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Migliorare rendimento/raffreddamento col caldo

Accorgimenti meccanici di esperti "Doctor Land" con foto

Messaggioil 26/06/2008, 1:54

Ecco l'ultima menata partorita in questo weekend: il montaggio di una seconda elettroventola condizionatore per migliorare sia l'efficienza del condizionatore che quella dei radiatori che lo seguono nella "pila", l'intercooler ed il radiatore acqua. Quest'idea, potrebbe avere un campo di applicazioni più vasto di quanto a prima vista immaginabile: chi non avesse l'aria condizionata ed anche chi non ha un Td5 ma un TDI, potrebe ottenere un incremento ancora più significativo dei benefici applicando le ventole direttamente sull'intercooler: più lo scambio dell'intercooler aumenta, più aumenta la densità dell'aria in aspirazione e quindi il rendimento (prestazioni) del motore. Se tra i radiatori ci fosse stato spazio sufficiente, avrei posto la ventola direttamente sull'intercooler, ma non ci sarebbe stato... In questo caso, lo schema elettrico sarebbe stato anche più semplice perchè non sarebbe stato necessario "inserirsi" nello schema già presente della gestione elettroventola climatizzatore. Invece che acquistare un costosissimo intercooler maggiorato, migliorando lo scambio di quello che c'è si ottiene qa costi "umani" vantaggi probabilmente del tutto analoghi. Premessa. Anche se molti sostengono che il Td5 è un otore "freddo", che non scalda, alcune testimonianze (come la mia) ma sopratutto il verdetto inappellabile del Nanocom (che permette la lettura diretta restituita dal sensore temperatura acqua SENZA filtri operati dalla centralina) hanno dimostrato che il motore per produrre i cavalli che da' scalda eccome. Inoltre il sistema di raffreddamento del Td5 è complesso e sofisticato e comprende i seguenti "radiatori" o cooler: - quello che raffredda l'olio motore (posto sul monoblocco sotto al collettore scarico e dietro ai filtri olio); - quello che raffredda il gasolio di ritorno dagli iniettori prima di essere rimandato indietro verso il serbatoio posto sotto al collettore aspirazione); - quello che raffredda la parte di gas esausti che per ragioni di riduzione emissioni inquinanti vengono iniettati in aspirazione attraverso la valvola EGR (posto davanti al motore, dietro alla ventola); - quello del riscaldamento abitacolo; - quello principale. In particolare, leggendo il Nanocom dinamicamente, ci si può subito accorgere del lavoro prodotto dal motore nelle salite: sembra un inclinometro, la normale temperatura d'esercizio si alza quasi immediatamente di qualche grado appena si incontra una seppur lieve salita. A supporto dello scambio "naturale" dovuto all'aria che attraversa il pacco radiatori (e qui parlo di condizionatore, intercooler, radiatore principale acqua) c'è una grossa ventola accoppiata all'albero motore attraverso un giunto viscoso che varia il trascinamento della ventola in funzione della temperatura dell'aria che lo investe dopo essere passata attraverso il pacco radiatori ed aver acquistato calore. Più l'aria è calda, più il giunto rende la ventola solidale all'albero motore aumentando così il flusso aspirante che "succhia" aria fresca attraverso il pacco radiatori. Il sistema a giunto viscoso è universalmente riconosciuto come il più sicuro su motori grossi, quelli destinati di solito ad uso gravoso. La mia idea è stata quella di dare supporto al sistema di ventilazione standard basato sul giunto viscoso utilizzando quello che c'è già disponibile a bordo sulle vetture climatizzate. Le vetture climatizzate con impianto originale (già i gruppi aftermarket DIAVIA montati anche in concessionaria sulle vetture che escono di fabbrica senza l'impianto originale) hanno infatti un'elettroventola soffiante posta davanti al radiatore clima (quello più esterno). Da qui la ragione del "musetto sporgente" dei Td5 climatizzati. Questa ventola viene però azionata dalla centralina solo quando è attivo il climatizzatore. La mia prima idea era quella di aggiungere un comando manuale per poter attivare questa ventola anche in base ad eventuali esigenze "operative" nei casi in cui in climi torridi ed usi gravosi la temperatura salga troppo al disopra del range standard ottimale (che va da circa 89 gradi a circa 96~98 gradi). Sulla mia macchina, nei vari viaggi estivi, ho letto temperature acqua reali pericolosamente vicine ai 110 gradi. Ancora in limiti accettabili, ma troppo vicine alla soglia critica. Questo comando manuale, avrebbe potuto anche essere d'aiuto in caso di guasto al giunto viscoso per aiutare un po' il sistema di raffreddamento. Successivamente ho affinato l'idea: ho pensato di aggiungere al progetto una seconda ventola identica a quella già esistente. Mi sono così procurato la seconda ventola, provenienza climatizzatore ex Discovery MPI (e qui ringrazio l'amico Petty) ed ho provveduto al montaggio sul radiatore clima del io 110. Per il montaggio, ho dovuto ovviamente riposizionare la ventola originale spostandola tutta da un lato e montare la seconda ventola al suo fianco. Lo spazio c'è, giusto giusto. La ventola originale era fissata passando 4 bulloncini M6 attraverso le alette dissipanti del radiatore (la canalizzazione del gas riguarda solo i canali orizzontali uniti tra