رادیاتور خودرو
رادیاتور خودرو نوعی مبدل حرارتی است که در سیستم خنک کننده موتور با آب سرد جهت کاهش دما از آن استفاده می شود.از آنجا که درک نحوه عملکرد رادیاتور بدون اشاره به شیوه کار سیستم خنک کننده موتور امکان پذیر نیست، به اختصار به توضیح این سیستم و نحوه کار آن می پردازیم.
سیستم خنک کننده موتور
موتورهای بنزینی بازده بالایی برای تبدیل انرژی شیمیایی به توان مکانیکی ندارند. بیشترین میزان انرژی موجود در بنزین (شاید ۷۰درصد) به گرما تبدیل میشود و مهمترین وظیفه سیستم خنک کننده خودرو، مراقبت و استفاده صحیح از گرمای ایجاد شده است.نخستین وظیفه سیستم خنککننده خودرو، جلوگیری از گرمشدن بیش از حد مجاز خودرو ازطریق انتقال گرما به هوای بیرون خودرو است. موتور خودرو، بهترین عملکرد را در دمای مناسب و بهینه بالای خود دارد. وقتی موتور سرد است، عملکرد اجزای آن با نقصان مواجه میشود و بازده موتور کمتر و در نتیجه آلودگی ایجاد شده بیشتر میشود. بنابراین، دیگر وظیفه مهم سیستم خنککننده خودرو این است که به موتور اجازه دهد با سرعت ممکن به دمای بالای بهینه و مناسب برسد و گرم شود، سپس موتور را در دمایی ثابت نگه دارد.وظیفه سیستم خنککننده نرمال نگه داشتن دمای کار موتور است. به گزارش یدک مال دمای کاری نرمال موتور، دمائی است که موتور بهترین راندمان کاری خود را دارد. بر خلاف تصور عامه که سرد کار کردن موتور را امری مطلوب میدانند، سرد کار کردن موجب افزایش مصرف سوخت، سایش قطعات موتور و راندمان پائین تر موتور شده و امری مطلوب نیست.با گرمتر شدن موتور، روغن خاصیت روانکاری بیشتری یافته و احتراقها بهتر صورت میگیرد. موتور نرمتر کار کرده و راندمان آن بالاتر میرود. از طرف دیگر دمای کاری موتور نباید بیش از حد بالا رود بالا رفتن دما موجب آسیب دیدن قطعات موتور مانند واشر سرسیلندر و سوپاپها میشود و مشکلات دیگری را نیز بوجود میآورد.
دمای نرمال:
دمای کاری نرمال موتور در موتورهای مختلف تفاوت دارد. دمای مایع خنککننده موتور در حالت نرمال در موتورهای مختلف متفاوت است ومحدودهای بین ۸۵تا ۹۵درجه سانتیگراد دارد. نگهداشتن دمای موتور در این محدوده وظیفه سیستم خنککاری است.
سیستم خنک کننده موتور بر ۲ نوع است: سیستم خنک کننده موتور با هوا و سیستم خنک کننده موتور با آب سرد
سیستم خنک کننده موتور با هوا (هوا خنک)
این سیستم خنک کننده بیشتر در موتورسیکلت ها و موتورهای خودرو با سیلندر کم استفاده می شود، بر روی بدنه موتور و سرسیلندر پره هایی برای انتقال حرارت وجود دارد که با جریان هوای محیط اطراف موتور، حرارت موتور از طریق پره ها به هوای محیط منتقل می شود.جریان هوا در اطراف موتور ممکن است به صورت طبیعی یا توسط فن انجام گیرد.موتور های هوا خنک ارزان تر و ساده تر از موتور های خنک شونده با آب سرد هستند و نیاز کمتری به رسیدگی و نگهداری دوره ای دارند ولی آلودگی صوتی و زیست محیطی بیشتری ایجاد می کنند.
سیستم خنک کننده موتور با آب سرد (آب خنک)
در این سیستم با گردش مایع خنک کننده(آب) در قسمت های مختلف موتور، حرارت موتور توسط آب جذب شده و آب گرم شده با گردش درون رادیاتور حرارت خود را به هوای محیط منتقل می کند.این سیستم رایج ترین سیستم خنک کننده موتور های بنزینی و دیزل محسوب می شود.
