Het koelsysteem van een scheepsmotor is cruciaal voor de betrouwbaarheid en levensduur. Een goed begrip van de werking van de warmtewisselaar en de verschillende koelsystemen is essentieel voor elke booteigenaar. In dit artikel bespreken we de verschillende koelsystemen die gebruikt worden in Volvo Penta motoren, hun voor- en nadelen, en hoe je koelproblemen kunt herkennen en voorkomen. Ook gaan we in op de verschillen tussen een marinediesel en een voertuigendiesel, en de specifieke aandachtspunten voor het koelsysteem van een Volvo Penta motor.
DIESEL MOTOR ONDERHOUDEN - TIPS MET DE BOTENDOKTER
Welke Koelsystemen Zijn Er?
Er zijn verschillende soorten koelsystemen die in scheepsmotoren worden gebruikt. Hieronder een overzicht:
- Directe koeling
- Kim/Kiel/Vlak of Beunkoeling
- Indirecte koeling
- Luchtkoeling
Directe Koeling
Bij directe koeling stroomt het buitenboord koelwater direct door de koelwaterruimtes van de motor. Dit type koeling kom je vooral tegen bij oude 1 en 2 cilinder motoren uit de jaren 70.
Hieronder een schema van een direct gekoelde motor:
Direct gekoelde motor. (1 Afsluiter, 2 wierpot, 3 impellerpomp, 4 motor, 5 keerkoppeling, 6 uitlaadsysteem)
Lees ook: Functionaliteit van de Charcoal Volvo
Voor- en Nadelen Directe Koeling
Voordelen:
- Eenvoudige installatie en dus ook een goedkopere motorinstallatie.
Nadelen:
- De motor komt niet op de gebruikelijke werktemperatuur van 80 tot 90 graden (Celsius).
- De werktemperatuur moet beneden de 60 graden gehouden worden, anders ontstaat er veel neerslag (kalk, zout, ketelsteen) in de koelruimte van de motor.
- Doordat buitenwater door het motorblok stroomt, zal het inwendige van de motor worden blootgesteld aan roestvorming en de koelruimten kunnen zich vullen met bezinksel (zand/modder).
- Door de lagere werktemperatuur zal het slijtageproces sneller verlopen.
- Voor de aanvoer van het buitenwater is een impellerpomp nodig, de impeller is onderhevig aan slijtage en mag niet langer dan 30 seconden zonder water draaien. Wanneer deze langer zonder water draait, wordt de impeller te heet en zal verbranden.
- Impellers moeten periodiek gecontroleerd en eventueel vervangen worden.
Kim/Kiel/Vlak of Beunkoeling
Kimkoeling, ook wel “gesloten” koeling genoemd, werkt als volgt: De koelvloeistof stroomt door de koelwaterruimtes van de motor, daarna stroomt deze koelvloeistof door een buis onder het schip of door de kiel of een bundel pijpen die door contact met het buitenboord water wordt gekoeld.
Hieronder een schema van koeling door middel van buizen onder de romp:
Koeling doormiddel van buizen onder de romp. (1 Buizen systeem, 2 waaierpomp, 3 motor, 4 droge uitlaad, 5 keerkoppeling)
Lees ook: Bouwen met LEGO Technic: Volvo ZEUX
Voor- en Nadelen Kimkoeling
Voordelen:
- Betrouwbare installatie. Als de V-snaar breekt, gaat meestal het dynamolampje branden en heb je nog een paar minuten om te stoppen of te ankeren (de V-snaar drijft de koelwaterpomp en de dynamo aan).
- Bij gebruik van de juiste koelvloeistof is vorstschade uitgesloten (er kan dus ook in de winter gevaren worden) en wordt het koelsysteem beschermd tegen roestvorming.
- De warme koelvloeistof kan gebruikt worden voor het verwarmen van de boiler en de evt. CV aan boord.
Nadelen:
- Dit systeem heeft vaak een droge uitlaat, wat brandgevaarlijk kan zijn. Dit kan opgelost worden door het aanbrengen van een extra koelwaterpomp die water in de uitlaat injecteert.
- Het uitlaatspruitstuk wordt niet optimaal gekoeld. Het uitlaatspruitstuk is vaak ook expansietank, hier wordt het warme koelwater uit de motor verder verwarmd (vaak tot kooktemperatuur) waardoor koelwater uitgespuugd wordt.
- De smeerolie van de keerkoppeling en de motor worden niet optimaal gekoeld door de warme koelvloeistof.
- Bij uitwendige koelpijpen of koelvlakken kan de koelcapaciteit te klein worden als gevolg van aangroei en/of dikke verflagen. De motor wordt dan te warm met alle gevolgen van dien.
Indirecte Koeling
Indirecte koeling, ook wel gescheiden koelsysteem genoemd, is hetzelfde als bij kimkoeling, alleen wordt het buitenboordwater (dat de koelvloeistof koelt) door middel van een extra pomp door de warmtewisselaar gepompt. Dit systeem zit op de meeste moderne motoren.
Hieronder een schema van een indirect gekoelde motor:
Indirect gekoelde motor: (1 Afsluiter, 2 wierpot, 3 impellerpomp, 4 waaierpomp pomp koelvloeistof, 5 motor, 6 keerkoppeling, 7 natte uitlaatsysteem)
Lees ook: Veldhoven Volvo sloperij
Voor- en Nadelen Indirecte Koeling
Voordelen:
- Het buitenwater kan de uitlaat koelen (natte uitlaat). De uitlaatslang met waterlock is eenvoudig zelf te installeren.
- Het buitenwater kan de smeerolie van de motor en de keerkoppeling goed koelen. Hierdoor hebben oude versleten motoren vaak iets meer oliedruk.
- De warme koelvloeistof kan gebruikt worden voor het verwarmen van de boiler en de eventuele CV aan boord.
- Bij gebruik van de juiste koelvloeistof is vorstschade aan het motorblok echter wel uitgesloten en wordt het interne koelsysteem beschermd tegen roestvorming.
Nadelen:
- Gecompliceerd door de extra koelwaterpomp.
- Duurder door de warmtewisselaar en impellerpomp (noodzakelijk voor het aanzuigen van het buitenboordwater).
- ‘s Winters moeten de warmtewisselaar en buitenboord koelwaterpomp wel afgetapt worden.
Luchtkoeling
Bij luchtkoeling komt geen koelvloeistof aan te pas. Een grote ventilator blaast lucht direct tegen de motor.
Voor- en Nadelen Luchtkoeling
Voordelen:
- Eenvoudig en betrouwbaar.
- Geen kans op vorstschade. Er kan zowel in de zomer als in de winter gevaren worden.
- Nooit verstopte koelwaterfilters in modderige sloten.
Nadelen:
- Veel lawaai.
- Veel warmteontwikkeling in de motorkamer. Er moet dus goed geventileerd worden.
- Bij geringe olielekkage wordt de hele motorkamer smerig.
Hoe Kan Je Koelproblemen Voorkomen?
Het voorkomen van koelproblemen is cruciaal om de levensduur van je motor te verlengen en dure reparaties te vermijden. Hier zijn enkele tips:
- Zorg dat u uw koelsysteem kent. Volg de leidingen, kijk waar de inlaatafsluiter (controleer ook wat de open en gesloten stand is) en het wierfilter zich bevinden.
- Controleer bij koude motor het niveau van de expansie tank.
- Controleer direct na de start (bij natte uitlaat) of er water uit de uitlaat stroomt.
- Controleer of de temperatuurmeter goed werkt en of deze altijd dezelfde temperatuur aanwijst.
- Kijk eens naar de motor als u lang volle kracht vaart.
- Vaar nooit door als u twijfelt aan het goed functioneren van het koelsysteem.
Bij koelproblemen kan de motor te warm worden, waardoor de cilinderkop krom trekt en gaat lekken. De problemen worden dan steeds erger. Vaar dus nooit te lang door met koelproblemen en laat er een expert naar kijken!
Negeer geen alarmen en maak er een routine van om dagelijks voor het varen en direct na het varen de motor te controleren. Een beginnend probleem is beter op te lossen dan wanneer dit al langer speelt!
Hoe Kan Je Een Niet Werkend Koelsysteem Herkennen?
Het is mogelijk om een niet werkend koelwatersysteem te herkennen voordat het temperatuuralarm van de motor afgaat. Bij een koelsysteem gaat meestal het water door de uitlaat en als er door bijvoorbeeld een verstopping, kapotte koelwaterpomp of een dichte afsluiter er geen koelwater door de uitlaat gaat zal er een dof geluid uit de uitlaat komen.
Waarom Een Dieselmotor?
Een dieselmotor heeft in verhouding tot een benzinemotor meer trekkracht. Dit komt doordat de dieselmotor een hoger calorische waarde bevat dan benzine of gas waar minder brandstof nodig is voor het zelfde resultaat. Ook de hogere compressie verhouding (meer zuurstof) zorgt voor een betere verbranding dan een benzinemotor.
De Verschillen Tussen Een Marinediesel En Voertuigendiesel
Het draaiende gedeelte van een dieselmotor in een marine toepassing is gelijk aan dieselmotors in auto’s en/of vrachtwagens. Toch zijn er verschillen tussen een marine motor en een dieselmotor uit auto. Deze verschillen zitten voornamelijk in de aangehangen onderdelen van de motor.
- De manier van koelen van een motor. In een auto wordt een motor gekoeld door de rijwind door een radiator. In een marine applicatie word de motor gekoeld door buitenwater. Er zijn twee manieren waarop de motor wordt gekoeld: direct en indirect.
- De transmissie (versnellingsbak) heeft niet net zoals bij een auto versnellingen, maar alleen een voor- of achteruit. De overbrenging is aangegeven met een RATIO.
Daarnaast zijn er ook nog andere mogelijkheden waar de dieselmotor voor wordt gebruik: een generator, hydrauliekpomp of een waterpomp voor bijvoorbeeld een blusinstallatie.
Over Het Gaatje In De Thermostaat
De circulatiepomp zuigt koude koelvloeistof aan uit de koeler, en perst dit het motorblok in. De uitgang van het blok voert naar de koeler, waar de opgewarmde koelvloeistof wordt gekoeld, en weer door de circulatiepomp het blok in gepompt wordt ter koeling enz.
Maar de mate van blok-koeling moet worden geregeld, om een bepaalde bedrijfstemperatuur te krijgen en te houden, ook bij verschillende warmte-ontwikkeling in de motor ten gevolge van verschillende bedrijfs-omstandigheden (toeren, vermogen).
Dat wordt gedaan door het aanpassen van de doorstroomsnelheid van de koelvloeistof. Waar het de toeren-aanpassing betreft, gebeurt dit door het toerental van de circulatiepomp afhankelijk te maken van het motortoerental, en wel lineair proportioneel. Daarom wordt de cir-pomp aangedreven door de kruk-as (V-snaar), want die heeft immers het motortoerental...
De vermogensvariatie vraagt om een doorstroom-aanpassing bij een bepaald toerental, bovenop de voornoemde, natuurlijke doorstroming tgv toeren.
Dat gebeurt door het wijzigen van drukval over de circulatie-pomp. Die pomp heeft een zeer vlakke zg. Q/H kromme; Reeds een kleine drukwijziging heeft grote gevolgen voor de opbrengst.
