مشاهده مطلب
مشاهده مطلب
تاریخ انتشار : ۲ اردیبهشت ۱۴۰۲ |
موضوع : فنی - آموزشی
سیستم خنک کننده موتور خودرو چیست و چگونه کار می کند؟
موتور خودرو در جریان سیکل کاری خود و در مرحله احتراق، گرمای زیادی را تولید می کند. در حقیقت حدود ۷۰درصد انرژی بنزینی که در موتور خودرو سوزانده می‌شود به‌صورت انرژی گرمایی آزاد می‌شود و دمای احتراق موتور می‌تواند به بالای ۱۰۰۰درجه سانتی‌گراد برسد. دمای ناشی از احتراق مخلوط سوخت و هوا آنقدر بالا است که به‌راحتی می‌تواند اجزا فلزی موتور را آب کرده و موتور را از کار بیاندازد. با در نظر گرفتن این مسایل موتور خودروهای درون‌سوز نیازمند سیستمی جهت دفع این گرمای تولید شده هستند و سیستم خنک کننده موتور خودرو دقیقا همین نقش را دارد.
بخشی از انرژی گرمایی تولید شده از طریق گازهای خروجی اگزوز از موتور خارج می‌شود و در مسیر خروجی و در طول فاصله میان منیفولد دود تا خروجی اگزوز، دمای خود را در تبادل انرژی با هوا از دست می‌دهند اما برای دفع انرژی گرمایی از بدنه موتور باید راه‌حلی جداگانه در نظر گرفت. به این ترتیب سیستم خنک کننده موتور خودرو وظیفه دارد دمای بدنه موتور را پایین بیاورد. در این نقاله به بررسی این سیستم و اجزای آن و چگونگی کارکرد این سیستم می‌پردازیم.
در نظر داشته باشید سیستم‌های خنک کننده بر پایه هوا و سیستم‌های خنک کننده بر پایه روغن نیز پیش از این در خودروها نصب می‌شده‌اند که البته امروزه عمومیت ندارند. به همین دلیل در این بخش، به سیستم خنک کننده موتور خودرو بر پایه آب می‌پردازیم. این سیستم در خودرو های فونیکس و محصولات مدیران خودرو نصب می‌شود و در تمام سال‌هایی که محصولات این برندها در بازار ایران حضور داشته‌اند توانسته کارآیی خود را نشان دهد.
اجزا سیستم خنک کننده موتور خودرو
به‌طور کلی در سیستم خنک کننده موتور خودرو مبتنی بر آب، دمای داخلی موتور از طریق شبکه‌ای از لوله‌ها جذب آب می‌شود. آبی که اکنون گرم شده است باید بتواند دمای بالای خود را در تبادل با هوا از دست بدهد و به همین دلیل در ادامه مسیر در معرض دمای پایین‌تر از خود قرار می‌گیرد تا انرژی گرمایی را از دست بدهد و بار دیگر به موتور بازمی‌گردد. با در نظر گرفتن این دید کلی اجزای سیستم خنک کننده خودرو شامل موارد زیر است:
- مجاری انتقال آب: در بخش‌های نیازمند خنک کاری مجاری متعددی برای انتقال آب وجود دارد. جریان آب در این مجاری باعث جذب گرمای اجزای موتور می‌شود
- مایع خنک کاری: هرچند وظیفه اصلی خنک کاری به‌طور سنتی در موتور بر عهده آب است اما در حالت ایده‌آل مایع خنک کاری مخلوطی از آب و اتیلن گلیکول است که در اصطلاح عمومی به آن ضد یخ می‌گویند.
- پمپ آب: این قطعه، پمپ دورانی گریز از مرکزی است که به‌منظور گردش سریع و راحت آب موجود در رادیاتور و در اطراف موتور بکار می‌رود و حرکت آن از طریق موتور تامین می‌شود، به این صورت که چون همیشه در قسمت پائین رادیاتور آب خنک و در بالای آن آب گرم (برگشت داده شده از موتور)وجود دارد، لذا برای رساندن آب جهت خنک کردن قطعات موتور از شیلنگ پائین رادیاتور، آب به‌وسیله مکش حاصل از واترپمپ وارد کانال‌های بدنه سیلندرهای موتور شده و پس از گردش در اطراف سیلندرها و خنک کردن آن‌ها، در حالیکه خود آب مقداری گرم شده از طریق کانال‌های سیلندر به گرم‌ترین نقطه موتور که سر سیلندر است هدایت می‌شود و پس از عبور از اطراف سوپاپ‌ها و شمع‌ها و خنک کردن آن‌ها از طریق ترموستات و لوله‌های بالا جهت خنک شدن مجدد وارد رادیاتور می‌شود.
- رادیاتور: مخزنی با کانال‌های کوچک که وظیفه آن انتقال حرارت موجود در آب در تماس با هوای محیط است. جنس رادیاتور اغلب مسی است. رادیاتور وظیفه دارد جریان عبوری آب داغ را در معرض هوا قرار دهد تا آب گرمای خود را از دست بدهد. داخل رادیاتور شبکه‌ای از لوله‌های کوچک با تعداد بالا قرار دارد.
- درپوش یا درب رادیاتور: کل سیکل کاری سیستم خنک کننده موتور در یک فرآیند بسته انجام می‌شود به این معنی که در این سیکل آب از سیستم خارج نمی‌شود. بسته بودن سیکل کاری سیستم خنک کننده علاوه بر آنکه باعث جلوگیری از هدر رفتن آب می‌شود، با افزایش فشار در سیستم دمای جوش آب را بالا می‌برد به این معنی که آب که در سطح دریا باید در ۱۰۰درجه به جوش بیاید، در این سیکل بسته می‌تواند به دمای بالاتر از ۱۲۵درجه نیز دست پیدا کند در حالیکه همچنان مایع است. وقتی‌که مایع در طول مسیر سیستم خنک کاری، گرم می‌شود عملا منبسط شده و فشار آن بالا می‌رود. درب رادیاتور تنها محلی است که افزایش فشار ایجاد شده، می‌تواند به‌طور کنترل شده از آن خارج شود. بنابراین، فنر درب رادیاتور را به نحوی طراحی می‌کنند که کارکردی متناسب با حداکثر فشار ایجاد شده داشته باشد.
- پروانه: زمانی که خودرو در حال حرکت با سرعت بالا است معمولا جریان هوای لازم برای خنک کردن موتور تامین می‌شود اما در زمان حرکت با سرعت پایین نیاز است جریان هوا به‌صورت مصنوعی تولید شود. پروانه این وظیفه را بر عهده دارد. در گذشته نیروی لازم برای حرکت این پروانه از موتور خودرو تامین می‌شد اما در موتورهای جدیدتر از فن‌های برقی استفاده می‌شود.
- ترموستات: شیر اطمینان یا سوپاپی است که وظیفه آن ثابت نگهداشتن دمای آب موتور است. این شیر اطمینان در مسیر راه آب موتور به رادیاتور قرار دارد و در صورتی که دمای آب موتور از حد مشخصی فراتر بروند، باز شده و مسیر آب به رادیاتور را باز می کند. در غیر این صورت آب در سیکل داخلی موتور می‌چرخد.
- منبع انبساط: منبع انبساط ظرفی است پلاستیکی که در کنار رادیاتور نصب می‌شود. هنگام جوش آوردن و گرم شدن بیش از حد موتور، آب اضافی رادیاتور با باز شدن سوپاپ فشار در رادیاتور از طریق شیلنگ سر ریز وارد منبع انبساط می‌شود و بدین ترتیب از هدر رفتن آب جلوگیری می‌شود. خودروهای قدیمی فاقد این بخش هستند و آب سر ریز شده از موتور خارج می‌شود.
سیستم خنک کننده موتور خودرو چگونه کار می کند؟
همان‌طور که گفتیم، موتور خودرو در فرآیند کاری خود گرمای زیادی تولید می کند. این گرما باید به شکلی از قطعات موتور (و به‌طور مشخص قطعات فلزی موتور) دور شود چراکه در غیر این صورت، دمای این قطعات بیش از حد بالا رفته و ممکن است تغییر شکل بدهند یا حتی به نقطه ذوب برسند.
فلز به‌طور کلی رسانای گرما است و به همین دلیل بخشی از گرمای تولید شده در اثر کارکرد موتور، از بدنه موتور دفع می‌شود. به‌علاوه، روغن موتور نیز می‌توان بخشی دیگر از گرمای تولید شده در موتور را جذب کرده و از موتور دور کند. باوجود همه این‌ها، گرمای تولید شده در اثر کارکرد موتور خودرو آنقدر بالا است که تنها با اتکا به این دو عامل، موتور خنک نمی‌شود و اینجا است که سیستم خنک کننده موتور خودرو نقش خود را بازی می کند.
قبل از پرداختن به سوال اصلی این بخش که سیستم خنک کننده موتور چگونه کار می کند، باید در نظر بگیرید این سیستم، یک سیکل بسته است به این معنا که سیال در داخل آن جریان دارد و در حالت طبیعی نیازی به افزودن سیال نیست.
سیستم خنک کننده موتور خودرو، وظیفه دارد دما را از بخش‌های گرم موتور بگیرد و آن را دفع کند. برای این منظور، این سیستم به یک سیال متکی است که به‌طور معمول ترکیب آب و ضد یخ و یا مایعی به نام کولانت است. بدون توجه به نوع سیال، یک پمپ در سیستم وجود دارد که نیروی خود را از موتور می‌گیرد و وظیفه به گردش درآوردن سیال را بر عهده دارد. این سیال، در مسیر خود، از طریق مجراهایی به نزدیکی نقاط گرم موتور می‌رسد و این مسیرها در بلوک سیلندر (کناره سیلندرها) و در سر سیلندر (نزدیکی سوپاپ و مجرای خروج دود) قرار دارند. علت این طراحی آن است که در این بخش‌ها، به دلیل انفجار مخلوط سوخت و هوا، بیشترین گرما وجود دارد.
سیال با گذر از این بخش‌ها، گرما را به خود جذب می کند و باعث می‌شود بدنه موتور خنک شود. با توجه به دمای بالای این بخش‌ها، گرمای جذب شده می‌تواند به‌سرعت باعث تبخیر سیال شود. به همین دلیل باید راهی برای خنک کردن آن پیدا کرد. سیال در ادامه مسیر خود، به سمت رادیاتور حرکت می کند، جایی که از سطح وسیعی از لوله‌های فلزی نازک (شبکه‌های آلومینیوم یا مس که رسانایی بالایی دارند) عبور می کند. در این شرایط، سیال به دلیل برخورد با هوا، دمای خود را از دست می‌دهد و خنک می‌شود و می‌تواند بار دیگر مسیر خود را تکرار کند.
برای افزایش سرعت خنک شدن سیال، از یک فن (فن رادیاتور) استفاده می‌شود. در زمان حرکت خودرو؛ هوای ورودی از بیرون می‌تواند تا حدی باعث خنک شدن سیال شود اما در زمان گرم بودن هوا یا سرعت کم خودرو، فن رادیاتور وظیفه دارد هوا را به سمت رادیاتور پرتاب کند تا سیال زودتر خنک شود.
در این زمینه مطلبی در زمینه مراقبت از موتور خودرو را نیز پیش از این منتشر کرده‌ایم که می‌توانید مطالعه کنید.
عوامل جوش آمدن خودرو
همه ما گاهی اوقات خودرویی را در کنار جاده دیده‌ایم که درب موتورش را بالا زده و از موتور آن بخار با شدت زیادی خارج می‌شود که اصطلاحا به آن جوش آمدن موتور گفته می‌شود. در زیر به برخی از عوامل جوش آمدن اشاره شده است:
- پاره شدن تسمه پروانه یا شل بودن آن (در خودروهای قدیمی)
- خرابی فن رادیاتور، قطع سیم‌های جریان، مشکل در فیوز و یا فشنگی آب (در خودروهای دارای فن برقی)
- کم بودن آب رادیاتور
- کثیف بودن رادیاتور و گرفتگی شیارهای آن به‌گونه‌ای که مانع از جریان هوای مناسب در رادیاتور و تبادل حرارت شود.
- کار نکردن واتر پمپ (پمپ آب)
- خراب بودن ترموستات به‌گونه‌ای که عمل باز کردن مسیر آب را در دمای بالا به‌خوبی انجام ندهد.
- استفاده زیاد از دنده‌های سنگین که بار موتور را بالا برده و دما را بالا می‌برد در حالیکه سرعت خودرو بالا نیست.
- نامیزانی سوپاپ‌ها
- عدم تنظیم فاصله پلاتین
- کثیف بودن فیلتر هواکش کاربراتور
- خرابی درب رادیاتور. در این حالت از یک‌سو آب از رادیاتور سر ریز شده و از سوی دیگر دمای جوش آب پایین می‌آید که هر دو باعث بالا رفتن دمای موتور و جوش آوردن آن می‌شود.
- سوراخ بودن رادیاتور
- خرابی آب پخش‌کن واترپمپ
- گرفتن لوله خروج بخار آب در رادیاتور
- گرفتگی لوله‌های داخلی رادیاتور و یا مجاری آب موتور در اثر نشت رسوبات آب
نکاتی پیرامون نگهداری از رادیاتور خودرو
با توجه به نقش مهم رادیاتور در سیستم خنک کننده خودرو، در این بخش، مروری بر مهم‌ترین نکات در زمینه نگهداری از رادیاتور خودرو می‌پردازیم:
- سیال درون رادیاتور ترکیبی از آب و اتیلن گلیکول است . در دراز مدت آب ترکیب مورد نظر تبخیر می‌شود و سطح آب رادیاتور پایین می‌آید. جهت جبران آب تبخیر شده، توصیه می‌شود از مایع رادیاتور که آب فاقد املاح است استفاده کنید. آب شهری در دراز مدت در سیستم خنک کننده رسوب می کند.
- همواره سطح آب سیال را چک کنید. این مسئله را مدنظر داشته باشید که درون رادیاتور باید تا علامت مشخص شده (ماکزیمم مقدار) از سیال پر شود.
- از وارد آوردن ضربه به پره‌های رادیاتور خودداری کنید.
- جهت تمیز کردن رادیاتور دارید آب را با فشار پایین از پشت رادیاتور به سطح پره‌ها بپاشید. انجام این کار به‌خصوص در صورتی که به‌طور دائم در جاده تردد می‌کنید توصیه می‌شود. به‌مرور حشرات مرده و سایر ذرات ریز، باعث کاهش ظرفیت خنک کنندگی رادیاتور می‌شوند.
- در صورتی که خودرو شما جوش آورده شده باشد از باز کردن درب رادیاتور جدا خودداری کنید. امکان آسیب‌های جدی همراه با سوختگی برای شما وجود دارد. بهتر است در حالت موتور روشن، آب به سطح پره‌های رادیاتور پاشیده شود و آب نیز از طریق منبع انبساط اضافه شود. در صورت امکان بخاری ماشین را نیز روشن کنید تا سرعت خنک شدن موتور افزایش یابد.
- برای ایجاد دمای یکنواخت در هنگام کارکرد موتور در تابستان و زمستان هیچ‌گاه ترموستات را از مدار گردش مایعات خنک کننده خارج نکنید.
- در نظر داشته باشید مایع درون سیستم خنک کننده در زمان کار خودرو تحت فشار بالا است. حتی وقتی آمپر آب، نشان از جوش آوردن خودرو ندارد مایع درون سیستم با فشار زیاد آماده خروج است. در این شرایط نیز در زمان باز کردن درب رادیاتور احتیاط کنید.
- اگر در خودروهای دارای منبع انبساط، به هر دلیلی درب رادیاتور باز شد، باید خودرو توسط تعمیرکار هواگیری شود. ورود هوا به سیستم باعث کاهش ظرفیت خنک کنندگی می‌شود.
مشاوره خرید محصولات مدیران خودرو (نقدی | اقساطی) برای اطلاع از جدیدترین شرایط فروش محصولات مدیران خودرو (ام وی ام | فونیکس) به صورت نقدی و اقساطی، شماره خود را درج کنید.
ثبت نظر