برای پایدار و عملکرد بدون مشکل ICE (موتور احتراق داخلی) در هر خودرویی سیستم خنک کننده موتور مسئول است. از این گذشته ، اگر خنک سازی به درستی انجام نشود ، این می تواند منجر به گرم شدن بیش از حد موتور احتراق داخلی و سپس تعمیرات گران قیمت شود. در این مقاله درباره سیستم خنک کننده موتور، اصل عملکرد و طراحی آن و همچنین حل برخی از مشکلاتی که در حین کار به وجود می آیند بحث خواهد شد.
اصل کار و عملکرد اصلی
وظیفه اصلی سیستم خنک کننده حذف گرمای اضافی حاصل از موتور احتراق داخلی و جلوگیری از گرم شدن بیش از حد آن است. و در دوره زمستانیزمان، گرمایش فضای داخلی خودرو را با استفاده از رادیاتور بخاری فراهم می کند. که در سیستم های استانداردگردش، قسمت های گرم شده را خنک می کند و در ماشین های مدرنسریال دیگری اجرا می کند توابع اضافی، مانند:
- خنک می کند سیال کار انتقال خودکار.
- روغن را در سیستم روانکاری خنک می کند.
- هوا را گرم می کند.
- گازهای خروجی میل لنگ را خنک می کند.
اصل عملکرد سیستم خنک کننده موتور به شرح زیر است: سیلندرهای واقع در بلوک سیلندر توسط یک به اصطلاح "بالشتک آب" خنک کننده (خنک کننده) احاطه شده اند که به طور مداوم در گردش است و در نتیجه به دمای عملیاتی مطلوب دست می یابد.
ضد یخ و ضد یخ به عنوان خنک کننده استفاده می شود و به عنوان یک استثنا می توان آب مقطر را اضافه کرد.
با گذشت زمان، این مایعات رسوب می کنند که تأثیر منفی می گذارد خنک کننده معمولی. برای جلوگیری از این امر، خنک کننده باید طبق مقررات تعویض شود کتاب خدمات. برای درک نحوه عملکرد سیستم خنک کننده موتور، اولین قدم در نظر گرفتن نمودار دستگاه است.
نمودار دستگاه
مدار سیستم خنک کننده موتور از قسمت های مستقیم زیر تشکیل شده است:
- رادیاتور خنک کنندهپایه ای؛
- فن رادیاتور;
- پمپ آب (پمپ)؛
- ژاکت خنک کننده(کوسن آب)؛
- ترموستات؛
- رادیاتور بخاری;
- مخزن انبساط.
چنین طرح هایی برای موتورهای دیزلی و بنزینی تقریباً مشابه هستند، تنها تفاوت جزئی در اصل عملیات وجود دارد. موتور دیزل. هر کدام از جزئیات بازی می کند نقش مهمبرای پایدار و عملکرد مناسبسیستم های خنک کننده موتور و در صورت خرابی یکی از آنها ممکن است منجر به گرم شدن بیش از حد موتور احتراق داخلی شود که تعمیرات زمان بر و پرهزینه را در پی خواهد داشت. لازم است هر عنصر را جداگانه در نظر بگیرید.
رادیاتور و فن
رادیاتور سیستم خنک کننده موتور یکی از عناصر اصلی است و به گونه ای طراحی شده است که گرمای خارج شده از موتور احتراق داخلی توسط مایع خنک کننده را در جو پخش می کند و همچنین مسئول دمای موتور است. از نظر ساختاری، رادیاتور از لوله های زیادی با پره هایی ساخته شده است که انتقال حرارت را افزایش می دهند.
فن خنک کننده موتور برای بهبود راندمان رادیاتور طراحی شده است. بسته به درایو، 3 نوع از آنها وجود دارد:
- برقی.
- هیدرولیک.
- مکانیکی.
رایج ترین فن ها به صورت الکتریکی هدایت می شوند. هنگامی که سنسور خنک کننده فعال می شود، فن فعال می شود و در نتیجه جریان هوا افزایش می یابد. اگر لانه‌های زنبوری رادیاتور گرفتگی دارند، می‌توانید با استفاده از آنها را تمیز کنید وسایل خاص، گاهی اوقات این روش کمک می کند.
پمپ آب
پمپ در ماشین برای گردش ثابت مایع خنک کننده کار طراحی شده است. پمپ آب اغلب دارای دو محرکه است: تسمه یا چرخ دنده. در خودروهایی که موتور احتراق داخلی آنها علاوه بر توربوشارژر مجهز شده است، علاوه بر پمپ اصلی، یک عدد اضافی نیز تعبیه شده است که خنک کننده کارآمدتری توربوشارژر و هوای شارژ را فراهم می کند.
"جلف آب" سیستمی از کانال های گردش مایع خنک کننده است که از سر سیلندر (سرسیلندر) عبور می کند و برای حذف گرمای اضافی و در نتیجه خنک کردن موتور احتراق داخلی عمل می کند.
ترموستات
جزء مهم بعدی ترموستات است. هدف اصلی آن در سیستم خنک کننده موتور، تنظیم جریان مایع خنک کننده، تسریع گرم شدن موتور و حفظ یک مقدار معین است. دمای عملیاتیدر همه حالت ها عملکرد موتور احتراق داخلی. ترموستات اغلب در لوله ای که از رادیاتور خارج می شود نصب می شود.
در دمای بالای موتور احتراق داخلی، دریچه ترموستات باز می شود و مایع خنک کننده در یک دایره بزرگ به گردش در می آید و رادیاتور را به کار متصل می کند. به عبارت دیگر، هنگامی که ترموستات بسته است، خنک کننده را از طریق یک دایره کوچک در "جلف آب" حرکت می دهد و هنگامی که باز است، خنک کننده را به سمت رادیاتور هدایت می کند.
رادیاتور بخاری از نظر ظاهری مشابه رادیاتور اصلی است اما اندازه آن کوچکتر است و در داخل خودرو نصب می شود. وظیفه اصلی آن گرم کردن فضای داخلی خودرو در زمستان است. به هر حال، خرابی آن یک نقص معمول در زمستان است و به عنوان مثال، در اتومبیل های کالینا، اغلب به دلیل اتصال نامناسب از کار می افتد و در نتیجه گرما به داخل خودرو نمی رسد.
