Λύσεις — Ενότητα 13: Σύστημα Ψύξης Μ.Ε.Κ. (σελ. 203) – ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΚΑΥΣΗΣ Ι Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις — Ενότητα 13: Σύστημα Ψύξης Μ.Ε.Κ.

Λύσεις στις 11 ερωτήσεις του §4.10: ποσοστά απωλειών θερμότητας, κατηγορίες συστημάτων ψύξης (υδρόψυκτα/αερόψυκτα, ανοικτά/κλειστά) και η θέση των εξωλέμβιων μηχανών σε αυτές, κύρια μέρη υδρόψυκτου συστήματος, χαρακτηριστικά και αναλογία αντιψυκτικού υγρού, ροή του ψυκτικού υγρού με τον θερμοστάτη κλειστό, διαφορά σωληνωτού και κυψελωτού ψυγείου, μηχανικός έναντι ηλεκτρικού ανεμιστήρα, θέση της αντλίας νερού, και προβληματισμός για το μέλλον της ψύξης με αέρα.

Ποσοστά απωλειών θερμότητας από μία Μ.Ε.Κ.

Ερώτηση: Ποια είναι τα ποσοστά απωλειών θερμότητας από μία μηχανή εσωτερικής καύσης;

Απάντηση:

• Ανατρέχουμε στην κατανομή της θερμότητας που παράγεται σε μια Μ.Ε.Κ. (§4.10).
• Καταγράφουμε: 29-36% καυσαέρια εξάτμισης, 24-32% παραγωγή έργου, 7% ακτινοβολία.
• Το υπόλοιπο 32-33% απάγεται από το σύστημα ψύξης.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Από τη συνολική θερμότητα που παράγεται σε μια μηχανή εσωτερικής καύσης κατά τη λειτουργία της, μόνο ένα μέρος μετατρέπεται σε χρήσιμο έργο, ενώ τα υπόλοιπα ποσοστά χάνονται με διάφορους μηχανισμούς. Συγκεκριμένα, το 29-36% της παραγόμενης θερμότητας εξέρχεται με τα καυσαέρια από την εξάτμιση, το 24-32% μετατρέπεται σε παραγωγή έργου στον κινητήρα (η ωφέλιμη ισχύς), και το 7% απάγεται με ακτινοβολία από τις θερμές εξωτερικές επιφάνειες του κινητήρα. Το υπόλοιπο ποσοστό, δηλαδή το 32%-33% της συνολικής θερμότητας, απάγεται από το ίδιο το σύστημα ψύξης της μηχανής — είτε αυτό είναι υδρόψυκτο είτε αερόψυκτο. Το γεγονός αυτό δείχνει ότι το σύστημα ψύξης δεν είναι ένα δευτερεύον, βοηθητικό εξάρτημα, αλλά υποχρεούται να απάγει περίπου το ένα τρίτο της συνολικής θερμικής ενέργειας που παράγεται στον κινητήρα, ώστε αυτός να μη υπερθερμαίνεται και να «κολλήσει».

Κριτήρια αξιολόγησης:

• 29-36% καυσαέρια εξάτμισης
• 24-32% παραγωγή έργου (ωφέλιμη ισχύς)
• 7% ακτινοβολία
• 32%-33% απάγεται από το σύστημα ψύξης

Κατηγορία ψύξης των εξωλέμβιων μηχανών

Ερώτηση: Οι εξωλέμβιες μηχανές, από πλευράς συστήματος ψύξης, σε ποια κατηγορία ανήκουν;

Απάντηση:

• Τα συστήματα ψύξης χωρίζονται σε «κλειστά» (το υγρό επανακυκλοφορεί) και «ανοικτά» (το υγρό απομακρύνεται χωρίς να επανακυκλοφορεί).
• Στις εξωλέμβιες μηχανές το νερό ψύξης δεν επανακυκλοφορεί, άρα ανήκουν στα ανοικτά συστήματα ψύξης.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα συστήματα ψύξης ταξινομούνται σε δύο κύριες κατηγορίες, ανάλογα με το αν το ψυκτικό υγρό επανακυκλοφορεί ή όχι μετά τη θέρμανσή του από τον κινητήρα: αν επανακυκλοφορεί, το σύστημα ονομάζεται «κλειστό», ενώ αν απομακρύνεται οριστικά χωρίς να επανακυκλοφορεί, ονομάζεται «ανοικτό». Οι εξωλέμβιες μηχανές θαλάσσης ανήκουν ρητά στη δεύτερη κατηγορία, δηλαδή στα ανοικτά συστήματα ψύξης: αναρροφούν θαλασσινό νερό απευθείας από τη θάλασσα, το χρησιμοποιούν για να ψύξουν τον κινητήρα και, στη συνέχεια, το επιστρέφουν πάλι στη θάλασσα (συνήθως μέσω της εξάτμισης), χωρίς αυτό να ξαναχρησιμοποιείται μέσα σε κλειστό κύκλωμα. Αυτό είναι δυνατό επειδή η ίδια η θάλασσα προσφέρει πρακτικά ανεξάντλητη ποσότητα «φρέσκου» ψυκτικού μέσου, σε αντίθεση με τα κλειστά υδρόψυκτα συστήματα των συνηθισμένων αυτοκινήτων, όπου η ίδια, περιορισμένη ποσότητα ψυκτικού υγρού πρέπει να ψύχεται στο ψυγείο και να επανακυκλοφορεί συνεχώς.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Ανήκουν στα «ανοικτά» συστήματα ψύξης
• Το (θαλασσινό) νερό ψύξης δεν επανακυκλοφορεί — αναρροφάται από τη θάλασσα και αποβάλλεται ξανά σε αυτή

Κύρια μέρη υδρόψυκτου συστήματος ψύξης

Ερώτηση: Να αναφέρετε τα κύρια μέρη ενός υδρόψυκτου συστήματος ψύξης.

Απάντηση:

• Χρησιμοποιούμε το σχήμα με τα κύρια μέρη του συστήματος ψύξης (Σχήμα 4.109).
• Απαριθμούμε: αντλία νερού, έξοδος νερού, θερμοστάτης, ψυγείο νερού, δοχείο ψυκτικού υγρού, ανεμιστήρας ψυγείου, ψυγείο λαδιού (όταν υπάρχει).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ένα υδρόψυκτο σύστημα ψύξης αποτελείται από επτά κύρια μέρη, όπως φαίνονται και στο σχετικό σχήμα του βιβλίου (Σχήμα 4.109). Πρώτον, την αντλία νερού, φυγοκεντρικού τύπου, που κινείται με ιμάντα από το στροφαλοφόρο άξονα και αναρροφά το ψυχρό ψυκτικό υγρό από το ψυγείο, προωθώντάς το στα υδροχιτώνια. Δεύτερον, την έξοδο νερού, το σημείο από όπου το θερμό ψυκτικό υγρό βγαίνει από τα υδροχιτώνια του κινητήρα προς το θερμοστάτη. Τρίτον, τον θερμοστάτη, που ελέγχει αν το ψυκτικό υγρό θα κυκλοφορεί μόνο μέσα στα υδροχιτώνια ή και μέσα από το ψυγείο, ανάλογα με τη θερμοκρασία του. Τέταρτον, το ψυγείο νερού, το εξάρτημα που παραλαμβάνει τη θερμότητα του θερμού νερού και την αποδίδει στην ατμόσφαιρα. Πέμπτον, το δοχείο ψυκτικού υγρού (δοχείο διαστολής), που δέχεται το πλεονάζον υγρό όταν διαστέλλεται και το αποδίδει πίσω στο ψυγείο όταν το σύστημα κρυώνει. Έκτον, τον ανεμιστήρα ψυγείου, που επιταχύνει την κυκλοφορία του αέρα γύρω από τα πτερύγια του ψυγείου. Και έβδομον, το ψυγείο λαδιού, όταν διατίθεται, που συμβάλλει επικουρικά στην ψύξη του λαδιού λίπανσης του κινητήρα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• 1. Αντλία νερού
• 2. Έξοδος νερού
• 3. Θερμοστάτης
• 4. Ψυγείο νερού
• 5. Δοχείο ψυκτικού υγρού (δοχείο διαστολής)
• 6. Ανεμιστήρας ψυγείου
• 7. Ψυγείο λαδιού (όταν διατίθεται)

Χαρακτηριστικά καλού αντιψυκτικού υγρού

Ερώτηση: Ποια χαρακτηριστικά πρέπει να έχει ένα καλό αντιψυκτικό υγρό για την προστασία του κινητήρα;

Απάντηση:

• Από την παράγραφο για τα πρόσθετα στα ψυκτικά υγρά καταγράφουμε τις απαιτήσεις από ένα καλό αντιψυκτικό.
• Χαμηλό σημείο πήξης, αρκετά υψηλό σημείο βρασμού (γι' αυτό αποφεύγεται το οινόπνευμα, που βράζει στους 78,9°C) και αντιδιαβρωτικές ικανότητες.
• Ως αντιπηκτικό χρησιμοποιείται η αιθυλαινογλυκόλη με τα παράγωγά της (έτοιμο διάλυμα «παραφλού»).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ένα καλό αντιψυκτικό υγρό, σύμφωνα με όσα αναφέρει η θεωρία, πρέπει πρώτα από όλα να μειώνει σημαντικά το σημείο πήξης του ψυκτικού μίγματος κάτω από τους 0°C, ώστε να αποφεύγεται το πάγωμα του νερού και η καταστροφική διαστολή του όγκου του, που θα προκαλούσε σοβαρές ζημιές στον κινητήρα· η αποτελεσματικότητά του εξαρτάται άμεσα από την αναλογία ανάμιξης με το νερό (π.χ. αναλογία 2:1 νερού-αντιπηκτικού δίνει σημείο πήξης -18°C, ενώ αναλογία 1:1 δίνει -38°C). Δεύτερον, πρέπει να έχει αρκετά υψηλό σημείο βρασμού, ώστε να μη χάνεται εύκολα με εξαέρωση σε υψηλές θερμοκρασίες λειτουργίας — για αυτό ακριβώς αποφεύγεται η χρήση οινοπνεύματος ως αντιπηκτικού, παρότι έχει καλές αντιπηκτικές ιδιότητες, γιατί βράζει ήδη στους 78,9°C. Τρίτον, πρέπει να διαθέτει αντιδιαβρωτικές ικανότητες, ώστε να προστατεύει τα μεταλλικά μέρη του συστήματος ψύξης (ψυγείο, υδροχιτώνια, αντλία) από εκτεταμένες οξειδώσεις και σκουριά, αφού το απλό νερό, σε επαφή με οξυγόνο, διαβρώνει τα μέταλλα. Η ουσία που χρησιμοποιείται συνήθως ως αντιπηκτικό υγρό είναι η αιθυλαινογλυκόλη μαζί με τα παράγωγά της, ενώ έτοιμο προς χρήση διάλυμα με όλα τα παραπάνω χαρακτηριστικά κυκλοφορεί στο εμπόριο με την ονομασία «παραφλού» (paraflu).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Χαμηλό σημείο πήξης (π.χ. -38°C σε αναλογία 1:1)
• Υψηλό σημείο βρασμού (να μη βράζει εύκολα — γι' αυτό όχι οινόπνευμα, 78,9°C)
• Αντιδιαβρωτικές ικανότητες (προστασία μεταλλικών μερών)
• Ουσία: αιθυλαινογλυκόλη — έτοιμο διάλυμα: «παραφλού»

Σημείο πήξης ψυκτικού υγρού σε αναλογία 1:1

Ερώτηση: Με αναλογία 1:1 (ψυκτικού υγρού προς νερό), ποια θερμοκρασία κατά του παγώματος του μίγματος επιτυγχάνεται;

Απάντηση:

• Η θεωρία δίνει τα σημεία πήξης για δύο αναλογίες: 2 μέρη νερό προς 1 αντιπηκτικό → -18°C.
• Για αναλογία 1:1 (μισό νερό, μισό αντιπηκτικό) η θερμοκρασία πήξης μειώνεται στους -38°C.

Σύνοψη: Το βιβλίο δίνει ρητά την τιμή αυτή στην ενότητα των πρόσθετων στα ψυκτικά υγρά (§4.10.4). Όταν χρησιμοποιείται διάλυμα με αναλογία 2 μερών νερού προς 1 μέρος αντιπηκτικού, η θερμοκρασία πήξης μειώνεται στους -18°C. Με αναλογία 1:1, δηλαδή όταν η μισή ποσότητα του ολικού ψυκτικού υγρού είναι νερό και η άλλη μισή αντιπηκτικό, η θερμοκρασία πήξης του μίγματος μειώνεται περαιτέρω και επιτυγχάνεται στους -38°C. Αυτή η ρητή αριθμητική τιμή είναι η απάντηση που ζητά η ερώτηση: με αναλογία 1:1 ψυκτικού υγρού (αντιπηκτικού) προς νερό, το μίγμα δεν παγώνει πλέον στους 0°C, όπως το καθαρό νερό, αλλά μόνο σε πολύ χαμηλότερη θερμοκρασία, στους -38°C, γεγονός που προστατεύει αποτελεσματικά τον κινητήρα από παγετό σε πολύ ψυχρές συνθήκες περιβάλλοντος.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Αναλογία 1:1 νερού-αντιπηκτικού → σημείο πήξης -38°C (ρητή τιμή του βιβλίου, §4.10.4)
• Σύγκριση: αναλογία 2:1 νερού-αντιπηκτικού → -18°C

Ροή ψυκτικού υγρού με τον θερμοστάτη κλειστό

Ερώτηση: Περιγράψτε τη ροή του ψυκτικού υγρού σ' έναν υδρόψυκτο κινητήρα με τον θερμοστάτη κλειστό.

Απάντηση:

• Με ψυχρό κινητήρα ο θερμοστάτης είναι κλειστός και εμποδίζει τη διέλευση του υγρού προς το ψυγείο.
• Η αντλία κυκλοφορεί το ψυκτικό υγρό μόνο μέσα στα υδροχιτώνια του κινητήρα (κορμού και καπακιού).
• Έτσι η θερμοκρασία ανεβαίνει γρήγορα· όταν φτάσει σε ορισμένη τιμή, ο θερμοστάτης ανοίγει και το υγρό περνά και από το ψυγείο.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Όταν ο κινητήρας βρίσκεται σε ψυχρή κατάσταση (το ψυκτικό υγρό έχει θερμοκρασία περιβάλλοντος), ο θερμοστάτης είναι κλειστός, γιατί το πτητικό υλικό μέσα στον κύλινδρό του βρίσκεται σε κατάσταση συστολής και δεν πιέζει το έμβολό του — έτσι, η βαλβίδα του θερμοστάτη παραμένει κλειστή με τη βοήθεια του ελατηρίου επαναφοράς της. Στην κατάσταση αυτή, η αντλία νερού συνεχίζει μεν να λειτουργεί (κινούμενη με ιμάντα από το στροφαλοφόρο άξονα), αλλά η κυκλοφορία του ψυκτικού υγρού περιορίζεται αποκλειστικά μέσα στα υδροχιτώνια του κινητήρα, δηλαδή στον κενό χώρο ανάμεσα στους κυλίνδρους και στο κύριο σώμα του κορμού και του καπακιού της κυλινδροκεφαλής — το υγρό δεν φτάνει καθόλου στο ψυγείο, αφού η βαλβίδα του θερμοστάτη, που βρίσκεται στην έξοδο του ψυκτικού υγρού από τα υδροχιτώνια, το εμποδίζει να προχωρήσει προς τα εκεί. Αυτή η «κλειστή» διαδρομή, τοπικά μέσα στον κινητήρα, επιτρέπει στη θερμοκρασία του ψυκτικού υγρού (και άρα του ίδιου του κινητήρα) να ανέβει όσο το δυνατόν γρηγορότερα μετά την ψυχρή εκκίνηση, χωρίς να «χάνεται» θερμότητα προς το ψυγείο και την ατμόσφαιρα, μέχρι να φτάσει σε μια ορισμένη θερμοκρασία λειτουργίας — μόλις αυτή επιτευχθεί, η βαλβίδα του θερμοστάτη ανοίγει και η κυκλοφορία επεκτείνεται πλέον και μέσα από το ψυγείο.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Θερμοστάτης κλειστός → κυκλοφορία ΜΟΝΟ μέσα στα υδροχιτώνια (κορμού + καπακιού)
• Το υγρό ΔΕΝ φτάνει στο ψυγείο· η αντλία λειτουργεί κανονικά
• Σκοπός: γρήγορη άνοδος θερμοκρασίας μετά την ψυχρή εκκίνηση, χωρίς απώλεια θερμότητας στο ψυγείο

Διαφορά κυψελωτού και σωληνωτού ψυγείου νερού

Ερώτηση: Ποια η διαφορά μεταξύ ενός κυψελωτού και ενός σωληνωτού ψυγείου νερού;

Απάντηση:

