1

UKŁAD CHŁODZENIA

Bilans cieplny silnika (wykres Sankeya):

≈

30 % - straty wylotu

≈

30 % - straty chłodzenia

100 % - energii zawartej w paliwie

≈

10 % - straty mechaniczne

≈

30 % - praca u yteczna

Zbyt wysoka temperatura silnika powoduje:

−

pogorszenie jako ci smarowania (temperatura graniczna 250

°

C)

−

zmniejszenie napełnienia cylindrów

−

spalania nienormalne: samozapłon, spalanie stukowe

−

zmiany kształtów cz ci

W konsekwencji:

−

strata mocy i sprawno ci

−

zwi kszone zu ycie silnika

Zbyt niska temperatura silnika powoduje:

−

zmniejszenie szybko ci spalania

−

zuba anie mieszanki

−

wykraplanie paliwa i rozcie czanie oleju

−

wykraplanie wody

W konsekwencji

−

zmniejszenie mocy i sprawno ci

−

zwi kszone zu ycie silnika (m.in. korozja)

Układy chłodzenia

−

chłodzenie zewn trzne

•

chłodzenie po rednie (ciecz chłodz c )

•

chłodzenie bezpo rednie (powietrzem)

−

chłodzenie wewn trzne (czynnikiem)

−

brak chłodzenia - silnik adiabatyczny (idea)

Chłodzenie po rednie (ciecz chłodz c )

Ciecze stosowane w układach chłodzenia: mieszaniny wody i zwi zków

organicznych (np. glikolu etylenowego).

−

temperatura zamarzania

< - 40

°

C

−

temperatura wrzenia

> 105

°

C

−

mniejsze ciepło wła ciwe ni woda

−

mniejszy współczynnik przejmowania ciepła ni woda

silnik

2

Elementy układu chłodzenia po redniego

−

wentylator z nap dem

−

chłodnica: zbiornik dolny, rdze , zbiornik górny

−

pompa cieczy chłodz cej

−

termostat

−

korek wlewu cieczy chłodz cej

−

płaszcz cieczowy

−

nagrzewnica

−

przewody cieczy chłodz cej

Intensywno kr enia cieczy chłodz cej około 20 razy/min.

Płaszcz cieczowy silnika

Utworzony przez podwójne cianki kadłuba i głowicy, wyposa ony niekiedy

w kolektor cieczy.

−

kształt i pojemno płaszcza uwzgl dnia:

•

wytrzymało kadłuba i głowicy

•

obci enie cieplne elementów

•

konieczno kontrolowanej kolejno ci chłodzenia elementów silnika

•

równomierno chłodzenia poszczególnych cylindrów

•

konieczno ochrony przed korkami parowymi

−

w dolnej cz ci przestrzeni cieczowej - korek spustowy

Chłodnice cieczy chłodz cej

−

zbiorniki

−

−

rdze

−

korek wlewu

Rdzenie:

−

rurkowo - płytkowe

−

rurkowo - ta mowe (skuteczniejsze)

Regulacja ci nienia w chłodnicy:

−

półotwarty układ chłodzenia

−

zamkni ty układ chłodzenia

Półotwarty układ chłodzenia

Układ wyposa ony w zawór parowo - powietrzny. Zawór parowy otwiera si przy

nadci nieniu, zawór powietrzny przy podci nieniu. Konsekwencj s du e ubytki

cieczy.

3

Zamkni ty układ chłodzenia

Układ wyposa ony w zbiornik wyrównawczy, poł czony jest z górnym zbiornikiem

chłodnicy. Zbiornik wyrównawczy jest akumulatorem o obj to ci do 20 % obj to ci

układu chłodzenia.

−

Poł czenie zbiornika wyrównawczego poprzez zawór parowo - powietrzny.

Wówczas w korku zbiornika zaworek wyrównuj cy ci nienie w postaci

przeci tej gumy. Zbiornik bezci nieniowy.

−

Poł czenie zbiornika wyrównawczego bezpo rednio z chłodnic . Zbiornik

wyrównawczy - ci nieniowy z zaworem parowo - powietrznym.