di loro tramite una fitta rete di alette per dissipare il calore). Per evitare di massacrare ulteriormente le alette, ho optato per un'altra soluzione, ho preparato due staffe ad “U” in alluminio rivettate alle due delle asole di fissaggio superiori di ciascuna ventola: la “U” appende le ventole al bordo superiore del radiatore. Sotto, ho passato due dei bulloni di fissaggio originali attraverso le asole inferiori per ciascuna ventola ed li ho passati attraverso due piattine che tengono le ventole attaccate al radiatore a mo' di morsa. Per migliorare l'aderenza delle ventole al radiatore, ho solo dovuto smussare gli spigolini delle 4 piastrine che fissano il radiatore al telaietto che lo sostengono. Per farlo ho eseguito il taglio con una piccola mola da taglio da 35 mm attaccata ad un utensile tipo “Dremmel”: ci vuole molta attenzione per evitare di rovinare il radiatore sottostante. Questo passaggio non è obbligatorio. Fatto questo ho realizzato la parte elettrica, studiata a tavolino sui manuali e gli schemi elettrici. L'elettroventola è azionata su comando centralina (ECU o ECM): il relè è uno di quelli gialli nel vano centralina. Quando l'ECU richiede l'avvio della ventola (Fan Condenser), fornisce un negativo alla bobina del relè che si eccita (terminale C0019-2, contato relè n. 86). L'altro capo della bobina del relè (C0019-3, terminale n. 85) è alimentato dal Main Relè (K109). La commutazione fa scattare lo switche del relè che trasferisce la corrente fornita fal fuibile F29 (20A) tra il terminale C0019-1 (terminale n.30 del relè) ed il terminale C0019-4 (terminale n. 87 del relè): quest'ultimo invia un positivo al Fan Condenser (elettroventola) sul relativo connettore C0280. L'altro terminale della ventola è ovviamente una massa sempre presente. I colori dei fili: C0019-1 -> + sotto chiave da F29 : Marrone-Grigio C0019-4 -> + alimentazione Fan Condenser : Nero-Marrone C0019-3 -> + bobina relè : Marrone-Arancio C0019-2 -> - bobina relè comandato dall'ECU : Nero-Porpora Il mio schema prevede di introdurre un secondo relè, un normale relè luci facilemnte reperibili a singolo contatto, 20A: alla bobina, un positivo sotto chiave (ho usato proprio una derivazione dal C0019-3) ed un negativo che arriva da un interruttore sul cruscotto che invia una massa alla bobina facendo commutare il relè. I due contatti di commutazione del relè sono una massa fissa (presa dal bulloncino di massa della centralina sul fondo del vano) ed un filo che va a portare questa massa proprio al C0019-2, “simulando” una richiesta di intervento ventola prodotta dall'ECU. Le derivazioni del filo C0019-2 e C0019-3 le ho fatte aprendo lo zoccolo del relè (si apre il fondo un due parti sull'asse verticale, scoprirlo è stato una bella impresa!) e saldando due fili sottili sui faston. Non c'è bisogno di un contatto di potenza, servono olo per la commutazione del relè di servizio aggiunto. Le due ventole sono collegate in parallelo. Per connetterle, soffrendo un po' mi son fatto violenza recidendo la parte ci connettore AMP che va alla ventola originale: ho connesso i fili della seconda ed ho rimesso il connettore. Per fare un collegamento sicuro e stagno, ho arrotolato assieme i due positivi e li uniti utilizzano due morsetti a vite di quelli per impianti elettrici sigillandoli poi con colla a caldo sulla vite e sulla parte di ingresso del cappuccio in plastica isolante. Con questo semplice schema, la centralina pilota ancora le due ventole come prima pilotava la singola, ma è possibile un intervento manuale tramite l'ínterruttore che pilota il relè aggiunto. Oltre a ciò, ho fatto una profonda operazione di lavaggio delle alette radiatori di cui parlerò a parte. Risultato complessivo: oggi ho goduto marciando con più di 30 gradi, climaizzatore acceso e temperatura acqua tra 88,7 e 89,4 gradi a 90 all'ora in tangenziale. Senza questi interventi la temperatura sarebbe stata almeno attorno ai 94~96 gradi... Per migliorare il flusso d'aria di queste due ventole, stavo valutando l'ipotesi di convogliare l'aria evitando le grandi dispersioni di flusso dovute alla distanza tra i tre radiatori: in particolare il radiatore acqua ha una superficie molto estesa in basso che gli altri due non hanno. Ma su questo ho dei dubbi, per il momento userò l'impianto così per vedere come si comporta. Il tutto è sperimentale, solo l'uso potrà fornire indicazioni utili, pur essendo i primi dati interessanti. Al momento l'unico neo è dovuto al fatto che l'azionamento manuale della ventola comporta la memorizzazione di un innoquo errore in centralina: Fault 10-01 Air Conditioned Fan Drive Open Load Probabilmente è dovuto al fatto che la centralina lavora con la logica dei circuiti Open Collector, per i quali i segnali OFF sono una tensione positiva, ON negativa. In pratica le commutazioni logiche sono fatte mettendo a massa i positivi attraverso i transistor. La mia "polarizzazione manuale" forza un segnale di massa quando la centralina terrebbe polarizzato ad OFF il segnale con una tensione positiva. Mi riprometto di approfondire questo tema: eventuali interventi di esperti in elettronica sarebbero ben visti ed auspicabili . Carlo Defender 110 Td5 SW MY03
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Messaggioil 26/06/2008, 7:59

