یکی از سیستم های بسیار حیاتی و مهم که در هر وسیله نقلیه نقش بسیار مهمی را ایفا می کند سیستم خنک کننده موتور خودرو است. این سیستم شرایطی را فراهم می کند تا موتور اتومبیل در دمای استاندارد تعریف شده خود کار کند و اجازه بالاتر رفتن و یا پایین تر آمدن دما را از دمای استاندارد تعریف شده برای آن نمی دهد.
همانطور که می دانید موتور احتراق داخلی اتومبیل به دلیل وجود احتراق های پی در پی به سرعت دچار افزایش دما می شوند این افزایش دما باید تا مقدار معینی ادامه پیدا کند و سپس موتور در همین دما به عملکرد خود ادامه دهد.
این دما معمولا با توجه به آلیاژ به کار رفته در ساخت بلوک بالایی و پایینی موتور و همچنین دمای مورد نیاز برای اینکه بیشتر سوخت پاشش شده به طور کامل احتراق یافته و همچنین برای جلوگیری از احتراق ناقص تعیین و تعریف می شود.
کار سیستم خنک کاری خودرو چیست؟
وظيفه سيستم خنك‌كاري نرمال نگه داشتن دماي كار موتور است. دماي كاري نرمال موتور، دمائي است كه موتور بهترين راندمان كاري خود را دارد. بر خلاف تصور عامه كه سرد كار كردن موتور را امري مطلوب مي‌دانند، سرد كار كردن موجب افزايش مصرف سوخت، سايش قطعات موتور و راندمان پائينتر موتور شده و امري مطلوب نيست.
با گرم‌تر شدن موتور، روغن خاصيت روان‌كاري بيشتري يافته و احتراق‌ها بهتر صورت مي‌گيرد. موتور نرمتر كار كرده و راندمان آن بالاتر مي‌رود. از طرف ديگر دماي كاري موتور نبايد بيش از حد بالا رود بالا رفتن دما موجب آسيب ديدن قطعات موتور مانند واشر سرسيلندر و سوپاپ‌ها مي‌شود و مشكلات ديگري را نيز بوجود مي‌آورد.
دماي كاري نرمال موتور در موتورهاي مختلف تفاوت دارد. دماي مايع خنك‌كننده موتور در حالت نرمال در موتورهاي مختلف متفاوت است ومحدوده‌اي بين ۸۵تا ۹۵درجه سانتي‌گراد دارد. نگه‌داشتن دماي موتور در اين محدوده وظيفه سيستم خنك‌كاري است.
به طور کلی سیستم خنک کاری در موتور ماشین دو وظیفه اصلی دارد:
- نگه داشتن دمای اجزای موتور در دمایی که روغنکاری مؤثر در آن ممکن باشد.
- نگه داشتن دمای اجزای مختلف موتور در یک محدوده خاص به طوری که به سلامت قطعات موتور صدمه نزند.
انواع سیستم خنک کننده موتور
انواع سیستم های خنک کننده موتور ها در خودرو ها به دو صورت مستقیم با هوا (هوا خنک) و با مایع خنک کننده(آب خنک) می باشند:
1- سیستم خنک کننده موتور با هوا
در اين سيستم كه بيشتر در موتورسيكلت‌ها و موتورهاي با تعداد سيلندر كم مورد استفاده قرار مي‌گيرد، بر روي بدنه موتور و سرسيلندر پره‌هائي براي انتقال حرارت وجود دارد كه با جريان هواي محيط اطراف موتور، حرارت موتور از طريق پره‌ها به هواي محيط منتقل مي‌شود جريان هوا در اطراف موتور ممكن است به صورت طبيعي يا توسط فن انجام گيرد.
سیستم خنک کننده موتور با هوا امروزه در موتورسیکلت های با حجم موتور پایین استفاده می گردد. باوجود ارزان بودن موتور های هوا خنک و نیاز کمتر به سرویس و نگهداری های دوره ای، از مهمترین دلایل عدم استفاده از سیستم های هوا خنک در خودروها، مسائل محیط زیستی در زمینه آلودگی هوا و آلودگی صوتی می باشد.
2- سیستم خنک کننده موتور با آب
در اين سيستم با گردش مايع خنك‌كننده در قسمت‌هاي مختلف موتور، حرارت موتور توسط مايع خنك‌كننده جذب شده و با گردش درون رادياتور به هواي محيط منتقل مي‌شود. اين سيستم رايج‌ترين نوع سيستم خنك‌کننده خودرو های بنزيني و ديزل محسوب مي‌شود. منظور ما از سيستم خنك‌كاري، سيستم خنك‌كاري آب خنك مي‌باشد.
خودروهای قدیمی از کاربراتور برای خنک سازی و خودروهای جدید از سیستم رادیاتور بهره می‌برند.
سیستم خنک کننده خودرو چگونه کار میکند؟
طرز عملکرد سیستم خنک کننده موتور خودرو را در ویدئوی زیر به طور کامل می توانید مشاهده کنید!
گردش مايع خنك‌كننده بين رادياتور و موتور
آب رادیاتور در مدار گردش مایع خنک‌کننده ابتدا وارد بلوک اصلی موتور می‌شود و حرارت دیواره‌ی سیلندرها را به خود جذب میکند. سپس، به‌سمت سرسیلندر می‌رود و در آنجا نیز حرارت محفظه‌ی احتراق را جذب میکند. اگر ترموستات باز باشد، مایع خنک‌کننده وارد بخش بالایی رادیاتور می‌شود.
به‌دلیل وجود فن در پشت رادیاتور و تبادل حرارت زیاد این بخش با هوا، وقتی آب رادیاتور از بالا تا پایین رادیاتور حرکت میکند، کاملا حرارتش را ازدست می‌دهد و خنک می‌شود. پس از خروج از رادیاتور، مایع خنک‌کننده دوباره به واترپمپ می‌رود تا این چرخه تکرار شود.
حجم مایع خنک‌کننده در موتورها به اندازه و حجم و نوع موتور ربط دارد. موتور هشت‌سیلندر به سیستم خنک‌کننده‌ی بزرگ‌تری درمقایسه‌با موتور چهارسیلندر کوچک نیاز دارد. در موتورهای حجیم، ابعاد رادیاتور نیز بسیار بزرگ‌‌تر است تا سطح تماس بیشتری با هوا ایجاد کند.
اجزای سیستم خنک کننده موتور خودرو
اجزای اصلی این سیستم به صورت خلاصه شامل موارد زیر است:
- فن خنک کننده: وظیفه به جریان انداختن هوا به منظور خنک کردن آب درون رادیاتور را دارد.
- موتور فن: وظیفه به حرکت درآوردن فن را دارد.
- رادیاتور: آبی که در درون موتور می‌چرخد و گرمای آن را می‌گیرد، به درون رادیاتور وارد می‌شود و مجددا خنک می‌شود.
- پمپ آب: وظیفه ان ایجاد فشار در سیستم و حرکت آب در مسیر است.
- ترموستات: با توجه به حرارت، مسیر آب را در خودروها باز و بسته میکند.
- لوله‌های آب: مسیری برای عبور آب از قسمتهای مختلف درون موتور و جذب گرمای ناشی از کارکرد آن.
واتر پمپ
واترپمپ قلب سیستم خنک کننده موتور خودرو هست که وظیفه پمپاژ مایع خنک کننده را در کل سیستم به عهده دارد. پروانه، اورینگ (واشر)، فلنج قرقره اجزای پمپ آب هستند. پمپ آب، نیروی مورد نیاز برای به جریان انداختن مایع خنک کننده را از طریق تسمه از موتور خودرو دریافت می کند.
علاوه بر پمپ آب، دینام و پمپ فرمان هیدرولیک و کمپرسور تهویه مطبوع نیز نیروی خود را از طریق تسمه از میل لنگ دریافت می کنند. برخی از خودروهای با فناوری جدید از واترپمپ های برقی برای به جریان انداختن مایع خنک کننده استفاده می کنند.
رادیاتور
رادیاتور از مجموعه‌ای از لوله‌های مارپیچی تشکیل شده که اطراف آن به وسیله پره‌های موسوم به فین به صورت عمودی و افقی پوشانده شده است. علت وجود این صفحات افقی و عمودی این است که با وجود این صفحات مساحت موجود برای انتقال و تبادل حرارت افزایش یافته و عملیات خنک‌سازی بهتر انجام می‌شود.
در اکثر رادیاتور‌ها یک مخزن اضافی برای کنترل میزان سطح مایع خنک کننده رادیاتور تعبیه شده است که در صورت افزایش بی‌رویه دمای موتور و بالا رفتن فشار در رادیاتور، آب اضافی به داخل این مخزن پس زده می‌شود و با کاهش سطح مایع خنک کننده داخل رادیاتور آب مورد نیاز از طریق این مخزن تامین می‌شود. (پایین رفتن آب در رادیاتور مانند پیستون یک سرنگ عمل میکند و با ایجاد مکش کمبود آب را از طریق مخزن جبران میکند.)
