Układ chłodzenia
Podczas pracy silnika spalinowego, wskutek spalania się mieszanki paliwowej w cylindrach, wydziela się znaczna ilość ciepła. Tylko stosunkowo mała część tego ciepła (ok. 20... 38%) zamienia się na pracę użyteczną. Reszta ciepła musi być odprowadzona do atmosfery przez układ chłodzenia silnika.
Przegrzewanie silnika sprzyja samozapłonom i spalaniu detonacyjnemu. Zmniejsza się stopień napełniania cylindrów, co z kolei przyczynia się do zmniejszenia mocy silnika. W końcowym przypadku przegrzania silnika może nastąpić zatarcie tłoków w cylindrach, urwanie korbowodu itp.
Zbyt intensywne chłodzenie silnika jest jednak niewskazane, ponieważ mogłoby doprowadzić do skraplania się części paliwa na ściankach cylindrów i rozrzedzenia oleju. Przechłodzenie zmniejsza właściwości smarne oleju, co przyczynia się do nadmiernego zużycia gładzi cylindrów. Mniej korzystnie przebiega proces spalania, występują straty mocy silnika i wzrasta zużycie paliwa.
Ze względu na sposób oddawania nadmiaru ciepła z silnika do atmosfery można podzielić chłodzenia silników samochodowych na pośrednie i bezpośrednie.
Chłodzenie pośrednie (najczęściej stosowane) polega na tym , że ciepło z nagrzanych ścianek silnika przejmuje ciecz, w specjalnym wymienniku, zwanym chłodnicą, ciepło zostaje odprowadzone do powietrza atmosferycznego.
Najczęściej stosowany układ chłodzenia pośredniego jest układem z cieczą chłodzącą. Kadłub i głowica silnika mają tzw. płaszcz wodny, tj. kanały doprowadzające ciecz chłodzącą do tych miejsc, które podczas pracy nagrzewają się najbardziej. Ciecz chłodząca, krążąc w układzie chłodzenia, przejmuje ciepło od ścianek i oddaje je w chłodnicy.
Ze względu na sposób krążenia cieczy w układzie chłodzenia rozróżnia się dwa obiegi: samoczynny i wymuszony.
Obieg samoczynny inaczej zwany termosy fonem, polega na tym, że ruch cieczy spowodowany jest różnicą ciężaru właściwego zimnej cieczy w chłodnicy i nagrzanej cieczy w silniku.
Obieg wymuszony składa się również z płaszcza wodnego, otaczającego cylindry i komory spalania, oraz z chłodnicy, jednakże krążenie cieczy wymuszone jest przez specjalną pompę. Najczęściej jest to pompa odśrodkowa. Z pompy ciecz przepływa gumowym przewodem do silnika. Jednocześnie pompa zasysa z chłodnicy następną porcję cieczy.
Ważnym elementem pompy jest pierścień uszczelniający, którego zadaniem jest uszczelnienie wyjścia wałka z obudowy.
W obiegu wymuszonym stosuje się termostat. Zadaniem jego jest regulowanie ilości cieczy przepływającej przez chłodnicę. W zależności od temperatury cieczy termostat powoduje zmianę przekroju, przez który dopływa nagrzana ciecz z silnika do chłodnicy. Termostat jest to elastyczna szczelna puszka, zaopatrzona w zawór wypełniona płynem o niskiej temperaturze wrzenia. Dopóki ciecz chłodząca nie osiągnie temperatury, w której płyn w puszce zaczyna wrzeć, zawór jest zamknięty.
Gdy ciecz w silniku jest jeszcze niezbyt gorąca, zawór termostatu jest zamknięty, a ciecz z głowicy silnika przepływa do pompy omijając chłodnicę i wraca do silnika. Jest to tzw. mały obieg cieczy chłodzącej.
Duży obieg cieczy chłodzącej to przepływ cieczy z głowicy silnika do chłodnicy, a następnie po oddaniu ciepła, do pompy wody i kadłuba silnika.
Chłodnica umożliwia wymianę ciepła między przepływającą przez nią gorącą cieczą, a omywającym jej elementy powietrzem.
Chłodnica samochodowa składa się z dwóch zbiorników: górnego i dolnego, połączonych rdzeniem chłodnicy składającym się z dużej liczby pionowych rurek, komór lub labiryntów. W zbiorniku górnym znajduje się wlew chłodnicy zamknięty korkiem. Korek chłodnicy zaopatrzony jest zwykle w dwa zawory. Jeden z nich nadciśnieniowy, otwiera się gdy ciśnienie w chłodnicy(np. w skutek zagotowania się cieczy) wzrośnie ponad 140 kPa (1,4 kg/cm2)). Zawór ten chroni rdzeń chłodnicy przed rozsadzeniem. Jednocześnie wskutek wytworzonego nadciśnienia temperatura wrzenia cieczy podnosi się do ok. 107°C. Zapobiega to intensywnemu parowaniu cieczy przy niewielkim przegrzaniu silnika.
Zawór drugi podciśnieniowy, otwiera się, gdy ciśnienie w chłodnicy spadnie poniżej 80 kPa(0,8 kg/cm2). Zawór ten chroni rdzeń przed zgnieceniem wskutek wytworzonego podciśnienia przy szybkim stygnięciu cieczy.
W celu zwiększenia przepływu powietrza przez rdzeń chłodnicy, umieszcza się za chłodnicą wentylator łopatkowy napędzany zazwyczaj jednym lub dwoma paskami klinowymi od wału korbowego.
W niskiej temperaturze otoczenia trzeba czasem przysłonić chłodnicę w celu zmniejszenia lub zlikwidowania przepływu powietrza przez jej rdzeń.
W zimie w układach chłodzenia pośredniego zamiast wody stosuje się ciecz o niskiej temperaturze krzepnięcia.
Chłodzenie bezpośrednie można również podzielić na wymuszone i samoczynne. Chłodzenie samoczynne stosowane jest w zasadzie wyłącznie w motocyklach i niektórych skuterach, gdzie cylinder omywany jest bezpośrednio strumieniami powietrza podczas jazdy