Najczęstsze usterki chłodnic samochodowych

Uszkodzenie chłodnicy samochodowej to awaria, której skutki mogą być poważne, prowadząc nawet do zniszczenia silnika. Usterki układu chłodzenia muszą być jak najszybciej usuwane, a w większości wypadków ich wystąpienie może skutecznie unieruchomić pojazd. Przyczyn awarii może być wiele, często wiążą się z niewłaściwą eksploatacją samochodu oraz zaniedbywaniem terminowej obsługi i zapominaniem o konieczności wymiany płynu chłodniczego.

Dlaczego usterki chłodnic samochodowych są tak groźne?

Jednym z najpoważniejszych problemów związanych z eksploatacją pojazdów z silnikami spalinowymi jest konieczność skutecznego odprowadzania powstającego podczas ich pracy ciepła. Zasada działania oraz ograniczenia konstrukcyjne i materiałowe istniejące przy projektowaniu jednostek napędowych sprawiają, że są one w stanie odzyskać jedynie część zmagazynowanej w paliwie energii. W silnikach benzynowych jest to zwykle nieco ponad 1/3, natomiast w jednostkach zasilanych ropą naftową do 1/2. Taki poziom efektywności oznacza, że pozostała część energii generowanej podczas spalania musi być uwalniana w inny sposób – w postaci emisji rozgrzanych spalin oraz przez wytwarzane ciepło. Ponieważ podwyższona temperatura ma niekorzystny wpływ na działanie i żywotność silników oraz ich osprzętu niezbędne jest wykorzystywanie sposobu na jego rozpraszanie w postaci efektywnie działającego układu chłodzenia. Jego rola jest na tyle istotna, że wszelkie usterki poszczególnych elementów mogą doprowadzić do poważnej awarii i całkowitego nieruchomienia pojazdu – podkreśla pracownik firmy MAXIMUS, będącej producentem chłodnic oraz podejmującej się regeneracji chłodnic i elementów układu chłodzenia.

Działanie wysokiej temperatury jest niekorzystne zarówno z punktu widzenia możliwości uzyskiwanych przez silnik osiągów, jak i w związku ze zwiększającym się ryzykiem awarii. Silnik pozbawiony chłodzenia ulega szybkiemu przegrzaniu, co skutkuje przekształceniami w strukturze wewnętrznej metalu, z jakiego są wykonane jego elementy. Duże obciążenie termiczne oznacza zmianę wymiarów poszczególnych podzespołów, a tym samym wzrost oporów związanych z tarciem, co nie tylko dodatkowo zwiększa ilość generowanego ciepła, ale także znacznie przyspiesza ścieranie się współpracujących ze sobą powierzchni. Poważnym problemem jest zmniejszenie się wytrzymałości na obciążenia mechaniczne wraz z obniżaniem progu odkształceń plastycznych – do tego, by poszczególne części odkształciły się, wystarczają w takiej sytuacji o wiele niższe siły. Działanie ciepła to także możliwość częściowego upłynnienia powierzchni metalu i stopienia się współdziałających elementów, wskutek czego może dochodzić do odrywania i kruszenia się całych fragmentów poszczególnych podzespołów.

Pracujący silnik to nie jedyny element, który wymaga sprawnego pozbywania się ciepła. W samochodach montowane są również chłodnice, które mają za zadanie obniżyć temperaturę powietrza opuszczającego turbosprężarkę i bezpośrednio trafiającego do komory spalania. Pozwala to na dodatkowe podniesienie wydajności jednostki napędowej, ponieważ przyczynia się do zwiększenia gęstości powietrza, w tej samej objętości mieści się go więc znacznie więcej. Problemy z chłodzeniem oznaczają więc w tym przypadku odczuwalny spadek mocy. Chłodnice są również nieodłącznym elementem układu klimatyzacji, gdzie pozwalają na pozbywanie się ciepła odbieranego z powietrza, które jest przekazywane do wnętrza kabiny. Ewentualne usterki chłodnic prowadzą do spadku skuteczności działania układu, a w zależności od rodzaju mogą też pośrednio powodować awarie mechaniczne np. zatarcie sprężarki.

Jak przebiega proces chłodzenia i co może go zakłócić?

Możliwe usterki chłodnic są związane bezpośrednio z ich budową oraz zasadą działania. Układ chłodzenia odbiera ciepło nagromadzone w podzespole za sprawą przepływającej przez niego cieczy chłodzącej. Stykając się z rozgrzanym materiałem, jest ona w stanie, dzięki swej możliwie wysokiej przewodności cieplnej, ulec rozgrzaniu, tym samym obniżając temperaturę chłodzonego elementu. Za sprawą wymuszonego przepływu ciecz chłodząca trafia następnie do chłodnicy samochodowej, w której z kolei oddaje zgromadzoną energię do stopu metalu, z jakiego jest wykonana, zachodzi tu więc proces odwrotny do wcześniejszego a chłodziwo po obniżeniu swej temperatury, może być skierowane ponownie do miejsca, w którym generowane jest ciepło. Efektywne działanie chłodnicy wymaga jednak, by ciecz chłodząca mogła kontaktować się z metalem na możliwie dużej powierzchni.

Wnętrze chłodnicy musi być zbudowane w taki sposób, bym transmisja ciepła była zakłócana w jak najmniejszym stopniu. Sposobem na to, by chłodziwo stykało się z jak największą ilością metalu, jest wykonanie kanałów o stosunkowo małej średnicy. Równie ważna będzie ich grubość, ponieważ dla zagwarantowania ciągłości pracy również one muszą być zdolne do odbierania i przekazywania energii cieplnej do opływającego chłodnicę powietrza. Rurki, którymi przepływa chłodziwo, są więc stosunkowo cienkie, a na ich zewnętrznych ściankach znajduje się specjalna struktura z cienkich blaszek, które tworzą bardzo dużą powierzchnię, tak, by maksymalizować skuteczność przewodzenia. Cienkie, lecz gęsto rozmieszczone blaszki zwane lamelkami są w stanie skutecznie funkcjonować, ponieważ podobnie jak pozostałe elementy chłodnicy są wykonane z metalu o wysokiej przewodności cieplnej – na ogół stopu aluminium lub miedzi.