ترموستات
ترموستات نقش یک شیر اتوماتیک را بازی میکند که معمولا بر روی سر سیلندر موتور اتومبیل نصب می‌شود. عملکرد ترموستات بدین شکل است که تا زمانی که دمای آب به مقدار معینی نرسیده دریچه ترموستات بسته بوده و اجازه خروج آب از بلوک موتور به سمت رادیاتو را نمی‌دهد.
زمانی که دمای آب به مقدار معین رسید جیوه موجود در ترموستات منبسط شده و باعث باز شدن دریچه ترموستات و جاری شدن آب به سمت رادیاتور می‌شود و زمانی که دمای مایع خنک کننده (آب و ضد یخ) از مقدار معین پایینتر رفت جیوه منقبض شده و به کمک فنر موجود دریچه ترموستات بسته می شود.
پروانه خنک کننده
امروزه در اکثر خودروهای سواری از فن‌های برقی به جای پروانه‌های مکانیکی قدیمی استفاده می‌شود. این فن‌ها در مقابل رادیاتور نصب می‌شوند و زمانی که دمای آب از مقدار معین بالاتر رفت و باز شدن ترموستات اجازه گردش آب در مدار را داد، با دمیدن هوای پر سرعت به بدنه و صفحات خنک کننده رادیاتور موجب کاهش دمای مایع خنک کننده تا میزان تعیین شده می‌شوند.
سیستم بخاری
بخاری خودرو، بخشی از سیستم خنک کننده موتور خودرو می باشد. سیستم بخاری شامل هسته بخاری، شیلنگ ورودی، شیلنگ خروجی، و شیر کنترل بخاری (در برخی خودروها وجود ندارد) است. هسته بخاری به عنوان یک رادیاتور، گرمای مایع خنک کننده گرم را با استفاده از دمنده به داخل کابین خودرو منتقل می‌نماید.
مقاله پیشنهادی: علت خرابی بخاری و کم شدن گرمای بخاری خودرو
ضدیخ همان مایع خنک‌کننده نامیده می‌شود. مخلوط‌کردن ضدیخ با آب نه‌تنها باعث می‌شود آب یخ نزند؛ بلکه از بخارشدن آب در دمای زیاد نیز جلوگیری میکند. محلول‌های ضدیخ همچنین افزودنی‌هایی دارند تا از جرم‌گیری سیستم خنک‌کننده جلوگیری کنند.
اکثر ضدیخ‌های امروزی مخلوطی از اتیلن ژلیکول و آب هستند. در حالت عادی، بهتر است از نیمی ضدیخ و نیمی آب استفاده کنید؛ اما اگر دمای هوا زیر صفر باشد، می‌توان این نسبت را به ۷۵درصد ضدیخ و ۲۵درصد آب نیز تغییر داد.
ضدیخ ماده‌ای بسیار سمّی است و باید آن را از دسترس کودکان و حیوانات دور نگه داشت؛ به‌ویژه نباید دردسترس گربه‌ها و سگ‌ها قرار گیرد که به مزه‌های شیرین علاقه دارند. اگر اتیلن ژلیکول وارد بدن شود، ممکن است با تشکیل کریستال‌های اگزالات درون کلیه‌ها سبب مرگ شود.
عیب یابی سیستم خنک کننده ماشین
وظیفه خنک کردن موتور و قطعات متحرک پیشرانه را دارد که خرابی آن باعث آسیب‌های جدی به خودرو می‌شود. زمانی که درجه آب افزایش دمای بیش از حد موتور اتومبیل را نشان می‌دهد.باید موارد زیر را به ترتیب در سیستم خنک کاری خودرو چک کنید:
1- پایین بودن سطح مایع خنک کننده
در این شرایط اولین اقدام کنترل کردن سطح مایع خنک کننده در مخزن مخصوصی است که در کنار رادیاتور تعبیه شده، توجه داشته باشید که در هنگام گرم بودن موتور از باز کردن درب رادیاتور خودداری کنید. این مشکل می‌تواند با سوراخ بودن رادیاتور یا شلنگ‌ها و یا خرابی درب رادیاتور ایجاد شود.
مقاله پیشنهادی: علت کاهش آب رادیاتور و رفع نشتی رادیاتور ماشین
2- کیپ شدن سوراخ های شبکه رادیاتور
منافذ داخل رادیاتور ریز هستند و در صورتیکه آب رادیاتور املاح زیادی داشته باشد در این منافذ رسوب کرده و بسته می شوند.
- دمای موتور بشدت بالا می رود و فن دائما کار می کند ولی آمپر دما پایین نمی آید.
