Varmt vatten eller ånga?
Kylaren till en Ford 1934 med kringkomponenter ser ut så här.
Av den tillförda energin, som tillförs motorn genom bränslet, så försvinner det mesta som värme. Det är bara 25 % av den tillförda energin som blir nyttig axeleffekt. Om inte överskottsvärmen avlägsnades från motorn så skulle den överhettas och gå sönder. Därför finns ett kylsystem. Kylsystemet innehåller vatten. Vatten har utomordentligt bra egenskaper för att leda och transportera värme och är ett bra val som kylmedium. Det kan vara trevligt att motorn snabbt kommer upp i rätt arbetstemperatur, vilket minskar slitaget på motorn. Det är också trevligt med lite värme runt benen och att defrostern fungerar. För hög motortemperatur med kokande kylare är inget man längtar efter. Så det finns många bra anledningar till att lägga ner lite tid på att få till ett bra kylsystem.
Kylaren på bilden är lånad från BrassWorks hemsida. De nytillverkar ”originalkylare” till de flesta gamla bilar. Kylaren på bilden är till en Ford 1933-34. Deras hemsida finns här: http://www.thebrassworks.net/
Checklistan
Man kan ibland läsa om eller höra att det kan vara problem att motorn går varm eller att det är svårt att få motorn att hålla rätt vattentemperatur. Ofta handlar det om att någon ”parat ihop” delar som tillverkaren aldrig har rekommenderat eller ens drömt om att någon skulle sätta ihop.
Det är flera komponenter och funktioner som måste fungera och samverka för att kylningen av motorn ska fungera på rätt sätt:
- Ett motorblock med rena kanaler
- Ett topplock med rena kanaler
- Två pumpar med bra kapacitet
- Rätt spända rem för drivningen av vattenpumparna
- Två termostater med rätt valda värden (temperaturer)
- Ett kylarlock som ger rätt tryck i systemet
- En kylare med rätt konstruktion och volym
- En bra fläkt (mekanisk eller elektrisk)
- Vatten med lämplig tillsatts för att inte skada delar av aluminium
- Rätt inställd tändning
Funktionerna
Vattenpumparna har till uppgift att få vattnet att cirkulera i motorblocket. Det gör att det blir en bra fördelning av temperaturen i blocket och undviker lokala farligt höga temperatur. Är motorn varmare än den temperatur som termostaten har ”kopplar” termostaten helt eller delvis in den extra vattenvolymen som finns i kylarpaketet. Fläkten har till uppgift att suga in yttre luft genom kylaren och öka kylarens kapacitet.
Vattnets väg
En Ford V8 har två vattenpumpar. En för varje sida av blocket.
Första generationen V8
1932 till 1938 så hade motorerna vattenpumparna i topplockens främre del. Det gjorde att pumparna fick ”suga ut” vattnet från topparna och trycks det ner i blocket eller med öppna termostat tillbaka till kylaren. De övre slanganslutningarna är på dessa motorer placerade framtill på topparna.
Det fanns en risk för kavitation då pumparnas placering gjorde att pumparna tvingades ”lyfta” vattnet ur motorn.
Andra generationen V8
1939 – 1948 så flyttades pumparna – som nu har större kapacitet – till blockets nedre främre del och fick nu i stället ”trycka in” vattnet i blockets nedre del. Pumparnas ”lyfthöjd” är nu lägre vilket minskar risken för kavitation. De övre slanganslutningarna är placerade på mitten av topparna.
Vattnets väg är från kylarens nedre del in i blockets nedre del horisontellt bakåt och upp genom toppens bakre del, framåt genom toppen och till kylarens övre del. Eller om vattnet är kallt tillbaka genom toppens främre del, ner i blocket för att återcirkulera.
Sista generationen V8
Samma princip för kylning gäller även för motorer tillverkade 1949 till 1953. Dessa motorer har de övre slanganslutningarna framtill på topparna.
Kylarlocket
Inte bara dekoration
De finns tre olika utföranden av kylsystem som Ford använde under på sina V8 sidventilmotorer. På Ford 1934 användes ett system med normaltryck. Vi har tagit med alla varianter av kylsystem då det är vanligt att man har en modernare och effektstarkare motor än bilen ursprungligen var avsedd för, men använder den ursprungliga kylaren. Då kan det bli en mindre lyckad kombination av kylare och motor.
System med normaltryck
Den första generationen var normaltryckssystem d.v.s. ett system som inte var trycksatta över normalt atmosfärtryck. Kylarlocket var ett tätt lock och kylaren var öppen genom ett skvaller- eller spillrör som även – vid en kokande motor – kunde leda ut överskottet av kylarvätska.
Expansionsutrymmet för vattnet är ett tomt utrymme i övre delen av kylaren. Man fyllde normalt på vatten till cellpaketets övre kant och skruvade sedan på kylarlocket. Fyllde man på för mycket vatten så trycktes överskottsvattnet ”av sig själv” ut i spillröret när motorn blev varm och rätt expansionsutrymme skapades i kylaren.
