1
UKA
AD CHA
ODZENIA
Bilans cieplny silnika (wykres Sankeya):
�! H" 30 % - straty wylotu
�! H" 30 % - straty chłodzenia
silnik
100 % - energii zawartej w paliwie �!
�! H" 10 % - straty mechaniczne
�! H" 30 % - praca użyteczna
Zbyt wysoka temperatura silnika powoduje:
- pogorszenie jakości smarowania (temperatura graniczna 250 �C)
- zmniejszenie napełnienia cylindrów
- spalania nienormalne: samozapłon, spalanie stukowe
- zmiany kształtów części
W konsekwencji:
- strata mocy i sprawności
- zwiększone zużycie silnika
Zbyt niska temperatura silnika powoduje:
- zmniejszenie szybkości spalania
- zubażanie mieszanki
- wykraplanie paliwa i rozcieńczanie oleju
- wykraplanie wody
W konsekwencji
- zmniejszenie mocy i sprawności
- zwiększone zużycie silnika (m.in. korozja)
Układy chłodzenia
- chłodzenie zewnętrzne
" chłodzenie pośrednie (cieczą chłodzącą)
" chłodzenie bezpośrednie (powietrzem)
- chłodzenie wewnętrzne (czynnikiem)
- brak chłodzenia - silnik adiabatyczny (idea)
Chłodzenie pośrednie (cieczą chłodzącą)
Ciecze stosowane w układach chłodzenia: mieszaniny wody i związków
organicznych (np. glikolu etylenowego).
- temperatura zamarzania < - 40 �C
- temperatura wrzenia > 105 �C
- mniejsze ciepło właściwe niż woda
- mniejszy współczynnik przejmowania ciepła niż woda
 2
Elementy układu chłodzenia pośredniego
- wentylator z napędem
- chłodnica: zbiornik dolny, rdzeń, zbiornik górny
- pompa cieczy chłodzącej
- termostat
- korek wlewu cieczy chłodzącej
- płaszcz cieczowy
- nagrzewnica
- przewody cieczy chłodzącej
Intensywność krążenia cieczy chłodzącej około 20 razy/min.
Płaszcz cieczowy silnika
Utworzony przez podwójne ścianki kadłuba i głowicy, wyposażony niekiedy
w kolektor cieczy.
- kształt i pojemność płaszcza uwzględnia:
" wytrzymałość kadłuba i głowicy
" obciążenie cieplne elementów
" konieczność kontrolowanej kolejności chłodzenia elementów silnika
" równomierność chłodzenia poszczególnych cylindrów
" konieczność ochrony przed korkami parowymi
- w dolnej części przestrzeni cieczowej - korek spustowy
Chłodnice cieczy chłodzącej
- zbiorniki
-
- rdzeń
- korek wlewu
Rdzenie:
- rurkowo - płytkowe
- rurkowo - taśmowe (skuteczniejsze)
Regulacja ciśnienia w chłodnicy:
- półotwarty układ chłodzenia
- zamknięty układ chłodzenia
Półotwarty układ chłodzenia
Układ wyposażony w zawór parowo - powietrzny. Zawór parowy otwiera się przy
nadciśnieniu, zawór powietrzny przy podciśnieniu. Konsekwencją są duże ubytki
cieczy.
 3
Zamknięty układ chłodzenia
Układ wyposażony w zbiornik wyrównawczy, połączony jest z górnym zbiornikiem
chłodnicy. Zbiornik wyrównawczy jest akumulatorem o objętości do 20 % objętości
układu chłodzenia.
- Połączenie zbiornika wyrównawczego poprzez zawór parowo - powietrzny.
Wówczas w korku zbiornika zaworek wyrównujący ciśnienie w postaci
przeciętej gumy. Zbiornik bezciśnieniowy.
- Połączenie zbiornika wyrównawczego bezpośrednio z chłodnicą. Zbiornik
wyrównawczy - ciśnieniowy z zaworem parowo - powietrznym.