bellissimo post preciso e illustrato ma mi sorge un dubbio se la centralina in pratica controlla la temperatura,lo farà in base ad un progetto,perchè intervenire per variare questi parametri?
maxdef
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Messaggioil 26/06/2008, 8:10

Carlo, conoscendoti ci sarà un buon motivo ma non lo trovo: perchè invece di andare a deflorare il circuito di comando della centralina non hai semplicemente messo il contatto del relè in parallelo a quello di potenza originale? In questo modo la centralina manco s'accorgerebbe se accendi manualmente le ventole.... Ciao Roberto Defender 110 300Tdi '98 150kkm "E sempre, sopra di noi, il grande cielo africano..." - N.Cirani
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Messaggioil 26/06/2008, 8:38

Per maxdef: la centralina controlla l'elettroventola solo per migliorare l'efficienza del condizionatore . Non è una ventola controllata ai fini del raffreddamento globale del motore quindi non c'è nessuna interferenza, al più un uso "improprio" ad altri fini. Pur essendo l'elettronica del Td5 abbastanza sofisticata, non arriva ad intervenire sulla gestione temperatura di raffreddamento. @Gegio. Il motivo è semplice: quando fa veramente caldo e le condizioni di scambio sono prossime alla soglia critica, volevo poter sfruttare entrambe le ventole per migliorare lo scambio termico escludendo se necessario il condizionatore, che di per se è già deleterio ai fini del raffreddamento dell'acqua e dello scambio dell'intercooler. Ma non potevo "togliere" completamente la gestione della ventola ai fini della climatizzazione che con l'apporto di due ventole, comunque migliora (tant'è che il Discovery monta due elettroventole per il climatizzatore). Dunque la scelta di poter intervenire seppure manualmente anche in assenza del condizionatore. "Non mi pare inoltre una grande "intrusione": ho aggiunto un pilotaggio manuale del relè già presente sfruttando tutto quello che già c'era. La presenza dell'errore segnalato non mi pare grave, anche se intendo indagare dal punto di vista dell'elettronica. Carlo Defender 110 Td5 SW MY03
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Messaggioil 26/06/2008, 8:52

