Przegrzanie silnika to jeden z najgorszych scenariuszy w trakcie prac polowych. Oprócz unieruchomienia ciągnika może spowodować również poważne usterki jednostki napędowej i konieczność wykonania kosztownej naprawy.

Jak działa układ chłodzenia silnika?

Silnik spalinowy jest maszyną cieplną, w której następuje zamiana energii chemicznej zawartej w paliwie na energię mechaniczną. W trakcie jego pracy dochodzi do wydzielania ciepła związanego z procesem spalania paliwa oraz z występowaniem tarcia między częściami. To ciepło musi zostać odprowadzone na zewnątrz, a proces ten może być realizowany za pośrednictwem powietrza lub cieczy.

Silniki chłodzone powietrzem

W pierwszym przypadku chłodzenie odbywa się poprzez przepływ powietrza wokół chłodzonych elementów silnika. Strumień chłodzącego powietrza jest wytwarzany przez wentylator napędzany najczęściej od silnika za pośrednictwem przekładni pasowej.

Charakterystycznym elementem silników chłodzonych powietrzem było tzw. użebrowanie cylindrów, zwiększające czynną powierzchnię wymiany ciepła. Ten typ układów chłodzenia kiedyś był popularny zarówno w silnikach małej mocy (silniki pilarek, jednośladów czy samochodów osobowych), jak i tych przeznaczonych do eksploatacji w samochodach ciężarowych lub ciągnikach. Obecnie zastosowanie tych układów ogranicza się do silników małych mocy.

Silniki chłodzone cieczą

W przypadku silników chłodzonych cieczą odprowadzanie ciepła odbywa się dzięki przepływowi cieczy chłodzącej. Odprowadzone za jej pomocą ciepło jest oddawane do otoczenia za pomocą chłodnicy. W celu zapewnienia przepływu cieczy układy te są wyposażane w pompę cieczy chłodzącej, która jest napędzana od wału korbowego silnika. Krążąca w układzie ciecz przepływa przez płaszcz wodny, czyli przestrzenie w bloku cylindrów. W zależności od stopnia nagrzania silnika ciecz może być kierowana z pominięciem chłodnicy lub przez nią. Rolę cieczy chłodzącej we współczesnych ciągnikach pełnią płyny chłodnicze.

Natomiast w starszych rozwiązaniach – z uwagi na koszty oraz ograniczenie dostępności – stosowano wodę. Stąd też np. utrzymała się potoczna nazwa pompy cieczy chłodzącej – pompa wodna. Stosowanie wody w układzie chłodzenia oczywiście wiązało się z pewnymi wadami, takimi jak tendencja do tworzenia kamienia kotłowego na elementach układu chłodzenia oraz skłonność do zamarzania przy ujemnych temperaturach otoczenia.

Jaki płyn chłodniczy wybrać do ciągnika?

Głównym wymogiem stawianym cieczy chłodzącej jest skuteczne odprowadzanie ciepła z silnika, jednak oczekuje się również możliwie jak najmniej negatywnego oddziaływania na elementy układu chłodzenia oraz wysokiej stabilności w różnych zakresach temperatur (niska temperatura krzepnięcia i wysoka temperatura wrzenia).

Spełnienie pierwszego z wymogów wiąże się przede wszystkim z działaniem antykorozyjnym na metalowe elementy chłodnicy i bloku silnika. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu odpowiedniego składu chemicznego – w tym celu dodawane są tzw. inhibitory, które tworzą warstwę ochronną.

Rodzaje płynów chłodniczych – IAT, OAT i HOAT

W zależności od składu chemicznego ciecze chłodzące dzieli się najczęściej na trzy główne grupy:

• IAT/SI-OAT – ciecze na bazie kwasów nieorganicznych, z dodatkiem krzemianów. Mają dobre właściwości tworzenia warstwy ochronnej na elementach metalowych, jednak cechują się stosunkowo niską trwałością. Najczęściej ten rodzaj cieczy jest barwiony na kolor niebieski lub ciemnozielony i przeznaczony do układów starszego typu (chłodnice ze stopów metali kolorowych bądź stalowe);

• OAT – ciecze na bazie kwasów organicznych, bez krzemianów. Cechują się większą trwałością niż ciecze poprzedniej grupy, jednak mogą mieć gorsze zdolności do tworzenia warstwy ochronnej. Te ciecze są na ogół barwione na kolor czerwony i stosowane do nowszych typów układów chłodzenia (z chłodnicami aluminiowymi);

• HOAT – rozwiązanie hybrydowe łączące w sobie cechy dwóch poprzednich. Ciecze tej grupy są barwione na kolor pomarańczowy lub ciemnożółty.

