سیستمهای خنک کننده تحت فشار درموتوراتومبیل

لازم بذکر است که دمای موتور برای احتراق خوب و عملکرد مناسب , یک بازه مشخص دارد که بسته به نوع موتور و سوخت مصرفی تفاوت میکند . برای مثال درموتورهای بنزینی امروزی گستره دمایی ۸۵ تا۹۵ درجه سانتی گراد بعنوان دمای مطلوب در نظر گرفته میشود .

بدین جهت وظیفه این سیستم تنها دفع حرارت اضافی نیست بلکه جلوگیری ازخروج گرمای موتور و نگهداری آن درمحدوده از پیش تعیین شده است .

مکانیزمهای خنک سازی موتور

۱-موتورهای هوا خنک : در موتورهایی که ویژه مناطق سرد ساخته میشوند سمت بیرونی سرسیلندر و سیلندر را تیغه ای شکل طراحی میکنند تا با عبور هوای آزاد از لابلای این تیغه ها گرمای اضافی دفع گردد و با روشهای خاصی نیزکنترل دما تا حد ممکن صورت می پذیرد . مثل کنترل مسیر عبور هوا یا نصب پروانه های الکتریکی . از آنجا که موتورهای مورد نظر ما از این دسته نیستند ازشرح بیشتر آن می گذریم .

۲- موتورهای آب خنک : اگرچه این نام امروز نیزمتداول است لیکن آنچه درعمل به کار برده میشود مایع خنک کننده ای است که درصد بالایی ازترکیب آن آب است , و بعضی مواد شیمیایی به آن اضافه میشود تا ویژگیهایی ازجمله : کاهش نقطه انجماد , افزایش نقطه جوش , کاهش خورندگی اجزای موتور , کاستن از میزان رسوبات در موتور و افزایش ضریب انتقال دما ایجاد کرده و راندمان بالاتری را به وجود آورد .

 

واژه ضد یخ در ذهن بیشتر رانندگان , تنها نشانگر عاملی برای دیرتر یخ بستن آب است . واین باور نیز به گذشته باز میگردد که نخستین هدف از بکارگیری این ماده بود , حال آنکه وجود این ماده درمایع خنک کننده موتوردرفصل گرم بویژه درمناطق گرمسیر ضرورتی بیش از زمستان سرد دارد , هم اکنون نیز با تغییرات بسیاری که در جنس مواد و آلیاژهای ساختار موتور بوجود آمده , بویژه گسترش استفاده ازآلیاژهای آلومینیم واز طرف دیگربالاتر رفتن دمای کاری موتورها جهت کنترل آلایندگی محیط زیست , لازم است که رفتار ترمودینامیکی مایع خنک کننده را به لحاظ تغییرات دما وحجم وفشار وچگونگی تاثیرات آن بر اجزای مرتبط این سیستم بهتر بشناسیم .

روی دیگر این صحبت هم , آسیب پذیری اجزای موتور درصورت بالا رفتن بیش اندازه دمای آنست مانند , سوختن واشر سرسیلندر و قاطی شدن آب و روغن ، تابدیدگی سرسیلندر , سوختن سوپاپها و گاهی هم گرفتگی پیستون به سیلندر که در اثر انبساط زیاد رخ می دهد , اندیشه رویارویی با مشکلات تعمیراتی , بار مالی وصرف وقت تعمیر برای هر کدام از موارد فوق همان حساسیت و نگرانی است که قبلا” به عنوان دغدغه خاطر راننده به آن اشاره شد .

کم شدن مقدار مایع خنک کننده هر چند بصورت تدریجی و به مقدارکم موجب نگرانی است .وغالبا” کاهش آن را به دیده ایراد مینگرند و یا بعضی افراد که کمی آگاهی فنی دارند به آب سوزی موتور یا سلامت واشر سرسیلندر شک میکنند . البته درنگاه اول دوراز نظر نمی نماید , اما همیشه هم به مفهوم عیب داخلی موتور نیست . زیرا گاهی از موارد کم شدن آب موتور به خاطر عیوبی درمدار خنک کننده اتفاق میافتد که بعضی بسیار ساده اند اما به دلیل ناشناس بودن مکانیزم کار سیستم به آنها توجه کافی نشده و با ایراد های بزرگ اشتباهی گرفته میشود , مثل خرابی درب رادیاتور و منبع انبساط آب وشیلنگهای اتصال آنها .

مدار خنک کننده مداربسته

در این سیستم از حفظ مقدار کمی فشار استفاده میشود که با توجه به رفتار ترمودینامیکی آب , افزایش فشار موجب افزایش نقطه جوش شده و بر راندمان حرارتی موتور نیز می فزاید . از سوی دیگر تا هنگامی که مایع خنک کن دراطراف موتور جریان داشته و تبخیرنشده است , سلامت اجزای داخلی مولد قدرت تهدید نمی شود , مشکل اینکار تغییرات حجمی سیال درمحدوده دمای کاری موتور است . به دلیل ثابت بودن حجم محفظه آب که شامل اطراف موتور ولوله های آب ورادیاتورهای موتور وبخاری میشود , با گرم شدن و داغ شدن آب نسبت به زمانی که موتور سرد و مدارمملو از مایع است افزایش حجم پیدا شده و فشار بیشتری حاصل میگردد , کنترل فشار با خروج مقداری مایع ازسوپاپ درب رادیاتور صورت می گیرد این مقدار آب به داخل ظرفی هدایت شده ذخیره میگرد . درصورتیکه موتور به مدت طولانی و درهوای سرد خاموش بماند ودمای آن کم شود , بویژه در فصل سرما , با کاهش حجم مایع داخل موتور به شرط عدم نفوذ هوا ازپیراهن آب ولوله ها ودرب رادیاتور و سیستم بخاری به داخل سیستم خلاء ایجاد شده و ازسوپاپ مرکز درب رادیاتور , این خلاء به مخزن ذخیره سرایت کرده و از آن مخزن مقدار لازم آب رابه موتوربرگشت میدهد .

مخزن ذخیره مخزن بالای رادیاتور

 

همانگونه که ملاحظه میشود چند شرط لازم است تا ” آب رفته به جو باز آید ” از جمله : سالم بودن واشرها و فنر درب رادیاتورو سوپاپهای آن و لوله اتصال به مخزن ذخیره و مهمتر از همه لوله وسط مخزن و محکم بودن آن روی درب مخزن , لازم به ذکر است که درصورت نبود حتی یکی از این شرایط آب مخزن به موتور باز نمیگردد .

از طرفی هنگام کار موتور به دلیل وجود نقاط داغ در اطراف محفظه احتراق حبابهای هوا تشکیل میشود و این حباها باید تخلیه شوند تا در مکانیسم پمپاژ آب اختلال ایجاد نگردد , این حبابها از همان سوپاپ درب رادیاتور به مخزن آمده و چونکه انتهای لوله مرکز مخزن زیر سطح آب قرار دارد به محض خروج از لوله , جذب آب راکد مخزن شده و با از دست دادن گرما ذرات بخار نیز به مایع تبدیل شده و جرمی از سیال به خارج نشت نمیکند .

اما درعمل بسیاری ازمواقع , با نبود حتی یکی از شرایط فوق کاهش آب موتور اتفاق افتاده و دردسرهای کمبود آب و بالا رفتن دمای موتور و در ادامه نیز خسارات سرسیلندر و سایر اجزاء را بوجود میآورد .

امکان تغییرمخزن

یکی از راههای جلوگیری ازمشکلات گفته شده نصب مخزن ذخیره درجایی است که ارتباط مستقیم با حجم داخلی موتور و پیراهن آب داشته , وترجیحا” درسطحی بالاتر ازمجموعه سیستم خنک کن قرار بگیرد تا بازگشت آب به موتور از مخزن نیازمند مکش از سوی موتور نبوده و دراثر اختلاف سطح افقی و فشار اتمسفر روی سطح مایع خنک کننده در مخزن ذخیره باشد .

یکی ازاین نوع مخازن که درخودروهای پژو ۲۰۶ و تندر ۹۰ نیز مورد استفاده قرارگرفته , انتخاب خوبی است . زیرا درمحفظه موتور نیز محل مناسبی برای نصب آن وجود دارد .

این مخزن دو جداره ودارای درب سوپاپ دار و دو محل اتصال شیلنگ است , شیلنگ پایینی که با مقطع بزگتر و هم اندازه با شیلنگ آب رادیاتور بخاری است و به کمک یک سه راهه درمسیر برگشت آب بخاری نصب میشود . شیلنگ باریکتر که به بالای این مخزن نصب میشود به مخزن بالای رادیاتور موتور راه دارد.

 

مکانیزم کاراین مجموعه

هنگامی که موتور سرد است بر اثرانقباض , سطح آب در مخزن ذخیره پایین و پیراهن آب اطراف موتور پر می باشد , اما با روشن و گرم شدن موتور به تدریج که انبساط رخ میدهد , حجم اضافی آب پس از عبور از شبکه رادیاتور بخاری , دراثرافزایش فشارداخل سیستم , ازلوله پایین مخزن ذخیره که هم قطربا لوله آب بخاری است وارد مخزن شده و سطح آب مخزن بالا میآید زیرا درب مخزن سوپاپ کنترل فشاردارد هوای بالای سطح آب شروع به فشرده شدن میکند . ازسوی دیگر نیزهمزمان حبابهای بخاراطراف محفظه احتراق با جریان آب به مخزن گرم بالای رادیاتور رسیده و از راه شیلنگ باریک سرریزدرب رادیاتور به سمت مخزن ذخیره حرکت میکنند لیکن , مخزن ذخیره دو جداره بوده و این حبابها برای رسیدن به سطح آب ظرف , ابتدا باید به طرف کف مخزن رفته و از زیرسطح آب موجود در ظرف که تقریبا”راکد و دمای آن نیز کمتر ازسایر قسمتها بوده و از لابلای ملکولهای مایع عبور نماید . این امر باعث تبادل دما و تبدیل بخار به مایع شده و جرمی از سیستم خارج نمی شود بنا بر این از مقدار مایع خنک کننده چیزی کم نمی شود .

 

مزیت مهمتر این روش

فشار داخل این سیستم درحدود ۱٫۵ اتمسفر, و نقطه جوش آب خالص دراین فشارحدود ۱۰۸ درجه سانتی گراد است پس به شرط سلامت اجزاء و عملکرد صحیح آنها درگستره دمایی ۸۲ تا ۹۲ درجه سانتی گراد حتی بدون ضد یخ نیز مشکلات کمتری نسبت به مکانیزم فعلی خواهیم داشت . حال آنکه ترکیب نصف به نصف آب و ضد یخ در بالا بردن دمای جوش نقش خود را ایفا کرده و حاشیه امنیتی مناسب تری را فراهم میکند بدین ترتیب که حتی بالا رفتن دما هم تا مرز ۱۰۰ درجه سانتی گراد جوش اتفاق نمیافتد .

شفاف بودن مخزن ذخیره هم بازدید ازمیزان مایع خنک کننده را آسان نموده , وبدون نیاز به باز نمودن درب مخزن در هر وضعیتی ازکار موتور , میتوان میزان مایع خنک کننده را مشاهده کرد و از سلامت سیستم اطمینان یافت .

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *