Jakie rodzaje układów chłodzenia występują we współczesnych pojazdach?

Rozróżniamy układy chłodzenia bezpośrednie i pośrednie, jest to podstawowy podział ze względu na sposób przekazywania energii do otoczenia.

Bezpośrednie układy chłodzenia

Układy chłodzenia bezpośrednie są to układy, w których następuje bezpośrednia wymiana ciepła między gorącymi ściankami elementów urządzenia, a otaczającym je powietrzem. W przypadku silnika spalinowego elementami tymi będą cylindry, głowica. Intensywność chłodzenia jest tym większa, im większą jest powierzchnia oddawania ciepła oraz im większa jest prędkość opływającego je powietrza. Z tego względu w silnikach chłodzonych bezpośrednio występuje użebrowanie bloku silnika i głowicy. Dodatkowo stosuje się również wentylatory nadmuchowe zapewniające zwiększoną prędkość przepływu powietrza. W silniku chłodzonym powietrzem temperatura ścianek cylindra i głowicy może będzie wyższa niż w silniku chłodzonym cieczą. Temperatura ścianek cylindrów współcześnie produkowanych silników z układem chłodzenia bezpośredniego wynosi ok. 200°C, a w niektórych silnikach osiąga nawet 250°C. Temperatura ścianek głowicy jest jeszcze wyższa np. między zaworami, dopuszczalna jest niekiedy temperatura do 280°C. W celu zwiększenia powierzchni oddającej ciepło ścianki cylindrów głowic silników chłodzonych powietrzem są odpowiednio użebrowane. Powierzchnia żeber nie może być zbyt duża, aby nie zwiększać niepotrzebnie masy silnika. Wcięcia w głowicy i bloku nie mogą być zbyt duże, żeby nie zmniejszyły sztywności całej konstrukcji. 

Pośrednie układy chłodzenia

Układy chłodzenia pośrednie są to układy obecnie najczęściej występujące w silnikach spalinowych w pojazdach. Zasada ich działania polega na tym, że ciepło wytwarzane przez silnik jest odprowadzane do powietrza przez czynnik pośredni, nazywany cieczą chłodzącą. Ciecz chłodząca oddaje ciepło w wymienniku ciepła — chłodnicy. W tego typu układach blok i głowica silnika muszą posiadać odpowiednie kanały. Kanały te są tak wykonane, aby doprowadzać ciecz chłodzącą do każdego elementu wydzielającego ciepło, muszą otaczać płaszczem wodnym tuleje cylindrowe w bloku silnika. Kanały są widoczne wokół cylindrów na rysunku 1.

W głowicy muszą zapewniać odpowiednie chłodzenie komory spalania oraz kanałów dolotowych i wylotowych z cylindra. W szczególności muszą odprowadzać ciepło ze ścianek komory spalania i kanałów wydechowych. Kanały w bloku i głowicy nie mogą mieć zbyt małej średnicy, ponieważ po długotrwałej eksploatacji silnika mogłyby uleć zamuleniu. Pomimo stosowania coraz lepszych cieczy chłodzących i coraz lepszych materiałów na bloki i głowice, nadal części te ulegają korozji. W przypadku silników z chłodzeniem pośrednim można spotkać dwa rodzaje rozwiązań układu cylindrów - z suchymi lub mokrymi tulejami cylindrowymi. 

Układ z suchymi tulejami cylindrowymi

Układ z suchymi tulejami cylindrowymi polega na tym, że ciecz chłodząca nie ma bezpośredniego kontaktu z tulejami cylindrowymi. Tuleje cylindrowe są obsadzone w gniazdach wykonanych w kadłubie silnika. Jest to starsze rozwiązanie, które powoduje słabsze odprowadzanie ciepła w stosunku do układu z mokrymi tulejami, ponieważ ciepło z cylindra jest odprowadzane mniejszą powierzchnią oraz musi przenikać przez grubszą ściankę cylindra. Przez co układ chłodzenia także posiada większą bezwładność i są w stanie odprowadzić mniejsze ilości energii np. przy nagłej zmianie obciążenia silnika. Dodatkowo takie rozwiązanie zwiększa masę samego silnika. Przykład takiego rozwiązania widoczny na rysunku 2.