Zastosowanie odpowiedniego płynu ma kluczowe znaczenie dla bezawaryjnej pracy układu chłodzenia oraz jego skuteczności. W przypadku nowych ciągników to producent w instrukcji określa dokładny typ cieczy chłodzącej i częstotliwość jej wymiany.

Jaki płyn chłodniczy do starszego ciągnika?

Nieco gorzej wyglądać będzie sytuacja w przypadku starszych ciągników, gdy użytkownik (często wtórny nabywca używanego ciągnika) nie ma możliwości wglądu do instrukcji ani też nie zna dokładnej historii serwisowej ciągnika. W takich przypadkach uzupełnianie płynu „pierwszym lepszym” nie będzie bezpiecznym rozwiązaniem. Jeśli ciągnik jest wyposażony w układ chłodzenia starszego typu, to zastosowanie czerwonego płynu chłodniczego może spowodować zbyt agresywne jego działanie na elementy układu – zwłaszcza na luty ołowiane, jakie były stosowane w chodnicach starszych generacji.

Zdarza się również, iż zastosowanie płynu chłodniczego o bardziej agresywnym działaniu może skończyć się zbyt intensywnym rozpuszczaniem zanieczyszczeń z kamienia kotłowego. Zanieczyszczenia te są co prawda zjawiskiem negatywnym, jednak w układach eksploatowanych przez wiele lat stanowią swego rodzaju uszczelnienie – zwłaszcza np. na połączeniach przewodów elastycznych z króćcami metalowymi.

Podobne problemy mogą wystąpić w sytuacji, gdy układ chłodzenia ciągnika był regularnie zalewany wodą podczas sezonów roboczych, a użytkownik decyduje się na zastąpienie wody cieczą chłodzącą.

Czysta chłodnica chroni silnik przed przegrzaniem

Chłodnica jest tym elementem, który bierze bezpośredni udział w wymianie ciepła pomiędzy cieczą chłodzącą a otoczeniem. Zasadniczą jej częścią jest rdzeń w formie pakietu radiatorów, wewnątrz których rozmieszczone są rurki wodne, pełniące rolę kanałów dla cieczy chłodzącej. W dolnej i górnej części chłodnica ma zamontowane osłony z króćcami do podłączenia węży gumowych.

W starszych typach chłodnic w górnej części montowany był również korek wlewu cieczy chłodzącej. O ile sama ich konstrukcja nie zmieniała się na przestrzeni lat, to zmianie ulegały materiały, z których były wykonywane. W starszych typach chłodnic zarówno rdzeń, jak i dolna i górna część były wykonywane ze stopów metali kolorowych. Łączenie elementów odbywało się metodą lutowania.

W niektórych typach chłodnic rdzeń był wykonywany ze stali, a w najnowszych rozwiązaniach stosuje się stopy lekkie (aluminium). Wymienione materiały potrafią różnie reagować podczas kontaktu z różnymi cieczami chłodzącymi, dlatego tak ważny jest ich dobór (opisany we wcześniejszej części tekstu).

Chłodnice pojazdów rolniczych mają dużo trudniejsze warunki eksploatacji niż to ma miejsce w pojazdach drogowych.

Jak prawidłowo czyścić chłodnicę?

Po pierwsze, prędkości osiągane podczas prac polowych są na tyle małe, że mają one niewielki wpływ na wygenerowanie przepływu powietrza przez chłodnicę. Z tego powodu kluczową rolę odgrywa w tym przypadku wentylator, który w starszych konstrukcjach napędzany jest za pomocą przekładni pasowej, a w nowszych silnikiem elektrycznym sterowanym termowłącznikiem.

