מוגש בחום – כך עובדות מערכות הקירור באופנועים

מנוע בערה פנימית במצב מכאני תקין מצליח לנצל רק כ-30 אחוזים מהאנרגיה המשתחררת בתהליך של שריפת הדלק לצורך יצירת תנועה לגלגלים. שאר האנרגיה המשתחררת בתהליך הבערה, הופכת לחום בתהליך שלמעשה מקטין עוד יותר את הנצילות האנרגטית של המנוע. החום הזה נוצר בתא השרפה בעקבות הבערה של הדלק יחד עם החמצן וגם מהחיכוך בין כל חלקי המנוע השונים תוך כדי פעולתו. כל חומר מתפשט עם עלית הטמפרטורה שלו ולעובדה זו יש גם השלכות לגבי נזקים אפשריים למנוע בטמפרטורות גבוהות במיוחד.

גם כאשר שוררת סביבם אותה הטמפרטורה, מידת ההתפשטות של המתכות השונות מהן עשוי המנוע שונה. כתוצאה מכך עלול להתרחש מצב שבו הרווחים בין החלקים השונים במנוע ישתנו בהתאם. מצד אחד, כאשר המרווחים גדלים, יתכן שיהיו דליפות של גזים או שמן, או מצד שני, במקרה של הקטנת המרווחים זה יגרום לחיכוך גבוה במיוחד שעלול לגרום לשחיקה ול"תפיסת" מנוע.

בנוסף לכך חום רב עלול לגרום לתערובת בתא הבערה להידלק לפני שמערכת ההצתה שולחת מתח אל המצת, בהתאם לתזמון ההצתה המתוכנן. תופעה זו קרויה דטונציה, או "צלצולים" והנזק בעקבותיה למנוע יכול להיות מאוד הרסני למנוע ולביצועיו. אז מה עושים על מנת למנוע תופעות אלו?

מערכות הקירור למנועי האופנועים והקטנועים המודרניים עושות שימוש בשלוש שיטות עיקריות שונות לקירור והן: מים, שמן ואוויר. בכל השיטות המרכיב שבסופו של דבר קולט אליו את אנרגית החום העודפת הוא האוויר החיצוני, אך ההבדל טמון בשיטת הולכת החום מהמנוע לאותם חלקים הבאים במגע עם האוויר החיצוני. ככול שהחום יתפזר על שטח גדול יותר החשוף לאוויר החיצוני הקר כך ניתן יהיה לקרר ביעילות רבה יותר את המנוע.

נתחיל ממערכת קירור מים, שהיא השיטה הנפוצה ביותר במנועים בעלי הספקים גבוהים. במנועים מקוררים מים מסביב לצילינדרים ומעל תא הבערה שבראש המנוע ישנם מעברי מים בעלי נפח ושטח מרביים על מנת להביא כמות גדולה ככול האפשר של מים במגע עם חלקים לוהטים אלו ובכך להוריד את הטמפרטורה שלהם. ממעברים אלו המים יוצאים מהמנוע באמצעות צינורות אל עבר הרדיאטור, או הרדיאטורים שבהם מתבצעת הסעת החום מנוזל הקירור אל האוויר החיצוני. הרדיאטור עשוי בדרך כלל מאלומיניום, בגלל קיבול החום הסגולי הנמוך שלו ובגלל משקלו הקל והוא ממוקם תמיד במקום שבו יש זרימת אוויר מרובה. הרדיאטור בנוי ממספר רב של צינורות שטוחים ודקים המחוברים ביניהם במאות צלעות קירור קטנות. מבנה מיוחד זה נועד למקסם את שטח המגע של האלומיניום החם עם האוויר הקר ובזכות כך להגדיל את יכולת הקירור של המערכת. על מנת להגביר את זרימת האוויר אל הרדיאטור מצויים בכל האופנועים והקטנועים כונסי אוויר לרדיאטור שתוכננו בהתאם למהירות הנסיעה ומבנה האופנוע ותפקידם לנתב כמה שיותר אוויר אל הרדיאטור, לכן כדאי מאוד להשאיר חלקים אלו במבנה המקורי שלהם וכמובן להימנע מחסימת מעבר האוויר בהם.