مخزن انبساط با پلاگین سوپاپ
مخزن انبساط سیستم خنک کننده موتور برای نگهداری طراحی شده است سطح مورد نیازخنک کننده به مرور زمان در حین کار و تغییر دمای سیال، حجم آن نیز تغییر می کند که باید با افزودن مایع خنک کننده جبران شود. لازم است همیشه سطح و در صورت حداقل نظارت شود سطح مجازآن را بالا ببرید. همچنین یک جزئیات مهمدرپوش سوپاپ مخزن انبساط است.
رایج ترین گسل ها
در حین کارکرد خودرو، ممکن است مشکلاتی پیش بیاید. خرابی های مختلفبا خنک کننده رایج ترین آنها باید در نظر گرفته شود: هوا در سیستم خنک کننده، فشار سیستم، خرابی ترموستات یا پمپ، نشتی.
هوازدگی شاید شایع ترین نقصی است که رخ می دهد، ناشی از هوای است که هنگام افزودن مایع خنک کننده وارد سیستم می شود. برای از بین بردن آن باید هوا تخلیه شود.
فشار بیش از حد در سیستم خنک کننده موتور می تواند به شیلنگ های لاستیکی یا رادیاتور آسیب برساند. به عبارت ساده، آنها را می توان به سادگی از هم جدا کرد. مقادیر قابل قبول از 1.2 تا 2.0 اتمسفر متغیر است. درپوش سوپاپ مخزن انبساط وظیفه فشار عادی را بر عهده دارد که در صورت لزوم باز شده و بخار اضافی خارج می شود.
اگر ترموستات یا پمپ از کار بیفتد، چنین خرابی را می توان با جایگزین کردن آن با قسمت جدید. مواردی وجود دارد که یک راننده ردی از نشتی پیدا می کند، اما هنوز باید به نزدیکترین ایستگاه خدمات برسد، سپس برای اینکه موتور احتراق داخلی بیش از حد گرم نشود، از درزگیر برای سیستم خنک کننده موتور استفاده می کند. برای ایجاد مهر و موم در محل نشت در نظر گرفته شده است، با این حال، اغلب استفاده از آن توصیه نمی شود، این تنها آخرین راه حل است.
شما می توانید سیستم خنک کننده موتور را خودتان تعمیر کنید، اما اگر راننده مهارت کمی دارد، بهتر است این کار را به متخصصان یک ایستگاه خدمات بسپارید.
خط پایین
وقت آن است که اطلاعات ارائه شده را خلاصه کنیم. خنک کننده موتورنقش مهمی برای صحیح و عملکرد پایدارماشین. نباید فراموش کنید که وضعیت اجزای خنک کننده را کنترل کنید و آن را با خروج مایع خنک کننده از مخزن انبساط اضافه کنید.
هر خودرویی از یک موتور احتراق داخلی استفاده می کند. سیستم های خنک کننده مایع گسترده شده اند - فقط Zaporozhets قدیمی و Tatas جدید از دمیدن هوا استفاده می کنند. لازم به ذکر است که طرح گردش در همه ماشین ها تقریباً مشابه است - عناصر یکسان در طراحی وجود دارد، آنها عملکردهای یکسانی را انجام می دهند.
دایره خنک کننده کوچک
در مدار سیستم خنک کننده یک موتور احتراق داخلی، دو مدار وجود دارد - کوچک و بزرگ. از برخی جهات شبیه آناتومی انسان است - حرکت خون در بدن. مایع در مواقعی که نیاز به تولید دارد در یک دایره کوچک حرکت می کند گرم کردن سریعبه دمای کارکرد مشکل این است که موتور می تواند به طور معمول در یک محدوده دمایی باریک - حدود 90 درجه کار کند.
شما نمی توانید آن را افزایش یا کاهش دهید، زیرا این منجر به نقض می شود - زمان احتراق تغییر می کند، مخلوط سوختنابهنگام خواهد سوخت رادیاتور بخاری داخلی در مدار گنجانده شده است - از این گذشته ، لازم است که داخل خودرو هر چه زودتر گرم شود. عرضه ضد یخ داغ با استفاده از یک شیر آب قطع می شود. محل نصب آن بستگی دارد ماشین خاص- روی پارتیشن بین سالن و محفظه موتور، در قسمت محفظه دستکش و غیره
مدار خنک کننده بزرگ
همزمان رادیاتور اصلی نیز روشن می شود. در جلوی خودرو نصب می شود و برای کاهش فوری دمای مایع در موتور طراحی شده است. اگر ماشین کولر داشته باشد، رادیاتور آن در همان نزدیکی نصب شده است. روی خودروهای ولگا و گازل از کولر روغنی استفاده می شود که در قسمت جلویی خودرو نیز تعبیه شده است. رادیاتور معمولاً مجهز به یک فن است که توسط یک موتور الکتریکی، تسمه یا کلاچ به حرکت در می آید.
پمپ مایع در سیستم
این دستگاه در مدار گردش مایع خنک کننده گازل و هر خودروی دیگری قرار دارد. درایو را می توان به صورت زیر انجام داد:
- از تسمه تایم.
- از تسمه ژنراتور.
- از یک کمربند جدا.
ساختار از عناصر زیر تشکیل شده است:
- پروانه فلزی یا پلاستیکی. کارایی پمپ به تعداد پره ها بستگی دارد.
- بدنه معمولاً از آلومینیوم و آلیاژهای آن ساخته شده است. واقعیت این است که این فلز خاص در شرایط تهاجمی به خوبی عمل می کند.
- قرقره نصب تسمه محرک دندانه دار یا گوه ای است.
- شفت یک روتور فولادی است که در یک سر آن یک پروانه (داخل) و در قسمت بیرونی آن یک قرقره برای نصب قرقره محرک تعبیه شده است.
