Układ chłodzenia silnika samochodu: urządzenie i zasada działania

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-02-19 18:17

Układ chłodzenia silnika w samochodzie ma za zadanie chronić jednostkę roboczą przed przegrzaniem, a tym samym kontroluje wydajność całego bloku silnika. Chłodzenie to najważniejsza funkcja w pracy silnika spalinowego.

Konsekwencje nieprawidłowego chłodzenia silnika spalinowego mogą być śmiertelne dla samej jednostki, aż do całkowitej awarii bloku cylindrów. Uszkodzone węzły mogą nie podlegać już pracom konserwatorskim, ich konserwowalność będzie równa zeru. Należy traktować tę operację z całą ostrożnością i odpowiedzialnością oraz przeprowadzać okresowe płukanie układu chłodzenia silnika.

Kontrolując układ chłodzenia, właściciel samochodu bezpośrednio dba o „zdrowie serca” swojego żelaznego „konia”.

Wyznaczenie układu chłodzenia

Temperatura w bloku cylindrów podczas pracy jednostki może wzrosnąć do 1900 ℃. Z tej ilości ciepła tylko część jest użyteczna i jest wykorzystywana w wymaganych trybach pracy. Resztę usuwa układ chłodzenia.komora silnika. Zwiększenie reżimu temperaturowego powyżej normy jest obarczone negatywnymi konsekwencjami, które prowadzą do wypalenia smarów, naruszenia luzów technicznych między niektórymi częściami, zwłaszcza w grupie tłoków, co doprowadzi do skrócenia ich żywotności. Przegrzanie silnika w wyniku awarii układu chłodzenia silnika jest jedną z przyczyn detonacji mieszanki palnej dostarczanej do komory spalania.

Przechłodzenie silnika jest również niepożądane. W jednostce „zimnej” następuje utrata mocy, wzrasta gęstość oleju, co zwiększa tarcie elementów niesmarowanych. Pracująca mieszanina palna częściowo kondensuje, pozbawiając w ten sposób ścianki cylindra smarowania. Jednak powierzchnia ścianki cylindra podlega procesowi korozji z powodu tworzenia się osadów siarki.

Układ chłodzenia silnika służy do stabilizacji warunków termicznych niezbędnych do normalnego funkcjonowania silnika pojazdu.

Rodzaje systemów chłodzenia

Układ chłodzenia silnika jest klasyfikowany zgodnie z metodą rozpraszania ciepła:

• chłodzenie cieczami typu zamkniętego;
• otwarty typ chłodzony powietrzem;
• połączony (hybrydowy) system rozpraszania ciepła.

Obecnie chłodzenie powietrzem w samochodach jest niezwykle rzadkie. Ciecz może być typu otwartego. W takich systemach ciepło odprowadzane jest rurą parową do otoczenia. System zamknięty jest izolowany od zewnątrzatmosfera. Dlatego ciśnienie w układzie chłodzenia tego typu silnika jest znacznie wyższe. Pod wysokim ciśnieniem próg wrzenia elementu chłodzącego wzrasta. Temperatura czynnika chłodniczego w układzie zamkniętym może osiągnąć 120 ℃.

Chłodzenie powietrzem

Naturalne wymuszone chłodzenie powietrzem to najprostszy sposób na usunięcie ciepła. Silniki z tym rodzajem chłodzenia oddają ciepło do otoczenia za pomocą żeberek chłodnicy umieszczonych na powierzchni jednostki. Taki system ma ogromny brak funkcjonalności. Faktem jest, że ta metoda zależy bezpośrednio od małego ciepła właściwego powietrza. Dodatkowo występują problemy z równomiernością odprowadzania ciepła z silnika.

Takie niuanse uniemożliwiają instalację jednocześnie wydajnego i kompaktowego urządzenia. W układzie chłodzenia silnika powietrze jest doprowadzane nierównomiernie do wszystkich części, dlatego należy unikać możliwości miejscowego przegrzania. Zgodnie z cechami konstrukcyjnymi, żebra chłodzące są montowane w tych miejscach silnika, w których masy powietrza są najmniej aktywne, ze względu na właściwości aerodynamiczne. Te części silnika, które są najbardziej podatne na ciepło, są skierowane w stronę mas powietrza, natomiast „zimniejsze” sekcje znajdują się z tyłu.

Wymuszone chłodzenie powietrzem

Silniki z tego rodzaju rozpraszaniem ciepła są wyposażone w wentylator i żebra chłodzące. Taki zestaw jednostek konstrukcyjnych pozwala na sztuczne wtłaczanie powietrza do układu chłodzenia silnika na czasżebra chłodzące. Nad wentylatorem i lamelami zamontowana jest osłona ochronna, która uczestniczy w kierunku przepływu mas powietrza do chłodzenia i zapobiega przedostawaniu się ciepła z zewnątrz.

Pozytywnymi aspektami tego typu chłodzenia są prostota cech konstrukcyjnych, niewielka waga, brak jednostek zasilających i cyrkulacyjnych czynnika chłodniczego. Wadami są wysoki poziom hałasu systemu i masywność urządzenia. Również w przypadku wymuszonego chłodzenia powietrzem problem z miejscowym przegrzaniem urządzenia i rozproszonym przepływem powietrza nie został rozwiązany, pomimo zainstalowanych obudów.

Ten rodzaj ostrzeżenia o przegrzaniu silnika był aktywnie używany do lat 70-tych. Działanie układu chłodzenia silnika z wymuszonym obiegiem powietrza jest popularne w małych pojazdach.