Pompa cieczy chłodz cej

−

niskoci nieniowa, jednostopniowa, wirnikowa, od rodkowa (promieniowa)

−

mocowana do przedniej ciany kadłuba

−

wł czona mi dzy dolnym zbiornikiem chłodnicy a płaszczem

−

nap d - pasek klinowy od wału korbowego

−

ło yskowanie wirnika - ło yska kulkowe (ło yskowanie jednostronne)

−

uszczelnienie wałka - płaszczyznowe: pier cie lizgowy ( ywice z grafitem)

dociskany spr yn

−

wirnik - eliwo, br z, blacha, tworzywa sztuczne

−

wałek - stal nierdzewna

−

obudowa - stopy lekkie lub eliwo

−

wydajno pompy

q

c

[dm

3

/(kW

·

h)] - zapotrzebowanie

silniki ZI samochodów osobowych q

c

= 1,5

÷

2,5 dm

3

/(kW

·

h)

silniki ZS samochodów osobowych q

c

= 1,8

÷

2,4 dm

3

/(kW

·

h)

silniki samochodów ci arowych

q

c

= 2,4

÷

3 dm

3

/(kW

·

h)

wydatek pompy

Q

N

q

dm

h

c

e

c

p

=

⋅

η

[

/ ]

3

η

p.

= 0,8

÷

0,9

sprawno obj to ciowa pompy

Wentylator

−

osiowy, umieszczony za chłodnic

−

liczba łopatek

4

÷

8

−

ograniczenie hała liwo ci

pr dko obwodowa mniejsza od 100 m/s

nierównomierny rozstaw łopatek, np. w kształcie litery „X”

−

materiał wirnika: blachy stalowe, odlewy ze stopów lekkich, wytłoczki z tworzyw

sztucznych

Regulacja intensywno ci chłodzenia

Optymalna temperatura cieczy:

−

układ półotwarty

85

÷

95

°

C

−

układ zamkni ty

90

÷

100

°

C

4

Regulacja:

−

regulacja nat enia przepływu cieczy

−

regulacja nat enia przepływu powietrza przez rdze chłodnicy

Regulacja nat enia przepływu cieczy: termostat - zawór umieszczony mi dzy

wej ciem do pompy a przewodem, ł cz cym płaszcz z górnym zbiornikiem

chłodnicy; silnik zimny - krótki obieg z pomini ciem chłodnicy

−

termostaty mieszkowe z blachy mosi nej, zawieraj ce ciecz łatwo wrz c (np.

33 % roztwór wodny alkoholu etylowego)

−

termostaty z wypełniaczem stałym - woskiem; powszechnie stosowane

Regulacja nat enia przepływu powietrza przez rdze chłodnicy:

−

przesłony chłodnic ( aluzje, rolety) sterowane r cznie lub automatycznie

(termostatem)

−

wentylatory o zmiennym wydatku - łopatki o zmiennym k cie pochylenia:

łopatki podatne (z tworzywa) odginaj ce si pod wpływem naporu powietrza i ,

dzi ki temu, zmieniaj ce wydatek

łopatki przekr cane w wyniku równowa enia si sił: napór aerodynamiczny - siła

spr yny

−

wentylatory odł czalne

ze sprz głem elektromagnetycznym

ze sprz głem lepko ciowym

z elektrycznym nap dem wentylatora

Chłodzenie bezpo rednie (powietrzem)

Wymagania:

−

du e pole powierzchni wymiany ciepła - u ebrowanie

−

du e masowe nat enie przepływu powietrza, zatem nadmuch, a nie ssanie ze

wzgl du na g sto powietrza

Elementy układu chłodzenia powietrzem:

−

powierzchnia chłodz ca

−

dmuchawa

−

przewody powietrza i osłony kieruj ce

−

urz dzenia do regulacji nat enia przepływu powietrza

−

osprz t: termostaty, czujniki

Dmuchawa

−

promieniowe i osiowe (obecnie stosowane)

−

nadmuch na: głowic , cylindry i misk olejow

−

wirniki dmuchaw i obudowy - odlewane ze stopów lekkich lub spawane z blach

stalowych

−

nap d: pasy klinowe od wału korbowego (przekładnie przyspieszaj ce)

5

Przewody powietrza i osłony kieruj ce

Wykonane z cienkiej blachy stalowej o grubo ci do 1 mm. Starannie umocowane

(hałas) i szczelne.

Regulacja intensywno ci chłodzenia

−

dławienie przepływu powietrza chłodz cego na wylocie z dmuchawy

−

dławienie przepływu powietrza chłodz cego na wylocie powietrza z silnika

−

dławienie przepływu powietrza chłodz cego na wlocie do dmuchawy

−

zmiana wydatku powietrza dmuchawy przez: sprz gło hydrauliczne reguluj ce

pr dko obrotow dmuchawy

Chłodzenie powietrza doładowuj cego

W silnikach wysokodoładowanych temperatura powietrza za spr ark dochodzi

do 160 C. Nale y j obni y o 50

÷

70

°

C.

Chłodnice: powietrze doładowuj ce - ciecz chłodz ca

Pole powierzchni czołowej chłodnicy powietrza wynosi około 20 % pola

powierzchni chłodnicy cieczy.