ΔΗΜΟΚΡΙΤΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΡΑΚΗΣ (Δ.Π.Θ.) ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΞΑΝΘΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ (Σύστημα Λίπανσης Σύστημα Ψύξης) Διδάσκων: Δρ. Αναστάσιος Καρκάνης Μηχανολόγος Μηχανικός Μέλος ΕΤΕΠ Δ.Π.Θ.
Λιπαίνει Σύστημα Λίπανσης Μειώνει την τριβή Μειώνει τον θόρυβο Βελτιώνει τη μετάδοση ισχύος Στεγανοποιεί Αποτρέπει τη διείσδυση Υγρασίας Αποτρέπει τη διάβρωση Απομακρύνει τη Θερμότητα Ψύχει Μειώνει την φθορά Απομακρύνει άχρηστα κατάλοιπα υπολείμματα
Σύστημα Λίπανσης S.A.E. = Society of Automotive Engineers (Ένωση Μηχανικών Οχημάτων) 20 30 40 50 60 Χαμηλό Ιξώδες > Υψηλό Ιξώδες Υψηλότερος αριθμός = υψηλότερο ιξώδες = παχύτερο λάδι SAE 5W 30 SAE 5 Κατάλληλο για ψυχρή εκκίνηση το Χειμώνα, SAE 30 Κατάλληλο για θερμοκρασία λειτουργίας 100 C ή 210 F
Σύστημα Λίπανσης Λειτουργία Συστήματος Λίπανσης: Η αντλία λαμβάνει ισχύ από τον κινητήρα μέσω άξονα ή ιμάντα Η είσοδος λαδιού στο σύστημα λίπανσης γίνεται από το ελαιοδοχείο με την υποπίεση που δημιουργείται από την αντλία λαδιού Η αντλία λαδιού απορροφά λάδι από το ελαιοδοχείο και το στέλνει στο κυρίως φίλτρο λαδιού με υψηλή πίεση Ένας ρυθμιστής πίεσης λαδιού εξασφαλίζει ότι η πίεση λαδιού θα διατηρείται στα σωστά επίπεδα Το φίλτρο λαδιού αφαιρεί οποιοδήποτε σωματίδιο ή κατάλοιπο από το λάδι και παρέχει καθαρό λάδι στις σωληνώσεις λαδιού Το λάδι υπό πίεση ρέει μέσω του δικτύου σωληνώσεων με σκοπό τη λίπανση των κινούμενων μερών του κινητήρα Το λάδι από τις σταθερές σωληνώσεις περνά από οπές που έχουν διανοιχθεί στα έδρανα βάσης μέσα στον στροφαλοφόρο άξονα για να λιπάνουν τα έδρανα ολίσθησης.
Σύστημα Λίπανσης Λειτουργία Συστήματος Λίπανσης (συνέχεια): Εκτοξευτήρες λαδιού που συνδέονται με το δίκτυο σωληνώσεων πετούν λάδι προς τα πάνω για να λιπάνει το έμβολο και τα μέρη στο εσωτερικό του Το λάδι φτάνει μέχρι τα ελατήρια των κυλίνδρων για να τα λιπαίνει και σχηματίζει ένα λεπτό φιλμ γύρω στα τοιχώματα του κυλίνδρου Ένα άλλο δίκτυο σωλήνων που καταλήγει σε εκτοξευτές βοηθά στη λίπανση του εκκεντροφόρου, των βαλβίδων και των ελατηρίων των βαλβίδων Μετά τη λίπανση των εξαρτημάτων του κινητήρα, το λάδι αρχίζει να ρέει προς τα κάτω μέσα από ανοίγματα μέχρι να φτάσει στο ελαιοδοχείο Ένας μετρητής πίεσης καταγράφει την πίεση του λαδιού στο σύστημα και την εμφανίζει στο χειριστή Το λάδι αφού λιπάνει συλλέγεται στο ελαιοδοχείο