Die drukwijziging wordt gedaan door de doorstroom-weerstand door het blok te wijzigen, middels het aanbrengen van een temperatuur-afhankelijke weerstand: De thermostaat. Deze kan de weerstand wijzigen van maximaal (dicht) via een proportioneel gebied (verder open bij toenemende temperatuur) tot minimaal (geheel open). De combinatie "vlakke pomp-karakteristiek" en "Weerstand wijziging naar aanleiding van temperatuur" vormt de temperatuur-na-regeling.
Dus moet er een regelbare klep zijn, en een temperatuur meter: Beide zitten in de Thermostaat. De regelbare klep (thermostaat) wordt in de kringloop geplaatst aan de Uitgang van het motorblok; Aldus blijft het blok altijd onder druk, dus gevuld!
De temp-meting zit daar ook, en voelt de temperatuur van de uittredende koelvloeistof. Dat is mooi! Maar dat gaat fout bij een koude motor.... De temp is (zeer) laag, dus is de thermostaat Dicht. De pomp draait wel, maar toch is er geen stroming (Koeling!). Prima, want dan komt de motor snel op temperatuur....
De koelvloeistof in het blok staat stil en warmt op. Dat gebeurt vooral in de cilinder-Kop! Maar de was-patroon (thermometer) zit niet in die kop, maar in de thermostaat, aan het einde van het blok, waar er nauwelijks warmte-ontwikkeling is...
Dat leidt tot een veel te late reaktie van de thermostaat, omdat de warmte helemaal door de stilstaande koelvloeistof moet trekken, van de kop tot aan de thermostaat. Tegen de tijd dat de thermostaat de warmte voelt, is het in de kop al veel te heet geworden (overshoot). De hete kop-vloeistof moet dus snel naar de thermostaat om te worden gemeten, maar dat gebeurt niet, want de klep zit dicht.
Oplossing: Klep lek maken; Gaatje boren! Dan kan er onder invloed van de pompdruk een kleine vloeistofbeweging zijn, die de hete kop-vloeistof bij de thermostaat brengt, zodat de regeling kan gaan werken. Eenmaal in het werkgebied gekomen van de thermostaat (klep meer of minder open, maar Wel open) mag het gaatje geen verstoring van de klep-werking zijn, en is daarom erg klein (compromis).
Welke Koelvloeistof Moet Ik Gebruiken Voor Mijn Volvo Penta Motor?
Bij een MD2020 hoort groene VP-koelvloeistof. Iets dikker dan water. En dan groene VP-koelvloeistof erin.
Inhoudsopgave:
- Waarom koelvloeistof cruciaal is
- Wat is koelvloeistof en wat doet het?
- Hoe kies ik de juiste koelvloeistof voor mijn Volvo Penta motor?
- Wanneer en hoe vaak koelvloeistof vervangen?
- Volvo Penta koelvloeistof dien je elke 2-4 jaar te vervangen
- Vervang direct bij: roest/sludge, verkleuring, onbekende mix, of als je onderhoud pleegt aan het koelcircuit
- Let op!
Veelgestelde Vragen (FAQ)
- Kan ik groene en gele/groene koelvloeistof mengen? → Nee, altijd spoelen bij wissel.
- Is kleur leidend? → Nee, volg OEM specificatie.
- Hoe meet ik vriespunt? → Refractometer.
- Wat als ik niet weet wat erin zit? Motor wordt te warm.
Motor Wordt Te Warm: Mogelijke Oorzaken
Als het tempratuuralarm afgaat krijg je motor te weinig of geen koelwater meer. Mogelijke oorzaken zijn:
- Aanvoer verstopt.
- Lucht in koelsysteem.
- Motor inwendig vervuild.
- Warmtewisselaar dichtgeslibd.
- Impellerpomp defect.
- Thermostaat defect.
- V-snaar defect of niet op spanning.
- Motor wordt overbelast.
- Smering onvoldoende.
Warmtewisselaar Reinigen
Als de motor een warmtewisselaar heeft kan deze na verloop van tijd dichtslibben. De pijpjes van de warmtewisselaar kan je met een pijpenrager schoonmaken.
