سیستم خنک‌کاری موتور خودرو

[Hossein.B 3666]

سیستم خنک‌کاری موتور خودرو

 

موتورهای بنزینی گرچه تا حدزیادی بهبود یافته‌ و اصلاح شده‌اند، اما هنوز بازده بالایی برای تبدیل انرژی شیمیایی به توان مکانیکی ندارند. بیشترین میزان انرژی موجود در بنزین (شاید ۷۰درصد) به گرما تبدیل می‌شود و مهم‌ترین وظیفه سیستم خنک‌کاری خودرو، مراقبت و استفاده صحیح از گرمای ایجاد شده است.

در واقع، نخستین وظیفه سیستم خنک‌کاری خودرو، جلوگیری از گرم‌شدن بیش از حد مجاز خودرو ازطریق انتقال گرما به هوای بیرون خودرو است. موتور خودرو، بهترین عملکرد را در دمای مناسب و بهینه بالای خود دارد. وقتی موتور سرد است، عملکرد اجزای آن با نقصان مواجه می‌شود و بازده موتور کمتر و در نتیجه آلودگی ایجاد شده بیشتر می‌شود. بنابراین، دیگر وظیفه مهم سیستم خنک‌کاری خودرو این است که به موتور اجازه دهد با سرعت ممکن به دمای بالای بهینه و مناسب برسد و گرم شود، سپس موتور را در دمایی ثابت نگه دارد.

درون موتور خودرو، سوخت به طور دائم می‌سوزد و عمل احتراق انجام می‌شود. گرمای حاصل از احتراق، به میزان زیادی از طریق اگزوز خارج می‌شود، اما مقداری از گرمای ایجاد شده به داخل موتور رسوخ کرده و باعث افزایش دما و در نهایت گرم شدن موتور می‌شود. موتور، زمانی خوب کار می‌کند که دمای مایع سردکننده، حدود ۹۳درجه سانتی‌گراد یا حود ۲۰۰ درجه فارنهایت باشد.

در این دما: - محفظه احتراق به اندازه کافی گرم می‌شود تا احتراقی بهتر و آلودگی کمترحاصل شود. - لزجت روغن موتور کمتر و در نتیجه عملکرد اجزای آن روانتر و درنهایت میزان اتلاف توان موتور کمتر می‌شود. - فرسایش قطعات و اجزای فلزی کمتر می‌شود. ▪ دو نوع سیستم خنک‌کاری در خودرو وجود دارد که عبارتند از: ۱) سیستم خنک‌کاری با مایع (Liquid-Cooled System) ۲) سیستم خنک‌کاری با هوا (Air-Cooled System) ●

سیستم خنک‌کاری با مایع در این سیستم، برای خنک کردن موتور از لوله‌ها و مسیرهای تعبیه شده در موتور استفاده شده و مایع موردنظر دراین مسیرها گردش و جریان دارد. براثر جریان مایع در طول مسیر، گرمای موتور جذب ‌شده و موتور خنک می‌شود. بعد از اینکه مایع، گرمای موتور را جذب کرد و از موتور خارج شد، به رادیاتور یا مبدل انتقال حرارت وارد شده و بر اثر دمیدن هوا توسط فن و انتقال گرما به هوای اطراف خنک می‌شود.

[Hossein.B 3666]

● سیستم خنک‌کاری با هوا برخی خودروهای قدیمی و تعداد زیادی از خودروهای مدرن امروزی، مجهز به سیستم خنک‌کاری با هوا هستند. بدنه وبلوک موتور با پره‌های آلومینیمی پوشیده شده است تا گرمای سیلندر را به هوای اطراف منتقل کند. فنی بسیار قوی نیز تعبیه شده که هوا را با سرعت و فشار زیاد به سطح این پره‌ها می‌دمد ودرنهایت گرما را به هوای اطراف منتقل می‌کند. ● سیستم لوله‌کشی یا مسیرها و مجراهای تعبیه شده در سیستم خنک‌کاری در سیستم خنک‌کاری خودرو، مجراها (مسیرهای عبور مایع) و به اصطلاح سیستم لوله‌کشی متعددی وجود دارد. با استارت خودرو، پمپ فعال شده و مایع را به بلوک موتور ارسال می‌کند و از تمامی مسیرهای تعبیه شده می‌گذرد و وارد سیلندر می‌شود. ترموستات نیز در محل خروجی مایع از موتور واقع شده است. اگر ترموستات بسته باشد، مایع از طریق مجراهای تعبیه شده مستقیماً به مسیر اولیه پمپ باز می‌شود. البته مداری جداگانه‌ نیز برای سیستم گرمایش خودرو وجود دارد، به‌طوری که در این چرخه، مایع از سرسیلندر عبور کرده و پس از گرم شدن، دوباره به مسیر اولیه پمپ باز می‌‏گردد. در خودروهای دارای گیربکس (سیستم انتقال قدرت) اتوماتیک، مسیری جداگانه‌ نیز برای خنک‌کاری گیربکس وجود دارد. در این مکانیزم، روغن گیربکس عمل خنک‌کاری را انجام می‌دهد.

● مایع خنک‌کاری خودروها در گستره‌ای وسیع از دما‌های مختلف کار می‌کنند و به همین دلیل، مایع خنک‌کاری موجود در موتور آنها، دماهای مختلفی را شامل می‌شود. مایع خنک‌کاری مناسب باید دمای نقطه جوش بالا، دمای نقطه انجماد پایین و ظرفیت گرمایی بالایی داشته باشد. آب، یکی از مایع‌های متداول است که ظرفیت حرارتی بالایی دارد، اما فاقد نقطه انجماد پایین بوده و به همین دلیل، آب خالص برای خنک‌کاری موتور و استفاده در خودرو، مایعی مناسب نیست.

مایع خنک‌کاری مناسب و مورداستفاده در خودرو که بیشترین کاربرد را دارد، مخلوطی از آب و اتیلن گلیکول (c۲h۶o۲) یا همان ضدیخ است. افزودن اتیلن گلیکول به آب، باعث بهبود وضعیت نقاط جوش و انجماد می‌شود. دمای مایع خنک‌کننده گاهی به ۱۲۱-۱۳۵ سانتی‌گراد نیز می‌رسد. بیان این نکته ضروری است که ضدیخ، شامل ترکیباتی است که مقاومت در برابر خوردگی را افزایش می‌دهد و این امر یکی از مزایای استفاده از ضدیخ در خودرو تلقی می‌شود.

● واترپمپ این قطعه، پمپ دورانی گریز از مرکز سده‌ا است که به وسیله تسمه متصل به میل‌لنگ موتور، دوران می‌کند. هنگامی که خودرو روشن است و موتور کار می‌کند، واترپمپ مایع خنک‌کننده را در مدار خنک‌کاری به حرکت در می‌آورد. حرکت دورانی پمپ و در نتیجه نیروی گریز از مرکز ایجاد شده، باعث حرکت مایع خنک‌کننده و جریان آن درمدار سیستم خنک‌کاری می‌شود. مجرای ورودی واترپمپ در نزدیک مرکز آن قرار دارد. پره‌های پمپ، مایع خنک‌کننده را به بیرون هدایت می‌کنند. به طور کلی واترپمپ، مایع را ابتدا از موتور و سرسیلندر عبور داده و سپس به رادیاتور هدایت می‌کند.

[Hossein.B 3666]

● موتور بلوک موتور و سرسیلندر، شامل تعداد زیادی سوراخ و مجرای عبور مایع است (سطوح ماشینکاری شده با دقت بالا) که مایع خنک‌کننده از آنها عبور می‌کند. این مجراها، مایع خنک‌کننده را به نقاط بحرانی بلوک موتور و سرسیلندر که نواحی بسیار گرمی هستند، هدایت می‌کنند. دمای محفظه احتراق موتور ممکن است به حدود ۲۵۰۰ درجه سانتی‌گراد برسد. به همین دلیل، خنک‌کردن نواحی اطراف محفظه احتراق، امری بسیار مهم است. موتور خودرو نباید مدت زیادی بدون آب یا مایع خنک‌کننده کار کند زیرا دما تا اندازه‌ای بالا می‌رود که باعث ذوب و جوش خوردن و چسبیدن پیستون به سیلندر می‌شود و این به معنی تخریب موتور است. امروزه تحقیقات و پژوهش‌های مهندسین خودرو، معطوف به کاهش نیاز به سیستم خنک‌کاری موتور در حرکت است. به‌نحوی که می‌توان از سرایت گرمای بسیار بالای ایجاد شده در محفظه احتراق به بلوک سیلندر و قطعات فلزی موتور، جلوگیری کرد. این کار به وسیله ایجاد نوعی پوشش در سطوح داخلی بالای سرسیلندر انجام می‌شود که عموماً لایه‌ای نازک از سرامیک است. سرامیک، هدایت‌کننده بسیار ضعیف گرماست و در نتیجه، گرمای کمتری را به قطعات فلزی انتقال می‌دهد.

● رادیاتور این قطعه، نوعی مبدل حرارتی است که برای انتقال گرمای مایع خنک‌کننده به هوا (با دمیدن فن به آن) طراحی شده است. در بیشتر خودروهای مدرن، از رادیاتورهای آلومینیمی استفاده می‌شود که از سطوح و ردیف‌های به هم لحیم شده و جوش خورده لوله‌ها و پره‌های آلومینیمی ساخته شده است. مایع ضمن عبور از لوله‌ها و در تقابل با هوای اطراف گرمای خود را از دست داده و خنک می‌شود.

مقدار انتقال حرارت از مایع خنک‌کننده به لوله‌ها و پره‌ها، به میزان اختلاف دمای بین سطوح تماس آنها بستگی دارد. در برخی مواقع، با به‌کارگیری و نصب نوعی Fin درون لوله‌های رادیاتور که آن را TURBOLATORمی‌نامند، آشفتگی و تلاطم جریان مایع را درون لوله‌ها افزایش می‌دهند. این کار باعث افزایش سرعت جریان و انتقال حرارت بهتر و سریع‌تر می‌شود. درواقع، با ایجاد اغتشاش و تلاطم در جریان درون لوله‌های رادیاتور، ظرفیت انتقال گرما را بهبود می‌بخشیم.

● در یا سرپوش رادیاتور درب رادیاتور، در عمل باعث افزایش دمای نقطه جوش مایع خنک‌کننده به میزان تقریبی ۲۵ درجه سانتی‌گراد می‌شود. وقتی‌که مایع در طول مسیر سیستم خنک‌کاری، گرم می‌شود عملا منبسط شده و فشار آن بالا می‌رود. درب رادیاتور تنها محلی است که افزایش فشار ایجاد شده، می‌تواند از آن خارج شود. بنابراین، فنر درب رادیاتور را به نحوی طراحی می‌کنند که کارکردی متناسب با حداکثر فشار ایجاد شده داشته باشد.

● ترموستات وظیفه اصلی ترموستات این است که به موتور اجازه دهد به سرعت گرم شده و سپس، موتور را در دمایی ثابت نگه می‌دارد. این کار با تنظیم مقدار آب عبوری به رادیاتور انجام می‌شود. در ماهای پایین،‌ ترموستات مسیر خروجی به سمت رادیاتور را می‌بندد. هنگامی‌که دمای مایع خنک‌کننده افزایش می‌یابد و به حدود ۸۲-۹۱ درجه سانتی‌گراد می‌رسد، ترموستات یک‌بار باز و بسته می‌شود و اجازه می‌دهد که مایع وارد رادیاتور شود. هنگامی که دمای مایع خنک‌کننده به حدود ۹۲-۱۰۳ درجه سانتی‌گراد می‌رسد، ترموستات همواره باز می‌ماند.

● فن این قطعه نیز همانند ترموستات، وظیفه ثابت نگه داشتن و کنترل دمای موتور را برعهده دارد. فن‌ها عموماً توسط حسگرهای دمایی یا کامپیوتر موتور کنترل می‌شوند. آنها هنگامی فعال می‌شوند که دمای مایع خنک‌کننده از دمای مناسب از قبل تعیین‌شده (Set Point) بیشتر شود و زمانی که دمای مایع خنک‌کننده کاهش یابد و به زیر دمای Set Point برسد، خاموش می‌شوند. خودروهای دیفرانسیل جلو یا دارای چرخ محرک جلو، ‌ فن الکتریکی دارند و فن خودروهای دارای چرخ محرک عقب، به‌وسیله مکانیزمی متصل به خروجی موتور می‌چرخد. فن‌ها را می‌توان به دو نوع جریان محوری و گریزاز مرکز تقسیم کرد که طبقه‌بندی کلی آن به جهت جریان هوا بستگی دارد.

در مدل جریان محوری، ‌هوا به موازات محور دورانی و در همان امتداد محورهای دورانی به خارج دمیده می‌شود، اما در مدل گریز از مرکز، هوا به موازات محور وارد و در جهت عمود بر محور دورانی فن وزیده می‌شود.

● بخاری یا سیستم گرمایش خودرو سیستم گرمایش خودرو یا بخاری،‌ درعمل مشابه سیستم خنک‌کاری بوده و چرخه خاص خود را دارد. در این سیستم، به جای رادیاتور موتور، رادیاتوری کوچک و فن بخاری در داخل داشبورد قرار دارد.

[Hossein.B 3666]

سيستم خنك كاري خودرو

 

چون در موتور عمل احتراق صورت مي گيرد بنا براين درقطعات داخل موتور اتومبيل حرارت توليد مي شود و اگراين حرارت به وسيله دستگاه خنك كننده گرفته نشود، باعث خسارات زيادي مي گردد و از طرفي كمبودحرارت نيز باعث خرابي موتور خواهد شد پس موتور بايد هميشه داراي حرارت متعادل باشد. بهترين حرارت براي موتور 8/73 الي 82 درجه سانتي گراد (65 الي182 درجه فارنهايت)است.

انواع دستگاههاي خنك كننده

الف)دستگاه خنك كننده مستقيم، كه كليه دستگاه با هوا خنك مي شود.

ب) دستگاه خنك كننده غير مستقيم، كه كليه دستگاه با آب خنك مي شودو داراي رادياتور مي باشند.

متعلقات دستگاه خنك كننده:

الف )شيلنگ تحتاني

ب) پمپ آب

پ) تسمه

ج) بدنه سيلندر

د) رادياتور

ه) سرسيلندر

و) ترموستات

ز) شيلنگ فوقاني

ح) پروانه

رادياتور : مخزني از جنس مس مي باشد كه با توجه به كانالهاي تعبيه شده در آن ، وظيفه انتقال حرارت موجود در آب را به عهده دارد بنابراين بايستي همواره كنترل نمود كه سطح آب در مخزن رادياتور بيش از دو سانتيمتر پائين تر از دهانه مخزن نباشد.

پروانه: وسيله كه از موتور به وسيله تسمه و در بعضي خودروها توسط الكتروموتور انرژي لازم را دريافت مي نمايد و كار آن، مكش هوا از شبكه هاي رادياتور و خنك نمودن آب رادياتور مي باشد.

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: سوپاپي است كه درمسير راه آب برگشتي از موتور به رادياتور قراردارد و كار آن ثابت نگهداشتن دماي آب موتور مي باشد.

با توجه به اينکه بيشترين سائيدگي قطعات موتور زماني است که موتور در حال سرد کار مي کند. در نتيجه براي جلوگيري از اين نوع سائيدگي در موتور روشهاي مختلفي وجود دارد از جمله نصب ترموستات، استفاده از مواد خنک کننده و پروانه اتوماتيک را مي‎توان نام برد.

منبع انبساط: منبع انبساط ظرفي است با گنجايش حدود 2 ليتر از جنس پلاستيک که در کنار رادياتور نصب مي‎شود. هنگام جوش آوردن و گرم شدن بيش از حد موتور، آب اضافي رادياتور با باز شدن سوپاپ فشار در رادياتور از طريق شيلنگ سر ريز وارد منبع انبساط مي‎شود و از هدر رفتن آب جلوگيري مي‎شود.

تذکر: اتومبيلهايي که منبع انبساط دارند براي اضافه کردن آب نياز به باز کردن در رادياتور ندارند بلکه آب را داخل منبع انبساط مي‎ريزند اين کار به کمتر زنگ زدن رادياتور کمک مي‎کند.

تسمه)واسطه حرکتي ميباشد که حرکت را از فولي ميل لنگ گرفته و به فولي واترپمپ و فولي دينام انتقال داده و باعث به گردش دراوردن واترپمپ و دينام مي گردد.

تنظيم کشش تسمه پروانه: اگر انگشت دستمان را روي تسمه گذاشته ويک کيلو گرم نيرو وارد کنيم به اندازه 8 تا 10 ميليمتر بايستي تسمه کشش داشته باشد.

[Hossein.B 3666]

ضد يخ:

آب در مقابل سرما يخ مي بندد وچنانچه در زمستان ضد يخ در موتور ريخته نشود سيلندر مي تركد.

براي جلوگيري از يخ زدن آب داخل موتور و رادياتور در هواي سرد زمستان که موجب خسارت زيادي در موتور و رادياتور مي‎شود از ضد يخ استفاده مي‎شود. جنس ضد يخ بايد به گونه‎اي تهيه شود که اثر نامطلوب بر روي قطعات نداشته باشد .

خواص ديگر ضد يخ ، ضد زنگ و ضد جوش بودن آن است به اين مفهوم که ضد يخ علاوه بر خاصيت ضد يخ داشتن از زنگ زدگي قطعات داخل موتور جلوگيري مي‎کند و نقطه جوش را نيز بالا مي برد. نسبت مخلوط ضد يخ با آب بستگي به سرما و برودت هوا دارد.

محلول ضد يخ در سيستم خنك كننده از منجمد شدن مايع موجود در سيستم جلوگيري وبلوك سيلندر را از خطر تركيدن محافظت مي كند. در صورت موجود نبودن ضد يخ كافي در مايع خنك كننده ممكن است در درجه حرارتهاي خيلي پايين حتي در حالي كه موتور نيز كار مي كند آب در منبع تحتاني رادياتور منجمد شود. وجود مقداركمي آب كه پس از تخليه بلوك سيلندر داخل آن باقي مي ماند ممكن است در درجه حرارتهاي بسياركم حادثه ساز باشد.

در صورت وجود نشتي آب از سيستم، با اضافه كردن ضد يخ وبه دليل بالا بودن قابليت نفوذ اين محلول، ميزان نشتي سيستم شديدتر خواهد شد بنابراين قبل از اضافه كردن ضد يخ مطمئن شويد که در سيستم هيچ گونه نشتي وجود ندارد.

جنس ضد يخ متداولي كه اثر نامطلوب روي قطعات ندارد، اتيل گليكول است.

طريقه تهيه ضديخ مناسب:مقدار مناسبي ضد يخ را با نصف مقدار آب مورد نياز براي پركردن سيستم در داخل ظرف تميزي مخلوط كنيد. سپس اين مخلوط را داخل رادياتوري كه قبلاًآن راشستشوي كامل داده ايد، ريخته وبقيه حجم رادياتور را با آب تميز پر كنيد موتور را روشن كنيد و اجازه دهيد كه ضد يخ با آب كاملاً مخلوط شود.

درصد ضديخ مورد نياز(نسبت به گنجايش كل سيستم خنك كننده) در جدول زير داده شده است.

نقطه اي كه امكان يخ زدن وجود دارد

نسبت ضد يخ موجود در مخلوط

26- سانتي گراد

25%

33- سانتي گراد

30%

39- سانتي گراد

35%

41- سانتي گراد

40%

47- سانتي گراد

50%

معمولاً کارهاي زير در اول هر بهار و پاييز بايد انجام شود.

1- غلظت ضد يخ- ضد جوش را کنترل کنيد که از حداقل ضروري (متناسب با تغييرات دماي هوا) کمتر نباشد.

2- اندازه و شرايط ضديخ را بررسي نمائيد . در صورت کثيف بودن يا داشتن مواد ناشي از زنگ زدن فلزات آن را عوض کنيد.

3- دستگاه را براي اطمينان از عدم وجود نشتي ، تحت فشار (ترجيحاً وقتي ضد يخ سرد است) آزمايش کنيد.

4- در پوش و لوله متصل به در پوش رادياتور را بازرسي کنيد.

5- لوله ها را بازبيني نمائيد و محل اتصال لوله ها را محکم کنيد.

6- تسمه پروانه ها را از لحاظ سالم بودن و کشش صحيح ،کنترل کنيد.

7- در صورتي که دماي آب رادياتور بيش از حد گرم يا سرد مي شود ، ترموستات را کنترل کنيد.

8-در تمام فصول سال محلول ضد يخ در رادياتور باشد

9- هر دوسال يکبار تعويض گرددو زمان تعويض ابتداي سرماي هر سال مي باشد.

علل جوش آمدن آب رادياتور(گرم كردن موتور):

1- پاره شدن تسمه پروانه يا شل بودن آن.

2- كمي آب رادياتور.

3- كثيف بودن رادياتور و گرفتگي شيارهاي آن.

4- كار نكردن واتر پمپ (پمپ آب)

5- خراب بودن ترموستات.

6- ناميزاني دلكو.

7- ناميزاني باد لاستيك.

8- تازه تعمير بودن موتور يا نو بودن موتور.

9- بارزياد.

10- استفاده زياد از دنده هاي سنگين.

11- سربالائي زياد.

12- ناميزاني سوپاپها.

13- عدم تنظيم فاصله پلاتين.

14- شكستن پره هاي پروانه.

15- کثيف بودن ***** هواکش کاربراتور

16- خرابي درب رادياتور

17- سوراخ بودن رادياتور

18- سفت بودن يا کارنکردن سوپاپ ها

19- سفت بودن چرخها

20- خرابي آب پخش کن واترپمپ

21- وزش باد مخالف

22- گرفتگي اگزوز دود که عمل تخليه براحتي صورت نمي گيرد.

23- گرفتن لوله خروج بخار آب در رادياتور

24- گير کردن ترمز يکي از سيلندرهاي چرخ

25- کثيفي بدنه موتور و ممانعت از تبادل حرارتي خوب

[Hossein.B 3666]

مايعات خنك كننده موتور خودرو

 

با شروع فصل زمستان يكي از كالاهايي كه مورد تقاضاي دارندگان خودرو قرار مي گيرد، مايعات خنك كننده موتور است كه در بازار اصطلاحاً با عنوان ضديخ شناخته مي شود. ضديخ، يك تركيب شيميايي شامل اتيلن گليكول، بازدارنده هاي خوردگي، مواد ضدكف، رنگ و آب است كه مخلوطي از آن با آب به عنوان پايين آورنده نقطه انجماد مايعات خنك كننده موتورخودرو به كار مي رود.

ضديخ همچنين به عنوان افزايش دهنده نقطه جوش آب در سيستم خنك كننده موتورهاي درون سوز نيز به كار مي رود كه مخلوط40 تا70 درصد آن در چهار فصل سال مناسب است. اجزاي تشكيل دهنده مايعات خنك كننده موتور عبارتند از: سيال پايه، بازدارنده هاي خوردگي، مواد ضدكف، آب، رنگ.

براساس استانداردهاي بين المللي و استاندارد ملي ايران انواع مايعات خنك كننده موتور را مي توان به اين شرح برشمرد:

1- مايعات خالص برپايه اتيلن گليكول

2- مايعات خالص برپايه پروپيلن گليكول

3- مايعات از پيش رقيق شده، آماده براي مصرف برپايه اتيلن گليكول(50 درصد حجمي)

4- مايعات از پيش رقيق شده، آماده براي مصرف برپايه پروپيلن گليكول(50 درصد حجمي)

[Hossein.B 3666]

برخي خواص مايعات خنك كننده مناسب موتور- ضديخ بايد قادر به پايين آوردن نقطه انجماد آب تا حداقل دماي ممكن در فصل زمستان باشد.

- از نظر شيميايي و كاركرد پايداري كافي داشته باشد.

- از نقطه جوش بالايي برخوردار بوده و در درجه بالا، توليد رسوب نكند.

- روي لاستيكهاي مصرفي در سيستم، اثر نامطلوب نداشته باشد.

- حرارت را به خوبي منتقل كرده و هيچگونه اثر نامساعدي روي تبادل حرارتي در سيستم خنك كننده نداشته باشد.

- داراي كمترين اثر سمّي باشد.

- آتشگير نباشد.

- بوي نامطلوب نداشته باشد.

- داراي كف جزيي باشد.

- ضريب انبساط پايين داشته باشد.

- در دماهاي پايين گرانروي كم و قابل قبول داشته باشد.

- بيشترين حفاظت را از خوردگي فلزات مورد استفاده در سيستم خنك كننده داشته باشد.

- روي رنگ بدنه خودرو اثر نامطلوب نداشته باشد.لازم به ذكر است كه برخلاف عقيده بعضي، با قرار دادن ضديخ در فريزر نمي توان به كيفيت و مرغوبيت آن پي برد، زيرا از اين طريق فقط خاصيت ممانعت از انجماد ضديخ سنجيده مي شود و وجود مواد افزودني بازدارنده خوردگي در آن مشخص نمي شود. همچنين نمي توان دريافت كه سيال اصلي ضديخ، از نوع گليكول هاي مرغوب است يا از موادي مثل متانول، كه سمي و آتشگير هستند. از آن جايي كه نقطه انجماد ضديخ خالص13/5- تا18- درجه سلسيوس است، اگر ضديخي كه به عنوان ضديخ خالص در فريزر قرار داده مي شود در دمايي پايين تر از18- منجمد شود، نشاندهنده مخلوط شدن آن با آب و نامرغوب بودن آن است.

حال اين سوال مطرح است كه ضديخ مناسب برچه اساسي انتخاب مي شود؟ بهترين معيار براي انتخاب ضديخ خودرو و يا موتورهاي متحرك كه در آن ها ضديخ به عنوان خنك كننده استفاده مي شود، توصيه سازنده موتور است. در غير اينصورت بايد با توجه به دارا بودن علامت استاندارد، ضديخ مناسب را شناسايي و خريداري كرد. پس از انتخاب و خريد ضديخ مناسب چنانچه از نوع خالص باشد، مي توان آن را بر اساس جدول اختلاط مشخص شده بر روي برچسب ظرف (كه يكي از الزامات نشانه گذاري اين فرآورده است) با آب رقيق كرد.

نمونه اي از اين جدول به شرح زير است:

نسبت آب به ضد يخ

صفر به 100

1 به 1

2 به 1

3 به 1

درصد ضد يخ در آب

100

50

33

25

نقطه انجماد c°

18-

34-

14-

10-

نقطه جوش c°

170

108/

105

103

يادآوري اين نكته ضروري است چنانچه از انواع ضديخ هاي از پيش رقيق شده آماده براي مصرف استفاده مي شود نبايد آن را مجدداً با آب رقيق كرد.

برخي از مصرف كنندگان تصور مي كنند با افزودن مقدار ضديخ مي توان به نقطه انجماد پايين تري رسيد. اين تصور اشتباه است و غلظت هاي بيشتر از68 درصد حجمي ضديخ در آب توصيه نمي شود. زيرا در غلظت68 درصد حجمي (ضديخ:68 و آب:32) مخلوط پايين ترين نقطه انجماد(69- درجه سلسيوس) را خواهد داشت و اگر غلظت ضديخ از اين مقدار بيشتر شود نقطه انجماد محلول بالاتر مي رود و زودتر منجمد مي شود. اين پديده به عنوان نقطه اتكتيك شناخته مي شود.توصيه هايي در مورد پركردن سيستم خنك كننده و سرويس ضروري آن - قبل از تعويض و استفاده از محلول جديد ضديخ، مسير و مجاري سيستم خنك كننده بايد با آب كاملاً شستشو داده شود. به طور كلي قبل از پركردن سيستم خنك كننده، سيستم بايد بازرسي و در صورت نياز سرويس شود.

- هنگامي كه موتور داغ است، هرگز در پوش فشار رادياتور را برنداريد زيرا سيستم خنك كننده تحت فشار است. هنگامي كه موتور سرد شد

درپوش را با احتياط به اندازه يك دور باز كنيد تا فشار سيستم تخليه شود و سپس آن را برداريد. چنانچه در اين هنگام مايع خنك كننده سرريز شد بلافاصله در پوش را محكم كرده و پس از اين كه سيستم خنك كننده سردتر شد، آن را باز كنيد.

- قبل از استفاده از ضديخ خالص، بايد آن را به نسبت مساوي با آب رقيق و سپس به سيستم خنك كننده اضافه كرد.

- هنگام تهيه- قبل از استفاده از ضديخ خالص، بايد آن را به نسبت مساوي با آب رقيق و سپس به سيستم خنك كننده اضافه كرد. محلول ضديخ براي مصرف از آب با سختي كم(آب لوله كشي شهري يا آبي كه املاح آن كم است) استفاده شود.

- بهترين نسبت اختلاط ضديخ خالص و آب، يك به يك (نصف حجمي از هر كدام) است.

- غلظت مايع خنك كننده موتور كنترل شود.

- وضعيت و سطح مايع خنك كننده موتور كنترل شود.

- آزمون فشار براي شناسايي نشت انجام گيرد. (بهتر است اين آزمون هنگامي كه موتور سرد است انجام شود)

- در پوش فشار و دهانه پركننده رادياتور بررسي شود.

- شيلنگ ها و بست هاي آن بررسي شود.

- در صورتي كه موتور هنگام كار خيلي گرم يا سرد شود، ترموستات بررسي و با ترموستات پيشنهاد شده از سوي توليد كننده تعويض شود.

- استفاده از محلول ضديخ و نصب ترموستات مناسب و سالم در تمام طول سال ضروري است.

[Hossein.B 3666]

نقش رادیاتور در پروسه انتقال حرارت موتور

بر اثر احتراق در موتورهای احتراق داخلی گرمای زیادی تولید می‌شود که حتی می‌تواند فلزات مجموعه سیلندر و پیستون را ذوب کند .

سیستم خنک­کاری به­منظور پیشگیری از بالا رفتن دمای موتور به­کار می‌رود. این سیستم برای مراقبت در برابر عملکرد مؤثر در تمام سرعت‌های موتور و کنترل شرایط مختلف مورد استفاده است. دما در طول مدت احتراق مخلوط سوخت و هوا در محفظه احتراق موتور بسیار بالا می‌رود و به بیش از ۲۰۰۰ درجه می‌رسد. میزان قابل توجهی از این حرارت توسط دیواره‌های سیلندر و پیستون‌ها جذب می‌شود بنابراین باید خنک‌کاری به اندازه‌ای صورت پذیرد که دما بیش از حدود ۲۳۰ درجه نشود.

دماهای بالاتر باعث کاهش ضخامت فیلم روغن می­شود و خواص روغن به­شدت افت می‌کند که این مسئله موجب افزایش استهلاک قطعات و ازدیاد دمای آنها خواهد شد.

در موتورهای احتراق داخلی مقدار محدودی از انرژی سوخت برای قوای محرکه موتور استفاده می‌شود. تقریبا حدود ۲۸ درصد انرژی سوخت به کار مفید تبدیل می‌شود. ۳۰ درصد به­واسطه خنک­کاری، ۳۲ درصد به­وسیله خروج گازهای داغ و ۱۰ درصد باقیمانده توسط اصطکاک و عوامل دیگر به­هدر می‌رود. میزان حقیقی و دقیق انرژی تدیل­شده به کار مفید در پروسه احتراق موتور به مشخصه‌های فیزیکی اجزای موتور بستگی دارد.

همان‌طور که گفته شد، دما در طول احتراق در سیلندر موتورهای درون­سوز به بیش از ۲۰۰۰ درجه می‌رسد. این دما بیش از نقطه ذوب مواد مورد استفاده در ساختار موتور است بنابراین با بالارفتن دما به موتور خسارت وارد می‌شود و باید دمای کار موتور در محدوده­ای خاص حفظ شود. در یک نمونه سیستم خنک­کاری آبی موتور این دما در محدوده ۹۵-۷۵ قرار دارد که برای خنک­کاری هوایی این میزان کمی بیشتر است.

خنک­کاری در موتور دو علت دارد:

1- نگه داشتن دمای اجزای موتور در دمایی که روغنکاری مؤثر در آن ممکن باشد.

2- نگه داشتن دمای اجزای مختلف موتور در یک محدوده خاص به­طوری که به سلامت قطعات موتور صدمه نزند.

نحوه عملکـرد موتور در انتخاب و طراحی سیستم خنک­کاری تأثیر می‌گذارد و این کاملا به نوع گازهای احتراق و اجزای موتور وابسته است. وقتی موتور سرد است، کارایی پایینی دارد بنابراین سیستم خنک­کاری معمولا شامل وسایلی است که زمینه فعالیت خنک­کـاری نرمـال را بـرای حفظ گرمـای مناسب موتور مهیـا می‌کننـد.

­هنگام راه­اندازی موتور دمای قطعات داخلی آن، به­سرعت افزایش می‌یابد؛ پس وقتی موتور به دمای ­بهره­برداری می‌رسد باید سیستم خنک­کاری فعالیتش را آغاز کند.

ن سیستم خنک­کاری موتور برای حداقل کردن حجم و وزن رادیاتور است که در وسایل نقلیه از اهداف مهم تلقی می‌شود. با درجه حرارت متوسط آبی که از رادیاتور عبور می‌کند حتی­الامکان 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 می­شود و فشار داخل رادیاتور به­شدت 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.

جهت عکس جریان به دو دلیل مناسب نیست: اولا هوا به روغن و ذرات آغشته به روغن که به هر حال روی بدنه موتور وجود دارد آلوده می‌شود و این ناخالصی‌ها روی منافذ رادیاتور رسوب می­کند و از راندمان آن می‌کاهد و ثانیا بر اثر تماس با بدنه گرم موتور درجه حرارت آن بالا می­رود و موجب کاهش قدرت­ خنک کنندگی رادیاتور می‌شود.

برای درک نیاز موتور به سیستم خنک­کاری، اثرات افزایش یا کاهش دمای کارکرد موتور در ذیل آمده است:

● اثرات افزایش دمای کارکرد موتور

▪ بهره­برداری در دماهای بالا، بارهای زیاد با سرعت بالا بدون عملیات خنک­کاری باعث اکسیداسیون روغن روغنکاری می‌شود. در این شرایط ممکن است با بالا رفتن دما، لعاب و رسوب شکل گیرد؛ به­طوری که رینگ پیستون نتواند کار خود را انجام دهد؛ ضمن این که خراش خوردن رینگ نیز باعث اختلال عملکرد آن می‌شود. به همین ترتیب اکسیداسیون روغن می‌تواند باعث خوردگی و سایش بعضی از انواع یاتاقان‌ها شود.

▪ اگر دمای کارکـرد خیلـی زیاد شـود، نقاطی از پیستون‌ها و قسمت‌هایی از میل­لنگ که در یاتاقان می‌چرخند، منبسط می‌شوند که این موضوع باعث خروج آنها از لقی مجاز می­شود و این تغییرات صدمات جدی در یاتاقان‌ها و رینگ‌ها به­بار می­آورد.

▪ سطوح داخل محفظه احتراق از قبیل پای سوپاپ خروجی و شمع ممکن است آن­قدر گرم شود که جرقه زودتر اتفاق بیفتد؛ این شرایط جرقه پیش­رس نامیده می‌شود که اگر برای مدتی ادامه یابد، خسارت عمده به موتور می‌زند.

▪ اگر مخلوط تازه وارد شده به سیلندر خیلی گرم شود، چگالی آن کاهش خواهد یافت و در نتیجه قدرت آن کاسته می‌شود؛ به­خصوص در موتورهای بنزینی.

▪ با افزایش دمای مخلوط هوا و سوخت در محفظه احتراق و منیفولد ورودی، اصطکاک مکانیکی افزایش می­یابد و از قدرت خروجی موتور می‌کاهد.

● اثرات کاهش دمای کارکرد موتور

1- افزایش خنک‌کاری باعث کاهش راندمان حرارتی، همچنین مانع تبخیر مناسب سوخت می‌شود که موجب رقیق شدن روغن می‌گردد.

2- تبخیر نامناسب سوخت ، فیلم روغن بر روی دیواره‌های سیلندر را از بین می‌برد و باعث افزایش فرسایش سطح داخلی سیلندر می‌شود.

1- به طور کلی خنک­کاری بیش از حد باعث کاهش قدرت، ضرر اقتصادی مصرف بیشتر سوخت و کاهش طول عمر قطعات موتور می­شود.

● ملاحظات طراحی رادیاتور

طراحی رادیاتور باید براساس درجه حرارت هوا در گرمترین منطقه­ای که وسیله ممکن است در آن کار کند، صورت گیرد. در آب و هوای سردتر مقدار آب در گردش رادیاتور به وسیله ترموستات تنظیم می‌شود؛ به نحوی که فقط سنجش از قدرت خنک­کنندگی رادیاتور مورد استفاده قرار گیرد. افزایش دمایی بین ۸ تا ۱۲ درجه برای هوای جاری در رادیاتور منظور می‌شود. افزایش دمای بیشتر متداول نیست؛ به­خصوص که در هوای گرم موجب تبخیر بنزین در پمپ بنزین و لوله‌های رابط در موتور بنزینی می‌شود و از رسیدن سوخت به موتور جلوگیری به­عمل می‌آید.

به منظور پیشگیری از سروصدای زیاد و مصرف بیش از اندازه توان موتور به وسیله پروانه، افت فشار سمت هوا کمتر از kpa ۱ منظور می‌شود. توان مصرفی پروانه باید به قدری باشد که در دور کم موتور و قدرت زیاد بتواند هوای کافی از رادیاتور عبور دهد. برای این که حجم رادیاتور کوچک باشد معمولا از لوله‌های تخت پره­دار استفاده می‌شود. هرچه تعداد پره بر واحد طول لوله بیشتر باشد، مبدل جمع و جورتر خواهد بود اما گرفتگی سوراخ پره‌ها با ذرات معلق موجود در هوا و حشرات سبب می‌شود که تعداد پره­ها بین ۴۰۰ و ۶۰۰ پره در هر متر باشد.

● رادیاتور و نحوه انتقال حرارت از سیال گرم به هوا

رادیاتور دستگاهی است در سیستم خنک­کننده موتور که حجم زیادی از آب این سیستم را در تماس نزدیک با هوا نگه می­دارد تا انتقال حرارت از آب به هوا به­خوبی و به­سـرعت امکـان­پذیر باشـد. همچنین می‌توان گفت رادیاتور وسیله­ای است که برای نگهداری مقدار زیادی آب در مجاورت حجم بزرگی از هوا به­کار می‌رود؛ به طوری که حرارت بتواند از آب به رادیاتور و از رادیاتور به هوا منتقل شود.

اجزای رادیاتور از مخزن بالایی و مخزن پایینی و هسته (شبکه) رادیاتور تشکیل شده که خود شبکه از لوله‌ها و پره‌ها به­وجود آمده است. همچنین به مخزن بالایی یک گلویی که به لوله هوا ارتباط دارد، متصل است.

سیال خنک­کننده توسط پمپ به جداره‌های سیلندر جریان می‌یابد. در صورت بالا رفتن درجه حرارت سیال ترموستات مسیر را باز می‌کند و سیال گرم از طریق لوله ورودی رادیاتور که در مخزن ورودی آن تعبیه شده است، وارد رادیاتور می­شود و پس از خنک شدن به مخزن خروجی جریان می­یابد و پس از خروج توسط لوله خروجی رادیاتور، سیکل خود را ادامه می‌دهد.

انتقال حرارت در رادیاتور خودرو به این صورت است که آب گرم در طول مسیر حرکت در رادیاتور، گرمای خود را به لوله‌ها منتقل می­کند و این گرما از محل اتصال لوله و پره، به پره‌ها منتقل می­شود و سپس گرمای انتقال­یافته به پره‌ها نیز توسط جریان هوای اجباری از آنها دفع می‌شود.

● انواع رادیاتور

شبکه رادیاتورها شامل دو نوع فین تیوب و کروگیت است:

1- رادیاتور فین تیوب (fin-Tube) : در این نوع رادیاتور امتداد لوله‌ها عمود بر راستای پره‌هاست و لوله‌ها از داخل پره‌ها عبور می‌کنند.

2- رادیاتورهای کروگیت (crougate): در این نوع رادیاتورها لوله‌ها از داخل پره‌ها عبور نمی‌کنند بلکه پره‌ها به صورت موجدارند و لوله‌ها در امتداد پره‌ها روی نوک فین قرار داده می‌شوند.

در حالت کلی مونتاژ رادیاتورهای کروگیت راحت­تر و سریع­تر از نوع فین تیوب است و امکان اتوماسیون آن وجود دارد ولی رادیاتورهای فین تیوب به دلیل درگیر شدن لوله و پره با یکدیگر، استحکام مکانیکی بیشتری دارند. رادیاتورها از لحاظ جنس به دو نوع

آلومینیمی و مسی و برنجی تقسیم می­شوند که تکنولوژی ساخت هر یک می‌تواند Soldering و Brazing اشد

[Hossein.B 3666]

كولر خودرو

در عصر حاضر ديگر وجود كولر در اتومبيل به عنوان يك وسيله لوكس تلقي نمي‌شود بلكه كولر اتومبيل به عنوان ضرورتي مطرح مي‌گردد كه ضامن استفاده از اتومبيل توام با امنيت و آرامش خاطر است.

احتياجي به توضيح نيست كه هنگامي كه اتومبيل شما مجهز به كولر باشد، مي‌توانيد با اعصاب آرامتر و راحت‌تر به رانندگي بپردازيد. زيرا هرگز گرماي طاقت فرسا، گازهاي خطرناك، گرد و غبار و سر و صدا به داخل اتومبيل شما راه نخواهد يافت.

سيستم كولر اتومبيل در واقع از مجموعه قطعاتي تشكيل شده است كه پس از نصب برروي اتومبيل، براي فضاي داخل كابين توليد برودت دلخواه را مي‌نمايند.

كولر اتومبيل با كاهش حرارت و رطوبت داخل كابين به ما كمك مي‌نمايد تا رانندگي راحت تري داشته و در طول مسير از آرامش كافي برخوردار باشيم.

كمپرسور

كمپرسور دستگاه حركت دهنده گاز مبرد در كولر اتومبيل مي‌باشد. كمپرسور با گرداندن گاز در اجزاء سيستم در واقع شبيه به قلب مجموعه عمل مي‌نمايد. همچنين كمپرسور فشار و در نتيجه دماي گاز كم فشار خارج شده از اواپراتور را نيز افزايش مي‌دهد.

كمپرسور گاز مبرد را از اواپراتور به داخل كندانسور و سپس به كپسول خشك كننده و مجدداً به داخل اواپراتور سوق مي‌دهد.

كمپرسورهايي كه در سيستمهاي كولر اتومبيل به كار برده مي‌شوند، مي‌بايست داراي خواصي از قبيل وزن و حجم متناسب با قدرت موتور باشند تا هنگام نصب به راحتي در محل مورد نظر قابل جايگذاري بوده و بار اضافي بر موتور اتومبيل تحميل ننمايند.

كندانسور

كندانسور يكي از اجزائي است كه وظيفه تبادل حرارت را بر عهده دارد.

كندانسور گرماي جذب شده توسط اواپراتور از گاز مبرد داخل سيستم را به هواي محيط خارج از كابين اتومبيل انتقال مي‌دهد

كپسول خشك كننده

كپسول خشك كننده بعنوان منبع ذخيره گاز مبرد و جاذب رطوبت گاز عمل مي‌نمايد. معمولاً اين كپسول داراي يك سوئيچ ايمني مي‌باشد تا در مواقعي كه فشار گاز از حد تعريف شده كمتر يا بيشتر شود، به طور خودكار جريان برق كمپرسور را قطع ‌نمايد.

همچنين بر روي اين كپسول شيشه‌اي جهت رؤيت گاز وجود دارد. شيشه رؤيت به ما اين امكان را مي‌دهد تا بتوانيم گردش و ميزان گاز موجود در سيستم را كنترل نماييم.

شير انبساط

شير انبساط تعيين كننده ميزان صحيح گاز وارد شونده از كندانسور به داخل اواپراتور از طريق يك ***** است. همچنين اين قطعه فشار مبرد را بطور ناگهاني كاهش مي‌دهد. هنگامي ‌كه كمپرسور شروع به كار مي‌نمايد، شير انبساط باز شده و مبرد مايع با عبور از صافي مربوط به ورودي مايع پرفشار به گاز پر فشار تبديل مي‌گردد.

زماني كه اواپراتور ميزان بيشتري مبرد را طلب مي‌نمايد، شير انبساط اجازه مي‌دهد تا مبرد كم فشار مورد نياز به داخل كويل اواپراتور وارد گردد. شير انبساط برقرار كننده تعادل ميان بار گرما و خنك كنندگي بهينه اواپراتور مي‌باشد.

اواپراتور

يكي ديگر از قطعات اصلي سيستم كولر اتومبيل اواپراتور است.

اواپراتور مجموعه‌اي از قطعات است كه وظيفه كاهش گرماي هواي كابين اتومبيل را بر عهده دارد. يكي ديگر از وظايف مهم اين قطعه، جب رطوبت از هواي داخل كابين مي‌باشد.

جريان سريع هواي ايجا شده توسط فن الكتريكي با عبور از سطح كويل اواپراتور، برودت ايجاد شده توسط كويل را از طريق كانال‌ها و دريچه‌هاي هدايت هوا به داخل كابين اتومبيل انتقال مي‌دهد. عمل ايجاد برودت توسط كويل اواپراتور باعث تقطير رطوبت واي دال كابين گشته و قطرات آب ايجاد شده از طريق لوله مخصوصي به خارج از كابين اتومبيل منتقل مي‌گردد.

سيستم كولر اتومبيل داراي دو سوئيچ كنترلي است كه يكي از آنها زماني كه فشار گاز كم يا زياد باشد، كمپرسور را از مدار خارج نموده و ديگري از ايجاد يخ در داخل محفظه اواپراتور جلوگيري مي‌نمايد. عدم كاركرد مناسب هريك از اين دو سوئيچ مي‌تواند باعث از كار افتادن كل سيستم گردد