مقالات
سیستم خنک کننده موتور خودرو
موتور خودرو در دمای بالا بهترین عملکرد را دارد. هنگامی که موتور سرد است، قطعات به راحتی فرسوده می شوند، آلاینده های بیشتری منتشر می کنند و موتور کارایی مناسبی نخواهد داشت. بنابراین، یکی دیگر از وظایف مهم سیستم خنک کننده خودرو این است که اجازه دهد موتور در سریع ترین زمان ممکن گرم شود و سپس دمای موتور را ثابت نگه دارد. وظیفه اصلی سیستم خنک کننده این است که اطمینان حاصل شود که موتور در دمای کاری بهینه خود کار می کند. اگر سیستم خنک کننده یا هر بخشی از آن از کار بیفتد، موتور را بیش از حد گرم می کند که می تواند منجر به مشکلات جدی بسیاری شود.
آیا تا به حال تصور کرده اید که اگر سیستم خنک کننده موتور به درستی کار نکند چه اتفاقی می افتد؟ اگر مشکل به اندازه کافی جدی باشد، گرمای بیش از حد می تواند باعث منفجر شدن واشرهای سرسیلندر و حتی ترک خوردن بلوک های موتور شود. اگر حرارت را نتوان از موتور خارج کرد، پیستون ها به معنای واقعی کلمه به داخل سیلندرها جوش داده می شوند. در این صورت باید موتور را دور بیندازید و یک موتور جدید بخرید. بنابراین، شما باید مراقب سیستم خنک کننده موتور خود باشید و نحوه عملکرد آن را یاد بگیرید.
سیستم خنک کننده خودرو شما برای حفظ دما در سطح مطلوب و اطمینان از اینکه احتراق داخلی موتور خودرو را بیش از حد گرم نمی کند، خدمت می کند. این فرآیند خنک سازی با کمک آب یا هوا کار می کند. با این حال، هر دو سیستم خنک کننده مجموعه ای از مزایای خاص خود را برای ارائه دارند.
موتور خودرو هنگام کارکردن حرارت زیادی تولید می کند و برای جلوگیری از آسیب به موتور باید به طور مداوم خنک شود. به طور کلی این کار با چرخاندن مایع خنک کننده معمولاً آب مخلوط با محلول ضد یخ از طریق گذرگاه های خنک کننده ویژه انجام می شود. برخی از موتورها با جریان هوا بر روی بدنه سیلندرهای پره دار خنک می شوند.
در اینجا، جزئیات بیشتری در مورد نحوه عملکرد سیستم خنک کننده در خودرو، اجزای آن و انواع مختلف سیستم های خنک کننده موجود خواهید یافت.
اجزای یک سیستم خنک کننده
رادیاتور
رادیاتور به عنوان یک مبدل حرارتی برای موتور عمل می کند. معمولاً از آلومینیوم ساخته می شود و دارای لوله های با قطر کم است که باله هایی به آنها متصل است. علاوه بر این، گرمای آب گرم حاصل از موتور را با هوای محیط مبادله می کند. همچنین دارای یک پلاگین زهکشی، یک دریچه ورودی، یک درپوش مهر و موم شده و یک درگاه خروجی است.
پمپ آب
وسيله اي است كه به منظور گردش سريع و راحت آب موجود در رادياتور و در اطراف موتور بكار رفته و حركت آن از طريق موتور و تسمه پروانه تامين مي گردد بدين صورت كه چون هميشه در قسمت پائين رادياتور آب خنك و در بالاي آن آب گرم (برگشت داده شده از موتور) وجود دارد، لذا براي رساندن آب جهت خنك كردن قطعات موتور از شيلنگ پائين رادياتور ،آب بوسيله مكش حاصل از واترپمپ وارد كانالهاي بدنه سيلندرهاي موتور شده و پس از گردش در اطراف سيلندرها و خنك كردن آنها ،در حاليكه خود آب مقداري گرم شده از طريق كانالهاي سيلندر به گرمترين نقطه موتور كه سرسيلندر ها مي باشد هدايت و پس از عبور از اطراف سوپاپها وشمعها و خنك نمودن آنها از طريق ترموستات و لوله هاي بالا جهت خنك شدن مجدد وارد رادياتور مي گردد.
ترموستات
وظیفه سیستم خنک‌کننده موتور کنترل و متعادل نگه‌داشتن دمای موتور است. همانطور که افزایش بیش از حد دما برای موتور مضر است، کاهش بیش از حد دما نیز برای موتور ایجاد مشکل می‌کند. ترموستات دراین‌بین نقش مهمی در این تعادل دارد. در واقع ترموستات مانند یک در بین مجموعه موتور و رادیاتور قرارداد، تا زمانی که دمای موتور به حد تعادل تعیین شده نرسیده است، اجازه خروج مایع خنک‌کننده را از موتور نمی‌دهد و این مایع داخل موتور (و البته مدار بخاری) گردش می‌کند. به‌محض رسیدن به دمای نرمال ترموستات مسیر خروج به رادیاتور را بازکرده و در نتیجه با ورود مایع خنک‌کننده به رادیاتور، دمای موتور نیز در حد تعادل باقی می‌ماند.