Układ z mokrymi tulejami cylindrowymi

Układ z mokrymi tulejami charakteryzuje się tym, że ciecz chłodząca ma bezpośredni kontakt z tulejami cylindrowymi na całej ich powierzchni. Jest to najnowsze rozwiązanie. Bezpośredni kontakt cieczy chłodzącej z tulejami cylindrowymi zapewnia bardzo dobre odprowadzenie ciepła z cylindra, jest to szczególnie ważne w silnikach o dużych mocach i wysokich prędkościach obrotowych. Rozwiązanie takie wymaga zastosowania lepszych materiałów na blok cylindrowy i innej jego konstrukcji. Jest to rozwiązanie droższe, ale umożliwia skuteczniejszy odbiór energii z cylindrów. Przykład takiego rozwiązania na rysunku 3. 

Kolejnym podziałem, jaki możemy wykonać w przypadku układów chłodzenia jest podział ze względu na rodzaj obiegu czynnika chłodzącego. Rozróżniamy układy chłodzenia o obiegu samoczynnym oraz układy chłodzenia o obiegu wymuszonym. Podział ten dotyczy zarówno układów chłodzenia bezpośredniego, jak i pośredniego.

Układy chłodzące z obiegiem samoczynnym

Układy chłodzące z obiegiem samoczynnym charakteryzują się tym, że ruch czynnika chłodzącego niezależnie czy jest to powietrze czy ciecz nie jest wspomagany - wymuszany przez żadne mechanizmy.

Bezpośrednie układy chłodzenia z obiegiem samoczynnym

W przypadku bezpośrednich układów chłodzenia z obiegiem samoczynnym silnik omywany jest powietrzem go otaczającym lub strumieniem powietrza, którego przepływ jest wywołany ruchem pojazdu. Taki sposób chłodzenia spotkamy w motocyklach lub innych pojazdach nieobudowanych quady, buggy. W przypadku, gdy w silniku jest więcej niż jeden cylinder zaleca się takie ich ułożenie, aby każdy otrzymywał chłodne powietrze.Dlatego nie zaleca się ustawienia cylindrów w rzędzie w stosunku do kierunku przepływającego powietrza. Chłodzenie samoczynne jest stosowane również w silnikach lotniczych - rysunek 4. Silniki lotnicze wprawdzie są znacznie bardziej obciążone cieplnie niż silniki pojazdów lądowych, ale dzięki dużej prędkości względnej powietrza omywającego mają one zapewnioną odpowiednią intensywność chłodzenia. 

Pośrednie układy chłodzenia z obiegiem samoczynnym

W układach chłodzenia pośredniego o obiegu samoczynnym, które są również nazywane układami termosyfonowymi, ruch czynnika w układzie odbywa się pod wpływem różnicy temperatury w płaszczu wodnym silnika i w chłodnicy. Ruch czynnika jest powodowany przez różnicę gęstości cieczy zimnej i gorącej. Ciecz zimna jest gęstsza od ciepłej, dzięki czemu opada w chłodnicy na dół, przez co na górę chłodnicy jest „zasysana" gorąca ciecz, w silniku zimna ciecz ogrzewa się i unosi, powodując wypychanie gorącej cieczy do chłodnicy. Intensywność chłodzenia jest regulowana przez sam silnik, bo wynika z różnicy temperatur. Im większa różnica temperatur tym szybciej krąży ciecz w układzie. W celu zwiększenia intensywności chłodzenia przepływ powietrza przez chłodnicę może być wspomagany wentylatorem. Schemat opisywanego rozwiązanie na rysunku 5, cyframi oznaczone 1 -wlew, 2 - chłodnica, 3 - silnik. 

Wady układu

Układ taki ma niestety wiele wad. Podstawową wadą jest stosunkowo powolny ruch cieczy w układzie wynikający z małej różnicy temperatur na wlocie i wylocie chłodnicy około 10°C. Powolny ruch cieczy w układzie powoduje dużą bezwładność całego układu. Ta cecha zmusza konstruktorów do stosowania dużych chłodnic oraz dużych średnic przewodów cieczy chłodzącej. Dodatkowo duża bezwładność układu może powodować lokalne wzrosty temperatury w płaszczu wodnym silnika. Z powodu tych wad układ chłodzenia samoczynny obecnie nie jest praktycznie stosowany. 