Chłodzenie płynami

System chłodzenia cieczą jest zdecydowanie najpopularniejszym i najbardziej rozpowszechnionym. Proces odprowadzania ciepła odbywa się za pomocą ciekłego czynnika chłodniczego krążącego przez główne elementy silnika specjalnymi zamkniętymi przewodami. System hybrydowy łączy w sobie elementy chłodzenia powietrzem jednocześnie cieczą. Ciecz jest chłodzona w chłodnicy z lamelami i wentylatorem z obudową. Również taka chłodnica jest chłodzona przez masy powietrza nawiewanego podczas ruchu pojazdu.

Układ chłodzenia cieczą silnika wytwarza minimalny poziom hałasu podczas pracy. Ten typ zbiera ciepło wszędzie i usuwa je z silnika z dużą mocąwydajność.

Zgodnie z metodą przemieszczania ciekłego czynnika chłodniczego, systemy są klasyfikowane:

• cyrkulacja wymuszona - ruch płynu odbywa się za pomocą pompy będącej częścią silnika i samego układu chłodzenia;
• obieg termosyfonowy - ruch odbywa się ze względu na różnicę gęstości ogrzanego i schłodzonego czynnika chłodniczego;
• metoda łączona - krążenie płynów działa jednocześnie na dwa pierwsze sposoby.

Urządzenie układu chłodzenia silnika

Konstrukcja chłodzenia cieczą ma tę samą strukturę i elementy zarówno dla silników benzynowych, jak i wysokoprężnych. System składa się z:

• blok grzejnikowy;
• chłodnica oleju;
• wentylator, zainstalowana osłona;
• pompy (pompa z siłą odśrodkową);
• zbiornik do rozprężania podgrzewanego płynu i kontroli poziomu;
• Termostat cyrkulacji czynnika chłodniczego.

Płukanie układu chłodzenia silnika wpływa na wszystkie te węzły (z wyjątkiem wentylatora), co zapewnia bardziej wydajną dalszą pracę.

Chłodziwo krąży w przewodach wewnątrz bloku. Całość takich przejść nazywana jest "płaszczem chłodzącym". Obejmuje najbardziej podatne na ciepło obszary silnika. Czynnik chłodniczy, poruszając się wzdłuż niego, pochłania ciepło i przenosi je do bloku chłodnicy. Schładzając się, powtarza koło.

Działanie systemu

Jeden z głównych elementów urządzenia układu chłodzeniasilnik jest uważany za grzejnik. Jego zadaniem jest chłodzenie czynnika chłodniczego. Składa się ze skrzyni chłodnicy, wewnątrz której układane są rurki do przepływu płynu. Płyn chłodzący wpływa do chłodnicy przez dolną rurę i wychodzi przez górną, która jest zamontowana w górnym zbiorniku. Na górze zbiornika znajduje się szyjka, zamykana pokrywką ze specjalnym zaworem. Gdy ciśnienie w układzie chłodzenia silnika wzrasta, zawór nieznacznie się otwiera i płyn dostaje się do zbiornika wyrównawczego, zamocowanego oddzielnie w komorze silnika.

Również na chłodnicy znajduje się czujnik temperatury, który sygnalizuje kierowcy o maksymalnym nagrzaniu płynu poprzez urządzenie zainstalowane w kabinie na panelu informacyjnym. W większości przypadków do chłodnicy przymocowany jest wentylator (czasem dwa) z obudową. Wentylator uruchamia się automatycznie po osiągnięciu krytycznej temperatury chłodziwa lub działa na siłę z napędu z pompą.

Pompa zapewnia stałą cyrkulację chłodziwa w całym systemie. Pompa odbiera energię obrotową za pomocą napędu pasowego z koła pasowego wału korbowego.

Termostat kontroluje duży i mały krąg obiegu czynnika chłodniczego. Kiedy silnik jest uruchamiany po raz pierwszy, termostat krąży płyn w małym okręgu, dzięki czemu silnik szybciej nagrzewa się do temperatury roboczej. Następnie termostat otwiera duże koło układu chłodzenia silnika.

Środek przeciw zamarzaniu lub woda

Jako chłodziwo stosowana jest woda lub płyn niezamarzający. Właściciele nowoczesnych samochodów stają się coraz bardziejzastosuj to drugie. Woda zamarza w ujemnych temperaturach i jest katalizatorem procesów korozji, co negatywnie wpływa na system. Jedyną zaletą jest wysokie rozpraszanie ciepła i być może dostępność.

Środek przeciw zamarzaniu nie zamarza, gdy jest zimny, zapobiega korozji, zapobiega osadzaniu się siarki w układzie chłodzenia silnika. Ma jednak mniejszy transfer ciepła, co negatywnie wpływa na gorący sezon.

Usterki

Konsekwencją awarii chłodzenia jest przegrzanie lub hipotermia silnika. Przegrzanie może być spowodowane niewystarczającą ilością płynu w układzie, niestabilną pracą pompy lub wentylatora. Również termostat działa nieprawidłowo, gdy powinien otworzyć duży krąg chłodzenia.

Awarie układu chłodzenia silnika mogą być spowodowane silnym zanieczyszczeniem chłodnicy, łuszczeniem się przewodów, złym działaniem korka chłodnicy, zbiornika wyrównawczego lub niskiej jakości płynu niezamarzającego.