מהרדיאטור המים זורמים שוב בצינורות אל משאבת המים. משאבת המים אחראית לזרימה של המים בכל המערכת ובמרבית המקרים מהירות סיבובה תלוי בסל''ד המנוע. בחלק קטן ממנועי המרוץ מסיבות של מניעת בזבוז חלק מכוח המנוע לשאיבת המים, קיימת משאבה חשמלית אשר נשלטת על ידי מחשב ומהירות הסיבוב שלה נקבעת גם בהתאם לטמפרטורה של המנוע.

מהמשאבה, המים חוזרים למעברי המים במנוע וחוזר חלילה. רכיב חשוב נוסף הוא התרמוסטט. תפקידו הוא למנוע מצב שבו מערכת הקירור מקררת את המנוע כאשר זה עדיין לא הגיע לטמפרטורת העבודה המתאימה עבורו וכאשר המנוע מתחיל להתחמם הוא פותח בהדרגה את המעבר אל הרדיאטורים ובחזרה כדי לשמור על טמפרטורה אחידה ככול האפשר. הטמפרטורה האופטימלית עבור מנועי שתי פעימות היא 60-80 מעלות צלסיוס ועבור מנועי ארבע פעימות 80-90 מעלות.

מערכת קירור השמן זהה למערכת קירור המים מבחינת עקרון הפעולה וההבדל היחיד הוא שהנוזל הוא שמן ולא מים.

מערכת קירור האוויר, בשונה משתי השיטות האחרות, לא משתמשת בנוזל בכדי להוליך את החום אל מחוץ למנוע ובמקומו ההולכה מתרחשת על ידי משטחי מתכת רחבים המחוברים אל הצילינדר וראש המנוע במבנה של "צלעות" בהיקף שלו ואלו מגדילות את שטח המגע עם האוויר. שיטה זו נפוצה במנועים בעלי הספק נמוך יחסית לנפח המנוע, או במקרים שבהם רוצים לחסוך בעלויות כגון בקטנועים.

מכיוון שהמנוע בקטנועים חבוי בתוך חלקו האחורי של הקטנוע שאינו נמצא מול האוויר המגיע מלפנים קיימת מניפה מיוחדת המזרימה את האוויר אל המנוע. כמובן ששיטה זו לא מצליחה לפזר את אותה כמות חום של השיטות האחרות ובמיוחד בתנאי ארצנו החמה.

ראשית חשוב להקפיד על שימוש בנוזל קירור המיועד במיוחד למנועים העשויים מאלומיניום עם מרכיב הקרוי אתיל גליקול. חשיבות איכותו של הנוזל לא באה לידי ביטוי רק במניעת הקיפאון בחורף אלא גם במניעת היווצרות קורוזיה ומשקעים העלולים להקטין ולחסום את מעברי המים ולפגוע במערכת הקירור. קורוזיה זו עלולה לכרסם את חלקי האלומיניום במנוע ומשאבת המים ובסופו של התהליך לגרום לחימום יתר של המנוע ולנזקים המתלווים לכך. המלצתי בנושא היא: כל אופנוע שמצטרף אלינו לפרק זמן ממושך יש להחליף בו את נוזל הקירור, כולל באופנועים חדשים, ובכל מקרה לפחות פעם בשנה.

הרדיאטור צריך להיות נקי מלכלוך וזרימת האוויר אליו צריכה להיות חופשית. צריך לבדוק האם חלקים שונים כגון צפצפה, או כנף קדמית לא מקורית חוסמים את זרימת האוויר לרדיאטור.