• Περιγράφουμε το σωληνωτό ψυγείο: σωλήνες μικρής διαμέτρου με πτερύγια, το υγρό κυκλοφορεί μέσα στους σωλήνες και ο αέρας γύρω τους.
• Περιγράφουμε το κυψελωτό ψυγείο: πλέγμα ταινιών με εξάγωνες οπές, το υγρό κυκλοφορεί γύρω από τις οπές και ο αέρας περνά μέσα από αυτές.
• Συμπέρασμα: ίδιος σκοπός, αντίστροφη διάταξη υγρού και αέρα.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Και τα δύο είδη ψυγείου νερού —σωληνωτό και κυψελωτό— βρίσκονται ανάμεσα στον άνω και τον κάτω υδροθάλαμο του ψυγείου και επιτελούν τον ίδιο σκοπό, δηλαδή τη μεταφορά της θερμότητας του θερμού ψυκτικού υγρού στον ατμοσφαιρικό αέρα, διαφέρουν όμως ως προς την κατασκευή και τη φορά της ροής υγρού-αέρα. Το σωληνωτό ψυγείο αποτελείται από πολλούς σωλήνες μικρής διαμέτρου, με λεπτά τοιχώματα, που φέρουν εξωτερικά πτερύγια για να αυξήσουν την επιφάνεια διασκορπισμού της θερμότητας· το ψυκτικό υγρό κυκλοφορεί μέσα στο εσωτερικό αυτών των σωλήνων, ενώ τα πτερύγια (και οι σωλήνες) ψύχονται από τον ατμοσφαιρικό αέρα που τα διαπερνά εξωτερικά, απάγοντας έτσι τη θερμότητα στο περιβάλλον. Το κυψελωτό ψυγείο, αντίθετα, αποτελείται από ένα πλέγμα λεπτών μεταλλικών ταινιών που σχηματίζουν εξάγωνες οπές, όμοιες με τις κυψέλες των μελισσών· εδώ η κατάσταση αντιστρέφεται σε σχέση με το σωληνωτό, αφού το ψυκτικό υγρό κυκλοφορεί γύρω από αυτές τις εξάγωνες οπές (δηλαδή στο πλέγμα των ταινιών), ενώ ο ατμοσφαιρικός αέρας περνά διαμέσου του εσωτερικού των οπών, απορροφώντας τη θερμότητα που έχει μεταφερθεί από το υγρό στο μεταλλικό πλέγμα. Η ουσιαστική διαφορά, λοιπόν, είναι ότι στο σωληνωτό το υγρό βρίσκεται «μέσα» και ο αέρας «έξω», ενώ στο κυψελωτό συμβαίνει το αντίστροφο: το υγρό περιβάλλει τις οπές «απ' έξω» και ο αέρας διαπερνά «μέσα» από αυτές.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Σωληνωτό: υγρό ΜΕΣΑ σε σωλήνες με πτερύγια, αέρας γύρω τους
• Κυψελωτό: πλέγμα ταινιών με εξάγωνες οπές· υγρό γύρω από τις οπές, αέρας ΜΕΣΑ από τις οπές
• Ίδιος σκοπός (μεταφορά θερμότητας στην ατμόσφαιρα), αντίστροφη διάταξη υγρού/αέρα

Μειονεκτήματα μηχανικού ανεμιστήρα έναντι ηλεκτρικού

Ερώτηση: Ποια τα μειονεκτήματα του ανεμιστήρα μηχανικού τύπου, έναντι του αντίστοιχου ηλεκτρικού;

Απάντηση:

• Ο μηχανικός ανεμιστήρας παίρνει κίνηση με ιμάντα από τον στροφαλοφόρο και λειτουργεί συνεχώς όσο λειτουργεί ο κινητήρας.
• Ο ηλεκτρικός ελέγχεται από θερμοστατική βαλβίδα και λειτουργεί μόνο όταν η θερμοκρασία του ψυκτικού υγρού υπερβεί ένα όριο.
• Άρα ο μηχανικός καταναλώνει συνεχώς ισχύ του κινητήρα, προκαλεί θόρυβο και μπορεί να ψύχει χωρίς να χρειάζεται.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο ανεμιστήρας μηχανικού τύπου παίρνει κίνηση με ιμάντα απευθείας από το στροφαλοφόρο άξονα, μαζί με την αντλία νερού, γεγονός που σημαίνει ότι λειτουργεί συνεχώς και ασταμάτητα, όσο ο κινητήρας βρίσκεται σε λειτουργία, χωρίς κανέναν ανεξάρτητο έλεγχο ανάλογα με την πραγματική ανάγκη ψύξης τη δεδομένη στιγμή. Αυτό δημιουργεί τρία βασικά μειονεκτήματα σε σχέση με τον ηλεκτρικού τύπου ανεμιστήρα. Πρώτον, καταναλώνει συνεχώς ένα μέρος της ισχύος του κινητήρα για την περιστροφή του, ανεξάρτητα από το αν χρειάζεται πράγματι ψύξη —π.χ. ακόμη και όταν το όχημα κινείται με μεγάλη ταχύτητα και το ρεύμα αέρα που δημιουργείται είναι ήδη αρκετό για την ψύξη του νερού, ο μηχανικός ανεμιστήρας συνεχίζει να γυρίζει και να απορροφά ισχύ, χωρίς αυτό να προσφέρει κανένα πρόσθετο όφελος. Δεύτερον, προκαλεί συνεχή, αδιάκοπο θόρυβο λειτουργίας, αφού η ταχύτητά του συνδέεται άμεσα με τις στροφές του κινητήρα. Τρίτον, μπορεί να προκαλέσει περαιτέρω ανώφελη ψύξη του κινητήρα σε καταστάσεις όπου αυτή δεν χρειάζεται, αντίθετα με τον ηλεκτρικό ανεμιστήρα, ο οποίος, ελεγχόμενος από θερμοστατική βαλβίδα, ενεργοποιείται μόνο όταν η θερμοκρασία του ψυκτικού υγρού υπερβεί ένα καθορισμένο όριο και σταματά αυτόματα όταν αυτό δεν είναι πλέον απαραίτητο — προσφέροντας έτσι εξοικονόμηση ενέργειας, μειωμένο θόρυβο και αποφυγή της ανώφελης υπερψύξης, πλεονεκτήματα που ο μηχανικός τύπος, λόγω της μόνιμης μηχανικής σύνδεσής του με τον κινητήρα, αδυνατεί εξ ορισμού να προσφέρει.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Λειτουργεί συνεχώς (ιμάντας από στροφαλοφόρο, χωρίς έλεγχο ανάγκης)
• Καταναλώνει συνεχώς ισχύ κινητήρα, ακόμη κι όταν δεν χρειάζεται (π.χ. σε μεγάλη ταχύτητα)
• Συνεχής θόρυβος + ανώφελη υπερψύξη
• Ο ηλεκτρικός λύνει όλα αυτά με θερμοστατική βαλβίδα: ενεργοποιείται μόνο όταν χρειάζεται

Θέση της αντλίας νερού

Ερώτηση: Σε ποια σημεία τοποθετείται συνήθως η αντλία νερού;

Απάντηση:

• Από την παράγραφο για την αντλία νερού: βρίσκεται στο εμπρόσθιο τμήμα του κινητήρα («καθρέφτη») και κινείται με ιμάντα από τον στροφαλοφόρο.
• Σε πολλούς κινητήρες είναι τοποθετημένη στον κορμό του κινητήρα, ο οποίος χρησιμεύει και ως καπάκι της.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η αντλία νερού τοποθετείται συνήθως στο εμπρόσθιο τμήμα του κινητήρα, στο σημείο που στο βιβλίο αναφέρεται χαρακτηριστικά ως «καθρέφτης» του κινητήρα, δηλαδή στην ίδια πλευρά όπου βρίσκονται και άλλα εξαρτήματα που παίρνουν κίνηση με ιμάντα από το στροφαλοφόρο άξονα (όπως συχνά και ο ανεμιστήρας μηχανικού τύπου). Είναι φυγοκεντρικού τύπου και παίρνει κίνηση από το στροφαλοφόρο άξονα με τη βοήθεια ιμάντα, ο οποίος περιστρέφει τον άξονα της αντλίας και, μέσω αυτού, τη φτερωτή της. Η θέση της είναι τέτοια ώστε να μπορεί να αναρροφά εύκολα το ψυχρό ψυκτικό υγρό από τον κάτω υδροθάλαμο του ψυγείου —μέσω του ελαστικού σωλήνα (κολάρου) που τους συνδέει— και να το αποστέλλει, υπό πίεση, στα υδροχιτώνια του κινητήρα. Ως προς την κατασκευαστική της ενσωμάτωση, σε πολλούς κινητήρες η αντλία τοποθετείται απευθείας μέσα στον κορμό (μπλοκ) του κινητήρα, χωρίς να χρειάζεται δικό της ξεχωριστό καπάκι, αφού το ίδιο το σώμα του κορμού λειτουργεί και ως περίβλημα-καπάκι για το κλείσιμό της.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Στο εμπρόσθιο τμήμα του κινητήρα («καθρέφτης»)
• Κίνηση με ιμάντα από το στροφαλοφόρο άξονα (φυγοκεντρικού τύπου)
• Σε πολλούς κινητήρες ενσωματωμένη μέσα στον κορμό, χωρίς ξεχωριστό καπάκι

