سیستم های خنک کن

سیستم های خنک کن

گرمای موتور

در نتیجه سوختن مخلوط هوا-سوخت در سیلندرها،ممکن است دمایی تا حدود 2200 درجهٔ سانتیگراد یا بالاتر ایجاد شود.بنابراین اجزای موتور به شدت داغ می شوند.اما دمای جدارهٔ سیلندرها نباید از حدود 260 درجهٔ سانتیگراد بالاتر برود.هرگاه دما بیش از این افزایش پیداکند،روغن تجزیه می شود و خاصیت روغنکاری خود را از دست می دهد.سایر قطعات موتور هم آسیب می بینند.سیستم خنک کن برای جلوگیری از زیاد گرم شدن موتور،گرمای اضافی را از آن می گیرد و دفع می کند. این گرما تقریباً کل گرمایی است که در نتیجهٔ سوختن مخلوط هوا-سوخت در محفظه های احتراق تولید می شود.

2.هدف از سیستم خنک کننده

سیستم خنک کننده(شکل 1 )موتور را در تمام دورها و تمام شرایط در مناسب ترین دما نگه می دارد.در نتیجه احتراق سوخت در موتورگرما تولید می شود.بخشی از این گرما را باید پیش از آسیب رساندن به قطعات موتور دفع کرد.این یکی از سه وظیفهٔ سیستم خنک کن موتور به دمای کاری عادی در اسرع وقت است. سیستم خنک کن منبع گرمای بخاری اتومبیل نیز هست.

3. طرز کار سیستم خنک کن

بیشتر موتورها با آب خنک می شوند موتور مجراهایی به نام مجرای آب دارد که سیلندرها و محفظه های احتراق را احاطه می کنند.(شکل 1 ).این مجراها در سر سیلندرها و در بیشتر بدنه ها،در هنگام ریخته گری،ایجاد می شوند.در موتورهایی که بوش تر دارند،فضای بین بدنهٔ موتور و جدارهٔ بوش مجرای آب را تشکیل می دهد واشرهای کاغذی بالا وپایین بوش مانع نشت آب می شوند.

پمپی به نام «پمپ آب»که موتور آن را به کار می اندازد،آب(در حقیقت مخلوط آب و ضدیخ)را در مجراهای آب به گردش درمی آورد.آب گرمای موتور را جذب می کند و آن را به رادیاتور می رساند.هوایی که از اطراف رادیاتور می گذرد،گرمای اضافی را دفع می کند و نمی گذرد و موتور جوش بیاورد.

شکل 1 - سیستم خنک کن یک موتور طولی که معمولاً در خودروهای دیفرانسیل عقب نصب می شود.پیکانها جریان آب را در موتوری که در دمای کاری عادی کار می کند نشان می دهند.

در بسیاری از سیستمهای خنک کن،آب از پمپ وارد بدنهٔ موتور می شود،از آنجا به سر سیلندر می رسد وسپس از بالا وارد رادیاتور می شود(شکل 1 و 2 ) بعضی از موتورها رادیاتور خنک کن با جریان معکوس دارند(شکل 3) در این سیستم آب از پمپ به سر سیلندرها می رود وسپس به بدنهٔ موتور سرازیر می شود.محل نصب ترموستات بسته به جهت جریان آب،تغییر می کند.

سیستم خنک کن شامل پنج قسمت اصلی است که به طور پیوسته با یکدیگر کار می کنند تا دمای موتور را کنترل کنند و مانع جوش آوردن آن بشود(شکل 2 )این قسمتها عبارت اند از مجراهای آب،پمپ آب،ترموستات،رادیاتور و پروانه.در بخشهای آینده ساختمان و طرز کار هریک را توصیف می کنیم.

شکل 2 - سیستم خنک کن موتور عرضی در خودرو دیفرانسیل جلو که در آن رادیاتور در سمت چپ موتور واقع شده است.

شکل 3 - سیستم خنک کن با جریان معکوس که در آن آب از پمپ به سر سیلندر می رود وسپس به بدنهٔ موتور می ریزد.

اجزای سیستم خنک کن

4.مجراهای آب

در بدنهٔ موتور و سر سیلندر مجراهایی به نام مجرای آب تعبیه شده است که سیلندرها و محفظه های احتراق را احاطه می کنند(شکل 4 ) آب از پمپ وارد مجراهای آب می شود.با عبور آب از میان قطعات فلزی خنک و آب گرم می شود.سپس آب گرما را با خودبه رادیاتور می برد.جریان هوایی که از اطراف رادیاتور می گذرد گرمای اضافی آب را می گیرد و آن را خنک می کند.

