Mecatronică - sistemului de răcire

1. Noţiuni generale

Deşi motoarele cu aprindere internă au evoluat foarte mult, ele sunt încă ineficiente în a transforma energia chimică în energie mecanică. Majoritatea energiei combustibilului (aproximativ 70%) este transformată în căldură, iar sistemul de răcire trebuie să aibe grijă ca aceasta să fie disipată corespunzător. Principalul scop al sistemului de răcire este acela de a menţine regimul termic al motorului, mai ales să aibe grijă ca acesta să nu se supraîncălzească, prin transferul energiei termice în exces către mediul ambiant.

Motorul cu ardere internă funcţionează cel mai bine la temperaturi relativ ridicate (aproximativ 90˚C). Când motorul este rece, componentele se uzează mai repede, motorul este mai puţin eficient şi poluează mai mult. De aceea, un alt scop important al sistemului de răcire acela de a lăsa motorul să se încălzească cât mai repede iar apoi să menţină temperatura constantă.

Diagrama unui sistem de răcire convenţional

1.1. Bazele sistemului de răcire

Datorită arderii constante ale combustibilului în interiorul motorului se produce o cantitate mare de căldură, majoritatea fiind disipată prin sistemul de evacuare, odată cu gazele arse. Motorul lucrează cel mai bine în jurul temperaturii de 90˚C deoarece la această temperatură:

- Camera de ardere e destul de caldă astfel încât să vaporizeze combustibilul, oferind o combustie mai bună şi reduce poluarea

- Uleiul folosit pentru lubrificarea motorului are o vâscozitate mai redusă, astfel încât componentele motorului se mişcă mai uşor, rezultănd un consum mai mic de lucru mecanic necesar punerii în mişcare a acestora

- Componentele metalice se uzează mai puţin

În construcţiile de autovehicule există două tipuri de răcire, cu fluid şi cu aer.

Sistemul de răcire cu fluid constă în circularea unui fluid prin blocul motor şi chiulasă, de unde acesta preia căldura şi o disipă într-un schimbător de căldură sau radiator. Radiatorul, prin fantele sale de circulaţie a fluidului, face schimbul de căldură dintre fluid şi aer.

Sistemul de răcire cu aer este folosit în predominanţă la construcţia motoarelor pentru ciclomotoare şi motociclete, el fiind mai puţin utilizat la motoarele pentru automobile deoarece disiparea caldurii în aer se face mult mai greu, mai ales în regimurile de staţionare. Acesta constă în construcţia blocului motor din aluminiu (datorită conductivităţii calorice superioare) şi cu striaţii care măresc suprafaţa de contact dintre bloc şi aer. Pentru a fi eficiente şi în regimurile staţionare sau în medii înconjurătoare cu căldură excesivă, motoarele au la dispoziţie un ventilator puternic care direcţionează aerul înspre striaţiile blocului, menţinând temperatura constantă.

1.2. Instalaţia de răcire cu fluid

Instalaţia de răcire cu fluid, în afara traseului de conducte, constă în principal dintr-o pompă, un schimbător de căldură (radiator) şi o supapă de control al debitului (termostat). Circulaţia fluidului prin blocul motor este asigurată de către pompă, iar termostatul determină dacă fluidul este recirculat sau trimis către radiator.

Instalaţia de răcire cu fluid mai conţine şi un traseu auxiliar către un radiator care este parte integrantă a sistemului de încălzire al habitaclului autovehiculului.

Pe unele autovehicule cu motoare mari (autocamioane) sau la unele maşini cu transmisie automată mai există şi un schimbător de căldură pentru răcirea uleiului motorului sau a cutiei de viteze.