Το μέλλον της ψύξης με αέρα

Ερώτηση: Υπάρχει μέλλον, κατά την άποψή σας, για ευρύτερη χρήση των συστημάτων ψύξης με αέρα;

Απάντηση:

• Ανατρέχουμε στη σύγκριση αερόψυκτων και υδρόψυκτων κινητήρων: στα επιβατικά αυτοκίνητα έχουν επικρατήσει οι υδρόψυκτοι.
• Ζυγίζουμε τα πλεονεκτήματα (απλότητα, κόστος) και τα μειονεκτήματα (θόρυβος, μειωμένη ψύξη σε ζέστη/ρελαντί) της ψύξης με αέρα.
• Διατυπώνουμε τεκμηριωμένη άποψη: περιορισμένο μέλλον στα αυτοκίνητα, διατήρηση σε δίκυκλα μικρού κυβισμού και μικρούς κινητήρες.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Με βάση όσα αναφέρει η θεωρία για τη σύγκριση των δύο συστημάτων ψύξης, δεν φαίνεται να υπάρχει προοπτική ευρύτερης χρήσης της ψύξης με αέρα, τουλάχιστον στα συνηθισμένα επιβατικά αυτοκίνητα, όπου το ίδιο το βιβλίο σημειώνει ρητά ότι έχουν πλέον επικρατήσει σχεδόν αποκλειστικά οι υδρόψυκτοι κινητήρες και πολύ λίγοι κατασκευαστές χρησιμοποιούν ακόμα αερόψυκτα συστήματα. Ο λόγος είναι ότι τα πλεονεκτήματα του υδρόψυκτου συστήματος (ανεξαρτησία από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, μεγαλύτερη ικανότητα προσαρμογής στις πολλές εναλλαγές φάσεων λειτουργίας ενός σύγχρονου κινητήρα, και μειωμένος θόρυβος) υπερκαλύπτουν τα μειονεκτήματά του (κόστος, ανάγκη συντήρησης λόγω διαρροών), ενώ αντίθετα τα μειονεκτήματα του αερόψυκτου συστήματος —περισσότερος θόρυβος από τη συνεχή λειτουργία του ανεμιστήρα και μειωμένη απόδοση ψύξης στις θερμές μέρες με τον κινητήρα στο ρελαντί— είναι δυσανεκτά ειδικά σε μικρά επιβατικά αυτοκίνητα. Ωστόσο, η ψύξη με αέρα δεν είναι καταδικασμένη να εξαφανιστεί εντελώς: παραμένει και θα συνεχίσει, πιθανότατα, να παραμένει σύνηθης λύση εκεί όπου η απλότητα του συστήματος, το χαμηλότερο κόστος κατασκευής/συντήρησης και το μικρότερο βάρος μετρούν περισσότερο από τη σταθερότητα θερμοκρασίας υπό όλες τις συνθήκες — κυρίως σε δίκυκλα μικρού κυβισμού και σε μικρούς κινητήρες γενικής χρήσης, όπου η υψηλή σχετική ταχύτητα του αέρα γύρω από τους κυλίνδρους αντισταθμίζει, σε μεγάλο βαθμό, τη μικρότερη ειδική θερμότητα του αέρα σε σχέση με το νερό. Συνολικά, λοιπόν, δεν αναμένεται ουσιαστική επέκταση της ψύξης με αέρα σε μεγαλύτερα ή επιβατικά οχήματα, αλλά ρεαλιστική διατήρηση της χρήσης της σε συγκεκριμένες, μικρού κυβισμού εφαρμογές.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Στα επιβατικά αυτοκίνητα: όχι — έχουν επικρατήσει οι υδρόψυκτοι (λιγότερος θόρυβος, σταθερότερη θερμοκρασία)
• Η αερόψυξη διατηρεί θέση σε μικρού κυβισμού δίκυκλα/κινητήρες γενικής χρήσης (απλότητα, κόστος, βάρος)
• Ρεαλιστικό συμπέρασμα: όχι ευρύτερη επέκταση, αλλά επιβίωση σε συγκεκριμένες εφαρμογές