- بوش یا بلبرینگ برنز - این عناصر با استفاده از مواد افزودنی ویژه موجود در ضد یخ روغن کاری می شوند.
- مهر و موم روغن از نشت مایع از سیستم خنک کننده جلوگیری می کند.
ترموستات و ویژگی های آن
دشوار است که بگوییم کدام عنصر کارآمدترین گردش سیال را در سیستم خنک کننده تضمین می کند. از یک طرف پمپ فشار ایجاد می کند و ضد یخ به کمک آن در لوله ها حرکت می کند.
اما از طرف دیگر، اگر ترموستات وجود نداشت، حرکت منحصراً در یک دایره کوچک رخ می داد. طراحی شامل عناصر زیر است:
- محفظه آلومینیومی.
- خروجی برای اتصال به لوله ها
- صفحه نوع دو فلزی.
- شیر مکانیکی با فنر برگشت.
اصل کار این است که در دمای کمتر از 85 درجه، مایع فقط در امتداد یک مدار کوچک حرکت می کند. در این حالت شیر داخل ترموستات در موقعیتی قرار می گیرد که ضد یخ وارد مدار بزرگ نمی شود.
به محض اینکه دما به 85 درجه می رسد، شروع به تغییر شکل روی دریچه مکانیکی می کند و امکان دسترسی ضد یخ را به رادیاتور اصلی می دهد. به محض کاهش دما، دریچه ترموستات تحت اثر فنر برگشتی به حالت اولیه خود باز می گردد.
مخزن انبساط
سیستم خنک کننده موتور احتراق داخلی دارد مخزن انبساط. واقعیت این است که هر مایع، از جمله ضد یخ، هنگام گرم شدن حجم آن افزایش می یابد. و وقتی خنک شود، حجم آن کاهش می یابد. بنابراین، نوعی بافر مورد نیاز است که در آن نباشد تعداد زیادی ازمایع به طوری که همیشه مقدار کافی از آن در سیستم وجود داشته باشد. این وظیفه ای است که مخزن انبساط با آن کنار می آید - در حین گرم شدن بیش از حد بیرون می ریزد.
درپوش مخزن انبساط
یکی دیگر از اجزای غیر قابل تعویض سیستم دوشاخه است. دو نوع ساخت و ساز وجود دارد - مهر و موم و غیر مهر و موم. اگر دومی روی ماشین استفاده شود، پلاگین مخزن انبساط فقط دارای یک سوراخ تخلیه است که از طریق آن فشار در سیستم متعادل می شود.
اما اگر از یک سیستم مهر و موم استفاده شود، پلاگین دارای دو دریچه است - یک ورودی (هوا را از اتمسفر داخل می گیرد، با فشار زیر 0.2 بار کار می کند) و یک خروجی (با فشار بالای 1.2 بار کار می کند). هوای اضافی را از سیستم خارج می کند.
معلوم می شود که فشار در سیستم همیشه بیشتر از اتمسفر است. این به شما امکان می دهد نقطه جوش ضد یخ را کمی افزایش دهید که تأثیر مفیدی بر عملکرد موتور دارد. این به ویژه برای رانندگی در میان ترافیک در محیط های شهری خوب است. نمونه ای از یک سیستم مهر و موم شده VAZ-2108 و اتومبیل های مشابه است. بدون مهر و موم - مدل های سری کلاسیک VAZ.
رادیاتور و فن
مایع خنک کننده از طریق رادیاتور اصلی که در جلوی خودرو نصب شده است، گردش می کند. این مکان به طور تصادفی انتخاب نشده است - هنگام حرکت با سرعت بالالانه زنبوری رادیاتور توسط جریان مخالف هوا دمیده می شود که دمای موتور را کاهش می دهد. یک فن روی رادیاتور نصب شده است. اکثر این دستگاه ها دارای گازل های On هستند، به عنوان مثال، کلاچ هایی شبیه به آن هایی که روی کمپرسورهای تهویه مطبوع نصب می شوند، اغلب استفاده می شود.
فن برقی با استفاده از حسگر نصب شده در پایین رادیاتور روشن می شود. قابل استفاده بر روی ماشین های تزریقسیگنال از سنسور دما، که روی محفظه ترموستات یا در بلوک موتور قرار دارد. بیشترین مدار سادهسوئیچ فقط دارای یک کلید حرارتی است - مخاطبین آن معمولاً باز هستند. به محض اینکه دمای پایین رادیاتور به 92 درجه برسد، کنتاکت های داخل کلید بسته شده و ولتاژ به موتور فن می رسد.
بخاری داخلی
وقتی از دید راننده و سرنشینان به آن نگاه کنید، این مهمترین بخش است. راحتی رانندگی به کارایی اجاق گاز بستگی دارد. زمان زمستاناز سال. بخاری بخشی از مدار گردش مایع خنک کننده است و از اجزای زیر تشکیل شده است:
- موتور الکتریکی با پروانه. طبق مدار خاصی که در آن یک مقاومت ثابت وجود دارد روشن می شود - به شما امکان می دهد سرعت چرخش پروانه را تغییر دهید.
- رادیاتور عنصری است که از طریق آن ضد یخ داغ.
- این شیر برای باز و بسته کردن منبع ضد یخ داخل رادیاتور طراحی شده است.
- سیستم کانال هوا به شما امکان هدایت می دهد هوای گرمدر جهت درست
الگوی گردش مایع خنک کننده در سیستم به گونه ای است که اگر تنها یک ورودی به رادیاتور بسته باشد، ضد یخ داغ به هیچ وجه وارد آن نمی شود. اتومبیل هایی وجود دارد که در آنها شیر بخاری وجود ندارد - همیشه ضد یخ داغ در داخل رادیاتور وجود دارد. و در زمان تابستانکانال های هوا به سادگی بسته می شوند و حرارتی به کابین نمی رسد.
امروز از ستون معمولی ما چگونه کار می کند» دستگاه و اصل کار را یاد خواهید گرفت سیستم های خنک کننده موتور, ترموستات برای چیست؟و رادیاتورو همچنین چرا به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفت سیستم خنک کننده هوا.
سیستم خنک کننده موتور احتراق داخلی حذف گرما را انجام می دهداز قطعات موتور و انتقال آن به محیط. علاوه بر عملکرد اصلی، سیستم چندین مورد ثانویه را انجام می دهد: خنک کردن روغن در سیستم روانکاری. گرم کردن هوا در سیستم گرمایش و تهویه مطبوع؛ خنک کننده گاز اگزوز و غیره
هنگام احتراق مخلوط کاریدمای سیلندر در حین کار می تواند به 2500 درجه سانتیگراد برسد دمای موتور 80-90 درجه سانتیگراد است. برای حفظ شرایط دمایی مطلوب است که یک سیستم خنک کننده وجود دارد که بسته به مایع خنک کننده می تواند از انواع زیر باشد: مایع، هوا و ترکیبی . لازم به ذکر است که سیستم مایع به شکل خالص خود عملاً دیگر استفاده نمی شود، زیرا قادر به حفظ کارکرد موتورهای مدرن در شرایط حرارتی بهینه برای مدت طولانی نیست.
سیستم ترکیبیخنک کننده موتور:
در یک سیستم خنک کننده ترکیبی، خنک کننده اغلب است آب استفاده می شوداز آنجایی که دارای ظرفیت گرمایی ویژه، در دسترس بودن و بی ضرری برای بدن است. با این حال، آب تعدادی از کاستی های قابل توجه: تشکیل مقیاس و یخ زدن در دمای زیر صفر. در فصل زمستان، لازم است سیستم خنک کننده را با مایعات کم انجماد پر کنید - ضد یخ ( محلول آبیاتیلن گلیکول، مخلوطی از آب با الکل یا گلیسیرین، با افزودنی های هیدروکربنی و غیره).
سیستم خنک کننده مورد نظر شامل: پمپ مایع، رادیاتور، ترموستات، مخزن انبساط، سیلندر و ژاکت خنک کننده سر، فن، سنسور دما و شیلنگ های منبع تغذیه می باشد.
شایان ذکر است که موتور مجبور به خنک شدن است، به این معنی که فشار اضافی (تا 100 کیلو پاسکال) را حفظ می کند، در نتیجه نقطه جوش مایع خنک کننده تا 120 درجه سانتیگراد افزایش می یابد.
هنگام راه اندازی موتور سرد، به تدریج گرم می شود. در ابتدا، مایع خنک کننده، تحت عمل پمپ مایع، گردش می کند در یک دایره کوچکیعنی در حفره های بین دیواره سیلندر و دیواره موتور (جکت خنک کننده)، بدون وارد شدن به رادیاتور. این محدودیت برای رساندن سریع موتور به یک رژیم حرارتی موثر ضروری است. هنگامی که دمای موتور از مقادیر بهینه فراتر رفت، مایع خنک کننده شروع به گردش در رادیاتور می کند، جایی که به طور فعال خنک می شود (به نام دایره بزرگ گردش).
طراحی و اصل عملیات:
|
|
پمپ مایع
. پمپ فراهم می کند گردش اجباریسیال در سیستم خنک کننده موتور رایج ترین پمپ های مورد استفاده پمپ های پره ای از نوع گریز از مرکز هستند. شفت پمپ 6 با استفاده از یک یاتاقان 5 در پوشش 4 نصب می شود. یک پروانه چدنی 1 بر روی انتهای شفت فشار داده می شود هنگامی که شفت پمپ می چرخد، مایع خنک کننده از طریق لوله 7 به سمت مرکز پروانه جریان می یابد. توسط تیغه های آن گرفته می شود و تحت عمل به محفظه پمپ 2 پرتاب می شود نیروی گریز از مرکزو از طریق پنجره 3 در محفظه به داخل ژاکت خنک کننده بلوک سیلندر موتور هدایت می شود. |
|
|
رادیاتورانتقال گرما از مایع خنک کننده به محیط را تضمین می کند. رادیاتور از مخازن بالا و پایین و یک هسته تشکیل شده است. روی ماشین روی بالشتک های لاستیکی با فنر نصب می شود. رایج ترین رادیاتورهای لوله ای و صفحه ای هستند. در مورد اول، هسته توسط چندین ردیف لوله برنجی که از صفحات افقی عبور داده می شود، تشکیل می شود و سطح خنک کننده را افزایش می دهد و به رادیاتور استحکام می بخشد. در دوم، هسته شامل یک ردیف لوله های مسطح برنجی است که هر کدام از صفحات راه راه ساخته شده است که در لبه ها به هم لحیم شده اند. مخزن بالایی دارای یک گردن پرکننده و یک لوله خروج بخار است. گردن رادیاتور با یک دوشاخه دارای دو سوپاپ به صورت هرمتیک مهر و موم شده است: یک دریچه بخار برای کاهش فشار هنگام جوشیدن مایع که با فشار بیش از 40 کیلو پاسکال (0.4 کیلوگرم بر سانتی متر مربع) باز می شود و یک دریچه هوا که هنگامی که فشار به دلیل خنک شدن مایع کاهش می یابد و در نتیجه از صاف شدن لوله های رادیاتور توسط فشار اتمسفر محافظت می کند، هوا را وارد سیستم می کند. استفاده می شوند و رادیاتورهای آلومینیومی: آنها ارزان ترو راحت تر، اما خواص انتقال حرارت و قابلیت اطمینان زیر . |
مایع خنک کننده از طریق لوله های رادیاتور عبور می کند و توسط جریان هوای ورودی خنک می شود.
پنکه را افزایش می دهدجریان هوا از طریق هسته رادیاتور هاب فن بر روی شفت پمپ مایع نصب شده است. آنها توسط یک قرقره با هم رانده می شوند میل لنگکمربندها فن در محفظه نصب شده بر روی قاب رادیاتور محصور شده است که باعث افزایش سرعت جریان هوا در عبور از رادیاتور می شود. متداول ترین آنها فن های چهار و شش پره هستند.
|
|
سنسوردمای مایع خنک کننده به عناصر کنترلی اشاره دارد و برای تعیین مقدار پارامتر کنترل شده و تبدیل آن به یک ضربه الکتریکی در نظر گرفته شده است. واحد کنترل الکترونیکی این ضربه را دریافت و ارسال می کند سیگنال های خاصدستگاه های اجرایی با استفاده از سنسور مایع خنک کننده، کامپیوتر مقدار سوخت مورد نیاز را تعیین می کند عملکرد عادییخ. |
همچنین بر اساس خوانش سنسور دمای مایع خنک کننده، واحد کنترل فرمانی برای روشن کردن فن تولید می کند.سیستم هوا
خنک کننده: در سیستم خنک‌کننده هوا، گرما از دیواره‌های محفظه‌های احتراق و سیلندرهای موتور با جریان هوای اجباری ایجاد شده توسط یک فن قدرتمند خارج می‌شود. این سیستم خنک کنندهساده ترین است ، زیرا نیازی به آن نداردقطعات پیچیده
و سیستم های کنترل شدت خنک کننده هوای موتورها به طور قابل توجهی به سازماندهی جهت جریان هوا و محل فن بستگی دارد. که درموتورهای خطی
فن ها در جلو، در کنار یا با فلایویل ترکیب شده و به شکل V قرار دارند - معمولاً در قسمت بین سیلندرها. بسته به محل قرارگیری فن، سیلندرها با هوای خنک یا تحت فشار از طریق سیستم خنک کننده خنک می شوند. شرایط دمایی موتور بهینه باهوا خنک شده به گونه ای در نظر گرفته می شود که دمای روغن باشدسیستم روغن کاری
موتور 70 ... 110 درجه سانتیگراد در تمام حالت های کار موتور است. این امر به شرطی امکان پذیر است که تا 35 درصد از گرمایی که در هنگام احتراق سوخت در سیلندرهای موتور آزاد می شود با هوای خنک کننده به محیط پخش شود. سیستم خنک‌کننده هوا زمان گرم شدن موتور را کاهش می‌دهد، از حذف پایدار حرارت از دیواره‌های محفظه‌های احتراق و سیلندرهای موتور اطمینان می‌دهد، قابل اطمینان‌تر و راحت‌تر کار می‌کند، نگهداری آسان‌تر است و از نظر فناوری پیشرفته‌تر است.موقعیت عقب موتور،خنک شدن بیش از حد موتور بعید است . با این حال، سیستم خنک کننده هوا افزایشابعادموتور ، ایجاد می کند افزایش نویز در حین کارکرد موتور، تولید آن دشوارتر است و نیاز به استفاده از کیفیت بالاتری دارد. سوخت ها و روان کننده هاظرفیت گرمایی هوا کم است
سیستم خنک کننده، که اجازه نمی دهد مقدار زیادی گرما به طور یکنواخت از موتور خارج شود و بر این اساس نیروگاه های فشرده و قدرتمند ایجاد شود.
- این مجموعه ای از دستگاه هایی است که از حذف اجباری گرما از گرم کردن قطعات موتور اطمینان می دهد. نیاز به سیستم های خنک کننده برای موتورهای مدرن ناشی از این واقعیت است که اتلاف طبیعی گرما توسط سطوح بیرونی موتور و حذف گرما به داخل گردششرایط دمایی مطلوب را برای عملکرد موتور و برخی از سیستم های آن فراهم نمی کند. گرمای بیش از حد موتور با بدتر شدن فرآیند پر شدن سیلندر همراه است شارژ تازه، روغن سوزی، افزایش تلفات اصطکاک و حتی گیر کردن پیستون. بر موتورهای بنزینیهمچنین خطر اشتعال درخشش وجود دارد (نه از جرقه شمع، بلکه به دلیل درجه حرارت بالامحفظه های احتراق).
سیستم خنک کننده باید از حفظ خودکار شرایط حرارتی بهینه موتور در تمام حالت های سرعت و بار کار آن در دمای محیط 45-...+45 درجه سانتی گراد، گرم شدن سریع موتور تا دمای کارکرد، حداقل اطمینان حاصل کند. مصرف برق برای واحدهای سیستم فعال، وزن کم و ابعاد کلی کوچک، قابلیت اطمینان عملیاتی، با عمر سرویس، سادگی و راحتی نگهداری و تعمیر تعیین می شود.
بر روی چرخ های مدرن و وسایل نقلیه ردیابی شدهاوهاز سیستم های خنک کننده هوا و مایع استفاده می شود.
هنگام استفاده از سیستم خنک کننده هوا (شکل a)، گرما از سر سیلندر و بلوک مستقیماً به هوای دمنده آنها منتقل می شود. از طریق ژاکت هوا، که توسط پوشش 3 تشکیل شده است، هوای خنک کننده از طریق فن 2 هدایت می شود که از میل لنگ با استفاده از یک درایو تسمه هدایت می شود. برای بهبود اتلاف گرما، سیلندرهای 5 و سر آنها به پره‌های 4 مجهز شده‌اند. شدت سرمایش توسط دمپرهای هوای ویژه 6 تنظیم می‌شود که به‌طور خودکار با استفاده از ترموستات‌های هوا کنترل می‌شوند.
اکثر موتورهای مدرن دارای سیستم خنک کننده مایع هستند (شکل ب). این سیستم شامل ژاکت های خنک کننده 11 و 13، به ترتیب، سرسیلندر و بلوک، رادیاتور 18، بالا 8 و پایین 16 لوله های اتصال با شیلنگ های 7 و 15، پمپ مایع 14، لوله توزیع 72، ترموستات 9، مخزن انبساط ( جبران ) 10 و فن 77. ژاکت خنک کننده، رادیاتور و لوله ها حاوی مایع خنک کننده (آب یا ضد یخ - مایع غیر یخبند) هستند.
