Porównanie układów chłodzenia pośredniego i bezpośredniego
Chłodzenie pośrednie i bezpośrednie ma swoje zalety i wady. Porównanie tych układów - według określonych kryteriów - ma na celu wskazanie korzyści i trudności wynikających z ich stosowania. Omówimy niektóre kryteria, jak:
• Konstrukcja silnika
Silnik chłodzony cieczą ze względu na większą liczbę części ma bardziej skomplikowaną budowę niż silnik chłodzony powietrzem. Obecność cieczy chłodzącej sprawia, że są to silniki cięższe od chłodzonych powietrzem. Ze względu na użebrowanie odstępy między cylindrami w silniku z chłodzeniem bezpośrednim są większe, co powoduje wydłużenie całego silnika, a w wyniku stosowania oddzielnych cylindrów kadłub jest mniej sztywny.
• Pewność działania
Zawodność układu rośnie wraz ze wzrostem liczby elementów składowych. Wynika z tego, że bardziej zawodny układ jest układ chłodzenia cieczą. Nieszczelności w tym układzie prowadzą do ucieczki czynnika chłodzącego i braku chłodzenia. Pod względem pewności działania zdecydowanie bardziej niezawodny jest układ chłodzenia powietrzem.
• Wskaźniki pracy
Silniki chłodzone powietrzem szybciej się nagrzewają i przy dużych obciążeniach osiągają wyższą temperaturę. Wpływa to na silniejsze podgrzanie
świeżego ładunku, co pociąga za sobą zmniejszenie współczynnika napełnienia cylindra, a tym samym zmniejszenie mocy silnika. W silnikach benzynowych ta wysoka temperatura utrudnia stosowanie dużych stopni sprężania ze względu na prawdopodobieństwo wystąpienia spalania stukowego. W przypadku silnika wysokoprężnego wyższa temperatura silnika wpływa korzystnie na przebieg spalania, skracając okres opóźnienia zapłonu. Silniki chłodzone cieczą do osiągnięcia temperatury pracy, tj. ok. 90°C, wykazują stabilność cieplną, co wpływa korzystnie na wskaźniki jego pracy.
. Hałaśliwość pracy
Silniki chłodzone powietrzem pracują głośniej niż chłodzone cieczą, ponieważ nie mają warstwy cieczy chłodzącej, tłumiącej hałas silnika.
. Trwałość silnika
Silniki chłodzone powietrzem nagrzewają się szybciej niż chłodzone cieczą, co skraca okres od zimnego rozruchu do osiągnięcia równowagi cieplnej. Skutkiem tego jest mniejsze zużycie wywołane niedostatecznym smarowaniem w niskich temperaturach. Szybsze nagrzewanie się silnika wpływa na mniejsze zużycie gładzi cylindrowej wywołane działaniem roztworu kwasu siarkowego, powstającego podczas spalania zasiarczonych paliw. W temperaturze poniżej 65°C występuje intensywne skraplanie pary wodnej, która łącząc się ze związkami siarki, tworzy roztwór o działaniu silnie korodującym. Jest to szczególnie widoczne przy - stosowaniu paliwo dużej zawartości siarki (olej napędowy) - w przypadku częstego zatrzymywania silnika i pracy w niskich temperaturach.
. Obsługa i naprawa
Układ chłodzenia bezpośredniego jest układem bezobsługowym w przeciwieństwie do chłodzenia cieczowego, kiedy to bardzo ważną czynnością obsługową jest kontrola poziomu cieczy chłodzącej i szczelności układu. W przypadku uszkodzenia silnika chłodzonego powietrzem koszty jego naprawy (głównie cylindra) są wyższe niż w silniku chłodzonym cieczą.
. Projektowanie i wytwarzanie
Zaprojektowanie i wykonanie odlewów cylindrów i głowic silnika chłodzonego powietrzem wymaga wyższych nakładów finansowych i dłuższych prób prototypu na hamowni silnikowej ze względu na trudniejszy dobór materiałów i konstrukcji zapewniającej optymalne chłodzenie silnika.
Na podstawie powyższych rozważań można określić zalety układów chłodzenia.
. Chłodzenie bezpośrednie odznacza się:
- prostszą konstrukcją układu,
- większą pewnością działania układu,
- mniejszym zużyciem gładzi cylindrowej silnika,
- bezobsługowością układu.
. Chłodzenie pośrednie odznacza się:
- większą stabilnością cieplną pracy silnika,
- wyższym wskaźnikiem pracy silnika,
- mniejszym hałasem pracy silnika,
- łatwiejszym projektowaniem i tańszym wykonaniem silnika.
Uwzględniając zalety układów, można określić ich zastosowanie w różnych typach silników. Chłodzenie powietrzem jest stosowane głównie tam, gdzie można wykorzystać naturalny opływ silnika powietrzem o znacznej prędkości - w silnikach motocyklowych, niektórych lotniczych. Uproszczenie konstrukcji i bezobsługowość spowodowały, że konstruktorzy decydują się na zastosowanie chłodzenia powietrznego w silnikach małolitrażowych, rolniczych. Chłodzenie cieczowe, głównie ze względu na większą stabilność cieplną i możliwość regulacji intensywności chłodzenia w zmiennych warunkach pracy, znalazło zastosowanie w większości silników trakcyjnych.