System med lågt tryck
Den andra generationen var ”lågt” trycksatta system. 4 till 7 PSI. Här hade kylarlocket en fjädrande ventil som vid övertryck i systemet släppte ut vätskan genom ett rör eller en slang.
pound-force per square inch (PSI or lbf/in2 Ibland också lbs)
Kylarlocket bestämmer arbetstrycket och kokpunkten för vattnet i kylarsystemet. Kylarlocket öppnar när trycket i systemet överstiger systemets arbetstryck. Lockets funktion är också att öppna och släppa in luft när trycket sjunker.
Den här konstruktionen kom 1946 på Fords lätta lastbilar, det var för arbetstrycket 4 PSI/lbs. Kylarlocket hade part no 41A-1800 (Alla Ford kylarlock hade beteckningen – 1800). Troligen kom det första trycksatta systemet på Ford personbilar först 1948-49, och då för trycket 4 PSI/ lbs.
Det fanns också ”tillbehörs” kylarlock från Stant Evrseal på 4 lbs (R-7) och 7 lbs (R-6). Beteckningarna med R, talar om vilka kylarlocksfattningar som locken passade på. Evrseal är inte felstavat utan är ett varumärke som Stant Manufacturing Company, Inc började använda den 16 april 1934.
En modifiering som används ibland på system med normaltryck i gamla bilar, är att sätta en tryckventil i slutet på spillröret/slangen. Ventilen öppnar vid 3 PSI. Man får då ett trycksatt system. Ventilen tillverkas bl. a. av Georg ”Skip” Haney, Punta Gorda, Florida, USA och brukar nämnas på Ford Barn Forum. Genom att höja trycket i kylsystemet så höjer man vattnets kokpunkt. Vid havsnivån kokar vatten vid 100°C. Höjer man trycket 0,3 Bar (4 PSI) så kokar vattnet vid 115°C.
System med högt tryck och expansionskärl
En extra behållare under huven
Moderna generationers bilar har ”högt” trycksatta system, 1-2 Bar, 15 -30 PSI. De har ett tätt kylarlock på kylaren och ett expansionskärl med ett lock som vid övertryck släpper ut ånga och vatten. Med ett expansionskärl så sitter locket som bestämmer trycket och som har de tidigare nämnda ventilfunktionerna för tryckutjämning, på expansionskärlet. Locket till kylaren är ett ”tätt” lock.
Med ett expansionskärl hamnar kylvattnets volymökning i kärlet och inte under bilen. Luftkudden ovanför vätskenivån i expansionskärlet håller rätt tryck i systemet och fyller vid behov på kylsystemet med vätska. Genomskinliga expansionskärl har markeringar för kärlets min och max nivå.
Vattnets volymändring vid uppvärmning
En Ford personbil 1933-34 hade en total vattenmängd i kylsystemet på 5 ½ gallon. Det är 20,8 liter. Då omfattar det kylare, slangar, pumpar och block.
Om vattnet har en temperatur på 15 grader och temperaturen i system ökar till 82 grader så ökar vattnets volym med knappt 3 dl. Motsvarande beräkning från 0 grader till 99 grader ger en volymökning på 4,3 dl.
Kylarlockets två ventilfunktioner
Oavsett om du valt att använda ett kylarsystem med eller utan expansionsskäl så bestämmer kylarlocket eller locket på expansionskärlet arbetstrycket och kokpunkten för vattnet i kylarsystemet. Kylarlocket har två ventilfunktioner.
- Den ena funktionen är att öppna när trycket i systemet överstiger systemets arbetstryck.
- Den andra funktionen är att öppna och släppa in luft när trycket blir för lågt. Det är undertrycksventilen. Utan den senare funktionen skulle slangarna kunna ”sugas” ihop och även suga in luft och skada packningarna som tätar vattenpumparna.
Viktigt!
För alla kylsystem så är det viktigt att lockets ventilfunktion är rätt avpassat till kylarlockets anslutning och spillrörets höjd så att övertrycket verkligen släpps ut genom spillröret och att luft kommer in, då systemet kallnar. Många konstigheter med kokande kylare och ”ihopsugna” slangar brukar bero på att kylarlocket inte är avpassat till den kylare som det sitter på!
Original kylarlock
Ford anger följande för sina kylarlock för standard personbilar med V8. De är i original märkta med tryckenheten PSI.
1928-32 B 8100-A Ej trycksatt system
1933 40 8100-A Ej trycksatt system
1934 40 8100-B Ej trycksatt system
1935-36 48 8100 Ej trycksatt system
1937-48 91A 8100 Ej trycksatt system
1938-48 41A 8100-A Trycksatt system 4 PSI Lanserades på -48 modellen
1949-53 1M-8100-A Trycksatt system 7 PSI
4 PSI = 0,27 Bar = 0,28 kp/cm2
7 PSI = 0,48 Bar = 0,49 kp/cm2
1 PSI är 0,06895 Bar och även 0,07031 kp/cm2 1 Bar är 100 kPa = 0,1 MPa
Det finns de som säger att de utan olägenhet kör sin flathead V8 med ett kylartryck på 17– 21 PSI vilket motsvarar 1,2 till 1,4 Bar. Dock utan att nämna vilka övriga komponenter som används.
