determinata temperatura, che viene prestabilita per il sistema e non può essere modificata. I termostati a comando elettronico vengono regolati dalla gestione del motore e si aprono in base al rapporto di funzionamento del motore. I regolatori di temperatura a comando elettronico contribuiscono alla riduzione dei consumi di carburante e delle emissioni di sostanze nocive migliorando il rendimento meccanico del motore.

 

Vantaggi dei termostati a controllo elettrico:

  • Riduzione del consumo di carburante del 4% circa
  • Riduzione delle emissioni di sostanze nocive
  • Miglioramento del comfort (grazie al miglioramento della potenza calorifica)
  • Vita utile prolungata del motore
  • Mantenimento delle condizioni fluidodinamiche e termodinamiche
  • Regolazione della temperatura in base al fabbisogno
  • Massima velocità di variazione della temperatura
  • Aumento minimo del volume d'ingombro (< 3%)

Funzionamento

Quando viene riscaldata oltre gli 80°C, la cera si fonde. A seguito dell'aumento di volume della cera la scatola in metallo sul pistone attuatore si sposta. Il termostato apre il circuito del radiatore e chiude contemporaneamente il circuito di bypass. Quando la temperatura scende sotto gli 80°C, la cera si indurisce. Una molla di richiamo riposiziona la scatola in metallo nella posizione di partenza. Il termostato chiude il flusso verso il radiatore. Il liquido di raffreddamento rifluisce direttamente verso il motore attraverso il condotto di bypass.

POMPE DEL LIQUIDO DI RAFFREDDAMENTO: PRINCIPI DI BASE

Le pompe liquido di raffreddamento immettono il liquido di raffreddamento attraverso il circuito e generano pressione. Anche le pompe liquido di raffreddamento sono soggette a miglioramenti tecnici, tuttavia molte autovetture e autocarri sul mercato montano ancora delle pompe azionate tramite cinghia. La prossima generazione è rappresentata dalle pompe liquido di raffreddamento a comando elettronico. La pompa liquido di raffreddamento viene attivata solo se necessario, come il compressore nel circuito del climatizzatore. Ciò consentirà di ottenere una temperatura di funzionamento ottimale.

 

Trovate qui ulteriori informazioni tecniche sulle pompe liquido di raffreddamento.

SCAMBIATORE DI CALORE: FUNZIONAMENTO

Lo scambiatore di calore fornisce il calore che viene inviato all'abitacolo con il flusso d'aria del ventilatore centrifugo. Se è presente un sistema di climatizzazione, cosa ormai comune, il comando del climatizzatore crea una miscela di aria calda e fredda. Qui vengono riuniti tutti e 3 i sistemi; calore, freddo e relativo comando = climatizzazione dell'abitacolo del veicolo.

 

Caratteristiche:

  • Completamente riciclabile
  • Garanzia della temperatura desiderata nell'abitacolo
  • Scambiatore di calore saldato completamente in alluminio
  • Ingombro ridotto nell'abitacolo del veicolo
  • Alta potenza calorifica
  • Listelli terminali saldati e non aggraffati
  • Sono montati nella scatola del riscaldatore
  • Modello: assemblato meccanicamente
  • Radiatore a tubi/alette dissipatrici
  • Con inserti turbolatore, per migliorare il passaggio di calore
  • Le aperture nelle nervature aumentano l'efficienza
  • Ultima versione completamente in alluminio, come nel radiatore del liquido di raffreddamento

VENTILATORE DEL MOTORE: FUNZIONAMENTO

Il ventilatore del motore trasporta l'aria ambiente attraverso il radiatore del liquido di raffreddamento e sul motore. Viene azionato dalla cinghia trapezoidale o, in caso di ventola elettrica, da un motorino elettrico comandato da una centralina. Il viscoventilatore (Visco®) viene montato principalmente sui veicoli industriali, ma anche sulle autovetture. Il ventilatore del motore garantisce un flusso sufficiente di aria per il raffreddamento del liquido di raffreddamento. Nel ventilatore azionato tramite cinghia, il flusso dell'aria dipende dal regime del motore. Si distingue dal ventilatore del condensatore perché viene azionato continuamente. Il viscoventilatore viene comandato attraverso la temperatura di funzionamento.

Viscoventilatore

Visco® è un prodotto di Behr e anche un nome registrato.

 

Funzionamento:
Punto di intervento pieno a circa 80 °C. Riempito con olio di silicone come mezzo di esercizio (da 30 a 50 ml), attivato tramite coppia bimetallica e azionato dalla candela di estrazione.

 

Storia:
Fisso (azionato in modo permanente), richiede molta energia (CV), è rumoroso, ha consumi elevati. Al contrario i ventilatori elettrici (autovetture) consumano meno, sono silenziosi e hanno un fabbisogno energetico inferiore. Gli obiettivi del progetto erano la riduzione dei consumi e della rumorosità, ad es. riduzione della rumorosità attraverso un ventilatore intubato.

 

L'evoluzione verso il viscogiunto elettronico ha prodotto:

  • Una regolazione continua
  • Una regolazione mediante sensori
  • Il regolatore elabora i dati, ad es. liquido di raffreddamento, olio, aria di sovralimentazione, regime motore, retarder, climatizzatore

I viscoventilatori consentono un raffreddamento in base al fabbisogno, un miglioramento del livello della temperatura del refrigerante, una rumorosità ridotta e un minor consumo di carburante. In passato sulle autovetture i ventilatori erano in 2 parti; il Visco® giunto e la girante della ventola erano avvitati. Oggi costituiscono un gruppo unico e quindi non sono più riparabili. Attualmente il Visco® giunto elettronico viene montato solo sulla Range Rover.

 

E il giunto Visco® elettronico funziona come indicato di seguito: il disco primario e l'albero flangiato trasmettono la forza del motore. A questi è collegato anche il ventilatore. L'olio di silicone in circolazione consente la trasmissione della forza di entrambi i gruppi. La leva della valvola comanda il circuito dell'olio tra serbatoio di riserva e camera di lavoro. Il flusso dell'olio di silicone dal serbatoio di riserva alla camera di lavoro e ritorno avviene attraverso due fori, il foro di ritorno nel corpo esterno e il foro di mandata nel disco primario. La gestione del motore comanda la leva della valvola mediante impulsi sul gruppo magnetico. Il sensore Hall determina e comunica alla gestione motore la velocità attuale del ventilatore. Un regolatore invia una corrente di comando temporizzata al gruppo magnetico, che comanda la leva della valvola che controlla nuovamente il flusso e la quantità di olio. Quindi maggiore è il quantitativo di olio di silicone nella camera di lavoro, maggiore sarà la velocità del ventilatore. Se la camera di lavoro è vuota, la ventila è al minimo; durante l'azionamento si verifica uno slittamento del 5% circa.

VIDEO

Sostituzione a regola d'arte del giunto Visco

Partendo dal controllo e dalla diagnosi mostriamo una descrizione passo passo per la sostituzione a regola d'arte del giunto Visco.

 

04:18 min