Non ci siamo capiti.... Se facevi una cosa del genere: evitavi di lavorare sulla centralina (e il messaggio di errore) ottenendo lo stesso identico risultato. Ciao Roberto Defender 110 300Tdi '98 150kkm "E sempre, sopra di noi, il grande cielo africano..." - N.Cirani
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Messaggioil 26/06/2008, 9:01

Vero, ma non immaginavo che avrei "urtato la suscettibilità" della centralina... Scherzi a parte hai ragione, è un'altra possibile interpretazione. Come spesso accade, due teste ragionano meglio di una (scarsa come la mia ). Parlando spesso si trovano altre strade, utili per migliorare i progetti. Grazie. Carlo Defender 110 Td5 SW MY03
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Messaggioil 26/06/2008, 12:54

FANTASTICO Carlo! Un'ottimo spunto soprattutto quando parli di azionamento manuale, concetto che mi ispira moltissimo. Però ho un dubbio, che mi è venuto forse perchè ho letto troppo in fretta: mi pare di capire che ora hai due gruppi ventola, entrambi davanti al radiatore del clima. Uno è quello originale, ad azionamento automatico quando accendi il clima, l'altro è quello che hai aggiunto tu ed è manuale, ed è posizionato davanti all'originale. Quindi in poche parole ecco la domanda: quello aggiunto va a soffiare su quello originale, che può essere spento se il clima è spento anch'esso? In questo caso il flusso non viene rallentato dalle pale inerti dell'originale? Umberto e... 300 Tdi
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Messaggioil 26/06/2008, 13:17

Umbè..... guarda la foto di apertura: il carletto ha affiancato, non sovrapposto, le ventole... Silvio
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Messaggioil 26/06/2008, 15:53

Lavoro ben fatto, ma mi sovvengono alcuni dubbi: 1) Ci sta la mascherina? Sembra di no, e questo è un punto a sfavore dell'estetica del mezzo che sicuramente ne risente; 2) Sono sempre stato sfavorevole alle ventole "a spingere" aggiunte a posteriori, perchè vanno come in questo caso a gravare il radiatore di altra aria calda 3) Mi sembra che il sistema originale sia ampiamente collaudato anche a temperature elevatissime senza bisogno di implementazioni. 4) Una modifica che vedrei di buon occhio sarebbe un intercooler raffreddato ad acqua, invece che ad aria.
ci sono più probabilità che un asino voli che un taleban-landroverista possa accettare i cambiamenti.

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Messaggioil 26/06/2008, 16:44

Come si vede dalla foto sopra che illustra l'installazione originale (a parte che mancava l'intercooler che avevo smontato per pulirlo), gli ingombri non cambiano, il musetto si rimonta senza problemi ed infatti è al suo posto. Io nn ho che raddoppiato mettendo il secondo ventilatore. Sul fatto della direzione del flusso, posso immaginare che l'aria aspirata o pompata non cambi la situazioe: quando arriverà dietro sul radiatore acqua avrà comunque attraversato tutto il pacco radiatori ... Sul dimensionamento originale ho qualche perplessità: non ho dubbi che sia ben dimensionato, ma all'atto pratico garantisco che ci sono situazioni nelle quali la temperatura sale troppo. Vero che non si possono fare i miracoli, se l'aria è calda il delta T che consente uno scambio efficiente diminuisce per forza di cose... Però è imbarazzane viaggiare con il termometro vicino a 110 gradi. In alcune situazioni è possibile rimediare cambiando stile di guida, in altre non è possibile per le caratteristiche del percorso. Quest'impianto è comunque un esperimento, vedremo come si comporterà. Cambiare l'intercooler con altro sarebbe sicuramente una bella cosa ma i costi? So che già per montarne uno solamenta maggiorato si deve andare su un prodotto artigianale caro come il fuoco. Non oso pensare il costo di uno scambiatore aria-acqua... Tu che info hai in proposito fanfango? Carlo Defender 110 Td5 SW MY03
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Messaggioil 26/06/2008, 16:59