Brännskador!
Öppnar man locket till kylsystemet på en varm motor, som har ett trycksatt kylsystem, så börjar vattnet att omedelbart att koka. Det sker ”explosionsartat” och det kokande vattnet sprutar ut och kan, om man får det på sig, leda till svåra brännskador.
Frys- och rostskydd
Vid 50/50, vatten/glykol är kokpunkten +108°C.
Som frysskydd i ett kylsystem används glykol (etylenglykol). Vid en blandning av 50/50 vatten och glykol klarar sig kylsystemet till -40°C. Vid den blandningen höjs även kokpunkten till +108°C. Ren glykol kokar vid +198°C och fryser – konstigt nog – redan vid -13°C. En 50/50 blandning av vatten och glykol i kylaren är ett utmärkt rostskyddsmedel för motorn och kylaren. Använd gärna destillerat vatten om motorn har topplock eller andra delar av aluminium. Det vattnet är genom destillationen avsaltat, fri från mikroorganismer och partiklar.
Anmärkning: Glykol är etylenglykol, som är detsamma som etandiol . Den tvåvärdiga alkoholen har den kemiska formeln C2H4(OH)2
Innan glykol började användas som tillsats i kylare för att klara den nordiska vintern, så användes rödsprit (t-röd). Vid en 50/50 blandning vatten och sprit är fryspunkten -28°C. Spriten har en fryspunkt på -114 °C och en kokpunkt på +78 °C. Det senare, den låga kokpunkten, var inte alltid en känd egenskap av de som ”preparerade” sin bilar för vinteranvändning. Man hällde i rejält med rödsprit. Resultatet blev kokande motor och en mycket karaktäristik doft av T-sprit.
Termostaten
Utförandet
Ford V8 Flathead använder två likadana termostat. En i vardera toppen. Diametern på termostathuset är 48 mm (1,88 tum). Vad avser utförande så är de av typen:
1932 -36 Bi-metall kapslad
1937 Bi-metall öppen
1937-39 Kemiskt
1940-53 Bälg
Temperaturen som finns angivna på termostaten anger när det är helt öppet. Ett termostat märkt ”82°C eller 180°F ” är stängt vid 75°C och halvöppet vid 78°C och helt öppet vid 82°.
Temperaturangivelsen
Då det handlar om Ford Flathead V8 så är temperaturen angiven i Fahrenheit. Kan möjligen var lite förvillande men omräkningen är följande:
Temp °C = 5/9 x (Temp °F – 32) Temp °F = 9/5 x (Temp °C + 32)
Ett exempel: Hur många °C är 180°F? °C = 5/9 (180-32) = 5/9 x 148 = 82,2 °C
| Fahrenheit grader ℉ |
Celsius grader ℃ |
Anmärkning |
| 0 | -17,7 | |
| 32 | 0 | |
| 160 | 71 | |
| 165 | 74 | |
| 170 | 77 | |
| 175 | 79 | Early Ford V8 Standard |
| 180 | 82 | Används av många |
| 185 | 85 | |
| 190 | 88 | |
| 195 | 91 | |
| 200 | 93 | |
| 205 | 96 | |
| 210 | 99 | |
| 212 | 100 | Vattnets kokpunkt |
| 215 | 102 | |
| 220 | 104 | |
| 225 | 107 | |
| 230 | 110 |
Vattenpumparna
Många olika utföranden
Alla Ford V8 har två vattenpumpar. De tidiga modellerna 1932 -36 hade pumparna i topparna. På senare modeller 1937-53 är pumparna placerade i motorblocket och drivs av en rem från vevaxeln. Under den senare perioden så hade Ford ett 10-tal olika pumpmodeller i sina motorer.
Det som skiljer mellan de olika modellerna är följande:
- Vilket tryck klarar pumpens tätningar? Över 4-7 PSI?
- Hur är pumpen lagrad? Bussning eller kullager?
- Vilken typ av remskiva har den? Bred, smal eller dubbla?
- Impellerns utförande och form? 6 raka eller 8 böjda blad?
- Materialet i pumpen? Järn, zink eller aluminium?
- Vilka block passar pumpen på? Svår fråga?
- Hur är den fäst i blocket? Hur många skruvar?
Det skiljer naturligtvis mellan olika årsmodeller men också mellan Ford personbilar och de lätta lastbilarna och mellan olika marknader, d.v.s. i vilket land bilen skulle användas.
Utan att gå in på alla detaljer så fick pumparna kullager i truck från 1937 och den 8 bladig impellern med böjda blad kom 1949.