באופנועי השטח במקרים של חום קיצוני ללא תנאי בוץ ניתן לקדוח חורים בחלקה האחורי של הכנף הקדמית על מנת להגביר את זרימת האוויר אל הרדיאטורים. במידה ומצטבר לכלוך על הרדיאטורים צריך תמיד להקפיד להתיז מים או לחץ אוויר עליו בכיוון ההפוך לזרימת האוויר בזמן נסיעה ולא, רוב הלכלוך יישאר בתוך הרדיאטור ולא יצא החוצה. באופנועי השטח ניתן להסיר את כונסי האוויר שעל הרדיאטור עצמו ללא כלים על מנת שתוך זמן קצר ניתן יהיה לפרקם ולהוריד מהם את הבוץ שמצטבר עליהם. במידה והרדיאטור מתעקם קלות ניתן לישר אותו אצל בעל מקצוע, אך בכל מקרה צריך להימנע מביטול של צינורות ברדיאטור על מנת לתקן נזילה או עיקום רציני.

גם הצינורות עצמם צריכים לקבל טיפול ותשומת לב לפחות פעם בשנה, יחד עם החלפת נוזל הקירור. יש לחפש היטב אחרי סדקים או סימני יובש על הצינורות ובמיוחד במקום המגע עם החבק (בנד). כמובן שכל פגם בצינור יחייב את החלפתו המידית. כאשר מחליפים צינור חיוני לבדוק שגם קוטרו החיצוני וגם הפנימי מתאימים בדיוק למקורי. קיימים בשוק צינורות עשויים עם אחוז סיליקון גבוה לטובת הקטנת החיכוך בזמן זרימת המים וכתוצאה מכך להגביר את יעילות מערכת הקירור.

בהזדמנות זו צריך גם לבדוק את מצב המניפה והאטמים של משאבת המים ואל תתפלאו אם תגלו הפתעות במקרה של שימוש במי ברז ולא בנוזל קירור איכותי. בשוק קיימים קיטים של מניפות (אימפלורים) בעלי הספק מוגדל מהמקורי לטובת קירור משופר.

את התרמוסטט רצוי גם לפרק בזמן שהמערכת ריקה ולבדוק את פעולתו על ידי הכנסתו לכוס מים רותחים עם מד טמפרטורה ולראות שהוא אכן נפתח ונסגר לפי הטמפרטורות הרשומות עליו.

באופנועים בעלי מאוורר חשמלי על הרדיאטור מומלץ לבדוק את הטמפרטורות שבהם המאוורר מתחיל לעבוד ולהשוות אותם עם נתוני היצרן.

קיימים כמה גורמים נוספים המשפיעים על טמפרטורת המנוע וניתנים לכיוון במקרים של חום קיצוני על מנת לסייע בהורדת הטמפרטורה. מפת ניהול מנוע, או כיוון קרבורטור באופן שבו התערובת תהיה עשירה יותר (יותר דלק) יגרמו לטמפרטורת בערה נמוכה יותר על חשבון תגובת המנוע וצריכת דלק. יחס דחיסה נמוך יותר יקטין את טמפרטורת המנוע, אך במקרה זה הביצוע מורכב יותר ולרוב רק קבוצות המרוצים מרשות לעצמן לבצע שינויים בראש המנוע בכדי לשנות את יחס הדחיסה, או את החומרים שמהם עשוי ראש המנוע. הרוכב עצמו יעשה טוב אם בימים חמים הוא ימנע מסחיטת המנוע לשווא, יעדיף להשתמש בהילוך גבוה על מנת לאפשר רכיבה בסל''ד נמוך יותר וימנע עד כמה שניתן משימוש במצמד.

לסיכום: טמפרטורת העבודה של המנוע היא אחד הגורמים העיקריים המשפיעים על אמינותו וביצועיו, ולכן כדאי להשקיע קצת מחשבה ותשומת לב למערכת הקירור ולאופי הרכיבה, במיוחד לקראת חודשי הקיץ הלוהטים.