برنج. نمودارهای سیستم خنک کننده موتور هوا (الف) و مایع (ب):
1 - درایو تسمه؛ 2، 17 - طرفداران؛ 3 - پوشش; 4 - دنده سیلندر; 5 - سیلندر؛ 6 - دمپر هوا; 7، 15 - شیلنگ؛ 8، 16 - لوله های اتصال بالا و پایین؛ 9 - ترموستات؛ 10 - مخزن انبساط؛ 77، - ژاکت های خنک کننده سر سیلندر و بلوک؛ 12 - لوله توزیع; 14 - پمپ مایع; 18 - رادیاتور
هنگامی که موتور در حال کار است، یک پمپ مایع که توسط میل لنگ هدایت می شود، مایع خنک کننده را در سیستم به گردش در می آورد. از طریق لوله توزیع 12، مایع ابتدا به گرم ترین قسمت ها (سیلندرها، سر بلوک) هدایت می شود، آنها را خنک می کند و از طریق لوله 8 وارد رادیاتور 18 می شود. در رادیاتور، جریان مایع از طریق لوله ها به جریان های نازک منشعب می شود و توسط هوای دمیده شده از طریق رادیاتور خنک می شود. مایع خنک شده از مخزن پایین رادیاتور از طریق لوله 16 و شیلنگ 15 دوباره وارد پمپ مایع می شود. جریان هوا از طریق رادیاتور معمولاً توسط یک فن 77 ایجاد می شود که توسط میل لنگ یا یک موتور الکتریکی خاص هدایت می شود. برخی از وسایل نقلیه ردیابی شده از دستگاه جهش برای اطمینان از جریان هوا استفاده می کنند. اصل کار این دستگاه استفاده از انرژی گازهای خروجی است که با سرعت زیاد از لوله اگزوز جریان می یابد و هوا را به داخل می کشاند.
ترموستات 9 گردش سیال را در رادیاتور تنظیم می کند و دمای بهینه موتور را حفظ می کند. در دمای پایین موتور (مثلاً بلافاصله پس از راه‌اندازی آن)، دریچه ترموستات بسته می‌شود و مایع به سمت رادیاتور (از طریق یک دایره گردشی بزرگ) هدایت نمی‌شود، بلکه مستقیماً به داخل حفره دریافت پمپ (از طریق یک دایره کوچک). این امر باعث گرم شدن سریع موتور پس از راه اندازی می شود. شدت خنک کننده نیز با استفاده از پرده های نصب شده در ورودی یا خروجی کانال هوا تنظیم می شود. هر چه درجه بسته شدن پرده ها بیشتر باشد، هوای کمتری از رادیاتور عبور می کند و خنک کننده بدترمایعات
در مخزن انبساط 10، واقع در بالای رادیاتور، یک منبع مایع برای جبران تلفات آن در مدار به دلیل تبخیر و نشتی وجود دارد. بخار تولید شده در سیستم از منیفولد بالایی رادیاتور و ژاکت خنک کننده اغلب به داخل حفره بالایی مخزن انبساط منحرف می شود.
خنک کننده مایع نسبت به خنک کننده هوا دارد مزایای زیر: راه اندازی آسان موتور در دمای پایین محیط، خنک سازی یکنواخت تر موتور، امکان استفاده از طرح های سیلندر بلوک، چیدمان ساده و قابلیت
عایق مسیر هوا، صدای کمتر موتور و استرس مکانیکی کمتر در قطعات آن. با این حال، سیستم خنک کننده مایع دارای معایبی است، مانند طراحی پیچیده تر موتور و سیستم، نیاز به مایع خنک کننده و تعویض مکرر روغن، خطر نشت و یخ زدگی مایع، افزایش سایش خورنده، مصرف سوخت قابل توجه، نگهداری و تعمیرات پیچیده تر و همچنین (در برخی موارد) افزایش حساسیت به تغییرات دمای محیط.
پمپ مایع 14 (نگاه کنید به شکل ب) مایع خنک کننده را در سیستم به گردش در می آورد. معمولا از پمپ های پره ای گریز از مرکز استفاده می شود اما دنده ای و پمپ های پیستونی. ترموستات 9 می تواند یک یا دو سوپاپ با یک عنصر ترموالکتریک مایع یا یک عنصر حاوی پرکننده جامد (سرزین) باشد. در هر صورت، ماده برای عنصر ترموالکتریک باید دارای ضریب انبساط حجمی بسیار بالایی باشد تا در هنگام گرم شدن، ساقه دریچه ترموستات بتواند مسافت نسبتا زیادی را حرکت دهد.
تقریباً تمام موتورهای وسایل نقلیه زمینی خنک شونده با مایع مجهز به سیستم های خنک کننده به اصطلاح بسته هستند که ارتباط ثابتی با جو ندارند. در این حالت فشار اضافی در سیستم ایجاد می شود که منجر به افزایش نقطه جوش مایع (تا 105 ... 110 درجه سانتیگراد)، افزایش راندمان خنک کننده و کاهش تلفات و همچنین افزایش می یابد. کاهش احتمال ظاهر شدن حباب های هوا و بخار در جریان مایع.
حفظ فشار اضافی مورد نیاز در سیستم و اطمینان از دسترسی به هوای اتمسفر در هنگام خلاء با استفاده از شیر بخار-هوای دوتایی انجام می شود که در بالاترین نقطه نصب می شود. سیستم سیال(معمولا در درپوش پرکننده مخزن انبساط یا رادیاتور). دریچه بخار باز می شود و اگر فشار در سیستم 20 ... 60 کیلو پاسکال از فشار اتمسفر بیشتر شود، بخار اضافی به جو خارج می شود. دریچه هوازمانی باز می شود که فشار در سیستم 1... 4 کیلو پاسکال نسبت به فشار اتمسفر کاهش یابد (پس از توقف موتور، مایع خنک کننده خنک شده و حجم آن کاهش می یابد). افت فشاری که در آن سوپاپ ها باز می شوند با انتخاب پارامترهای فنر سوپاپ اطمینان حاصل می شود.