Układy chłodzące  z obiegiem wymuszonym

W układach chłodzenia o obiegu wymuszonym ruch czynnika chłodzącego wynika z pracy dodatkowych urządzeń - wentylatory, pompy itp. 

Układy chłodzenia bezpośredniego z obiegiem wymuszonym

W przypadku układów chłodzenia bezpośredniego ruch powietrza jest wymuszany przez dmuchawę - wentylator. Przy tego typu rozwiązaniach silnik jest obudowany w sposób zapewniający omywanie jego użebrowania przed strumieniem powietrza napędzanego dmuchawą. Powietrze tłoczone przez dmuchawę jest kierowane za pomocą odpowiednich przewodów i osłon. Przewody i osłony kierujące zwykle są wykonane z cienkiej blachy stalowej lub tworzywa sztucznego.

Dzięki takiemu rozwiązaniu można zyskać możliwość pełnej regulacji intensywności chłodzenia oraz równomierne chłodzenie dla wszystkich elementów silnika niezależnie od prędkości pojazdu. Obecnie takie rozwiązanie jest stosowane w nielicznych modelach, najbardziej znane to starsze modele VW „garbusa", Porsche, Fiat 126p. Aby nie przechłodzić silnika posiadającego chłodzenie wymuszone, konieczne jest zastosowanie regulacji intensywności chłodzenia. Regulacja intensywności chłodzenia jest niezbędna do prawidłowej pracy silnika, ponieważ warunki, w których on pracuje, są zmienne. Ponadto zmienia się obciążenie silnika. Najprostszą i najczęściej stosowaną metodą regulacji chłodzenia w układach bezpośrednich chłodzenia o obiegu wymuszonym jest dławienie powietrza wlatującego do dmuchawy lub wylatującego z silnika. Częściej spotykaną metodą regulacji jest dławienie powietrza wylatującego z silnika. Zamykaniem i otwieraniem wylotu powietrza z silnika zajmuje się termostat. W momencie, kiedy temperatura powietrza chłodzącego osiąga temperaturę graniczną, termostat otwiera wylot powietrza z kanałów chłodzących. Inne rodzaje regulacji intensywności chłodzenia polegają na zmianie prędkości obrotowej dmuchawy lub zmianie kąta nachylenia łopatek dmuchawy. 

Układy chłodzenia pośredniego z obiegiem wymuszonym

W układach chłodzenia pośredniego o obiegu wymuszonym jest współcześnie najczęściej stosowanym układem chłodzenia silników spalinowych w pojazdach. Obieg czynnika wymuszony - spowodowany jest przez pompę obiegową cieczy chłodzącej. Rozwiązanie takie eliminuje wszystkie wady samoczynnego układu chłodzenia pośredniego. Układ ten umożliwia zwiększenie intensywności, niezawodności, skuteczności chłodzenia. Duża intensywność chłodzenia umożliwia zmniejszenie objętości układu, dzięki czemu uzyskujemy redukcję ciężaru w porównaniu do układu termosyfonowego. Układ ten wymaga jednak większych nakładów w trakcie produkcji, ponieważ wymaga zainstalowania dodatkowych urządzeń takich jak pompa obiegowa, termostat, wentylator chłodnicy. Schemat układu chłodzenia pośredniego o obiegu wymuszonym przedstawiony jest na rysunku 6. 

Układ chłodzenia pośredniego wymuszonego – dokładny opis

W związku tym, że układ chłodzenia pośredniego wymuszonego jest obecnie najczęściej spotykanym rodzajem układu chłodzenia w samochodach, należy omówić go dokładniej. Układ chłodzenia pośredniego wymuszonego składa się z  dwóch obiegów - krótkiego i długiego. Obieg krótki jest to obieg zawierający blok silnika oraz głowicę silnika.  Obieg długi zawiera chłodnicę cieczy chłodzącej Na schemacie jest uwzględniony również obieg nagrzewnicy wnętrza, jednak nie ma on istotnego wpływu na działania całego układu chłodzenia. W układach chłodzenia pośrednich również występuje termostat, pełniąc rolę regulacyjną. Termostat jest elementem. który łączy długi obieg z krótkim, przez co pełni bardzo istotną rolę w prawidłowym działaniu układu chłodzenia W momencie, kiedy silnik jest zimny, ciecz chłodząca krąży tylko w krótkim obiegu. To znaczy, że krąży tylko w bloku głowicy silnika bez przejścia przez chłodnicę, co sprzyja szybszemu osiąganiu temperatury pracy przez silnik. W momencie, kiedy silnik rozgrzeje się, wtedy termostat otwiera długi obieg, dzięki czemu rozpoczyna się proces chłodzenia cieczy chłodzącej. Przy całkowitym otwarciu termostatu większość cieczy z silnika przepływa przez chłodnicę. Termostat jest najpopularniejszą metodą regulacji intensywności chłodzenia. Termostat zastosowany w obiegu cieczy chłodzącej niezależnie od nas otwiera lub zamyka przepływ cieczy przez chłodnicę, co jest bardzo dobrą metodą regulacji temperatury silnika poprzez odpowiednie schładzanie cieczy chłodzącej, tak aby nie powodowała przechłodzenia silnika. 

Obiegi o układzie otwartym i zamkniętym 

W przypadku pośrednich układów chłodzenia o wymuszanym obiegu rozróżniamy obiegi o układzie otwartym oraz o układzie zamkniętym. 

Układy chłodzenia  otwarte

Układy chodzenia pośredniego otwarte są starszym rozwiązaniem. Układy otwarte są nazywane układami bezciśnieniowymi, tzn. takie, które pracują w ciśnieniu atmosferycznym. Te układy możemy rozpoznać po otwartym zbiorniczku wyrównawczym cieczy chłodzącej - zbiorniczek posiada połączenie z atmosferą, przewodem odprowadzającym opary cieczy chłodzącej. Wadą tego typu układów jest ograniczenie maksymalnej temperatury chłodzenia poprzez temperaturę wrzenia czynnika chłodzącego. Rozwiązaniem tego problemu są układy zamknięte. 

Układy chłodzenia zamknięte

Układy chłodzenia pośredniego zamknięte są nowszym rozwiązaniem. Układy te są hermetycznie szczelne i posiadają zawór utrzymujący określone ciśnienie wewnątrz układu. Zgodnie z prawami fizyki im wyższe jest ciśnienie cieczy, tym wyższa jest jej temperatura wrzenia. Dzięki podniesieniu ciśnienia wewnątrz układu chłodzenia zwiększa nam się maksymalna temperatura cieczy chłodzącej bez doprowadzenia jej do wrzenia. Uzyskanie wyższej temperatury cieczy chłodzącej zwiększa również różnicę temperatur, jaką możemy uzyskać w obiegu, dzięki czemu zwiększamy intensywność chłodzenia. We współczesnych układach temperatura cieczy w obiegu może osiągać nawet 120-140°C. Rolę zaworu utrzymującego ciśnienie w układzie zazwyczaj pełni funkcję korek od zbiornika wyrównawczego cieczy chłodzącej. Przykładowy korek przedstawia rysunek 7. Obecnie coraz częstszym standardem staje się podawanie wartości ciśnienia roboczego, jakie utrzymuje korek w układzie. Jest to szczególnie istotna informacja w przypadku wymiany korka na nowy. 

Należy wspomnieć również o tym, że ciecz chłodząca w silniku poza podstawową funkcją — czyli chłodzeniem bloku silnika oraz głowicy ma również zadanie chłodzić podzespoły zewnętrzne silnika oraz niekiedy osprzęt. Dość powszechnym rozwiązaniem jest włączanie w obieg cieczy chłodzącej turbosprężarki zaworu EGR. Turbosprężarka podstawowe chłodzenie otrzymuje poprzez olej silnikowy, jednak przy coraz większych mocach takie rozwiązanie przestało gwarantować dostateczne chłodzenie. Z tego względu turbosprężarki posiadają dodatkowe kanały, którymi przepływa ciecz. Dodatkową zaletą takiego rozwiązania jest szybsze nagrzewanie turbosprężarki po zimnym rozruchu silnika. Podobnie zawory EGR - rysunek 8, ze względu na specyficzne warunki pracy - gorące spaliny i konieczność utrzymania określonej temperatury pracy posiadają kanały, przez które przepływa ciecz chłodząca. 

Dzięki wykorzystaniu jako czynnik chłodzący oleju krążącego w układach smarowania silnika, skrzyń biegów Iub dyferencjałów, konstruktorzy uzyskali możliwość chłodzenia tych podzespołów. 

Zastosowanie  użebrowania miski olejowej, obudowy skrzyni, dyferencjałów 

Pierwszym sposobem oddania energii cieplnej przez olej jest zastosowanie użebrowania miski olejowej lub obudowy skrzyni lub dyferencjałów na wzór silników chłodzonych bezpośrednio. Rozwiązanie to jest dość skuteczne przy mniej obciążonych podzespołach. Jedynym ograniczeniem rozwiązania jest konieczność zapewnienia dostępu powietrza do użebrowanego elementu. 

Zamontowanie chłodnicy oleju

Drugim sposobem zapewnienia chłodzenia za pośrednictwem oleju smarującego jest zamontowanie w układzie smarowania chłodnicy oleju. Rozwiązanie to dotyczy podzespołów posiadających wymuszany obieg oleju, czyli pompę oleju. Będą to głównie silniki oraz automatyczne skrzynie biegów. Zasada działania tego typu układów jest bliźniacza do działania układów z cieczą chłodzącą. Występują dwa rodzaje chłodnic oleju. tzw. chłodnice oleju wodne oraz chłodnice oleju powietrzne.

Chłodnice wodne oleju

Wodne chłodnice oleju stosowane są w silnikach chłodzonych. Najczęściej są to rurowe wymienniki ciepła, w których wymiana ciepła zachodzi między olejem i cieczą  znajdującą się w obiegu chłodzenia silnika. Są one wykonane w układzie stojącym (pionowym) lub leżącym (poziomym). Wymiary chłodnicy zależą od mocy silnika oraz ilości ciepła koniecznego do odprowadzenia przez olej. W chłodnicach wodnych najczęściej olej przepływa przez rurki (często bardzo spłaszczone), które są obmywane przez strumień cieczy chłodzącej. Zaletą chłodnic wodnych jest szybkie osiągnięcie przez olej prawidłowej temperatury pracy po rozruchu silnika, ponieważ ciecz chłodząca silnika nagrzewa się bardzo szybko i od razu podgrzewa olej. Do zalet tych chłodnic należy samoregulacja ich wydajności cieplnej, ze względu na chłodzenie cieczą o określonej temperaturze, niezależnej od obciążenia silnika.  Za wadę chłodnic wodnych można uznać ich skomplikowaną budowę, wysoki koszt oraz trudności w wykrywaniu i usuwaniu ewentualnych przecieków.Chłodnice wodne tworzą przeważnie oddzielne zespoły, przymocowane do zewnętrznych ścianek silnika lub skrzyni biegów. Połączone przewodami z układem smarowania oraz z układem chłodzenia silnika. Taka konstrukcja pozwala na łatwą obsługę i serwis chłodnicy. Obieg cieczy chłodzącej chłodnicy oleju umieszczony jest po stronie tłoczącej pompy cieczy chłodzącej. Ciecz chłodząca kierowana do chłodzenia silnika przechodzi najpierw przez chłodnicę oleju.