پروانه خنک کننده
امروزه در اکثر خودرو‌های سواری از فن‌های برقی به جای پروانه‌های مکانیکی قدیمی استفاده می‌شود. این فن‌ها در مقابل رادیاتور نصب می‌شوند و زمانی که دمای آب از مقدار معین بالاتر رفت و باز شدن ترموستات اجازه گردش آب در مدار را داد، با دمیدن هوای پر سرعت به بدنه و صفحات خنک کننده رادیاتور موجب کاهش دمای مایع خنک کننده تا میزان تعیین شده می‌شوند.
سایر اجزا
- واشر سر تایم: قطعات اصلی موتور را آب بندی می کند. از مخلوط شدن روغن، ضد یخ و فشار سیلندر جلوگیری می کند.
- مخزن سرریز رادیاتور: مخزن پلاستیکی است که معمولا در کنار رادیاتور نصب می شود و دارای یک ورودی متصل به رادیاتور و یک سوراخ سرریز می باشد. این همان مخزنی است که قبل از رانندگی در آن آب می ریزید.
- شیلنگ ها: مجموعه ای از شیلنگ های لاستیکی رادیاتور را به موتوری که مایع خنک کننده از آن عبور می کند، متصل می کند. این شیلنگ ها پس از سال ها استفاده نیز ممکن است شروع به نشتی کنند.
نحوه عملکرد سیستم خنک کننده موتور
برای توضیح نحوه عملکرد یک سیستم خنک کننده، ابتدا باید توضیح دهید که چه کاری انجام می دهد. بسیار ساده است – سیستم خنک کننده خودرو موتور را خنک می کند. اما خنک‌کردن این موتور می‌تواند کار بزرگی به نظر برسد، به‌ویژه وقتی میزان حرارتی که یک موتور خودرو تولید می‌کند را در نظر بگیرید. در مورد آن فکر کنید. موتور یک ماشین کوچک که در بزرگراه با سرعت 80 کیلومتر در ساعت حرکت می کند تقریباً 4000 انفجار در دقیقه ایجاد می کند.
در کنار تمام اصطکاک قطعات متحرک، این گرمای زیادی است که باید در یک مکان متمرکز شود. بدون سیستم خنک کننده کارآمد، موتور در عرض چند دقیقه گرم می شود و از کار می افتد. یک سیستم خنک کننده مدرن باید خنکی ماشین را در دمای محیط 115 درجه و همچنین گرما در هوای زمستان را تضمین کند.
در ویدیو زیر نحوه عملکرد سیستم خنک کننده خودرو توضیح داده شده است.
درون این سیستم چه اتفاقی می افتد؟
سیستم خنک کننده با عبور مداوم مایع خنک کننده از کانال های موجود در بلوک موتور کار می کند. مایع خنک کننده که توسط یک پمپ آب هدایت می شود، از طریق بلوک سیلندر رانده می شود. با عبور محلول از این کانال ها، گرما را از موتور جذب می کند.
با خروج از موتور، این مایع گرم شده وارد رادیاتور می شود و در آنجا با جریان هوای ورودی از کوره رادیاتور خودرو خنک می شود. سیال با عبور از رادیاتور خنک می شود و دوباره به موتور باز می گردد تا گرمای بیشتری از موتور گرفته و آن را با خود حمل کند.
بین رادیاتور و موتور یک ترموستات وجود دارد. بسته به دما، ترموستات اتفاقاتی را که برای مایع می افتد را تنظیم می کند. اگر دمای سیال از حد معینی پایین بیاید، محلول رادیاتور را دور می زند و در عوض به سمت بلوک موتور هدایت می شود. مایع خنک کننده تا زمانی که به دمای معینی برسد و شیر ترموستات را باز کند به گردش خود ادامه می دهد و می تواند دوباره برای خنک شدن از رادیاتور عبور کند.
نحوه عملکـرد موتور در انتخاب و طراحی سیستم خنک کاری تأثیر می‌گذارد و این کاملا به نوع گازهای احتراق و اجزای موتور وابسته است. وقتی موتور سرد است، کارایی پایینی دارد بنابراین سیستم خنک کاری معمولا شامل وسایلی است که زمینه فعالیت خنک کـاری نرمـال را بـرای حفظ گرمـای مناسب موتور مهیـا می‌کننـد.هنگام راه اندازی موتور دمای قطعات داخلی آن، به سرعت افزایش می‌یابد؛ پس وقتی موتور به دمای بهره برداری می‌رسد باید سیستم خنک کاری فعالیتش را آغاز کند. نمایه سیستم خنک کاری موتور برای حداقل کردن حجم و وزن رادیاتور است که در وسایل نقلیه از اهداف مهم تلقی می‌شود. باید درجه حرارت متوسط آبی که از رادیاتور عبور می‌کند حتی الامکان بالا نگه داشته شود تا اختلاف آن با درجه حرارت متوسط زیاد باشد.
البته این درجه حرارت نباید از نقطه جوش آب در فشار اتمسفر تجاوز کند زیرا در آن صورت قسمتی از آب تبخیر می شود و فشار داخل رادیاتور به شدت افزایش می‌یابد. گرچه با طراحی درپوش مناسب برای رادیاتور آب داخل تحت فشار است تا دیرتر به نقطه جوش برسد، هوا نیز باید پس از عبور از رادیاتور به اطراف بدنه موتور جریان یابد.
عملکرد سیستم خنک کننده خودرو چیست؟
عملکرد اصلی این سیستم خنک کننده این است که اطمینان حاصل شود که دمای موتور در یک سطح ثابت باقی می ماند و عملکرد بهینه آن را تضمین می کند. گرم شدن بیش از حد موتور خودرو باعث آسیب به قطعات داخلی می شود.
به طور مشابه، سیستم خنک کننده خودرو از کاهش دما در زمستان جلوگیری می کند. از این رو، عملکرد سیستم خنک‌کننده خودروی شما شامل اطمینان از گرم شدن موتور آن در سریع‌ترین زمان ممکن و حفظ آن دما بدون افت آن است. اگرچه عملکرد سیستم خنک‌کننده در خودروها بسیار ساده به نظر می‌رسد، اما کار آن به این سادگی نیست. برای ارائه دیدگاهی به این بیانیه، در اینجا یک واقعیت وجود دارد که می تواند کمک کند. بنابراین، یک ماشین کوچک که با سرعت 80 کیلومتر در ساعت حرکت می کند، در هر دقیقه حدود 4000 انفجار ایجاد می کند.
در غیاب سیستم خنک کننده کارآمد خودرو، موتور خودرو گرم می شود و به دلیل اصطکاک در قطعات متحرک از کار می افتد. یک سیستم خنک کننده موثر نه تنها گرمای اضافی را کاهش می دهد، بلکه برای حفظ تولید گرما در طول زمستان که دما می تواند به شدت کاهش یابد، کار می کند.
انواع سیستم های خنک کننده در خودروها چیست؟
دو نوع سیستم خنک کننده در خودروها وجود دارد:
سیستم هوا خنک
سیستم خنک کننده هوا خنک معمولا برای موتورهای با توان کم (بین 15 تا 20 کیلووات) استفاده می شود. بنابراین این دسته از سیستم های خنک کننده را بیشتر در موتور سیکلت ها می توان مشاهده کرد. البته در برخی از مدل های پیشرفته تر ممکن است از سیستم های هوا خنک در هواپیماها نیز استفاده کنند. کاربرد این سیستم خنک کننده در خودروهایی که در کشورهای با اقلیم سرد استفاده می شوند نیز رایج است.
در این نوع سیستم ها حرارت تولید شده در موتور از طریق بدنه سیلندر به طور مستقیم به هوای اتمسفر منتقل می شود. بنابراین برای افزایش سرعت خنک شدن موتور، باید سطح خارجی سیلندر و سرسیلندر تا جای ممکن افزایش پیدا کند. در برخی از مدل های این سیستم خنک کننده موتور، از فن برای گردش بهتر هوا در اطراف سیلندر استفاده می شود.
مزایای سیستم هوا خنک
- ضد یخ لازم نیست
- وزن کمتری دارد
- دارای طراحی ساده
- مناسب برای مکان هایی که با کمبود آب مواجه هستند
- نیازی به بیرون کشیدن آب نیست
- می تواند در فضاهای کوچک جا شود
معایب سیستم هوا خنک
- راندمان کمتر است زیرا انتقال حرارت به درستی انجام نمی شود
- در حین کار صدا تولید می کند
سیستم آب خنک
متداول ترین سیستم خنک کننده با استفاده از گردش آب گرما را کاهش می دهد. این نوع سیستم خنک کننده خودرو در انواع وسایل نقلیه سبک و سنگین استفاده می شود. همان طور که از نام آن بر می آید، از آب به عنوان سیال خنک کننده موتور استفاده می شود. آب از طریق ژاکت های اطراف سیلندر حرکت می کند و سپس از طریق رادیاتور جریان می یابد و گرما را جذب می کند. دو نوع سیستم خنک کننده وسایل نقلیه آبی وجود دارد – سیستم گردش پمپ و ترموسیفون.
مزایای سیستم آب خنک
- سرعت انتقال حرارت بالا
- معمولاً در وسایل نقلیه با اندازه و قدرت موتور بزرگتر استفاده می شود
- هدایت حرارتی بیشتر
- آب که جزء اصلی است، به راحتی قابل دسترسی است
معایب سیستم آب خنک
- رادیاتور، لوله یا مخزن ممکن است علائم خوردگی را نشان دهد
- بدون نگهداری و تمیز کردن منظم، سرعت انتقال حرارت کاهش می یابد
در بخش های فوق به عملکرد و عملکرد سیستم های خنک کننده در خودروها پرداخته ایم. این سیستم برای حفظ دمای موتور خودروی شما در سطوح لازم برای عملکرد آن ضروری است. بنابراین، اگر سیستم خنک‌کننده خودرو شما به درستی کار نمی‌کند، حتما در سریع ترین زمان ممکن به یک متخصص خودرو مراجعه نمایید.