شکل 4 - مجرای آب در سیلندر و بدنهٔ موتور

5.پمپ آب

پمپ آب نوعی پمپ گریز از مرکز است که در ان از پروانه(شکلهای 5 و 6 ) برای به حرکت درآوردن آب اسفاده می شود.پمپ آب به جلو موتور متصل می شود و معمولاً به وسیلهٔ تسمه و فلکهٔ سر میل لنگ به کار می افتد(شکلهای 1 و 2 ). بعضی از پمپهای آب،به جای آنکه با تسمه و فلکه به کار افتند با استفاده از چرخدندهٔ سر میل لنگ به کار می افتند.پمپ آب در هر ساعت در حدود28000 لیتر(7500گالن)آب را،در صورت باز بودن ترموستات،جابه جا می کند .با گردش آب پخش کن،تیغه های آن آب سرد را از ته رادیاتور بالا می کشند.آنها آب را با فشار از پمپ بیرون می رانند،در مجراهای آب می چرخانند و دوباره به رادیاتور باز می گردانند.محور پمپ(شکلهای 5 و 6 )روی یاتاقانهای روغن در خود نصب می شود که نیازی به روغنکاری ندارند.کاسه نمدها مانع نشت آب از کنار یاتاقانها می شوند.

شکل 5 - عمل آب پخش کن در پمپ آب

شکل 6 - پمپ آب باز شده

6.پروانه

وقتی با سرعت زیاد حرکت می کند،هوایی که در نتیجهٔ حرکت سریع خودرو از اطراف رادیاتور می گذرد،می تواند آب رادیاتور را خنک کند.اما وقتی موتور درجا کار می کند یا خودرو آهسته حرکت می کند،ممکن است برای خنک کردن آب رادیاتور به جریان هوای اضافی نیاز باشد تا موتور جوش نیاورد.پروانه هوای اضافی را از اطراف رادیاتور می گذراند.پروانهٔ مورد استفاده می تواند مکانیکی یا برقی باشد.

موتورهایی که در خودروهای دیفرانسیل عقب،به صورت طولی نصب می شوند،معمولاً پروانهٔ مکانیکی دارند(شکل 7 )که روی محور پمپ آب نصب می شود.پروانه از ورق فلزی یا پلاستیک تزریقی ساخته می شود. پروانه چهارتیغه یا پره دارد و همراه آب پخش کن پمپ آب می چرخد.برای افزایش بازده پروانه از بادگیر رادیاتور(شکل 8 ) استفاده می کنند که دور پروانه را می گیرد وجریان هوا را به سمت رادیاتور هدایت می کند.

شکل 8 - بادگیر رادیاتور متصل می شود و بازده پروانه را افزایش می دهد.

شکل 7 - اتصال پروانه با تیغه های انعطاف پذیر به فاصله گذاری که روی فلکهٔ پمپ آب نصب می شود

7.پروانهٔ دور متغیر

بسیاری از موتورهای طولی پروانهٔ دور متغیری دارند که از طریق یک کلاچ مخصوص به کار می افتد(شکل 9 ) کلاچ پروانه یک کوپلینگ هیدرولیکی است که با دما کنترل می شود و آن را بین فلکهٔ پمپ آب و پروانه نصب می کنند.هوایی که از اطراف رادیاتور می گذرد به یک فنر یا تیغهٔ ترموستاتی،واقع در جلو کلاچ،برخورد می کند.دمای هوا فنر یا تیغهٔ ترموستاتی را خم می کند.در نتیجه شیری به کار می افتد که روغن را به کوپلینگ وارد یا از آن خارج می کند.

شکل 9 - پروانهٔ دور متغیر که از طریق کلاچ نصب شده روی فلکهٔ پمپ آب به کار می افتد.

وقتی موتور سرد است،کوپلینگ هیدرولیکی می لغزد و در نتیجه پروانه نمی چرخد.بدین ترتیب سروصدا کاهش می یابد و توان موتور کمتر تلف می شود.وقتی موتور گرم می شود،فنر یا تیغهٔ ترموستاتی سبب ورود روغن بیشتری به کوپلینگ هیدرولیکی می شود.در نتیجه کلاچ پروانه را به کار می اندازد.

8.پروانه با تیغه های انعطاف پذیر

راه دیگری برای کاهش توان مورد نیاز برای کار انداختن پروانه،وکاهش سروصدای آن،استفاده از تیغه های انعطاف پذیر روی پروانه است(شکل 7 اتصال پروانه با تیغه های انعطاف پذیر به فاصله گذاری که روی فلکهٔ پمپ آب نصب می شود.)در عمل،با افزایش سرعت چرخش پروانه،شیب یا زاویهٔ تیغه ها کاهش می یابد(شکل 10 در پروانه با تیغهٔ انعطاف پذیر،با افزایش سرعت چرخش پروانه،زاویهٔ تیغه ها تغییر می کند)نیروی گریز از مرکز تیغه ها را صاف می کند،به طوری که مقدار کمتری هوا را جا به جا می کنند.در نتیجه سروصدای جریان هوا،نیز و توان لازم برای به کار انداختن پروانه کاهش می یابد.

هشدار

ممکن است تیغه های پروانه بشکنند و به اطراف پرتاب شوند.وقتی موتور روشن است هرگز در راستای چرخش پروانه نایستد.دست و ابزارهای خود را از پروانه و تسمه پروانه دور نگه دارید.

شکل 10 - در پروانه با تیغهٔ انعطاف پذیر،با افزایش سرعت چرخش پروانه،زاویهٔ تیغه ها تغییر می کند

9.تسمه پروانه

تسمه حلقهٔ بسته و پیوسته ای از لاستیک منجیت دار است که برای انتقال توان بین دو محور به کار می رود.برای به حرکت در آوردن پمپ آب و سایر ملحقات موتور از سه نوع تسمه استفاده می وشد.این سه نوع عبارت اند از تسمهٔ V شکل،تسمهٔ پهن شیاردار و تسمهٔ دنده دار.

تسمهٔ V شکل (شکل 7 ) مقطعی به شکلٔ V دارد که در شیارهای فلکه،که پهنای متناسب با آن دارند،فرو می رود.اصطکاک بین دو جانب تسمه و دیواره های شیار سبب انتقال توان ندارد.

در بعضی از موتورهای قدیمی برای به حرکت درآوردن همهٔ ملحقات موتور به پنج یا شش تسمهٔٔ V شکل نیاز است.در موتورهای جدیدتر از یک تسمهٔ پهن شیاردار (شکل 11 ) استفاده می شود.این نوع تسمه می تواند بیشتر از تسمهٔٔ V شکل توان انتقال دهد.تسمهٔ پهن شیاردار یک رشته برجستگی V شکل دارد که مانند چند تسمهٔٔ V شکل کوچک عمل می کنند.برجستگیهای این نوع تسمه در شیارهای فلکه فرو می روند.اصطکاک بین کناره های این برجستگی و دیواره های شیارهای فلکه سبب انتقال توان می شود.در این نوع تسمه،کناره های تسمه نقشی در انتقال توان ندارند،بلکه توان فقط از طریق کنارهٔ برجستگیها انتقال می یابد.یکی از معایب این نوع تسمه آن است که به خوبی تسمه های V شکل با نامیزانی فلکه کنار نمی آید.

تسمهٔ دندانه دار در بخش 5 توصیف می شود.پمپ آبی که به وسیلهٔ تسمهٔ دندانه دار به کار می افتد،به جای فلکه چرخ زنجیر دارد(شکل 7 )

شکل 11 - تسمه پهن شیاردار که پمپ آب و سایر ملحقات موتور را می چرخاند

10.پروانهٔ برقی

موتورهای عرضی که در خودروهای دیفرانسیل جلو نصب می شوند،معمولاً پروانهٔ برقی دارند(شکل 12 ).در این نوع موتورها،پروانه به وسیلهٔ الکتروموتور می چرخد.وقتی دمای آب به 93 درجهٔ سانتیگراد می رسد.یک کلید ترموستاتی پروانه را به کارمی اندازد.وقتی دمای آب کاهش یافت،همین کلید موتور پروانه را خاموش می کند.با روشن کردن کولر اتومبیل،این کلید از مدار خارج می شود و مادام که کولر روشن است،پروانه کار می کند.در خودروهایی که به سیستم کنترل الکترونیکی موتور مجهزند،مدول کنترل موتور یا سیستم انتقال برحسب نیاز،پروانه را روشن و خاموش می کند.

بیشتر پروانه ها،خواه مکانیکی و خواه برقی،از نوع کششی اند.این پروانه ها پشت رادیاتور نصب می شوند و هوا را از درون آن می کشند.بعضی از خودروها پروانهٔ رانشی دارند.این پروانه در جلو رادیاتور نصب می شود و هوا را به لابه لای آن می راند.در شکل 13 نحوهٔ استفاده از سه پروانهٔ برقی در یک خودروی کولردار نشان داده شده است.در این خودرو دو پروانهٔ کوچک کششی ویک پروانهٔ بزرگ رانشی به کار رفته است.

شکل 12 - پروانهٔ برقی که در موتور عرضی به کار می رود.

پروانهٔ برقی،در مقایسه با پروانهٔ مکانیکی،توان کمتری از موتور می کشد و سر وصدای کمتری هم دارد.به علاوه چون پروانهٔ برقی تسمه ندارند،بازرسی،تنظیم یا تعویض تسمه پروانه مطرح نیست.

هشدار:پروانهٔ برقی می تواند در هر لحظه به کار بیفتد،حتی در صورتی که سوئیچ بسته باشد.پیش از آغاز کار روی پروانهٔ برقی،اتصال الکتریکی آن را قطع کنید.

11. رادیاتور

رادیاتور(شکلهای 1 و 14 ) در حقیقت یک مبادله کن گرماست که دو دسته گذرگاه دارد.یک دسته از این گذرگاهها برای عبور آب و دستهٔ دیگر برای عبور هوا در نظر گرفته شده است.

بدین ترتیب رادیاتور گرمای آب داغ به هوای خنکی منتقل می شود که از اطراف پره های رادیاتور عبور می کند.آبی که در رادیاتور سرد شده است،دوباره به مجراهای آب موتور باز می گردد و گرمای موتور را به خود جذب می کند.وقتی موتور کار می کند.آب پیوسته بین مجراهای آب و رادیاتور در گردش است.

شکل 13 - سیستم خنک کن با سه پروانه برقی. پروانه بزرگتر هوا را به داخل چپالنده کولر و رادیاتور می راند و دو پروانه کوچک هوا را به داخل رادیاتور می کشند.

شکل 14 - ساختمان رادیاتور لوله و پره ای با جریان پایین رو،که یک سرد کن روغن جعبه دنده هم دارد.

رادیاتور سه قسمت اصلی دارد که عبارت اند از شبکهٔ خنک کن رادیاتور(شکل 14 ) و منبعهای ورودی و خروجی.رادیاتورهای قدیمی را به طور کامل از مس می ساختند.اکنون شبکهٔ خنک کن را معمولاً از آلومینیم می سازند و منبعها پلاستیکی یا فلزی اند.

شبکهٔ خنک کن رادیاتور(شکل 14 ) دو دسته گذرگاه دارد.یک دسته از آنها لوله اند و دستهٔ دیگر پره هایی هستند که به این لوله ها متصل اند.لوله ها منبع ورودی را به منبع خروجی متصل می کنند.آب از طریق این لوله ها از منبع ورودی به منبع خروجی می رود و هوا از بین پره ها عبور می کند. گرمای آب داغ،که از درون لوله ها می گذرد،به پره ها انتقال می یابد.هوای بیرون که از بین پره ها می گذرد گرمای آنها را جذب می کند و با خود می برد.در نتیجه دمای آب کاهش می یابد.در شکلهای 2 سیستم خنک کن موتور عرضی در خودرو دیفرانسیل جلو که در آن رادیاتور در سمت چپ موتور واقع شده است و 14 ) رادیاتوری با جریان پایین رو،از نوع لوله و پره ای نشان داده شده است.آب از منبع بالایی وارد لوله ها می شود و از آنجا به منبع پایینی می ریزد.در بیشتر اتومبیلها از رادیاتور با جریان متقابل(شکلهای 1 و 15 ) استفاده می شود.در این نوع رادیاتور لوله ها افقی اند و آب از منبع ورودی،در امتداد افقی،به سمت منبع خروجی می رود.رادیاتور با جریان متقابل ارتفاع کمتری دارد و در نتیجه جای کمتری را اشغال می کند.معمولاً در خودرو هایی که از این نوع رادیاتور استفاده می شود،ارتفاع کاپوت کمتر است.

رادیاتور اتومبیلهایی که در کارخانه روی آنها کولر نصب می کنند معمولاً در هر اینچ(25 میلیمتر)هفت پره دارد.رادیاتورهای سنگین کار ممکن است پره ها و نیز ردیفهای لولهٔ بیشتری داشته باشند.ظرفیت خنک کنندگی این رادیاتورها بیشتر است و می توانند بارهای گرمایی بیشتری را ،از قبیل بارهای ناشی از کارکردن کولر یا توربوشارژ کن دفع کنند.

شکل 15 - سیستم خنک کن مجهز به رادیاتور با جریان متقابل.

در خودرو هایی که جعبه دندهٔ خودکار دارند،منبع خروجی به یک سرد کن روغن جعبه دنده مجهز است(شکلهای 1 و 14 ) زیر بسیاری از رادیاتورها یک شیر تخلیه وجود دارد(شکلهای 1 و 8 بادگیر رادیاتور متصل می شود و بازده پروانه را افزایش می دهد.) بسیاری از رادیاتورها دهانه ای برای پرکردن دارند(شکل 8 ) و این دهانه با درِ مخصوصی بسته می شود.

12.بخاری

از گرمای آب موتور برای گرم کردن داخل اتومبیل نیز استفاده می شود.بخشی از آب داغ خروجی از موتور از شبکهٔ گرمکن بخاری(شکلهای 3 و 16 ) اتومبیل عبور می کند.شبکهٔ گرمکن،مبادله کن گرمای کوچکی است که ظاهری شبیه رادیاتور دارد پروانه ای که با یک الکتروموتور می گذراند.در نتیجه هوا گرم می شود و سپس از طریق دریچه های مختلف وارد اتومبیل می شود.

اگر شیشهٔ جلو اتومبیل بخار بگیرد یا یخ بزند می توان هوای گرم را به سوی شیشهٔ جلو هدایت کرد.بسیاری از خودروها یک سیستم مرکب گرمایش و سرمایش دارند که برای پاک کردن شیشهٔ جلو می توان از آن نیز استفاده کرد.

شکل 16 - گردش آب وقتی موتور(الف)سرد و (ب)گرم است.

13.سایر مبادله کنهای گرما

در خودرو،آب گذرا از موتور تنها سیالی نیست که باید گرمای آن را دفع کرد.بعضی از موتورها روغن سرد کن دارند و به کمک آن دمای روغن موتور را تنظیم می کنند.بیشتر موتورهایی که توربوشارژ کن یا سوپرشارژکن دارند به یک سردکن میانی مجهزند این سرد کن هوای ورودی را،پس از متراکم شدن،خنک می کند.روغن سردکن و سرد کن میانی هردو مبادله کن گرمایند.از مبادله کن گرما در جعبه دنده های خودکار،فرمان هیدرولیکی و کولر نیز استفاده می شود.

در شکل (17) مبادله کنهای گرمای اتومبیلی با چهار مبادله کن نشان داده شده است. یک پروانهٔ برقی رانشی که در جلو مبادله کن نصب شده است،هوای کافی را ازمیان این مجموعه می گذراند.چگالندهٔ کولر بلافاصله بعد از پروانه قرار دارد وپس از آن سرد کن میانی هواست رادیاتور سیستم خنک کن(شکل 11 ) نزدیک موتور است و در کنار آن روغن سردکن قرار دارد.با استفاده از یک پروانهٔ برقی کششی و بادگیر رادیاتور می توان جریان هوای مورد نیاز را ایجاد کرد.در (شکل18) جریان هوای گذرا از محفظهٔ موتور نشان داده شده است.هوای بیرون از میان مبادله کنها،بالا و اطراف موتور می گذرد و از زیر خودرو بیرون می رود.

شکل 17 - چهار مبادله کن گرمای مورد استفاده در یک اتومبیل کولردار،با توربوشارژ کن و سرد کن میانی.

شکل 18 - جریان هوای عبوری از مجموعهٔ مبادله کنهای گرما و محفظهٔ موتور.

14.منبع انبساط

بیشتر سیستمهای خنک کن منبع پلاستیکی جداگانه ای به نام منبع انبساط دارند(شکلهای 12 و 19 ).این منبع که آن را تا نیمه پر می کنند،از طریق شیلنگ سرریز یا لولهٔ انتقال به دهانهٔرادیاتور متصل می شود.وقتی موتور گرم می شود،آب منبسط می شود و از طریق لولهٔ انتقال به منبع انبساط می رود.وقتی موتور خاموش و سرد می شود،آب منقبض می شود.در نتیجه در سیستم خنک کن،خلأ جزئی پدید می آید و آب از منبع انبساط به رادیاتور باز می گردد.

سیستم خنک کنی که منبع انبساط دارد،سیستمی بسته است.با گرم و سرد شدن موتور،آب بین منبع انبساط و رادیاتور رفت و آمد می کند(شکل 20)در نتیجه همواره سیستم خنک کن به اندازه ای پر است که بیشترین بازده را داشته باشد.منبع انبساط وظیفهٔ هواگیری یا حذف حبابهای هوا از آب خنک کن را نیز به عهده دارد.آبی که هوا نداشته باشد،گرمای بیشتری را به همراه می برد.

شکل 19 - سیستم خنک کن با منبع انبساط

شکل 20 - طرز کار درِ رادیاتور در حالت تحت فشار(چپ) و تحت خلأ(راست)آب به منبع انبساط وارد و از آن خارج می شود تا رادیاتور را پر نگه دارد.

در بعضی از سیستمهای خنک کن،درِ رادیاتور روی منبع انبساط نصب می شود(منبع آب تحت فشار در شکل 3در بسیاری از موتورهای خورجینی،جداره های سیلندر به وسیلهٔ روغنی که از یاتاقانهای متحرک سیلندر مقابل پاشیده می شود.روغنکاری می شوند)این در،جریان آب بین مخزن سرریز و منبع آب تحت فشار را کنترل می کند.بدین ترتیب سیستم خنک کن همواره پر می ماند( شکل17 )

15.ترموستات

ترموستات وسیلهٔ کنترلی است که یک عنصر حساس در برابر دما دارد.این عنصر با خم شدن،یا انبساط و انقباض در برابر تغییرات دما واکنش نشان می دهد.در نتیجهٔ واکنش عنصر حساس ترموستات،اتصالهای یک کلید برق یا یک شیر باز و بسته می شود تا آب را کنترل کند.

در سیستم خنک کن موتور،ترموستات (شکلهای 16و 21 )شیر کنترل جریانی است که با گرما کار می کند.این شیر از دمای آب برای کنترل جریان آب بین موتور و رادیاتور استفاده می کند.در بسیاری از موتورها،ترموستات در شیلنگ بین موتور سر سیلندر و رادیاتور قرار دارد(شکلهای 1 و 2) وقتی موتور سرد است،ترموستات بسته می شود تا از گردش آب بین موتور و رادیاتور جلوگیری کند(شکل 21 چپ موتور سرد-ترموستات بسته)در نتیجه گرما در موتور می ماند.وقتی آب گرم می شود،ترموستات باز می شود(شکل 21 راست موتور داغ-ترموستات باز)در نتیجه آب وارد رادیاتور می شود.

شکل 21 - طرز کار ترموستات با ساچمهٔ مومی.

هنگامی که موتور سرد است با بستن راه آب به سوی رادیاتور،موتور سریعتر گرم می شود.در این حالت گرمای موتور در موتور می ماند و با آب به رادیاتور نمی رود.در نتیجه موتور زودتر گرم می شود،سوخت کمتر تلف می شود و میزان هیدروکربنهای نسوخته و کربن مونوکسید در دود کاهش می یابد.پس از گرم شدن موتور،وجود ترموستات سبب می شود که موتور در دمایی بالاتر کار کند.وقتی موتور در دمای بالاتری کار کند بازده آن افزایش و میزان آلاینده های آن کاهش می یابد.

در بعضی از موتورها ترموستات بین شیلنگ پایینی رادیاتور و موتور نصب می شود(شکل 3در بسیاری از موتورهای خورجینی،جداره های سیلندر به وسیلهٔ روغنی که از یاتاقانهای متحرک سیلندر مقابل پاشیده می شود.روغنکاری می شوند) وقتی موتور سرد را روشن می کنیم،وجود ترموستات سبب می شود که آب از رادیاتور وارد ترموستات باز شود.طرز کار اجزای سیستم خنک کن،به محل نصب ترموستات بستگی ندارد.

چندین نوع ترموستات وجود دارد.بیشتر ترموستاتها را یک ساچمهٔ مومی حساس در برابر گرما(شکل 21 ) به کار می اندازد،با افزایش دما این ساچمه منبسط و شیر را باز می کند.

ترموستات در دمای معینی باز می شود.این دما معمولاً روی بدنهٔ ترموستات حک شده است.دو دمای متداول برای باز شدن ترموستات عبارت اند از 85 درجهٔ سانتیگراد و 91 درجه ٔ سانتیگراد.اغلب ترموستاتها در دمای مشخص شده شروع به باز شدن می کند.این ترموستات در دمای 102 درجه کاملاً باز می شود.

16.مجرای کنار گذر آب

بیشتر موتورها یک مجرای کنارگذر آب دارند(شکلهای 15 و 21) این کنار گذر می تواند یک شیلنگ کنارگذر خارجی(شکل 15)در بالای پمپ آب،یا یک مجرای داخلی باشد.این کنارگذر به آب امکان می دهد که وقتی موتور سرد و ترموستات بسته است،بین سرسیلندر و بدنهٔ موتور گردش کند.بدین ترتیب سیلندرها به طور یکنواخت گرم می شوند و نقاط داغ در آنها به وجود نمی آیند.

بعضی از موتورها یک ترموستات کنارگذربند دارند.این نوع ترموستات شیر کنار گذری دارد که پس از گرم شدن موتور،وقتی ترموستات باز شد،مجرای کنارگذر را می بندد.در نتیجه آب دیگر از شیلنگ کنارگذر عبور نمی کند.

17.درِ رادیاتور

بیشتر سیستمهای خنک کن به وسیلهٔ در مخصوصی که روی دهانهٔ رادیاتور بسته می شود درزبندی می شوند و تحت فشار قرار می گیرند(شکل 22 ) در نتیجهٔ درزبندی سیستم خنک کن،آب بر اثر تبخیر تلف نمی شود و استفاده از منبع انبساط امکانپذیر می شود.وقتی سیستم خنک کن تحت فشار باشد،نقطهٔ جوش آب بالا می رود و در نتیجه بازده سیستم افزایش می یابد.

شکل 22 - درِ رادیاتور

در فشار متعارفی ،آب در دمای 100 درجهٔ سانتیگراد به جوش می آید.با افزایش فشار بر مایع،نقطه جوش آن افزایش می یابد.مثلاً هرگاه فشار،نسبت به فشارمحیط،به اندازهٔ 103 کیلو پاسکال(15 پوند بر اینچ مربع) افزایش یابد،نقطهٔ جوش آب به 127 درجهٔ سانتیگراد می رسد.به ازای هر 7 کیلو پاسکال(1 پوند بر اینچ مربع)افزایش فشار،نقطهٔ جوش آب در حدود 8 ر 1 درجهٔ سانتیگراد بالا می رود.سیستم خنک کن تحت فشار بر این اساس کار می کند.

با افزایش فشار در سیستم خنک کن،نقطهٔ جوش آب از 100 درجهٔ سانتیگراد بالا می رود.در نتیجه بین دمای آب موتور و هوای محیط اختلاف بیشتری پدید می آید.هرچه آب داغتر باشد،گرمای خود را سریعتر به هوامنتقل می کند.با استفاده از سیستم خنک کن تحت فشار،بازده پمپ آب هم افزایش می یابد.

فشار عادی سیستم خنک کن را سازندهٔ خودرو تعیین می کند.وقتی فشار از این مقدار کمتر باشد،آب تلف می شود و ممکن است جوش بیاید.فشار بیش از حد به رادیاتور آسیب می رساند و شیلنگها را می ترکاند.درِ رادیاتور یک شیر فشار شکن فنر سوار(شکل 22) دارد که مانع از افزایش فشار می شود.وقتی فشار سیستم از نیروی فنر بیشتر شود،شیر را باز می کند(شکل 20 چپ شیر شکن بالا می رود و آب وارد منبع انبساط می شود) سپس فشار اضافی و آب از رادیاتور وارد منبع انبساط می شود.

درِ رادیاتور یک شیر خلأشکن هم دارد(شکل 22)این شیر مانع ایجاد خلأ در سیستم می شود.در صورتی که در سیستم خنک کن خلأ ایجاد شود،رادیاتور درهم می پیچد.وقتی موتور را خاموش می کنیم و آب سرد می شود انقباض می یابد.آب سرد،در مقایسه با آب گرم،جای کمتری را اشغال می کند.با کاهش حجم آب،در سیستم خنک کن خلأ ایجاد می شود.در نتیجه شیر خلأ شکن باز می شود( شکل 20 ،راست شیر فشار شکن می شود و آب به رادیاتور برمی گردد).در این هنگام آب از منبع انبساط وارد سیستم خنک کن می شود.

درِ فشاری سیستم خنک کن باید کاملاً درزبندی شود تا سیستم خنک کن تحت فشار بتواند درست کار کند.وقتی درِ رادیاتور بسته می شود(شکل 22 )گوشواره های قفل کنندهٔ آن زیر فلنج دهانهٔ رادیاتور قرار می گیرند.سطح فلنج شیب دارد وقتی درِ رادیاتور را ساعتگرد می چرخانیم،آن را سفت می کند.بدین ترتیب بار اولیه ای هم بر شیر فشار شکن وارد می شود.

هشدار:وقتی موتور داغ است،هرگز در رادیاتور یا در فشاری سیستم خنک کن را باز نکنید.بگذارید موتور سرد شود،بعد آن را باز کنید. در صورتی که پیش از سرد شدن موتور در رادیاتور را باز کنید،ممکن است به شدت دچار سوختگی شوید.

دهانهٔ بعضی از رادیاتورها در بالای رادیاتور نیست،بلکه روی یکی از منبعهای کناری است.برای افزودن آب به این سیستم باید در منبع انبساط را باز کنید.در شکل 3 (در بسیاری از موتورهای خورجینی،جداره های سیلندر به وسیلهٔ روغنی که از یاتاقانهای متحرک سیلندر مقابل پاشیده می شود.روغنکاری می شوند) در رادیاتور روی مخزن آب تحت فشار قرار دارد.هرگز پیش از سرد شدن موتور درِ مخزن را باز نکنید.!

ضدیخ وآب

18.ضدیخ

آب در صفر درجهٔ سانتیگراد یخ می زند،اگر فقط از آب به عنوان سیال خنک کن استفاده شود،هربار که دما از صفر پایینتر می آید یخ می زند.در نتیجه آب در موتور به گردش درنمی آید و موتور جوش می آورد.آب در هنگام انجماد در حدود9٪ انبساط پیدا می کند.در نتیجه پولکهای موتور(2)بیرون می زند.بدنهٔ موتور و سر سیلندر ترک می خورد و رادیاتور می ترکد.با اضافه کردن مقدار مناسبی ضدیخ به آب مخلوطی تشکیل می شود که یخ نمی زند.

متداولترین ضدیخ اتیلن گلیکول است.مخلوطی از 50٪ آب و50٪ اتیلن گلیکون برای مصرف در تمام طول سال،در بیشتر موتورها توصیه می شود.این مخلوط در دمایی بالاتر از37- درجهٔ سانتیگراد یخ نمی زند.مخلوطی از 70٪ ضدیخ و 30٪ آب تا دمای 64-درجهٔ سانتیگراد یخ نمی زند.

احتیاط!

نسبت ضدیخ در آب را نباید از 70٪ بیشتر گرفت،زیرا نقطهٔ انجماد مخلوط به تدریج به 23- درجهٔ سانتیگراد افزایش می یابد.

سیال خنک کن توصیه شده،یعنی مخلوط نیم ونیم آب وضدیخ،سه وظیفهٔ اصلی دارد:

1.نقطهٔ انجماد سیال خنک کن موتور را تا 37- درجهٔ سانتیگراد پایین می آورد.

2.نقطهٔ جوش سیال خنک کن موتور را تا 108 درجهٔ سانتیگراد بالا می برد.

3.به حفاظت از قطعات فلزی سیستم خنک کن در برابر رسوبها و خوردگی کمک می کند.

ضدیخ حاوی چندین مادهٔ مکمل است.از جمله می توان به موادی ضدخوردگی وضدکف اشاره کرد.خوردگی یا زنگ زدگی عمر اجزای فلزی را کوتاه می کند.در صورت زنگ زدن اجزای فلزی،لایهٔ عایقی روی آنها تشکیل می شودکه انتقال گرما از فلز به آب را کاهش می دهد.در موتورهایی که به شدت خورده شده باشند،ممکن است آب در دمای عادی باشد،اما سیلندر و سرسیلندر به شدت داغ شده باشند.یکی از دلایل استفاده از50٪ ضدیخ آن است که سیال خنک کننده به اندازهٔ کافی مادهٔ ضدخوردگی داشته باشد.

مادهٔ ضدیخ مانع کف کردن آب در هنگام عبور از پمپ آب می شود.کف حاوی حبابهای هواست که گرما را به خوبی مایع انتقال نمی دهد.اگر آب بیش از حد کف کند،کارایی سیستم خنک کن کاهش می یابد.در نتیجه ممکن است موتور جوش بیاورد.

به ضدیخ رنگ اضافه می کنند تا شناخته شود.رنگ ضدیخ معمولاً سبز یا زنگاری است.رنگ موجود در ضدیخ سبب می شود که ضدیخ به صورت نشت یاب هم عمل کند.متمایز بودن رنگ ضدیخ آشکارسازی آن را آسانتر می کند.

موادضدخوردگی و ضدکف به تدریج خاصیت خود را از دست می دهند.اگر موتور زنگ بزند،رنگ آب تغییر می کند.سازندگان خودرو توصیه می کنند که ضدیخ هردو سال یک بار عوض شود.در نتیجه مواد افزودنی دوباره تأمین می شوند و آلاینده های موجود در سیال خنک کن نیز حذف می شود.در فصل 21 روش انجام این کار شرح داده می شود.

19.انواع ضدیخ

دونوع ضدیخ اتیلن گلیکولی وجود دارد: پُرسیلیکات و کم سیلیکات.این نامگذاری بر اساس مقدار سیلیکات سیلیکون اضافه شده به اتیلن گلیکول انجام شده است.بیشتر موتورها به ضدیخ پرسیلیکات نیاز دارند.این ماده از قطعات آلومینیمی محافظت می کند.اگر این حفاظت انجام نشود،ممکن است پوسته های آلومینیم که از مجراهای آب سرسیلندرآلومینیمی جدا می شوند،سبب گرفتگی رادیاتور شوند.

ضدیخ کم سیلیکات در خودروهای سنگین با موتور دیزل یا بنزینی به کار می رود.در راهنمای دارندگان خودرو،ضدیخ مناسب برای خودرو توصیه شده است.

شاخصهای سیستم خنک کن

20.شاخص دمای آب

شاخص دمای آب راننده را افزایش بیش از حد دمای موتور مطلع می کند.بالا رفتن دما معمولاً نشانهٔ کم بودن آب یا عیب موتور است.کارکردن پیوسته با موتوری که جوش می آورد سبب می شود که موتور به طورجدی صدمه ببیند.چهارنوع شاخص دمای آب وجود دارد.

1.چراغ آب چراغ آب با حرکت یک تیغهٔ ترموستاتی در فشنگی آب(شکل 23 ) روشن می شود.وقتی آب و فشنگی گرم می شوند،تیغه خم می شود.وقتی دمای آب به نزدیکی نقطهٔ جوش می رسد.تیغه با اتصال داخل کلید تماس پیدا می کند.در نتیجه مدار کامل و چراغ آب روشن می شود.

2.درجهٔ برقی درجهٔ برقی آب شبیه درجهٔ برقی بنزین (21)ودرجهٔ برقی فشار روغن (11)است.درجهٔ آب ممکن است مغناطیسی یا گرمایی باشد.

شکل 23 - مدار برق چراغ آب.

در شکل 24درجهٔ مغناطیسی نشان داده شده است.این درجه دو پیچک دارد.پیچک سمت راست از طریق فشنگی آب اتصال زمین را برقرار می کند.این پیچک حاوی یک ترمیستوراست که مقاومت آن بر اثر گرم شدن کاهش می یابد.وقتی مقاومت فشنگی آب کاهش می یابد،جریان بیشتری ازآن می گذرد.این جریان از پیچک سمت راست می گذرد و مغناطیس شدگی آن را افزایش می دهد.در نتیجه آرمیچر و عقربه به سمت راست کشیده می شوند و افزایش دمای آب را نشان می دهند.

3.درجهٔ الکترونیکی خودروهایی که خوشهٔ ادوات الکترونیکی جلوداشبورد دارند به درجهٔ آب الکترونیکی مجهزند در این نوع درجه یک نمایشگر میله ای دمای را نشان می دهد.هرچه بندهای بیشتری نشان داده شود دمای آب بالاتر است.اگر آب جوش بیاید نماد دما در بالا یا پایین نمایشگر چشمک می زند.ممکن است این درجه به یک هشدار دهندهٔ صوتی نیز مجهز باشد.این هشدار دهنده راننده را از جوش آوردن موتور مطلع می کند.

4.درجهٔ رقمی خودرویی که خوشهٔ ادوات الکترونیکی جلوداشبورد داشته باشد ممکن است به درجهٔ آب رقمی مجهز باشد.عددی که این درجه نمایش می دهد،دمای آب برحسب درجهٔ سانتیگراد یا فارنهایت است.

شکل 24 - مداربرقی درجهٔ آب مغناطیسی.

21 . شاخص ترازآب

بیشتر منبعهای انبساط(شکل 19 )را از پلاستیک شفاف می سازند.با بلندکردن کاپوت و نگاه کردن به سطح آب در منبع انبساط می توان تراز آب سیستم خنک کن را وارسی کرد.سطح آب در منبع انبساط باید بین سردپروگرم پرباشد.

بعضی از خودروها چراغ تراز آب دارند.یک حسگر ترازآب(شکل 25) که در منبع انبساط قرار دارد به چراغ«کمبود آب»روی داشبورد متصل است.با تغییر سطح آب در منبع ،شناور کوچکی که در داخل حسگر قراردارد،بالا وپایین می رود.وقتی سطح آب پایین می رود،شناور کلیدی را می بندد.در نتیجه چراغ«کمبود آب»روشن می شود.

شکل 25 - حسگر ترازآب در منبع انبساط.

احتیاط!

اگر چراغ«کمبود آب»روشن شد،شاخص دمای آب را وارسی کنید.ممکن است سطح آب در سیستم خنک کن پایین باشد و در نتیجه موتور جوش بیاورد

منبع : وبلاگ دانش خودرو Www.daneshkhodro.persianblog.ir

سیستم های خنک کن

مطالب مشابه :

نكاتي درمورد: کولر آبی ( 1)

طرز كار و اجزا اصلي سيستمهاي تبريد جذبي

انواع سیستمهای تاسیسات حرارتی و برودتی

تاسیسات برودتی و حرارتی

انواع سیستمهای تاسیسات حرارتی و برودتی

کولر گازی

آشنایی با موتور خودرو و اجزای آن

سیستم های خنک کن