اجزای سیستم خنک کننده موتور با آب سرد (آب خنک):
- رادیاتور
- مایع خنک کننده
- مخزن انبساط (ذخیره)
- پروانه رادیاتور
- لولههای انتقال آب
- واتر پمپ
- مجاری آب در بلوک سیلندر و سرسیلندر
- ترموستات
- بخاری
با روشن شدن موتور ، آب موجود در اطراف سیلندر های موتور کم کم گرم می شود ، واتر پمپ ، آب خنک کننده را در اطراف سیلندرها و همچنین به سمت لوله های خروجی به جریان می اندازد.(مسیر ورود و خروج آب به سیلندرها با فلش های آبی نمایش داده شده است). هنگامی که آب ، به اندازه کافی گرم شد ، ترموستات، اجازه خروج آب به سمت رادیاتور شماره ۴ را می دهد ، از آنجایی که رادیاتور در مسیر عبور هوا (معمولا جلوی خودرو) قرار می گیرد ، با مکش هوا توسط پروانه و عبور جریان هوا، آب داخل رادیاتور ، خنک می شود و سپس به داخل سیلندر بر می گردد.از آنجایی که آب گرم شده ، حجم بیشتری اشغال می کند ،بخش برای سرریز آب اضافی ، درنظر گرفته شده است.
اجزای اصلی سیستم خنک کننده خودرو
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.
شبکه رادیاتورها شامل دو نوع ساختار فین تیوب و یا کروگیت است.رادیاتورها از لحاظ جنس به دو نوع آلومینیمی و مسی و برنجی تقسیم میشوند همچنین رادیاتورهای خودروی بر اساس شیوه قرارگیری بر دو نوع عمودی و افقی هستند.
رادیاتور فین تیوب (fin-Tube)
در این نوع رادیاتور امتداد لولهها عمود بر راستای پرههاست و لولهها از داخل پرهها عبور میکنند.رادیاتورهای فین تیوب به دلیل درگیر شدن لوله و پره با یکدیگر، استحکام مکانیکی بیشتری دارند.
رادیاتورهای کروگیت (crougate)
در این نوع رادیاتورها لولهها از داخل پرهها عبور نمیکنند بلکه پرهها به صورت موجدارند و لولهها در امتداد پرهها روی نوک فین قرار داده میشوند.در حالت کلی مونتاژ رادیاتورهای کروگیت راحتتر و سریعتر از نوع فین تیوب است و امکان اتوماسیون آن وجود دارد.
درب رادیاتور
برخلاف ظاهر ساده درب رادیاتور، این قطعه از اهمیت ویژهای برخوردار است. بد نیست بدانید که مایع داخل سیستم خنککاری اتومبیل مانند یک زودپز تحت فشار قرار دارد. علت هم این است که اگر این فشار وجود نداشته باشد و مایع به شکل فشرده شده در سیستم جریان نیابد، این مایع بر اثر حرارت موتور تبخیر شده و تبدیل به بخار میشود. اما نکته مهم دیگر اینجاست که فشار بیش از حد این مایع هم باعث آسیب دیدن قطعات و اتصالات سیستم خنککاری میشود. درب رادیاتور دارای یک مکانیسم شیر جمعشونده در فشار بالاست. این شیر جمع شونده مثل یک سوپاپ اطمینان عمل میکند و وقتی فشار مایع داخل سیستم بیش از حد مجاز افزایش مییابد، این سوپاپ فنری باز شده و مایع از رادیاتور به سمت یک مخزن دیگر به نام منبع انبساط هدایت میشود تا فشار مایع کاهش یابد. معمولا افزایش فشاری که باعث عمل کردن درب رادیاتور میشود ۱۵ پوند در اینچ است.
مایع خنککننده موتور
آب و ضدیخ دو ماده اصلی تشکیلدهنده مایع خنککننده موتور هستند. ترکیب پایه مایع خنککننده برای بسیاری از موتورها یکسان است: ۵۰ درصد آب و ۵۰ درصد اتیلن گلیکول. گلیکول که مادهای ضدیخ است، از انجماد آب جلوگیری میکند. علاوه بر این، معمولا مقادیر کمی ترکیبات دیگر نظیر مواد ضدخوردگی، ضدکف، رنگ و دیگر افزودنیها نیز به مایع خنککننده اضافه میشود.
