CHŁODZENIE SILNIKA - PODSTAWY

Temperatury występujące przy spalaniu paliwa (do 2 000 °C) są szkodliwe dla działania silnika. Dlatego silnik jest schładzany do temperatury pracy. Pierwszą metodą chłodzenia za pomocą wody było chłodzenie termosyfonowe. 

Podgrzana lżejsza woda unosiła się przez kolektor do górnej części chłodnicy. Po schłodzeniu przez strumień powietrza podczas jazdy spływała w dół i ponownie trafiała do silnika. Obieg ten pracował, dopóki silnik był uruchomiony. Chłodzenie było wspomagane przez wentylator, regulacja nie była jeszcze możliwa. Później obieg płynu został przyspieszony przez pompę wody.

Wady:

• długi czas nagrzewania
• niska temperatura silnika przy niskich temperaturach zewnętrznych

W późniejszych konstrukcjach silników zastosowano regulator płynu chłodzącego (= termostat). Obieg płynu chłodzącego jest regulowany w zależności od jego temperatury. W roku 1922 był on tak opisywany: „Układy te mają na celu szybkie rozgrzanie silnika i zapobieganie jego wychłodzeniu”. 

Już wtedy mówiło się o układzie chłodzenia z regulacją za pomocą termostatu, posiadającym poniższe cechy:

• krótki czas nagrzewania
• utrzymywanie stałej temperatury pracy

Zdecydowaną poprawę chłodzenia silnika przyniósł termostat, który umożliwił utworzenie obiegu płynu chłodzącego „z obejściem”. Dopóki nie zostanie uzyskana żądana temperatura pracy silnika, woda przepływa nie przez chłodnicę, lecz krótszą drogą z powrotem do silnika. Dopiero po osiągnięciu wymaganej temperatury pracy termostat otwiera połączenie przez chłodnicę. Ten sposób regulacji jest stosowany we wszystkich układach do dnia dzisiejszego. Prawidłowa temperatura pracy silnika ma jednak obecnie znaczenie nie tylko ze względu na moc i zużycie paliwa. Pozwala ona także utrzymać niski poziom emisji substancji szkodliwych.

Przy chłodzeniu silnika coraz częściej wykorzystywane jest dzisiaj zjawisko wrzenia wody pod ciśnieniem nie w temperaturze 100 °C, lecz dopiero przy 115 °C lub nawet 130 °C. W obiegu chłodzenia występuje przy tym ciśnienie rzędu 1,0 - 1,5 bar. W  takim przypadku mówimy o zamkniętym układzie chłodzenia. Układ jest dodatkowo wyposażony w zbiornik wyrównawczy, napełniony mniej więcej do połowy. Stosowanym czynnikiem chłodzącym nie jest sama woda, lecz mieszanina wody i dodatku do płynu. Taki płyn chłodzący chroni przed zamarzaniem, ma wyższą temperaturę wrzenia oraz chroni przed korozją elementy silnika i układu chłodzenia.

Ze względu na coraz mniejsze wymiary komory silnika, rozmieszczenie podzespołów i odprowadzanie dużej ilości ciepła stanowi wyzwanie. W zakresie chłodzenia komory silnika, nowoczesnym układom chłodzenia stawiane są wysokie wymagania, co w ostatnim czasie doprowadziło do znacznych postępów w dziedzinie chłodzenia.

Wymagania wobec układu chłodzenia są następujące:

• Skrócona faza nagrzewania zimnego silnika
• Szybkie nagrzewanie wnętrza
• Niskie zużycie paliwa
• Dłuższa żywotność podzespołów

Podstawą wszystkich układów chłodzenia silnika są następujące elementy:

• Chłodnica płynu chłodzącego
• Termostat
• Pompa płynu chłodzącego (mechaniczna lub elektryczna)
• Zbiornik wyrównawczy (naczynie rozszerzalnościowe)
• Przewody
• Wentylator silnika (napędzany paskiem klinowym lub typu Visco®)
• Czujnik temperatury (sterownik silnika / wskaźnik)