Układ chłodzenia silnika spalinowego (układ wody płaszczowej)

Wprowadzenie

Wszystkie silniki spalinowe (IC) (czterosuwowe i dwusuwowe) wymagają efektywnego zarządzania temperaturą, aby uniknąć przegrzania i zatarcia. Niektóre silniki są chłodzone powietrzem, podczas gdy inne są chłodzone wodą.

Zasadniczo, małe silniki (motocykle, kosiarki itp.) mogą być chłodzone powietrzem, podczas gdy większe jednostki wymagają chłodzenia wodnego z kilku powodów:

• Woda jest powszechnie dostępna i łatwo dostępna.
• Woda ma większą zdolność do odprowadzania ciepła niż powietrze, co zwiększa efektywność chłodzenia.
• Woda może być chłodzona zdalnie, co pozwala na większą elastyczność w projektowaniu układu chłodzenia.

Standardowa temperatura pracy układu chłodzenia wodnego wynosi około 80°C (176°F), a ciśnienie robocze to 3 bary (44 psi) dla większości silników pod obciążeniem.

Woda chłodząca jest czasami określana jako 'woda płaszczowa' z powodu 'płaszcza' wody otaczającego przestrzeń spalania.

Komponenty układu chłodzenia wodą

Układ chłodzenia wodą silnika składa się z termostatu, rękawa cylindra, pompy wody chłodzącej i wymiennika ciepła (chłodnicy).

Układ chłodzenia wodą silnika

Pompa wody chłodzącej jest kluczowa dla cyrkulacji wody chłodzącej w całym silniku. Pompa jest bezpośrednio połączona z wałem korbowym silnika, a jej prędkość i ciśnienie wyjściowe są proporcjonalne do prędkości obrotowej silnika. Większość pomp jest napędzana za pomocą paska, zębatki lub łańcucha, ale w przypadku dużych silników stosuje się pomp odśrodkowych napędzane silnikami elektrycznymi.

Pompa odśrodkowa

Termostat kontroluje temperaturę wody chłodzącej, a tym samym temperaturę silnika. Może szybko podgrzać silnik przez ominięcie chłodnicy lub schłodzić go, kierując wodę chłodzącą do chłodnicy. Jego głównym zadaniem jest zapobieganie przegrzaniu silnika.

Termostat silnika

Chłodnica rozprasza ciepło i zapobiega przegrzewaniu się silnika. W samochodach medium chłodzącym jest powietrze, ale większe silniki często wykorzystują ciecz, np. woda morska w silnikach statków.

Chłodnica silnika

Rękaw cylindra zapewnia równomierne rozprowadzenie wody chłodzącej w całym cylindrze. Spalanie odbywa się w cylindrze (przestrzeń spalania), co czyni go najgorętszą częścią silnika, wymagającą odpowiedniego chłodzenia. Woda chłodząca wchodzi u podstawy rękawa i jest odprowadzana na górze.

Rękaw cylindra

Podoba Ci się ten artykuł? Koniecznie sprawdź nasz kurs wideo o podstawach silników spalinowych! Kurs zawiera quiz, podręcznik, a po jego ukończeniu otrzymasz certyfikat. Miłej nauki!

Jak działają układy chłodzenia wodą silnika?

Kiedy woda chłodząca (woda płaszczowa) jest zimna, termostat omija chłodnicę, a temperatura wody chłodzącej stopniowo wzrasta, aż osiągnie optymalną temperaturę.

Kiedy woda chłodząca jest zbyt gorąca, termostat kieruje ją do chłodnicy, gdzie ciepło jest rozpraszane, aby silnik się nie przegrzał.

Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się, jak działa termostat.

Środek przeciw zamarzaniu i rozszerzalność cieplna

Układ chłodzenia wodą jest wzbogacony o środek przeciw zamarzaniu, aby zapobiec zamarzaniu wody w niskich temperaturach (<0°C). Zamarznięcie wody chłodzącej może prowadzić do poważnych uszkodzeń silnika, ponieważ rozszerzająca się woda wywiera duże naprężenia mechaniczne na komponenty silnika. Pęknięcie bloku cylindrów jest częstym skutkiem zamarznięcia wody chłodzącej.

Zbiornik wyrównawczy jest zainstalowany, aby umożliwić rozszerzalność cieplną wody chłodzącej, jeśli w układzie chłodzenia wodą znajduje się zbyt dużo wody. Rozszerzająca się ciecz zwykle otwiera zawór na górze chłodnicy i wychodzi do zdalnego obszaru magazynowego, tj. zbiornika wyrównawczego lub zbiornika rozszerzalnego itp.

Inhibitory korozji

Inhibitory korozji są dodawane do układu chłodzenia wodą, aby chronić wewnętrzne komponenty silnika. Inhibitory utrzymują powierzchnie wymiany ciepła silnika w czystości i zapobiegają gromadzeniu się kamienia lub rdzy. Zanieczyszczenie powierzchni w układzie chłodzenia wodą zmniejszyłoby szybkość wymiany ciepła i zwiększyłoby ryzyko przegrzania silnika z powodu braku chłodzenia.

Komponenty modelu 3D

Ten model 3D pokazuje wszystkie główne komponenty związane z typowym układem chłodzenia wodą silnika, w tym:

• Termostat
• Pompa wody chłodzącej
• Chłodnica (Wymiennik ciepła)
• Zbiornik wyrównawczy (Zbiornik rozszerzalny)
• Rękaw cylindra

Dodatkowe zasoby

https://www.carparts.com/classroom/coolingsystem.htm

https://www.howacarworks.com/basics/how-an-engine-cooling-system-works