Impellerpomp Controleren
Bij een impeller die 1 of meerder schoepjes mist zal de motortemperatuur omhoog gaan. Dit gebeurt ook als het deksel van de impellerpomp te veel is ingesleten. Een deksel is vaak om te draaien in noodgevallen, mits de verf eraf is gehaald.
Thermostaat Controleren
Een defecte thermostaat zorgt ervoor dat de motor niet meer wordt gekoeld en warm loopt, moderne thermostaten gaan open staan als deze niet meer werken. De bypass van het thermostaathuis kan vernauwd zijn of de thermostaat verkalkt. In een nood geval kan je de defecte thermostaat verwijderen en naar de haven terugvaren.
V-Snaar Controleren
Op veel motoren de impellerpomp (buitenboord water) of de circulatiepomp (koelvloeistofpomp) met en v-snaar aangedreven al of niet in combinatie met een dynamo. Als de v-snaar een koelpomp aandrijf is het van belang dat de v-snaar in een goede conditie is en op de juiste spanning staat.
Wisselende Motortemperatuur
De thermostaat vergroot naar behoefte het koelcircuit. Wordt het koelwater te heet dan zal de thermostaatklep opengaan en een grotere hoeveelheid koelwater doorlaten. Om te voorkomen dat bij het opengaan in één keer een te koude golf koelwater door het motorblok wordt gepompt waardoor de klep direct weer sluit, heeft de thermostaat een bypass gaatje. Desondanks hebben sommige motoren toch last van een sterk wisselende koelwatertemperatuur. Vaak is dit euvel te verhelpen door het (verkalkte) bypass gaatje door te prikken of iets te vergroten. Controleer ook of de thermostaat in de goede stand is gemonteerd. Het gaatje hoort aan de bovenkant (op twaalf uur) te zitten.
Motor Wordt Overbelast
Te grote schroef en of spoed. Vuil in de schroef. Teveel weerstand in het uitlaatsysteem.
Smering
Naast smeren heeft olie ook de taak om de motor te koelen. Als er te weinig olie wordt rondgepompt (oliedruk te laag) zal de motor ook warmer worden.
Directe Versus Indirecte Koeling: Een Vergelijking
Om te zorgen dat je scheepsdiesel niet oververhit en vastloopt, moet ie natuurlijk gekoeld worden. Bij een scheepsmotor gebruiken we dan doorgaans geen lucht (zoals bij een auto), maar wel buitenwater om de motor koel te houden.
- Indirecte koeling via een warmtewisselaar: het buitenwater wordt niet direct door de motor, maar wel door een warmtewisselaar gepompt. Zo’n warmtewisselaar is een koker met buisjes erin. Door de binnenkant van die buisjes loopt het buitenwater. Aan de buitenkant van de buisjes circuleert de warme koelvloeistof van de motor.
- Directe koelingssystemen zijn wat eenvoudiger dan indirecte koelingssystemen, je hebt immers gewoon buitenwater door je motor lopen en dat is het dan.
Een nadeel van directe koeling is wel dat je buitenwater hebt lopen in de koelkanaaltjes in de binnenkant van je motor. (Zout) buitenwater veroorzaakt veel sneller corrosie (roest) binnenin je motor dan koelvloeistof. In koelvloeistof zitten vaak corrosiewerende middelen die de binnenkant van je motor beschermen. In niet alle koelvloeistoffen zitten deze corrosiewerende stoffen. Maar van de koelvloeistoffen van de gangbare fabrikanten (Volvo Penta, Yanmar, Vetus, …) kan je doorgaans zeker zijn dat ze die stoffen wel bevatten.
Door de warmte van de motor zet er zich zout en kalk af binnenin de koelkanaaltjes. Daardoor gaan die koelkanaaltjes op termijn verstoppen, en krijg je oververhitting. In een direct gekoelde motor zit er enkel buitenwater in de warmtewisselaar en zal de afzetting dus ook enkel in het warmtewisselaar-element zitten.