سیستم خنک کننده خودرو

سیستم خنک کننده خودرو یگی از سیستم های مهم خودرو است که در عملکرد موتور تأثیر مستقیمی دارد. احتمالا تا به حال شنیده اید یا دیده اید که موتور یک خودرو، جوش آورده است. موتورهای احتراق داخلی، به خاطر عمل احتراقی که در داخل سیلندرها اتفاق می افتد حرارت و گرمای بسیاری را تولید می کند.
شاید باورش برای شما سخت باشد اما موتور خودرو که به شکل ایمن کار می کند، توانایی آن را دارد که بر اثر احتراق تا دمای 250 درجه فارنهایت گرم شود. البته موتور ها توانایی این را دارند که دمای بالاتری نیز تحمل کنند ( سقف آن تا 400 درجه فارنهایت است ) بعد از آن موتور خودرو از کار می افتد، خب حال سوال اینجاست که با این گرما چه باید کرد ؟ طراحان خودرو برای مقابله با این گرما و جلوگیری از بالارفتن دمای آن، یک سیستم خنک کننده خودرو تعبیه کرده اند.
سیستم خنک کاری به خودرو کمک می کند تا گرمای ناشی از احتراق ، تراکم گازها و اصطکاک داخلی به خارج موتور انتقال پیدا کند. در این مقاله از گروه سئو وبسایت بازرگانی راد تلاش میکنیم با سیستم خنک کاری خودرو بیشتر آشنا شویم و اجزای سیستم را بهتر بشناسیم. تا انتها همراه باشید.

 

دلایل استفاده از سیستم خنک کاری در خودرو

موتور خودروها، میزان گرمای مشخصی را می توانند تحمل کنند که در اکثر آن ها دمایی حدود 400 درجه فارنهایت است. با وجود پیشرفت روز به روز تکنولوژی و مدرن شدن خودروها، مجددا با محدودیت های موتور احتراق داخلی و داغ شدن موتور و ایجاد گرمای اضافی روبه رو هستیم. لازم به ذکر است که بیش از هفتاد درصد سوخت اتومبیل ها بعد احتراق تبدیل به گرمای غیر قابل استفاده شده و حدود 30 درصد آن تبدیل به نیرو محرکه در موتور خودروها م یشود.
قسمت قابل توجهی از گرمای تولید شده احتراق در سیلندرها توسط سیستم اگزوز از موتور خارج شده و بخشی از آن داخل موتور نفوذ کرده و باعث گرم شدن بخش پیشرانه اتومبیل میشود. موتورهای خودرو به علت داغ شدن و افزایش دمای بیش از حد به نقطه شکست خود می رسند، اینجاست که اهمیت سیستم خنک کننده خودرو یا سیستم خنک کاری در خودروها مشحص می شود.

سیستم خنک کاری وظیفه دارد دمای موتور را در مقدار مطلوب خود نگهداری کند. به طور خلاصه می توان گفت از سیستم خنک کاری در خودروها استفاده می شود تا هم دمای محفظه احتراق مطلوب باشد ( احتراق به صورت بهتر و با آلودگی کمتر صورت گیرد ) و هم گرمای بیش از حد موجب نشود که روغن موتور عملکرد موثری نداشته باشد. ضمنا نگه داشتن حرارت در حد مطلوب سبب میشود که فرسایش قطعات و اجزای موتور کمتر شود.

معرفی انواع سیستم خنک کننده خودرو و عملکرد آن ها

میتوان سیستم خنک کننده خودروها را به دو دسته تقسیم بندی کرد.

          سیستم خنک کاری با هوا

سیستم خنک کاری برای خنک کاری خودروها معمول نبوده و در خودروهای امروزی مورد استفاده قرار نمیگیرد. خودرویی که از این سیستم استفاده میکندد و احتمالا هنوز نیز بتوانید در معابر شهری بیابید، فولکس قورباغه ای یا مدل های بسیار قدیمی پورشه است. در این سیستم از یک فن قوی جهت به جریان انداختن هوا در قسمت موتور خودرو مورد استفاده قرار می گیرد.
موتور سیکلت هایی که دارای حجم موتور پایین دارند، همین سیستم برای خنک کاری موتور بکار گرفته میشود. از ویژگی های این سیستم خنک کاری نسبت به سیستم خنک کاری با مایع، ارزان تر بودن آن و نگهداری آسانتر آن است. اما لازم به ذکر است که سیستم خنک کاری با هوا آلودگی صوتی و محیط زیستی بیشتری داشته و به همین دلیل کمتر مورد استفاده قرار می گیرد.