Chłodnice powietrzne oleju

W powietrznych chłodnicach oleju wymiana ciepła zachodzi między olejem a powietrzem chłodzącym. Chłodnice powietrzne, rysunek 9 - stosuje się zarówno w silnikach chłodzonych powietrzem jak i w silnikach chłodzonych cieczą. W silnikach chłodzonych powietrzem chłodnice oleju umieszcza się w strumieniu powietrza chłodzącego silnik. W silnikach chłodzonych cieczą chłodnice oleju umieszcza w strumieniu powietrza kierowanego przez wentylator na chłodnice cieczy chłodzącej. Ze względu na konieczność umieszczenia powietrznej chłodnicy oleju w strumieniu powietrza chłodzącego przeważnie wymagane jest zastosowanie zewnętrznych przewodów olejowych, co jest niekorzystne, dlatego przewody te powinny być możliwie jak najkrótsze i jednolite. Zaletą chłodnic powietrznych jest możliwość uzyskania większego schłodzenia oleju, gdyż nie ogranicza nas temperatura cieczy chłodzącej tak jak w chłodnicach wodnych.Poza tym chłodnice powietrzne oleju są prostsze i tańsze w wykonaniu oraz łatwiej jest odkryć i usunąć ewentualne nieszczelności. Do wad chłodnic powietrznych należy zaliczyć duże gabaryty oraz konieczność stosowania termostatów uniemożliwiających przechłodzenie oleju w przypadku pracy przy ujemnych temperaturach otoczenia. Należy pamiętać, że olej współpracujący z układami chłodzenia musi spełniać określone specyfikacje. Jest to istotne w przypadku wymiany oleju na nowy. 

Konieczność chłodzenia paliwa w układach wtryskowych wysokociśnieniowych

Dalszy rozwój układów chłodzenia został wymuszony przez intensywny rozwój techniki samochodowej oraz konieczność zapewnienia optymalnych warunków pracy. Najlepszym tego przykładem jest konieczność chłodzenia paliwa w układach wtryskowych wysokociśnieniowych, w związku z rozwojem układów wtrysku paliwa typu common rail oraz znaczącym wzrostem ciśnień w tych układach — obecnie możemy spotkać układy pracujące na ciśnieniu około 2000bar. Pojawił się problem podgrzewania paliwa w wyniku jego sprężania. Zjawisko to nabiera znaczenia w czasie dłuższej pracy silnika przy małej ilości paliwa w zbiorniku. W opisanych okolicznościach paliwo krążące w układzie wtryskowym zwiększałoby swoją temperaturę powodując silniejsze parowanie w zbiorniku paliwa. Z tego względu stosuje się chłodnice paliwa - rysunek 10. Najczęściej spotykanymi chłodnicami paliwa są wężownice wykonane z przewodu paliwowego, czasami posiadają dodatkowe radiatory. Taka chłodnica z wyglądu przypomina chłodnice, jakie mamy w domowych lodówkach. Chłodnice takie omywane są przez otaczające powietrze, montowane są na przewodach powrotnych paliwa do zbiornika. Znaleźć je można pod podwoziem lub z przodu pojazdu w strumieniu powietrza chłodnicy silnika. 

Na bardzo podobnej zasadzie działają oraz bardzo zbliżonej wyglądem chłodnice płynu hydraulicznego wspomagania układu kierowniczego - rysunek 11. Ze względu na zastosowanie pompy wspomagania układu kierowniczego mamy do czynienia z wymuszonym obiegiem płynu hydraulicznego wspomagana. Włączenie w taki układ chłodnicy jest niejako naturalnym krokiem ewolucyjnym tych układów. Chłodzenia może wymagać płyn hydrauliczny wspomagania, pracujący w układach kierowniczych ciężkich samochodów osobowych, terenowych i dostawczych. 

Kolejnym czynnikiem wymagającym chłodzenia jest powietrze zasysane przez silnik, szczególnie w przypadku zastosowania doładowania - kompresor lub turbosprężarka. 

Podobnie jak w przypadku paliwa, tak w przypadku powietrza w momencie, kiedy je sprężamy, podnosimy jego temperaturę. Chłodzenie powietrza zasilającego silniki doładowane stosuje się dla ograniczenia naprężeń mechanicznych i cieplnych, Przy wzroście temperatury powietrza zasilającego na każde 3°C wzrostu temperatury przypada 1% spadku mocy silnika. Zmniejszenie temperatury powietrza zasilającego o każde 10°C powoduje przybliżony wzrost gęstości powietrza o około 2 – 5 % i taki sam wzrost mocy silnika. Ponadto chłodzenie powietrza zasilającego silnik wpływa korzystnie na przebieg sprawności indykowanej silnika, w zależności do współczynnika nadmiaru powietrza, ale to jest temat na inny artykuł. 