Po drugie, istotnym czynnikiem wpływającym negatywnie na sprawność chłodnicy jest jej narażenie na zanieczyszczenia. Pył rolniczy unoszący się w powietrzu podczas prac polowych ma tendencję do osadzania się w wąskich szczelinach radiatorów chłodnicy, zmniejszając tym samym przepływ powietrza – w konsekwencji bardzo obniża sprawność wymiany ciepła z otoczeniem. To właśnie dlatego czyszczenie chłodnicy ma bardzo istotne znaczenie. Sprawdzenie stanu radiatorów oraz ich ewentualne przedmuchanie strumieniem sprężonego powietrza to z pewnością czynności, które w sezonie letnim powinny być standardem dla utrzymania poprawności działania układu chłodzenia.

Jeśli mówimy o czyszczeniu chłodnicy, to pod tym pojęciem możemy też rozumieć okresowe oczyszczenie jej wnętrza z nalotów, osadów czy kamienia. Obecnie na rynku dostępne są specjalistyczne preparaty czyszczące. Dawniej popularną metodą płukania wnętrza układu chłodzenia było zastosowanie roztworu wody z octem.

Czy warto płukać układ chłodzenia?

Płukanie chodnicy jest czynnością, która z założenia ma polepszyć jej działanie, jednakże w kilkudziesięcioletnich ciągnikach może się ono zakończyć utratą szczelności układu. Dzieje się tak wówczas, gdy wraz z odrywającymi się zanieczyszczeniami stałymi (kamień) oderwą się również np. elementy połączeń lutowanych. Decyzja o przeprowadzeniu płukania i wyborze metody musi więc być poprzedzona rozpoznaniem stanu układu chłodzenia.

Awaria termostatu może doprowadzić do przegrzania silnika

Termostat w cieczowym układzie chłodzenia pełni rolę elementu sterującego przepływem cieczy w zależności od temperatury osiąganej przez silnik. W trakcie rozgrzewania silnika termostat pozostaje zamknięty, skutkiem czego nie odbywa się jeszcze przepływ cieczy przez chłodnicę (mały obieg cieczy). W momencie osiągnięcia określonej temperatury (zazwyczaj powyżej 80°) termostat zaczyna się otwierać, kierując ciecz chłodzącą do dużego obiegu, czyli przez chłodnicę. Termostat może ulegać dwóm rodzajom awarii – zacięcie w pozycji zamkniętej oraz w pozycji otwartej.

Zacięcie w pozycji otwartej w letnich warunkach eksploatacji nie powoduje znaczących konsekwencji, ponieważ ciecz chłodząca krąży zawsze przez chłodnicę. Usterka taka może być uciążliwa jedynie w warunkach prac wykonywanych w niskich temperaturach otoczenia, ponieważ silnik będzie się dłużej nagrzewał. Jednak drugi typ awarii termostatu jest dużo groźniejszy, jeśli chodzi o konsekwencje.

Termostat zacięty w pozycji zamkniętej będzie uniemożliwiał przepływ cieczy przez chłodnicę, co może prowadzić do przegrzania silnika. Z kolei konsekwencje przegrzania silnika mogą być bardzo poważne – najgorszą z nich będzie utrata szczelności na styku głowicy z blokiem i tzw. wydmuchanie uszczelki pod głowicą. Dzieje się tak wówczas, gdy na skutek zbyt wysokiej temperatury pojawią się duże naprężenia cieplne w materiale głowicy.

Jak zapobiec przegrzaniu silnika?

Poprawne działanie układu chłodzenia wymaga:

• częstych kontroli stanu elementów tego układu,
• dokładnego oczyszczania chłodnicy,
• usuwania na bieżąco wszelkich usterek.

W ten sposób unikniemy nie tylko przestojów w pracy, ale przede wszystkim ryzyka kosztownych awarii.

Ursus z silnikiem chłodzonym powietrzem

Mało kto pamięta, że powstał model Ursusa wyposażony w silnik chłodzony powietrzem. Jednak nie trafił do masowej produkcji i dziś stanowi jedną z ciekawostek w historii polskiej techniki rolniczej. Poznaj jego historię i sprawdź, co wyróżniało tę nietypową konstrukcję: