cookies
STRONA GŁÓWNA   ARTYKUŁY   MAGAZYN   FORUM   SZUKAJ   GALERIA
Nawigacja
RETROTRAKTOR
  STRONA GŁÓWNA
  ARTYKUŁY
  FORUM
  MAGAZYN
  GALERIA
  LINKI
  KALENDARZ
  EKIPA
  KONTAKT
  POCZTA
  PARTNERZY
  FACEBOOK
  WSPÓŁPRACA
  REGULAMIN

GADŻETY

ŁOCHOWICE
  O NAS
  AKTUALNOŚCI
  GALERIA
  KONTAKT

STARE BUDY
  O NAS
  AKTUALNOŚCI
  GALERIA
  KONTAKT

ARTYKUŁY
  RETROTRAKTOR
  AKTUALNOŚCI
  URSUS
  ZETOR
  LANZ
  CIĄGNIKI
  MASZYNY ROLNICZE
  PROTOTYPY
  RELACJE
  NASZE MASZYNY
  CIEKAWE MIEJSCA
  MODELARSTWO
  DONIESIENIA DAWNEJ PRASY
  WSPOMNIENIA
  PORADY

Ostatnie Artykuły
TRWAJĄ PRZYGOTOWANIA...
MOTOR SHOW 2014
POŻEGNANIE Z DUTRĄ
BLIŹNIAKI C-308
FORTSCHRITT NA GĄSIE...
Zareklamuj się!
CZYM CHŁODZIĆ SILNIK?
Chłodzenie powietrzem do lamusa?



Już wkrótce nastąpi wiosenna pogoda, wyższe temperatury otoczenia i będzie więcej pracy dla naszych maszyn. Przy wyższych temperaturach otoczenia zaczynamy baczniejszą uwagę zwracać na górną temperaturę pracy silnika. Czy jest dobrze chłodzony, czy nie występują kłopoty z utrzymaniem widełek optymalnej pracy? Charakterystyka przebiegu temperatury jest inna dla każdego6 typu silnika i jego systemu chłodzenia. Zasadniczo od dziesięcioleci konkurowały ze sobą dwa rodzaje układów chłodzenia: wodny i powietrzny. Obydwa układy mają zalety i wady. Jednak ostatnimi czasy ten drugi system, mimo kilku zalet wydaje się przegrywać.
Dostając się do cylindra silnika wysokoprężnego, sprężone powietrze osiąga temperaturę rzędu 1000-1200oC. W tym momencie następuje wtrysk rozpylonego paliwa, a temperatura powstałej mieszanki jest tak wysoka, że zapłon odbywa się samoczynnie. Wytwarza się znaczna ilość energii, która nagrzewa ścianki cylindrów i tłoki. W skutek rozszerzania się materiałów pod wpływem nadmiernego rozgrzewania silnika może nastąpić zatarcie tłoków, porysowanie cylindrów, zatarcie łożysk i inne uszkodzenia. Dodatkowo zmniejsza się współczynnik napełnienia, a więc i moc silnika, pogarsza smarowanie i wzrastają opory tarcia. Dlatego układ chłodzenia musi być tak dobrany, aby zapobiec nadmiernemu rozgrzewaniu części silnika.


Graniczne temperatury poszczególnych części silnika dla układu chłodzenia powietrznego i wodnego.


Z ciepła uzyskanego ze spalenia paliwa, zaledwie 30% zużyte zostaje na pracę mechaniczną. Reszta uchodzi z gazami spalinowymi i jest odprowadzana przez czynnik chłodzący.
Weźmy dla przykładu silnik Zetora 25, który spala w ciągu godziny 5,7 kg oleju napędowego o wartości opałowej 10 000 kcal/kg, dając moc 27 KM. Z przemnożenia 5,7x10000 daje nam 57000 kcal/godz. Tyle ciepła dostarcza silnik Zetora. 30% procent tej wartości to 17 000 kcal/godzinę. Taka ilość zostaje zamieniona na efektywną pracę silnika. Aby zapewnić właściwą temperaturę pracy silnika Zetora 25 w ciągu godziny przepływa przez jego układ chłodzenia 2300 litrów wody, która na wyjściu z jego silnika zazwyczaj ma 86oC a na wejściu do silnika 80oC.



Bilans cieplny silnika wysokoprężnego z lat pięćdziesiątych.


Zarówno układ cieczowy jak i powietrzny mają bardzo trudne zadanie utrzymania silnika w optymalnych widełkach temperatury 80-90oC. Układ cieczowy jest bardziej skomplikowany w porównaniu z powietrznym i wymaga dużej dbałości w codziennej eksploatacji. Różnice widać już w samej konstrukcji silnika. Silnik chłodzony cieczą jest wyposażony w kanały w bloku przez, które przepływa ciecz chłodząca. Ciecz musi być następnie schłodzona w chłodnicy. Dodatkowo, aby nie dopuścić do nadmiernego wzrostu temperatury silniki są wyposażane w wentylator tłoczący zimne powietrze wprost na chłodnicę. Generalnie układ chłodzenia cieczą mimo lokalnych przegrzań dość dobrze spełnia swoją rolę.
W układzie powietrznym cała konstrukcja jest dużo prostsza, lżejsza i tańsza. Można porównać dwa niemal identyczne 4 cylindrowe, wysokoprężne silniki Deutza z lat pięćdziesiątych, o mocy 75KM typu F4L 514 chłodzony powietrzem i F4M 513 z systemem wodnym. Pierwszy silnik waży 420kg drugi zaś 533kg. Widać zatem, iż w przypadku systemu powietrznego zaoszczędzamy około 21% masy silnika. A to jest już dużo.



Porównanie masy niemalże identycznych silników Deutza F4L 514 chłodzonego powietrzem i F4M 513 z systemem wodnym. Różnica wynosi aż 113 kg na korzyść tego pierwszego.


Również zapotrzebowanie mocy pobierane przez układ cieczowy jest nieco wyższe do 2000 obr/min. W latach pięćdziesiątych badania przeprowadzone w Niemczech na ówczesnych 4 cylindrowych silnikach diesla wykazywały, iż układ chłodzenia wodnego przy 1500 obrotach na minutę "zabiera" z silnika aż 2,8 KM; w tym momencie system chłodzenia powietrznego zadowala się 2,2 KM. Nieznacznie mniej, ale wraz ze wzrostem obrotów już przy 2200 pierwszy układ potrzebuje 6,5KM, natomiast zapotrzebowanie drugiego wzrasta i prawie wyrównuje się z tym pierwszym pobierając 6,4KM.




Wykres zapotrzebowania mocy dla poszczególnych elementów układu chłodzenia silnika przy określonych obrotach. Badania wykonano w na początku lat pięćdziesiątych.

Objaśnienie:

PS – konie mechaniczne

n Motor - obroty silnika

Kühlwasserpumpe - pompa wodna

Kühlgebläse - dmuchawa

Ventilator - wentylator wodnego układu chłodzenia

Ventilator + Kühlwasserpumpe – cały układ chłodzenia wodnego


Cylindry silnika chłodzonego powietrzem mają bogate żebrowanie zwiększające znacznie powierzchnię wymiany ciepła. Bardzo często w tych jednostkach stosuje się dodatkowe chłodzenie oleju.




Głowica cylindra silnika Deutz F4L 514 oraz użebrowanie cylindra.



Jest to spowodowane tym, że w znacznie większym stopniu przejmuje on rolę czynnika chłodzącego w stosunku do silników cieczowych. Najprostszym rozwiązaniem są żebrowane miski olejowe. W silnikach większej mocy stosowano dodatkowe chłodnice oleju.



W mniejszych silnikach chłodzonych wiatrakiem, obniżenie temperatury oleju odbywa się głównie po przez odprowadzenie ciepła w żebrowanej misce olejowej.


Jednak dmuchawa nie jest w stanie zapewnić optymalnej pracy silnika. Biorąc pod uwagę codzienną eksploatację, zanieczyszczenia żeberek chłodzących, wlotów powietrza etc, szacuje się, iż temperatura takiego silnika jest częstokroć wyższa o około 15-25% od wymaganej.




Wyskalowanie tarczy termometru odległościowego w silnikach chłodzonych powietrzem dochodzi do 130˚C. To nie pomyłka. Tu czujnik mierzy temperaturę oleju. Latem może ona dochodzić do 120˚C.


Największy problem stanowi ustawienie cylindrów względem dmuchawy. Pierwszy cylinder znajdujący się najbliżej wiatraka jest chłodniejszy od ostatniego. Szczególnie ma to duże znaczenie przy długich rzędowych silnikach. W przypadku nośnika narzędzi RS-09 napędzanego 2 cylindrowym silnikiem widlastym, nie stanowi to problemu. Gdyż obydwa cylindry znajdują się w takiej samej odległości od dmuchawy.




W nośniku narzędzi RS-09/122 obydwa cylindry znajdują się w jednakowej odległości od dmuchawy - są zatem jednakowo chłodzone.



Niektórzy producenci silników o dużej mocy starali się zaradzi temu stosując system oddzielnych dmuchaw dla każdego cylindra. To rozwiązanie dawało to dość dobre rezultaty, natomiast zabierało więcej mocy silnika.




W dużych silnikach chłodzonych powietrzem w celu wyrównania chłodzenia na poszczególnych cylindrach stosowano oddzielne wentylatory dla każdego cylindra. Na zdjęciu Eicher Mammut lat sześćdziesiątych.


Bardzo ważne zalecenie w przypadku silników chłodzonych powietrzem dotyczyło wyższych obrotów silnika, by wiatrak kręcił się z wyższą prędkością tłocząc do silnika więcej chłodnego powietrza. Wadą dla tego typu zalecenia była praca na niższym biegu i wyższe zużycie paliwa.
Generalnie silnik chłodzony powietrzem jest prostszy w obsłudze. Jedyne zalecenia dotyczą regularnego czyszczenia ożebrowania, kanałów dolotowych i napięcia paska wentylatora. Nie ma potrzeby martwic się wyciekami i zamarzaniem cieczy. Pracując na takich samych obrotach, porównywalne silniki zużywają podobną ilość paliwa.




Napęd dmuchawy silnika Deutz F4L 514.


Co zatem spowodowało, iż współcześnie silnik z powietrznym układem chłodzenia odszedł do lamusa? Przede wszystkim normy hałasu. Współcześnie, aby osiągnąć obowiązująca normę Euro3 jest to bardzo trudne zadanie dla producentów. Dlatego praktycznie w krajach europejskich i USA całkowicie zarzucono stosowanie tego typu silników.


Rafał Mazur



Wszelkie rozpowszechnianie i kopiowanie poza użytkiem własnym zabronione.