Αερόψυκτο ή υδρόψυκτο δίκυκλο 125cc — τεκμηριωμένη προτίμηση

Ερώτηση: Το δίκυκλό σας, εάν ανήκε στην κατηγορία των 125 cc, θα προτιμούσατε να ήταν αερόψυκτο ή υδρόψυκτο και για ποιο λόγο;

Απάντηση:

• Το βιβλίο αναφέρει ότι στα δίκυκλα, ιδίως μικρού κυβισμού, το σύστημα ψύξης είναι κατά κανόνα με αέρα.
• Επιλέγουμε σύστημα και το τεκμηριώνουμε με τα πλεονεκτήματά του (π.χ. αερόψυκτο: απλότητα, μικρότερο βάρος και κόστος).
• Δεκτή και η αντίθετη επιλογή, αν τεκμηριώνεται με τα πλεονεκτήματα του υδρόψυκτου συστήματος.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η θεωρία αναφέρει ρητά ότι στα δίκυκλα, κατά κανόνα, το σύστημα ψύξης είναι με αέρα, με αυτή τη λύση να είναι περισσότερο σύνηθης ειδικά στα μικρού κυβισμού δίκυκλα (όπου κατατάσσεται και ένα 125 cc), ενώ στα μεγαλύτερου κυβισμού δίκυκλα εμφανίζονται ολοένα και περισσότερα υδρόψυκτα μοντέλα. Με βάση αυτή τη διαπίστωση και τα γενικά πλεονεκτήματα/μειονεκτήματα κάθε συστήματος, μια τεκμηριωμένη προτίμηση για ένα δίκυκλο 125 cc θα ήταν προς το αερόψυκτο σύστημα, για τους ακόλουθους λόγους: πρόκειται για απλούστερο σύστημα ψύξης, χωρίς ψυγείο, σωληνώσεις, αντλία νερού και ψυκτικό υγρό, άρα με μικρότερο κόστος κατασκευής, λιγότερα εξαρτήματα που μπορούν να παρουσιάσουν βλάβη ή διαρροή, μικρότερο βάρος (σημαντικό πλεονέκτημα σε ένα ελαφρό δίκυκλο μικρού κυβισμού) και απλούστερη συντήρηση. Επιπλέον, σε ένα δίκυκλο 125 cc η σχετικά χαμηλή παραγόμενη θερμότητα και η υψηλή σχετική ταχύτητα του αέρα γύρω από τους εκτεθειμένους κυλίνδρους (λόγω της κίνησης του οχήματος) καλύπτουν επαρκώς τις ψυκτικές ανάγκες, χωρίς να χρειάζεται η μεγαλύτερη σταθερότητα θερμοκρασίας που προσφέρει το υδρόψυκτο σύστημα σε βαρύτερα φορτία λειτουργίας. Θα προτιμούσα, βέβαια, το υδρόψυκτο μόνο σε περίπτωση έντονης, συνεχόμενης χρήσης σε υψηλό φορτίο (π.χ. αγωνιστική χρήση ή συνεχή οδήγηση σε πολύ ζεστό κλίμα), όπου η μεγαλύτερη ικανότητα προσαρμογής του υδρόψυκτου συστήματος στις εναλλαγές φάσεων λειτουργίας και η σταθερότερη θερμοκρασία θα δικαιολογούσαν το πρόσθετο κόστος, βάρος και πολυπλοκότητα. Δεκτή και αντίθετη επιλογή (υδρόψυκτο), αρκεί να τεκμηριώνεται με τα αντίστοιχα πλεονεκτήματα του υδρόψυκτου συστήματος (σταθερότερη θερμοκρασία, μειωμένος θόρυβος, ανεξαρτησία από τις καιρικές συνθήκες).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Θεωρία: στα δίκυκλα, ιδίως μικρού κυβισμού (125cc εντάσσεται εδώ), το σύστημα ψύξης με αέρα είναι το σύνηθες
• Τεκμηρίωση προτίμησης αερόψυκτου: απλότητα, μικρότερο κόστος/βάρος/συντήρηση, επαρκής ψύξη σε μικρό κυβισμό
• Δεκτή και αντίθετη άποψη (υδρόψυκτο) αν τεκμηριωθεί με τα πλεονεκτήματά του (σταθερότητα θερμοκρασίας, λιγότερος θόρυβος)