background image

 

 

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 

°

  temperatura wrzenia   

> 105 

°

  mniejsze ciepło wła ciwe ni  woda 

  mniejszy współczynnik przejmowania ciepła ni  woda 

 
 
 

     

silnik 

background image

 

 

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. 

 

 

 

 

background image

 

 

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 

 

÷

 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 

°

  układ zamkni ty   

90 

÷

 100 

°

background image

 

 

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) 

 

 

background image

 

 

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.