Guardando questa foto, mi viene di fae una osservazione: il radiatore principale è ovviamente montato centrato, per tutta la larghezza dell'auto, mentre il motore è spostato verso destra. Quindi anche il ventolone a comando viscoso in realtà aspira aria attraverso la parte destra del radiatore, lasciando così scoperta la parte sinistra. Ora, avendo montato le 2 ventole affiancate, la parte sinistra è "coperta" per così dire da una ventola dedicata: questo potrebbe fruttare una buona capacità aggiuntiva di raffreddamento, nei limiti ovviamente della portata di quelle ventole, che non è certo equivalente alla ventola viscosa, molto più abbondante. O dico scemenze??? Silvio
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Messaggioil 26/06/2008, 19:31

carlo ti faccio i complimenti per il lavorone che hai fatto però.... tralasciando che del circuito che hai seguito non ci ho capito una mazza mi sarei limitato a fare un tipo gegio! molto semplice e pratico. comunque.... volevo avere una conferma a riguardo la situazione normale -il ventolino del clima a te funziona solo con il clima con freddo in posizione 3? -il ventolone con il viscoso ogni quanto lo senti girare prima e dopo l'intervento? -perchè non hai valutato di mettere un'unica ventola maggiorata al posto delle due appaiate? ps: dietro alla mascherina dei def climatizzati con musetto avanzato ci starebbero ben 2 quasi tre ventole una sull'altra e non affiancate Ola! da max
saluti max.
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Messaggioil 26/06/2008, 20:07

trovo che sia un lavoro ottimo... in quanto hai parallelato la ventola che viene gestita dalla centralina per il controllo della temperatura del climatizzatore.. ma dico anche io la mia.. non c'è la possibilità di mettere un bulbo sul radiatore del motore? nel senso, il giunto viscoso in base al calore gira piu o meno veloce, ma magari tu te ne potresti accorgere tardi che il motore ha caldo, mettere la seconda ventola con un bulbo e un rele che magari la faccia partire quando è a 92°?
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Messaggioil 26/06/2008, 21:33

Dico anche io la mia: Io la ventola l'ho tolta addirittura, il clima non mi sembra ne risenta e la temperatra misurato con il Nanocom non mi va + su di 100° Non sarà che la ventola del clima se spenta limiti l'afflusso di aria al radiatore del motore? Altra cosa cosa ci fà un orologio sul motore? Se c'è rimedio perchè preoccuparsi? Se non c'è rimedio perchè preoccuparsi?
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Messaggioil 27/06/2008, 1:45

Carlo, non ti conveniva montare un'elettroventola sul cofano al posto della ruota di scorta ? avresti inventato un cofano intercooler. Scherzo naturalmente. Io ho fatto il tuo lavoretto anche sul Ford, dato che la velocità massima del 2007 è insufficiente a raffreddare il radiatore . Comando automatico con termostato tarato a circa 90° sulla seconda elettroventola solo e lasciando l'altra per il condizionatore. Ciao Antonio
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Messaggioil 27/06/2008, 8:24

quote:
Dico anche io la mia: Io la ventola l'ho tolta addirittura, il clima non mi sembra ne risenta e la temperatra misurato con il Nanocom non mi va + su di 100° Se c'è rimedio perchè preoccuparsi? Se non c'è rimedio perchè preoccuparsi?
100°C non è che siano pochini; io simili temperature non riesco proprio a vederle, nemmeno col binonolo: difficilmente l'ago del termometro VDO aggiuntivo supera la soglia dei 90°. Forse guido troppo col piede di fata??? Silvio
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Messaggioil 27/06/2008, 11:36