Σύστημα Λίπανσης How Engine Lubrication System Works YouTube https://www.youtube.com/watch?v=mmmcj53tnic VIDEO 5 1 1
Σύστημα Λίπανσης σε Στροβιλοκινητήρα
Σύστημα Λίπανσης Δίχρονου Κινητήρα
Λίπανση Εμβόλου Τετράχρονου Κινητήρα Το έμβολο (πιστόνι) κινείται εντός του κυλίνδρου (ολισθαίνει). Για να εξασφαλισθεί: Η καλή συμπίεση του μίγματος, η λίπανσή του εμβόλου και η αποτροπή εισόδου λαδιού στο χώρο καύσης, έχει στην περίμετρο του τρεις (3) σειρές ελατηρίων. Το ελατήριο της φωτιάς ή πρωτεύον Το δεύτερο (μεσαίο) ελατήριο Το ελατήριο απόξεσης, που καθαρίζει τα τοιχώματα του κυλίνδρου από το λάδι που έχει εκτοξευτεί σε αυτά. Από την εκτόξευση λαδιού στον χώρο του κυλίνδρου με το έμβολο θα πρέπει να εξασφαλίζεται και η λίπανση των κινούμενων μερών πάνω στο έμβολο. Που είναι ο πείρος του εμβόλου και η σύνδεσή του με το έμβολο και τον διωστήρα.
Σύστημα Λίπανσης Car Engine Oil Lubrication Automotive Appreciation Part 9 YouTube https://www.youtube.com/watch?v=efe43snblmi VIDEO 5 1 2
Βλάβες στο Σύστημα Λίπανσης Μικρή παροχή αντλίας λαδιού Ελαττωματική λειτουργία της βαλβίδας ρύθμισης πίεσης Έμφραξη του φίλτρου λαδιού Υπερβολική κατανάλωση λαδιού Κακή απαγωγή των αναθυμιώσεων (εξαερισμός του κινητήρα) Αναπτυσσόμενα φορτία στο έδρανο ολίσθησης κατά τη λίπανση Συνέπειες ανεπαρκούς λίπανσης εδράνου
Χρησιμοποιούμενα Λιπαντικά στο Σύστημα Λίπανσης Μονάδες: Δυναμικού ιξώδους: 1 cp = 1 mpa s= 0.001 Pa s= 0.001 N s m 2 = 0.001 kg m 1 s 1 Κινηματικού ιξώδους: 1 cst = 1 mm 2 s 1 = 10 6 m 2 s 1.
Σύστημα Λίπανσης 18 Engine Lubrication System and Components YouTube https://www.youtube.com/watch?v=wv7uuat62lm VIDEO 5 1 3
Σύστημα Ψύξης Οι κινητήρες μπορεί να είναι ΥΔΡΟΨΥΚΤΟΙ ή ΑΕΡΟΨΥΚΤΟΙ Ο κινητήρας παράγει ενέργεια μετατρέποντας τη χημική ενέργεια του καυσίμου σε θερμική ενέργεια με καύση. Μέρος της συνολικής θερμότητας που παράγεται από την καύση χρησιμοποιείται για να ωθήσει το έμβολο προς τα κάτω και έτσι να παραχθεί η απαραίτητη ισχύ. Μέρος της μη χρησιμοποιούμενης θερμότητας μεταφέρεται από τα καυσαέρια μέσω της βαλβίδας εξαγωγής στο περιβάλλον. Η υπόλοιπη θερμότητα απορροφάται από τον ίδιο τον κινητήρα, ο οποίος αυξάνει τη θερμοκρασία του. Η θερμοκρασία των υλικών του κινητήρα δεν πρέπει να ξεπεράσει τα λειτουργικά τους όρια. Η θερμότητα του κινητήρα απορροφάται από ένα ψυκτικό μέσο προκειμένου να διατηρείται η θερμοκρασία του κινητήρα εντός του κανονικού εύρους λειτουργίας του.
Σύστημα Ψύξης Υδρόψυκτου Κινητήρα Ένα τυπικό σύστημα ψύξης υδρόψυκτου κινητήρα αποτελείται από: ψυγείο, ανεμιστήρα, αντλία νερού, Ψυκτικό υγρό, θερμοστάτη, Δοχείο ψυκτικού υγρού, μονάδα θέρμανσης θαλάμου επιβατών και τις απαραίτητες σωληνώσεις για την κυκλοφορία του ψυκτικού
Σύστημα Ψύξης Υδρόψυκτου Κινητήρα Λειτουργία υδρόψυκτου συστήματος ψύξης: Όταν ξεκινήσει ο κινητήρας, η αντλία νερού που υπάρχει για την κυκλοφορία του ψυκτικού υγρού, αρχίζει να το αντλεί από την κάτω δεξαμενή του ψυγείου και να το στέλνει γύρω από τους κυλίνδρους του κινητήρα μέσω των διόδων ψυκτικού που υπάρχουν. Η ροή του ψυκτικού υγρού είναι από την κάτω δεξαμενή του ψυγείου μέχρι το σώμα (μπλόκ) του κινητήρα, στη συνέχεια στην κυλινδροκεφαλή και τελικά προς την έξοδο για το ψυγείο. Το ψυκτικό υγρό περνώντας από τα τοιχώματα των κυλίνδρων αρχίζει να απορροφά τη θερμότητα που παράγεται από τη διαδικασία καύσης και διαχέεται προς τα μέταλλα. Ο θερμοστάτης που υπάρχει στη έξοδο προς το ψυγείο περιορίζει τη ροή του ψυκτικού έως ότου η θερμοκρασία του αυξηθεί πάνω από τη θερμοκρασία λειτουργίας του κινητήρα, η οποία είναι συνήθως 80 95 C.
Σύστημα Ψύξης Υδρόψυκτου Κινητήρα Λειτουργία Θερμοστάτη: Ο θερμοστάτης λειτουργεί ως βαλβίδα ρύθμισης για τον έλεγχο της ροής του ψυκτικού μέσου προς το ψυγείο και για τη διατήρηση της θερμοκρασίας του κινητήρα στο βέλτιστο εύρος. Αποτελείται από ένα θάλαμο γεμάτο με ειδικό κερί και μια ράβδο που πιέζεται από αυτό. Όταν το ψυκτικό υγρό που διέρχεται από τον θερμοστάτη φθάσει στην κατάλληλη θερμοκρασία (συνήθως 90 C), το κερί αρχίζει να τήκεται. Η τήξη προκαλεί θερμική διαστολή του κεριού, η οποία με τη σειρά της ωθεί τη ράβδο και έτσι επιτρέπει στο ψυκτικό να περνά από αυτόν. Το ψυκτικό υγρό περνώντας από τη βαλβίδα θερμοστάτη εισέρχεται στην επάνω δεξαμενή του ψυγείου μέσω του άνω σωλήνα του ψυγείου.
Σύστημα Ψύξης Υδρόψυκτου Κινητήρα Ψύξη Ψυκτικού Υγρού: Μετά τη δίοδο του Ψυκτικού από το θερμοστάτη αυτό εισέρχεται στην άνω δεξαμενή του ψυγείου. Μέσα από τις λεπτές σωληνώσεις του ψυγείου το ψυκτικό ρέει προς τα κάτω και αποδίδει τη θερμότητά του στον αέρα που ρέει στο διάστημα μεταξύ των επίπεδων σωλήνων. Υπάρχει ανεμιστήρας που αυξάνει το ρεύμα του αέρα και έτσι αυξάνει το ρυθμό μεταφοράς θερμότητας. Ο ανεμιστήρας ενεργοποιείται από ένα θερμοστατικό διακόπτη που βρίσκεται μετά το θερμοστάτη. Για καλύτερη απόδοση ψύξης, η περιοχή μεταφοράς θερμότητας αυξάνεται περαιτέρω με πτερύγια που είναι επικολλημένα στους επίπεδους σωλήνες. Όταν το ψυκτικό φτάσει στην κάτω δεξαμενή του ψυγείου, η θερμοκρασία του έχει μειωθεί σημαντικά Αυτό το κρύο ψυκτικό κυκλοφορεί ξανά πίσω και γύρω από τους κύλινδρους του κινητήρα και ο κύκλος επαναλαμβάνεται.
Σύστημα Ψύξης Υδρόψυκτου Κινητήρα Αντιμετώπιση Διαστολής Ψυκτικού: Το εισερχόμενο ψυκτικό στην άνω δεξαμενή του ψυγείου, λόγω της διαστολής του από την υψηλή θερμοκρασίας του, υπάρχει η πιθανότητα δημιουργίας υψηλής πίεσης που μπορεί να σταματήσει τη ροή του. Για να αποφευχθεί αυτό, η άνω δεξαμενή είναι εφοδιασμένη με βαλβίδα ρύθμισης πίεσης, η οποία ανοίγει όταν η πίεση στο σύστημα αυξάνεται πέραν της επιθυμητής τιμής. Το άνοιγμα της βαλβίδας αυτής επιτρέπει στο υψηλής πίεσης ψυκτικό να ρεύσει μέσα στο δοχείο υπερχείλισης του ψυκτικού μέσου.
Σύστημα Ψύξης Υδρόψυκτου Κινητήρα Θέρμανση Θαλάμου Επιβατών: Το ψυκτικό υγρό χρησιμοποιείται και για τη θέρμανση του χώρου των επιβατών. Σε αυτή την περίπτωση, όταν ενεργοποιηθεί το σύστημα θέρμανσης του θαλάμου των επιβατών, ανοίγει η βαλβίδα διέλευσης θερμού υγρού προς το καλοριφέρ του οχήματος. Το ψυκτικό υγρό φτάνει, κυκλοφορεί μέσα από ένα εναλλάκτη (ψυγείο) και επιστρέφει προς τον κινητήρα, μέσω εύκαμπτων σωλήνων. Ένας φυσητήρας στέλνει αέρα μέσα από τον εναλλάκτη ο οποίος εισέρχεται στο χώρο των επιβατών, μεταφέροντας θερμότητας από το ψυκτικό μέσο στον αέρα που ρέει στο εσωτερικό του θαλάμου επιβατών.
Σύστημα Ψύξης Υδρόψυκτου Κινητήρα How Car Cooling System Works YouTube https://www.youtube.com/watch?v=v7inc4lopgs VIDEO 5 2 1
Σύστημα Ψύξης Υδρόψυκτου Κινητήρα Χρησιμοποιούμενο ψυκτικό υγρό: Μείγμα νερού με αιθυλική γλυκόλης στο οποίο το ποσοστότηςαιθυλικήςγλυκόληςκυμαίνεταιαπό25 60%. Οι απαιτήσεις από το ψυκτικό υγρό είναι: Υψηλή ειδική θερμοχωρητικότητα και καλή θερμική αγωγιμότητα Ρευστότητα εντός του θερμοκρασιακού εύρους λειτουργίας Χαμηλό σημείο πήξης Υψηλό σημείο τήξης Να μην οξειδώνει τα μέταλλα Χημική ισορροπία πάνω από το θερμοκρασιακό εύρος λειτουργίας Να μη δημιουργεί αφρούς Χαμηλή αναφλεξιμότητα, υψηλό σημείο ανάφλεξης Χαμηλή τοξικότητα, με μη δυσάρεστη οσμή Λογικό κόστος, διαθέσιμο σε μεγάλες ποσότητες
Σύστημα Ψύξης Αερόψυκτοι Κινητήρες Είναι οι κινητήρες όπου η ψύξη τους γίνεται με την κίνηση του αέρα μέσα από τα μηχανικά μέρη των επιμέρους στοιχείων του, που έχουν ανάγκη ψύξης.
Σύστημα Ψύξης Αερόψυκτοι Κινητήρες Επιμέρους στοιχεία που υπάρχουν σε αερόψυκτους κινητήρες: Πτερύγια στα τμήματα που έχουν ανάγκη ψύξης Ανεμιστήρας προώθησης αέρα Ψυγείο λαδιού για την ψύξη του κινητήρα μέσω του συστήματος λίπανσης