Pompa cieczy chłodzącej
- niskociśnieniowa, jednostopniowa, wirnikowa, odśrodkowa (promieniowa)
- mocowana do przedniej ściany kadłuba
- włączona między dolnym zbiornikiem chłodnicy a płaszczem
- napęd - pasek klinowy od wału korbowego
- łożyskowanie wirnika - łożyska kulkowe (łożyskowanie jednostronne)
- uszczelnienie wałka - płaszczyznowe: pierścień ślizgowy (żywice z grafitem)
dociskany sprężyną
- wirnik - żeliwo, brąz, blacha, tworzywa sztuczne
- wałek - stal nierdzewna
- obudowa - stopy lekkie lub żeliwo
- wydajność pompy
qc [dm3/(kW�h)] - zapotrzebowanie
silniki ZI samochodów osobowych qc = 1,5 � 2,5 dm3/(kW�h)
silniki ZS samochodów osobowych qc = 1,8 � 2,4 dm3/(kW�h)
silniki samochodów ciężarowych qc = 2,4 � 3 dm3/(kW�h)
wydatek pompy
Ne �" q
c
Qc = [dm3 / h]
�p
�p.= 0,8 � 0,9 sprawność objętościowa pompy
Wentylator
- osiowy, umieszczony za chłodnicą
- liczba łopatek 4 � 8
- ograniczenie hałaśliwości
prędkość 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 intensywności chłodzenia
Optymalna temperatura cieczy:
- układ półotwarty 85 � 95 �C
- układ zamknięty 90 � 100 �C
 4
Regulacja:
- regulacja natężenia przepływu cieczy
- regulacja natężenia przepływu powietrza przez rdzeń chłodnicy
Regulacja natężenia przepływu cieczy: termostat - zawór umieszczony między
wejściem do pompy a przewodem, łączącym płaszcz z górnym zbiornikiem
chłodnicy; silnik zimny - krótki obieg z pominięciem chłodnicy
- termostaty mieszkowe z blachy mosiężnej, zawierające ciecz łatwo wrzącą (np.
33 % roztwór wodny alkoholu etylowego)
- termostaty z wypełniaczem stałym - woskiem; powszechnie stosowane
Regulacja natężenia przepływu powietrza przez rdzeń chłodnicy:
- przesłony chłodnic (żaluzje, rolety) sterowane ręcznie lub automatycznie
(termostatem)
- wentylatory o zmiennym wydatku - łopatki o zmiennym kącie pochylenia:
łopatki podatne (z tworzywa) odginające się pod wpływem naporu powietrza i ,
dzięki temu, zmieniające wydatek
łopatki przekręcane w wyniku równoważenia się sił: napór aerodynamiczny - siła
sprężyny
- wentylatory odłączalne
ze sprzęgłem elektromagnetycznym
ze sprzęgłem lepkościowym
z elektrycznym napędem wentylatora
Chłodzenie bezpośrednie (powietrzem)
Wymagania:
- duże pole powierzchni wymiany ciepła - użebrowanie
- duże masowe natężenie przepływu powietrza, zatem nadmuch, a nie ssanie ze
względu na gęstość powietrza
Elementy układu chłodzenia powietrzem:
- powierzchnia chłodząca
- dmuchawa
- przewody powietrza i osłony kierujące
- urządzenia do regulacji natężenia przepływu powietrza
- osprzęt: termostaty, czujniki
Dmuchawa
- promieniowe i osiowe (obecnie stosowane)
- nadmuch na: głowicę, cylindry i miskę olejową
- wirniki dmuchaw i obudowy - odlewane ze stopów lekkich lub spawane z blach
stalowych
- napęd: pasy klinowe od wału korbowego (przekładnie przyspieszające)
 5
Przewody powietrza i osłony kierujące
Wykonane z cienkiej blachy stalowej o grubości do 1 mm. Starannie umocowane
(hałas) i szczelne.
Regulacja intensywności chłodzenia
- dławienie przepływu powietrza chłodzącego na wylocie z dmuchawy
- dławienie przepływu powietrza chłodzącego na wylocie powietrza z silnika
- dławienie przepływu powietrza chłodzącego na wlocie do dmuchawy
- zmiana wydatku powietrza dmuchawy przez: sprzęgło hydrauliczne regulujące
prędkość obrotową dmuchawy
Chłodzenie powietrza doładowującego
W silnikach wysokodoładowanych temperatura powietrza za sprężarką dochodzi
do 160 C. Należy ją obniżyć o 50 � 70 �C.
Chłodnice: powietrze doładowujące - ciecz chłodząca
Pole powierzchni czołowej chłodnicy powietrza wynosi około 20 % pola
powierzchni chłodnicy cieczy.