در مایع سیستم تهویهخنک کننده، رادیاتور توسط جریان هوای ایجاد شده توسط فن شسته می شود. بسته به موقعیت نسبی رادیاتور و فن، می توان از انواع فن های زیر استفاده کرد: محوری، گریز از مرکز و ترکیبی که جریان هوای محوری و شعاعی ایجاد می کند. فن های محوری در جلوی رادیاتور یا پشت آن در کانال مخصوص تامین هوا نصب می شوند. به فن سانتریفوژهوا در امتداد محور چرخش آن تامین می شود و در امتداد شعاع (یا برعکس) تخلیه می شود. هنگامی که رادیاتور در جلوی فن (در ناحیه مکش) قرار می گیرد، جریان هوا در رادیاتور یکنواخت تر است و به دلیل اختلاط آن توسط فن، دمای هوا افزایش نمی یابد. هنگامی که رادیاتور پشت فن (در ناحیه تخلیه) قرار دارد، جریان هوا در رادیاتور متلاطم است که باعث افزایش شدت سرمایش می شود.
در وسایل نقلیه چرخ دار و ردیاب سنگین، فن معمولاً از میل لنگ موتور رانده می شود. می توان از جعبه دنده های کاردان، تسمه و دنده (استوانه ای و مخروطی) استفاده کرد. به منظور کاهش بارهای دینامیکی روی فن در درایو آن از میل لنگ، اغلب از دستگاه های تخلیه و میرایی به شکل غلتک های پیچشی، کوپلینگ های لاستیکی، اصطکاکی و چسبناک و همچنین کوپلینگ های سیال استفاده می شود. برای درایو فن نسبتا موتورهای کم توانموتورهای الکتریکی ویژه ای که توسط سیستم الکتریکی روی برد کار می کنند به طور گسترده استفاده می شود. این معمولا باعث کاهش وزن می شود نیروگاهو طرح آن را ساده می کند. علاوه بر این، استفاده از موتور الکتریکی برای به حرکت درآوردن فن به شما امکان می دهد سرعت چرخش آن و در نتیجه شدت خنک کننده را تنظیم کنید. در دمای پایین خنک کننده ممکن است خاموش شدن خودکارپنکه
رادیاتورها مسیرهای هوا و مایع سیستم خنک کننده را به یکدیگر متصل می کنند. هدف رادیاتورها انتقال گرما از مایع خنک کننده است هوای جوی. قسمت های اصلی رادیاتور منیفولدهای ورودی و خروجی و همچنین هسته (شبکه خنک کننده) هستند. هسته از آلیاژهای مس، برنج یا آلومینیوم ساخته شده است. بر اساس نوع هسته، انواع زیر رادیاتورها متمایز می شوند: لوله ای، لوله ای صفحه ای، لوله ای نواری، صفحه ای و لانه زنبوری.
در سیستم های خنک کننده وسایل نقلیه چرخ دار و ردیابی بیشترین توزیعرادیاتورهای لوله ای و نواری لوله ای دریافت کردند. آنها سفت، بادوام، آسان برای تولید و دارای راندمان حرارتی بالا هستند. لوله های این گونه رادیاتورها معمولاً دارای سطح مقطع بیضی مسطح هستند. رادیاتورهای صفحه لوله ای همچنین می توانند از لوله های گرد یا بیضی تشکیل شوند. گاهی اوقات لوله های بیضی مسطح با زاویه 10 ... 15 درجه قرار می گیرند جریان هواکه باعث ایجاد توربولیزاسیون (چرخش) هوا و افزایش انتقال حرارت از رادیاتور می شود. صفحات (روبان ها) می توانند صاف یا راه راه، با برآمدگی های هرمی یا برش های خمیده باشند. موج دار بودن صفحات، اعمال شیارها و برآمدگی ها باعث افزایش سطح خنک کننده و ایجاد جریان آشفته هوا بین لوله ها می شود.
برنج. توری رادیاتورهای لوله ای صفحه ای (الف) و لوله ای نواری (ب).
سیستم خنک کننده برای خنک کردن قطعات موتور که در نتیجه عملکرد آن گرم می شوند طراحی شده است. در خودروهای مدرن، سیستم خنک کننده، علاوه بر عملکرد اصلی خود، تعدادی عملکرد دیگر را نیز انجام می دهد، از جمله:
بسته به روش خنک کننده، انواع سیستم های خنک کننده زیر متمایز می شوند: مایع ( نوع بستههوا ( نوع باز) و ترکیب شده است. در سیستم خنک کننده مایعگرمای قسمت های گرم شده موتور با جریان مایع خارج می شود. سیستم هوا از جریان هوا برای خنک سازی استفاده می کند. سیستم ترکیبی سیستم های مایع و هوا را ترکیب می کند.
سیستم های خنک کننده مایع بیشترین استفاده را در خودروها دارند. این سیستمیکنواختی را تضمین می کند و خنک کننده کارآمد، و همچنین سطح نویز کمتری دارد. بنابراین، طراحی و اصل عملکرد سیستم خنک کننده با استفاده از مثال سیستم خنک کننده مایع در نظر گرفته می شود.
طراحی سیستم خنک کننده بنزین و موتورهای دیزلیمشابه. سیستم خنک کننده موتور شامل عناصر زیادی از جمله رادیاتور خنک کننده، خنک کننده روغن، مبدل حرارتی، فن رادیاتور، پمپ سانتریفیوژو همچنین یک مخزن انبساط و یک ترموستات. مدار سیستم خنک کننده شامل یک "جلف خنک کننده" موتور است. از عناصر کنترلی برای تنظیم عملکرد سیستم استفاده می شود.
رادیاتور برای خنک کردن مایع خنک کننده گرم شده با جریان هوا طراحی شده است. برای افزایش انتقال حرارت، رادیاتور دارای دستگاه لوله ای مخصوص است.
به همراه رادیاتور اصلی، یک کولر روغن و یک رادیاتور گردش گاز خروجی در سیستم خنک کننده قابل نصب است. رادیاتور روغنبرای خنک کردن روغن در سیستم روانکاری کاربرد دارد.