- در صورتیکه منافذ رادیاتور کیپ شده باشد، آب براحتی در همه جای آن نمی تواند گردش کند و برخی قسمتهای رادیاتور سرد و برخی دیگر داغ هستند.
- در رادیاتور سالم، تمام قسمتهای آن به یک اندازه گرم می شوند.
3- خرابی فن‌ها
ممکن است فن‌های خنک کننده به هر دلیلی از جمله قطعی در سیم یا بروز مشکل در سیم پیچ‌های آنها روشن نمی‌شوند یا به اندازه کافی دور نمی‌گیرند.
4- خرابی ترموستات
ممکن است ترموستات اتومبیل پس از مدت طولانی کارکرد ضعیف شده و همانند روز اول توانایی باز و بسته کردن مسیر آب را نداشته باشد در این صورت با بسته ماندن و باز نشدن به موقع مانع گردش آب و فرآیند خنک سازی می‌شود.
5- خرابی فشنگی (سنسور دمای آب)
خرابی و یا ایجاد قطعی در سنسور دمای آب یا فشنگی می‌تواند فرمان صحیح و لازم را برای فن‌ها صادر نکرده و در نتیجه باعث افزایش بی‌رویه دمای مایع خنک کننده شود.
سنسور دمای آب به ۲ شکل خراب می شود:
- سنسور، دما را بالاتر از واقعیت نشان می دهد و در نتیجه ECU دائما فن رادیاتور را (به اشتباه) روشن نگاه می دارد.
- سنسور، دما را پایینتر از واقعیت نشان می دهد و در نتیجه ECU اشتباها فن را بکار نمی اندازد و احتمالا آسیب جدی به موتور وارد می شود.
6- عملکرد ضعیف واتر پمپ
واتر پمپ‌ها بعد از مدتی کارکرد ممکن است عملکرد اولیه خود را از دست بدهند علاوه بر این شل بودن یا خرابی تسمه نیز می‌تواند باعث عدم چرخش کافی پروانه واتر پمپ شده و سبب بروز مشکل در گردش صحیح آب شود.
علائم خراب شدن واتر پمپ و ترموستات
- دمای موتور بشدت بالا می رود و فن دائما کار می کند ولی آمپر دما پایین نمی آید.
- با وجود دمای بالای موتور، رادیاتور خودرو سرد است.
- شایع ترین مورد در خرابی واتر پمپ، نشتی آب از آن است و معمولا باید تعویض شود.
7- خرابی فشنگی مربوط به آمپر آب
در برخی موارد خرابی فشنگی مربوط به آمپر دمای آب می‌تواند اطلاعات غلط را در اختیار راننده قرار دهد، ولی در عمل افزایش دمایی مشاهده نشود.
8- ضعیف بودن اتصال بدنه
در قسمتهای مختلف بدنه تمامی خودروها اتصالاتی بنام اتصال بدنه تعبیه شده که این اتصالات به قطب منفی باتری خودرو متصل هستند. در بسیاری از موارد مشاهده شده ایجاد رسوب و سولفات در این اتصالات موجب ضعیف شدن آنها می‌شود و یکی از مشکلاتی که ضعیف شدن این اتصالات ایجاد می‌کنند ایجاد خطا در دمای آب مایع خنک کننده یا اختلال در کار فن‌هاست.
مقاله پیشنهادی: سولفاته شدن سر باطری ماشین
9- خرابی موتور خودرو
سوختن واشر سرسیلندر اتومبیل یا تاب برداشتن سرسیلندر می‌تواند باعث ورود آب به داخل سیلندرها شود که این آب ورودی در پروسه احتراق بخار می‌شود و از طریق اگزوز خودرو خارج می‌گردد. بنابراین مهمترین نشانه بروز این مشکل ورود بخار آب و رطوبت قابل احساس توسط دست انسان در گاز خروجی از اگزوز است.
نگهداری و بررسی سیستم خنک کننده خودرو
هرسال لازم است آزمایش‌هایی روی سیستم خنک‌کننده‌ی خودرو انجام دهید تا از صحت کارکرد آن مطمئن شوید. این آزمایش‌ها عبارت‌اند از:
- بازدید ظاهری شلنگ‌ها و اتصالات و بررسی نبود نشتی
- بازدید و بررسی در رادیاتور
- آزمایش عملکرد ترموستات
- بررسی نبود نشتی از اطراف ترموستات یا واترپمپ
- بررسی نبود نشتی مایع از رادیاتور بخاری
- بررسی سالم بودن واشر سرسیلندر
- آزمودن کارکرد فن دور تند و کند