Cechy, które gwarantują sprawne działanie układu chłodzenia, stanowią jego największą słabość. Podstawowymi warunkami zachowania możliwości pracy jest bowiem utrzymanie pełnej szczelności – wyciek chłodziwa oznacza zakłócenie cyrkulacji i w krótkim czasie doprowadza do przeciążenia termicznego chłodzonego elementu – a także zachowanie optymalnej drożności systemu. Nawet częściowe zatkanie kanalików chłodnicy oznacza zablokowanie przepływu przez jej część, a zatem mniej skuteczne odprowadzanie ciepła z uwagi na mniejszą powierzchnię roboczą. Równie dużym problemem jest ograniczenie możliwości oddawania ciepła przez zewnętrzne elementy samej chłodnicy wskutek zmniejszenia powierzchni lamelek. Problemy z działaniem układu chłodzenia mogą wynikać również z innych przyczyn – uszkodzenia termostatu, pompy wodnej wymuszającej przepływ chłodziwa, a także zmiany własności stosowanego płynu chłodniczego wynikających np. z jego starzenia. Najpoważniejsze i najtrudniejsze do usunięcia są jednak awarie powodowane usterkami samej chłodnicy.

Jakie mogą być przyczyny awarii chłodnicy samochodowej?

Wśród najczęstszych przyczyn awarii chłodnic znajdują się uszkodzenia mechaniczne oraz wynikające ze zmęczenia materiału lub błędów popełnionych przy produkcji poszczególnych elementów i związana z nimi utrata szczelności. Usterki tego rodzaju mogą dotyczyć samego rdzenia chłodnicy, czyli podzespołu bezpośrednio odpowiedzialnego za odprowadzanie ciepła, ale także np. zbiorników płynu chłodniczego albo połączeń poszczególnych elementów. Utrata szczelności może być skutkiem mikrouszkodzeń struktury metalu, niewłaściwego lutowania lub zgrzewania poszczególnych połączeń, ale często będzie też wynikiem naprężeń powstających w trakcie jazdy. Część awarii o takim przebiegu może powstawać wskutek nieostrożnej obsługi pojazdu i uderzenia narzędziami lub innymi częściami w elementy chłodnicy.

Przyczyną utraty szczelności może być rdza spowodowana najczęściej zaniedbaniami w wymianie czynnika chłodzącego. Podobnie jak inne płyny eksploatacyjne używane w pojazdach jest on dość złożoną mieszanką wielu substancji, które z czasem tracą swoje właściwości wraz z tym, jak przebiegają w nich reakcje przekształcające poszczególne składniki w inne związki chemiczne. Znajdujące się w chłodziwie inhibitory korozji z biegiem czasu działają więc coraz mniej efektywnie. Ponieważ rdzewienie samego aluminium zachodzi bardzo powoli, o wiele groźniejsze będzie zazwyczaj zatykanie się przewodów chłodnicy drobinami rdzy, która pochodzi z innych elementów układu – np. pompy wodnej czy samego silnika. Często łączy się to z powstawaniem tzw. kamienia kotłowego – z wody, która jest również jednym ze składników chłodziwa wydzielać się może węglan wapnia osadzających się na ściankach. Narastający kamień blokuje przepływ i tworzy strukturę, która wiąże inne znajdujące się w chłodziwie zanieczyszczenia, znacznie powiększając skalę problemu. Obecność kamienia to nie tylko zawężenie przepływu, ale również izolacja, która zmniejsza możliwość swobodnego oddawania ciepła.

Uszkodzenia chłodnicy mogą powstawać w wyniku użycia niewłaściwego płynu chłodzącego. Do usterek tego rodzaju dochodzi na ogół w starszych pojazdach, w których zostanie zastosowany płyn typu OAT (Organic Acid Technology), co może doprowadzić do zniszczenia lutów ołowiowych, a tym samym utraty szczelności. Równie częstym źródłem kłopotów jest mieszanie różnych płynów. Nawet wówczas, gdy ich główny składnik jest taki sam, problemem mogą okazać się zastosowane dodatki, które spowodują zajście reakcji chemicznych prowadzących do zmiany właściwości powstałej mieszaniny.

Ponieważ chłodnica jest montowana na ogół na przedzie pojazdu, tak by mogła mieć jak największy kontakt z przepływającym powietrzem, będzie zawsze narażona na uderzenia różnych drobnych elementów – na ogół niewielkich kamieni, które mogą doprowadzić do uszkodzenia jej powierzchni. Powoduje to na ogół do zniszczenia metalowych lamelek – ich pogięcie nie tylko zmniejsza powierzchnię odprowadzania ciepła, ale również zakłóca swobodny przepływ powietrza. Poza czynnikami mechanicznymi podobne efekty mogą powodować przywierające do chłodnicy zanieczyszczenia.

Awarie chłodnic to często kwestia uszkodzeń wskutek różnego rodzaju kolizji i wypadków. Poza ryzykiem zniszczenia rdzenia w grę wchodzi także odkształcenie ramy chłodnicy i zerwanie mocowań. Wiele problemów z chłodnicami samochodowymi można jednak rozwiązać bez konieczności wymiany całego elementu. Tańszym a równie skutecznym sposobem naprawy jest regeneracja chłodnicy polegająca na wymianie jej rdzenia.