La temperatura dipende ovviamente da molti fattori: - ambientali (provate a viaggiare a 42 gradi di temperatura poi mi dite se il termometro non sale...); - carico ed aereodinamica (in viaggio tra attrezzature, tenda, passeggeri, gasolio, acqua &C GranPasso pesa oltre le 3 tonnellate con una sezione frontale da furgone...); - percorso (alcuni tratti autostradali che ho affrontato in Francia/Spagna, in Turchia e Siria avevano lunghi tratti con pendenze significative); - stato pulizia superfici radianti (nonostante costanti lavaggi periodici, ho appena soffiato e lavato a fondo il pacco radiatori guadagnando 4 o 5 gradi). Quando metti asieme più di uno di questi fattori la situazione sfugge un po'di mano, portando la lancetta del termometro alla soglia dei 110 gradi. Non mi stupisce che Guidetti non abbia mai visto più di 100 gradi: non credo su un 90 si riesca a caricare tanto peso! E neppure Silvio con il suo 110, che non viaggia carico come un mulo come me. Per quanto a specifica domanda molti abbiano ormai confermato con attenta lettura Nanocom come la temperatura del motore sia piuttosto sensibile ai bassi regimi ed al carico (salita). Non ritengo probabile che in salita il termometro resti fermo sui 90 gradi, sarebeb contraio alla fisica del sistema: maggior lavoro, maggio calore dissipato. Per quanto riguarda il "centraggio" della ventola rispetto al radiatore, mi pare che il convogliatore sia centrato rispetto alla superficie radiante: probabilmente nonostante il disassaemnto del motore la ventola è centrale. La ventola spenta mi pare no influisca afatto sul flusso: probabilmente non avere niente in mezzo è meglio, ma sono dettagli: anche dei fari montati davanti alla calandra, un verricello, un bull bar influiscono... Il verricello in particolare blocca il flusso nella parte basa del radiatore, quella che è più libera non avendo davanti altri radiatori. Il controllo della ventola condizionatore non mi pare dipenda dall'interruttore ma dalla richiesta del sensore temperatura dell'evaporatore. Viaggiando la ventola non si sente quindi è anche difficile essere precisi. Difficile anche valutare se il viscoso lavora meno di prima: le condizioni in cui si inserisce sono dipendenti da un insieme di fattori troppo variabile. Ho utilizzato due ventole climatizzatore perchè relativamente facili da reperire e per contenere i costi. Inoltre non saprei se sul mercato ci siano ventole adatte "a spingere"... Termostato: l'idea c'era, ancora non ho avuto modo di concretizzarla. Anche perchè non saprei quale sensore montare e dove reperirlo. Potrei montarlo sull'adattatore in alluminio che ho inserito sul acqua in tubo di uscita dalla testa (e che già ospita il sensore del termometro acqua che ho aggiunto due anni fa), Suggerimenti in merito? Carlo Defender 110 Td5 SW MY03
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Messaggioil 27/06/2008, 13:04

tu tramite quel bulbo e un rele fai partire la seconda ventola... nel senso.. fino a 85gradi lavora la macchina normalmente col giunto viscoso.. a 90 gradi si attacca la ventola supplementare a fianco al clima.. eventualmente accendi il clima come ultima possibilità...
caccia
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Messaggioil 27/06/2008, 13:25

O caccia, questo è chiaro ma... il "bulbo" che ho messo serve a pilotare un termometro analogico e quindi restituisce una corrente proporzionale alla temperatura, non è un interruttore on/off tarato su una soglia predeterminata come servirebbe per il relè e la spia... Il problema è che se vado in un negozio di ricambi e gli chiedo un sensore a soglia tarato ad X gradi, il venditore mi fa sempre la solita domanda imbarazzante: "Per che macchina?" So cosa serve ma solo a livello di descrizione... e ormai non basta più per comprare qualcosa, chi vende non sa cosa vende ma ragiona a microfish e cataloghi... Carlo Defender 110 Td5 SW MY03
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Messaggioil 27/06/2008, 19:02

mmm o ne prendo uno qualsiasi... basta che sia ok per il valore dei gradi che vuoi... metti un pezzo di tubo acciaio del diametro del tubo in gomma sull'uscita del radiatore con un foro per avvitarci il bulbo... certo che non è un lavoro finissimo...
caccia
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