Można wyróżnić następujące rodzaje systemów chłodzenia powietrza doładowującego silnik:

a) chłodzenie za pomocą cieczy chłodzącej w wymiennikach typu ciecz - powietrze, 

b) chłodzenie za pomocą powietrza atmosferycznego w wymiennikach typu powietrze —powietrze, 

c) chłodzenie za pomocą wymiany ciepła i masy poprzez odparowanie rozpylonej wody. 

Wymienniki powietrze – powietrze Intercooler

Obecnie najczęściej spotykane są wymienniki typu powietrze-powietrze, czyli tak zwane intercoolery. Konstrukcja intercoolera - chłodnicy powietrza doładowanego jest bliźniacza z konstrukcją chłodnic cieczy chłodzącej. Wewnątrz chłodnicy przepływa powietrze doładowane, które przeszło już przez kompresor lub turbosprężarkę, a z zewnątrz intercooler omywana jest przez powietrze atmosferyczne. Intercoolery są montowane w strumieniu powietrza chłodzącego chłodnicę cieczy chłodzącej. Są one montowane jako pierwsze, kolejna będzie chłodnica klimatyzacji i ostatnia będzie chłodnica cieczy chłodzącej silnik. Takie ustawienie chłodnic wynika z wymaganej temperatury do jakiej chcemy schłodzić poszczególne układy. W przypadku intercoolera możemy się spotkać z natryskiem wody na powierzchnię intercoolera. W związku z tym, woda ma większą objętość cieplną, tzn. do jej podgrzania - odparowania potrzeba więcej energii, natrysk wody na intercoolera powoduje jeszcze intensywniejsze schładzanie. Rozwiązanie to było stosowane między innymi w Subaru Impreza ST. 

Pośrednio został wywołany „do tablicy” kolejny układ - czynnik wymagający chłodzenie, czyli czynnik chłodzący w układzie klimatyzacji. 

Ostatnią grupą urządzeń, które zaczęły wymagać chłodzenia, są układy elektroniczne w samochodach — komputery. Ze względu na ich miniaturyzację oraz duże moce obliczeniowe grozi im przegrzanie. W związku z powyższym posiadają własne układy chłodzenia, najczęściej są to radiatory będące elementem obudowy - rysunek 12.  Czasami intensywność chłodzenia jest zwiększana poprzez zastosowanie wentylatora. 

Oczywiście prace nad unowocześnianiem i dopracowywaniem układów chłodzenia cały czas trwają, co chwila pojawiają się nowe rozwiązania. Główny kierunek unowocześniania układów chłodzenia polega na maksymalnym podnoszeniu sprawności poszczególnych elementów układu chłodzenia. Konstruktorzy skupiają się na jak najdokładniejszym schłodzeniu każdej części, która może być narażona na pracę w podwyższanej temperaturze. 

Eksperymenty z sodem w zaworach silnikowych

W tym celu firma Mercedes Benz rozpoczęła eksperymenty z sodem w zaworach silnikowych. Technologia ta polega na wprowadzaniu podczas procesu technologicznego sodu do zaworów silnikowych. Sód umieszczony jest we wnętrzu zaworu w kanaliku, który przebiega od grzybka do trzonka zaworowego. Sód pod wpływem temperatury zaczyna krążyć w tym kanale. Odprowadza ciepło z grzybka, który ma wyższą temperaturę, do trzonka, który ma niższą temperaturę. W ten prosty sposób grzybek zaworu, który jest praktycznie niedostępny dla jakiegokolwiek czynnika chłodzącego, jest również chłodzony i co równie ważne cały zawór ma równomierną temperaturę, dzięki czemu zmniejszają się jego naprężenia wewnętrzne. 

Włączenie w układ chłodzenia nagrzewnicy

Kolejnym pomysłem zmierzającym do szybszego osiągania temperatury pracy przez silnik, szczególnie silnik dużych pojemności podczas niskich temperatur, jest włączenie w układ chłodzenia nagrzewnicy. Nagrzewnica ta to najczęściej mały palnik zasilany paliwem zbiornika pojazdu — rysunek 13.Można również spotkać nagrzewnice elektryczną, najczęściej podłączane do zewnętrznych źródeł zasilania. Niezależenie od zasilania rolą nagrzewnicy jest podniesienie temperatury cieczy chłodzącej, a dzięki temu i temperatury silnika. Dzięki takim rozwiązaniom łatwiejszy jest rozruch silnika i zdecydowanie wydłuża się jego żywotność.

Następnym pomysłem mającym zapobiegać miejscowym przegrzaniom, po wyłączeniu silnika jest praca wentylatora chłodnicy oraz dodatkowej pompy cieczy chłodzącej do momentu osiągnięcia przez silnik bezpiecznej temperatury. 

Ważne!

Bardzo ważną kwestią w dziedzinie chłodzenia silników spalinowych w samochodach jest wpływ rozwiązań technicznych na aerodynamikę. Zagadnienie to stało się obiektem badań w połowie lat 90. Stwierdzono, ze lokalizacja poszczególnych elementów pod maską silnika jak i wlot powietrza  do chłodnicy ma bardzo duży wpływ na aerodynamikę pojazdu. A wielkość otworów wprowadzającychpowietrze do chłodnicy wpływa na kształt powierzchni czołowej pojazdu. Z badań przeprowadzonych przez firmę Opel wynika,  że większe wcale nie oznacza lepsze. W modelach Kadett Vectra są zastosowane identyczne silniki, jednak powierzchnia wprowadzenia powietrza do chłodnicy w Oplu Vectra jest o 200 cm2 większa, a różnica w temperaturze silnika przy identycznych warunkach zewnętrznych wynosi tylko 1°C. Ponadto oczywiste jest, że wielkość powierzchni czołowej wpływa również na zużycie paliwa. W trakcie badań Opel doszedł wniosku, ze bardzo ważne jest ustawienie chłodnicy względem przepływającego przez nią powietrza – prostopadle. Bardzo ważną rzeczą jest równomierne chłodzenie całej powierzchni chłodnicy. W tym celu Opel rozpoczął pracę nad zderzakami kierującymi powietrze pod odpowiednim kątem na chłodnicę cieczy. 

Chłodzenie układu hamulcowego

W tym miejscu należy wspomnieć również o chłodzeniu układu hamulcowego. Układ hamulcowy, a konkretnie jego elementy robocze, czyli tarcze hamulcowe są elementem bardzo obciążonym cieplnie. Należy pamiętać, że rolą układu hamulcowego jest zamiana całej energii kinetycznej auta związanej z ruchem na energię cieplną. Dodatkowo zamiana ta odbywa się w bardzo krótkim czasie. Większość współczesnych układów hamulcowych jest w stanie zatrzymać pojazd jadący 100 km/h w ciągu kilku sekund. Ilość energii, która jest w tym czasie przetwarzana przez układ hamulcowy jest w przybliżeniu równa energii potrzebnej do rozpędzenia tego samego pojazdu do 100 km/h w ciągu kilku sekund. Wiadomo, że w przypadku pojazdu ważącego około tony uzyskanie przyspieszenia kilkusekundowego do „setki' wymaga około 150 KW silnika (około 200 KM).

Energia taka wystarczyłaby do ogrzania powierzchni 1500 m2 - hala sportowa. Jedyną metodą chłodzenia tarcz hamulcowych jest chłodzenie w sposób bezpośredni przez omywające je powietrze. W celu intensywniejszego odbioru energii stosuje tarcze wentylowane - rysunek 14.

Aby wentylacja tarcz mogła funkcjonować we właściwy sposób, konieczne jest doprowadzenie do nich odpowiedniej ilości powietrza chłodzącego. W tym celu coraz częściej stosuje się specjalne kanały wentylacyjne w zderzakach i błotnikach samochodów mające za zadanie kierowanie strumienia powietrza na tarcze hamulcowe. Podobnie ukształtowanie felg ma za zadanie ułatwiać przepływ powietrza w obrębie elementów układu hamulcowego. Jak wygląda układ hamulcowy w trakcie intensywnej pracy, tzn. przetwarzania energii mechanicznej na cieplną, widać na rysunku 15.