          سیستم خنک کاری با مایع 

همانطور که از نام این سیستم مشخص است، در این سیستم خنک کننده خودرو از یک مایع خنک کننده مثل آب برای پایین آوردن دمای موتور مورد استفاده قرار میگیرد طراحان اتومبیل در اکثر خودروهای امروزی و موتورسیکلت های با حجم موتور بالا، از این سیستم برای خنک کاری موتور استفاده می کنند. اگر بخواهیم به صورت مختصر عملکر این سیستم را توضیح بدهیم بایستی بگوییم در سیستم خنک کاری با مایع، آب یا هر نوع مایع خنک کننده دیگر توسط پمپ از سوی رادیاتور به سمت موتور خودرو هدایت میشود. این مایع خنک کننده گرمای وتور را به خود جذب میکند و پس از داغ شدن و افزایش دمای دوباره ، به رادیاتور برمیگردد و این چرخه ادامه می یابد.

 

اجزای سیستم خنک کننده خودرو:

در سیستم خنک کاری با مایع، از قطعات مختلفی تشکیل شده که در ادامه به معرفی هر یک از آن ها میپردازیم.

    رادیاتور

در سیستم خنک کاری با مایع ، هنگامی که مایع گرمای موتور را به خود جذب کرده ، به سمت رادیاتور می آید. وظیفه اصلی رادیاتور ، گرما را به جریان هوای اطراف منتقل داده و بدین شکل گرمای موتور را به محیط بیرون منتقل کند. رادیاتور ها در بیشتر خودروها دقیقا پشت جلو پنجره قرار گرفته که در معرض حداکثر جریان هوا باشد.
رادیاتور نیز متشکل از یک سری پره ها؛ تیوب ها و لوله های مارپیچی و زیگزاکی آلومینیومی تشکیل شده که آّب در میان این پره ها جریان دارد. ضمنا به یاد داشته باشید که همیشه در قسمت پایین رادیاتور، آب خنک و در قسمت بالای آن، آب گرم وجود داشته و این موضوع نشان دهنده این است که ورودی رادیاتور در بالا و خروجی آن در پایین میباشد.

    درب رادیاتور 

بر خلاف ظاهر ساده درب رادیاتور، این قطعه از اهمیت ویژه ای برخوردار است این نکته را لازم است بدانید مایع داخل سیستم خنک کننده خودرو همانند یک زودپز تحت فشار قرار دارد و علت آن این است که اگر این فشار وجود نداشته و مایع به شکل فشرده در سیستم جریان نیابد، این مایع بر اثر حرارت موتور تبخیر شده به بخار تبدیل میشود. اما نکته قابل توجه اینجاست، فشار بیش از حد این مایع باعث آسیب رساندن قطعات و اتصالات سیستم خنک کاری میشود. حال سوال اینکه با این فشار چه باید کرد ؟ در اینجا اهمیت درب رادیاتور مشخص میشود.
درب رادیاتور دارای مکانیسم شیر جمع شونده در فشار بالا میباشد . این شیر جمع شونده همانند یک سوپاپ اطمینان عمل کرده و هنگامی که فشار مایع داخل سیستم بیشتر از حد مجاز آن افزایش یابد سوپاپ فنری بازشده و مایع از رادیاتور به سمت مخزنی دیگر به نام منبع انبساط هدایت میشود تا فشار مایع کاهش پیدا کند ، غالبا افزایش فشاری که باعث عمل کردن درب رادیاتور میشود 15 پوند در اینچ میباشد.

 

    منبع انبساط و شیلنگ سر ریز

همانطور که گفته شد مایع داخل سیستم خنک کننده خودرو تحت فشار است و اگر این فشار به میزان غیر مجاز برسد سوپاپ فنر درب رادیاتور باز میشود و مایع از طریق شیلنگ سرریز به سمت منبع انبساط هدایت میشود. اندازه منبع انبساط در بسیاری از خودروها ظرفی به گنجایش حدود 2 لیتر و از جنس پلاستیک میباشد. هنگامی که فشار مایع در سیستم خنک کاری اتومبیل کاهش میابد خلاءی در دخل رادیاتور و همچنین لوله های سیستم خنک کاری به وجود می آید و مایع از منبع انبساط به صورت خودکار به داخل سیستم باز میگردد.

 

    واتر پمپ ( پمپ آب ) 

به جرأت میتوان گفت از مهترین قطعات در سیستم خنک کاری خودروها، همین واترپمپ میباشد که قلب تپنده سیستم به شمار میرود. وظیفه این واترپمپ ها ، به جریان انداختن آب در سیستم خنک کاری یا به طور واضح تر در رادیاتور و مجاری اطراف بلوک موتور میباشد. بدین معنا که مایع خنک کننده را از سطح پایین رادیاتور به سمت موتور هدایت میکند. واتر پمپ یک پمپ ساده ای بوده که نیرو پمپاژ را به کمک تسمه از میل لنگ میگیرد .

    ترموستات

به صورت کلی میتوان گفت ترموستات یک شیر حرارتی ساده است که با کاهش دما و سرد شدن بسته ، و با افزایش دما و گرم شدن باز میشود. تا هنگامی که مایع خنک کننده داخل سیستم سرد بوده و گرمای زیادی نداشته این شیر بسته و جریان آب در لوله های اطراف سیلندر به کمک واتر پمپ جریان دارد.بدین معنا که در این حالت جریان مایع خنک کننده بدون عبور رادیاتور میان موتور و پمپ آب برقرار است.

    پروانه خنک کننده ( فن برقی )

وظیفه رادیاتور این است که مایع گرمی که از سوی موتور آمده را خنک کند و مجددا به سیستم خنک کاری بازگرداند. اما سوال اینجاست که این اقدام چگونه انجام میشود؟ یک راه آن عبور از یک مسیر طولانی با سطح مقطع کم است که اصولا لوله های رادیاتور نیز به همین شکل طراحی شده است. راه دیگر آن برخورد هوا با مایع گرم عبوری از رادیاتور است.
این اقدام توسط پروانه خنک کننده یا همان فن برقی صورت میگیرد. حقیقتا این قطعه در سیستم خنک کننده خودرو همانند یک دمنده عمل میکند و وظیفه آن، ایجاد گردش هوا میان لوله های رادیاتور را بر عهده دارد تا تماس هوا با لوله ها به خنک تر شدن سریع مایع داخل رادیاتور کمک بکند. در خودرو های قدیمی از یک پروانه برای اینکار استفاده میکردند که به کمک یک تسمه و پولی، نیروی محرکه را از میل لنگ گرفته و به گردش درآورد . این گردش پروانه دائمی بوده و به همین دلیل اصطکاک بسیار زیادی دارد.

طراحان خودرو پس از مدتی تصمیم گرفتند به جای استفاده از پروانه های مکانیکی، از فن برقی استفاده نمایند. برق مورد نیاز این فن ها از باتری و دینام تأمین شده و ضمنا دائما روشن نیستند. حقیقتا در ماشین های کاربراتوری از یک فشنگی استفاده میکنند که با افزایش دمای مایع سیستم خنک کاری، این فشنگ عمل کرده و جریان برق برقرار میشود. در اتومبیل های انژکتوری کار این فشنگ توسط سنسور انجام میشود. اطلاعات سنسور تشخیص دما مایع به ECU یا همان کامپیوتر خودرو رفته و در همانجا فرمان روشن یا خاموش شدن فن صادر میشود.

    تسمه دینام یا تسمه پروانه

یکی از قطعاتی که بایستی هر چند وقت یکبار در خودروها مورد بازدید و بررسی قرار گیرد تسمه دینام یا تسمه پروانه میباشد . در واقع تسمه یک حلقه است از جنس انعطاف پذیری مانند چرم ، پلیمر لاستیک و ... که ارتباط میان دو شفت دوران کننده را برقرار میکند. برخی از قطعات خودرو نیازمند یک حرکت دورانی هستند و این حرکت را از طریق تسمه دینام و به کمک فولی ها از میل لنگ موتور میگیرند. تسمه دینام وظیفه انتقال قدرت موتور به قطعاتی مانند دینام ، واتر پمپ ، سیستم تهویه مطبوع و پمپ فرمان هیدرولیک را عهده دار میباشد.در خودرو های قدیمی ، این تسمه وظیفه انتقال نیرو به پروانه را برعهده داشته و به همیل علت به نام تسمه پروانه معروف شده است.

    آب یا مایع رادیاتور 

در سیستم های خنک کننده موتور با مایع ، نقش اساسی را همان مایع که به آن اصطلاحا آب رادیاتور میگوییم، ایفا میکند. مسلما برای این منظور نبایستی از آب معمولی استفاده کنیم . چون هم باعث خوردگی در قطعات مختلف سیستم میشود و هم امکان یخ زدن  آن در فصول سرد سال زیاد است. در گذشته از مخلوط آب و الکل برای سیستم خنک کاری خودرو استفاده میکردند. این مخلوط تا دمای منفی 15 درجه یخ نمیزد ولی دو مشکل داشت، یک اینکه در دماهای پایین تر از منفی پانزده درجه کارآیی خود را از دست داده و دومی هم به علت وجود ناخالصی در آب موجب ایجاد خوردگی میشد. امروزه از محلول هایی استفاده میکنیم که به آن اصطلاحا ضد یخ میگویند البته لازم به ذکر است این محلول ها فقط خاصیت ضد یخ بودن ندارد و ضد جوش نیز هستند. به همین علت از این محلول هم در تابستان و هم در فصل زمستان استفاده میشود. توصیه عمومی این است از مخلوط پنجاه درصد ضد یخ و آب مقطر در سیستم خنک کاری خودروها مورد استفاده قرار گیرد.

 

    سنسور دمای مایع خنک کننده یا فشنگی آب 

همان طور که گفته شد در خودروهای جدید تراز فن برقی برای خنک کردن مایع رادیاتور استفاده میشود ، فن های برقی برخلاف پروانه خودروهای قدیمی دائما کار نمیکنند ، این فن ها هنگامی که به کار میآفتد که آب گرم راهی رادیاتور شده باشد. اما سوال اینجاست که چگونه این فن ها کنترل میشوند؟ سنسور دما مایع خنک کننده یا فشنگی آب دقیقا برای این منظور تهیه شده است . این فشنگی غالبا در محفظه ترموستات قرار داشته و اطلاعات خود را به کامپیوتر خودرو ( ECU ) میدهد. از کامپیوتر نیز فرمان روشن شدن یا خاموش شدن فن صادر میشود همچنین داده های این سنسور دما برای نمایش دمای موتور خودرو به راننده مورد استفاده قرار میگیرد. بعضی از خودرو ها بیش از یک سنسور و فشنگی داشته و چنانچه این قطعه خراب شود فن ها به درستی عمل نکرده و دمای مایع خنک کننده با افزایش چشمگیری مواجه میشود.

 

    بخاری اتومبیل ها

بخاری اتومبیل ها بایستی جزو سیستم خنک کاری اتومبیل ها بشمار بیاوریم عملکرد بخاری دقیقا با گرمای حاصل از مایع داخل سیستم خنک کاری در ارتباط میباشد و همین آب از طریق شیلنگ ها به داخل بخاری  میرود. حقیقتا در داخل بخاری یک هسته وجود داشته که شبیه رادیاتور می باشد، مایع گرم وارد این هسته شده و به کمک یک دمنده ، گرمای آن به داخل کابین خودرو منتقل میشود.

 

    پولکی های سرسیلندر 

مایع سیستم خنک کننده خودرو در محفظه اطراف سرسیلندرها و سیلندرها که به آن بلوک موتور نیز گفته میشود، جریان دارد و گرمای موتور را میگیرد. همانطور که گفته شد این مایع مخلوطی از آب مقطر و ضد یخ میباشد. حال اگر راننده ای براثر غفلت از ضدیخ مصرف نکند و آب خالی را درسیستم خنک کاری بریزد، امکان دارد در فصول سرد سال باعث ایجاد یخ زدگی و نهایتا ترکیدن و ترک برداشتن سرسیلندر شود.

طراحان موتور خودرو برای ساخت سرسیلندر از روش ریخته گری استفاده میکنند. نهایتا و با سرد شدن فلز مذاب ؛ این شن ها از داخل قطعه خارج شده و این کار باعث ایجاد سوراخ های وسیعی روی سرسیلندرها میشود.

منبع : گروه سئو وبسایت بازرگانی راد