رادیاتور چرخش گاز خروجی گازهای خروجی را خنک می کند و در نتیجه دمای احتراق را کاهش می دهد. مخلوط سوخت و هواو تشکیل اکسیدهای نیتروژن. عملکرد رادیاتور گاز خروجی توسط یک پمپ گردش مایع خنک کننده اضافی موجود در سیستم خنک کننده تضمین می شود.
مبدل حرارتی بخاری عملکرد مخالف رادیاتور سیستم خنک کننده را انجام می دهد. مبدل حرارتی هوای عبوری از خود را گرم می کند. برای کار کارآمدمبدل حرارتی بخاری مستقیماً در خروجی مایع خنک کننده گرم شده از موتور نصب می شود.
برای جبران تغییرات حجم مایع خنک کننده ناشی از دما در سیستم، مخزن انبساط تعبیه شده است. سیستم معمولاً از طریق مخزن انبساط با مایع خنک کننده پر می شود.
گردش مایع خنک کننده در سیستم توسط یک پمپ گریز از مرکز تضمین می شود. در اصطلاح رایج، پمپ گریز از مرکز نامیده می شود شکوه. پمپ گریز از مرکز ممکن است داشته باشد درایو متفاوت: دنده، تسمه و غیره. در برخی از موتورهای مجهز به توربوشارژ، یک پمپ گردش مایع خنک کننده اضافی تعبیه شده است که توسط واحد کنترل موتور متصل می شود تا هوای شارژ و توربوشارژر را خنک کند.
ترموستات به گونه ای طراحی شده است که مقدار مایع خنک کننده عبوری از رادیاتور را تنظیم می کند و در نتیجه بهینه سازی را تضمین می کند. رژیم دمادر سیستم ترموستات در لوله بین رادیاتور و موتور "ژاکت خنک کننده" نصب می شود.
بر موتورهای قدرتمندیک ترموستات گرمایش الکتریکی نصب شده است که کنترل دو مرحله ای دمای مایع خنک کننده را فراهم می کند. برای این منظور، طراحی ترموستات سه موقعیت عملیاتی را فراهم می کند: بسته، نیمه باز و کاملا باز. در بار کامل موتور، استفاده کنید گرمایش الکتریکیترموستات کاملا باز است. در همان زمان، دمای مایع خنک کننده به 90 درجه سانتیگراد کاهش می یابد و تمایل موتور به انفجار کاهش می یابد. در موارد دیگر، دمای مایع خنک کننده در 105 درجه سانتیگراد حفظ می شود.
فن رادیاتور برای افزایش شدت خنک کننده مایع در رادیاتور عمل می کند. فن می تواند درایو متفاوتی داشته باشد:
- مکانیکی ( ارتباط ثابت با میل لنگابعاد);
- برقی ( موتور الکتریکی کنترل شده);
- هیدرولیک ( جفت مایع).
گسترده ترین درایو الکتریکیفن، فرصت های زیادی برای تنظیم فراهم می کند.
کنترل های معمولی سیستم خنک کننده سنسور دمای مایع خنک کننده است. واحد الکترونیکیکنترل ها و محرک های مختلف
سنسور دمای مایع خنک کننده مقدار پارامتر نظارت شده را ثبت می کند و آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. برای گسترش عملکرد سیستم خنک کننده (خنک کردن گازهای خروجی اگزوز در سیستم گردش گاز خروجی، تنظیم عملکرد فن و غیره)، یک سنسور دمای مایع خنک کننده اضافی در خروجی رادیاتور نصب شده است.
سیگنال های سنسور توسط واحد کنترل الکترونیکی دریافت می شود و به اقدامات کنترلی روی محرک ها تبدیل می شود. به عنوان یک قاعده، یک واحد کنترل موتور با نرم افزار مناسب نصب شده استفاده می شود.
در عملکرد سیستم کنترل می توان از محرک های زیر استفاده کرد: گرمکن ترموستات، رله پمپ اضافیمایع خنک کننده، واحد کنترل فن رادیاتور، رله خنک کننده موتور پس از خاموش شدن.
اصل عملکرد سیستم خنک کننده
سیستم خنک کننده توسط سیستم مدیریت موتور کار می کند. که در موتورهای مدرنالگوریتم عملیاتی بر اساس پیاده سازی شده است مدل ریاضی، که پارامترهای مختلفی را در نظر می گیرد (دمای خنک کننده، دمای روغن، دمای بیرونو غیره) و شرایط بهینه سوئیچینگ و زمان عملکرد عناصر سازه را تنظیم می کند.
مایع خنک کننده در سیستم دارای گردش اجباری است که توسط یک پمپ گریز از مرکز تامین می شود. حرکت مایع از طریق "ژاکت خنک کننده" موتور انجام می شود. این کار باعث خنک شدن موتور و گرم شدن مایع خنک کننده می شود. جهت حرکت سیال در "جلف خنک کننده" می تواند طولی (از اولین سیلندر تا آخرین سیلندر) یا عرضی (از منیفولد اگزوز تا منیفولد ورودی) باشد.
بسته به دما، مایع در یک دایره کوچک یا بزرگ در گردش است. هنگام راه اندازی موتور، خود موتور و مایع خنک کننده در آن سرد هستند. برای سرعت بخشیدن به گرم شدن موتور، مایع خنک کننده در یک دایره کوچک حرکت می کند و رادیاتور را دور می زند. ترموستات بسته است.
با گرم شدن مایع خنک کننده، ترموستات باز می شود و مایع خنک کننده در یک دایره بزرگ از طریق رادیاتور حرکت می کند. مایع گرم شده از رادیاتور عبور می کند و در آنجا با جریان هوای ورودی خنک می شود. در صورت لزوم، مایع توسط جریان هوا از یک فن خنک می شود.
پس از خنک شدن، مایع دوباره وارد "ژاکت خنک کننده" موتور می شود. در حین کارکرد موتور، چرخه حرکت مایع خنک کننده بارها تکرار می شود.
در خودروهای توربوشارژ می توان از سیستم خنک کننده دو مداره استفاده کرد که در آن یک مدار خنک کننده موتور و دیگری خنک کننده هوای شارژ است.