مایع خنککننده موتور از انجماد و جوشیدن آب در سرما و گرمای شدید و نیز از خوردگی اجزای رادیاتور جلوگیری میکند. در گذشته، برای انتقال حرارت موتور به رادیاتور بیشتر از آب خالص استفاده میشد. اما چون آب در دمای صفر درجه یخ میزند و در دمای صد درجه به جوش میآید، در سرما و گرمای شدید کارایی ندارد. بههمین علت بعدها مایع خنککننده که ترکیبی از آب و ضدیخ است، جایگزین آن شد.
ضد یخ
در هنگام انتخاب ضد یخ به موارد زیر توجه کنید:
- ضد یخ مقداری کف دارد و این طبیعی است
- ضد یخ نباید به هیچ عنوان آتش زا باشد
- ضد یخ نباید در رادیاتور و لوله ها رسوب کند
- ضدیخ باید به کمترین میزان حاوی مواد سمی باشد
- در صورت نشتی احتمالی به رنگ خودرو آسیب نرساند
مخزن انبساط(ذخیره)
مایع داخل سیستم خنککاری تحت فشار است و اگر این فشار به میزان غیرمجاز برسد سوپاپ فنر درب رادیاتور باز شده و مایع از طریق شیلنگ سرریز به سمت منبع انبساط هدایت میشود. منبع یا مخزن انبساط در اکثر اتومبیلها، یک ظرف با گنجایش حدود ۲ لیتر و از جنس پلاستیک است. همچنین وقتی فشار مایع در سیستم خنککاری اتومبیل کاهش مییابد، خلاء در داخل رادیاتور و لولههای سیستم خنککاری به وجود میآید و مایع از منبع انبساط به طور خودکار به داخل سیستم بازمیگردد.
در حقیقت کاهش فشار و پایین رفتن مایع خنککننده در رادیاتور مثل پیستون یک سرنگ عمل میکند و آب را از منبع انبساط به سمت خود میکشد. کارکرد دیگر منبع انبساط هم این است که اگر بخواهیم آب یا همان مایع خنککننده به سیستم خنککاری اتومبیل اضافه کنیم دیگر لازم نیست درب رادیاتور را باز کنیم و میتوانیم آن را به داخل منبع انبساط بریزیم.
پروانه رادیاتور (فن)
کار رادیاتور این است که مایع گرم آمده از سوی موتور را خنک کند و دوباره به سیستم خنککاری بازگرداند، اما این وظیفه از دو راه انجام می شود یک عبور از یک راه طولانی با سطح مقطع کم است که اساسا لولههای رادیاتور هم به همین شکل طراحی شده است و دوم هم برخورد هوا با این مایع گرم عبوری از رادیاتور است. این کار توسط پروانه خنککننده یا فن انجام میشود. در حقیقت این قطعه در سیستم خنککاری مثل یک دمنده عمل میکند و وظیفه ایجاد گردش هوا میان لولههای رادیاتور را برعهده دارد تا تماس هوا با لولهها به خنک شدن سریعتر مایع داخل رادیاتور کمک کند. در اتومبیلهای قدیمی از یک پروانه برای این منظور استفاده میشد که به وسیله یک تسمه و یک پولی، نیروی محرکه را از میللنگ میگرفت و به گردش درمیآمد. این گردش پروانه دائمی بود و به همین دلیل اصطلاک بسیار زیادی داشت.
طراحان اتومبیل بعد از مدتی تصمیم گرفتند که به جای استفاده از این پروانههای مکانیکی، از فنهای برقی استفاده کنند. برق مورد نیاز این فنها از باتری و دینام تأمین میشود و در ضمن همیشه روشن نیستند. در حقیقت در ماشینهای کاربراتوری از یک فشنگی استفاده میشود که با بالا رفتن دمای مایع سیستم خنککاری، این فشنگ عمل کرده و جریان برق برقرار میشود. در ماشینهای انژکتوری هم کار این فشنگ توسط یک سنسور انجام میشود. اطلاعات سنسور تشخیص دمای مایع به ECU یا کامپیوتر اتومبیل میرود و در آنجا فرمان روشن یا خاموش شدن فن صادر میشود.
تسمه دینام یا تسمه پروانه
تسمه پروانه در حقیقت یک حلقه از جنسی انعطافپذیر مثل چرم، لاستیک، پلیمر و… است که ارتباط بین دو شفت دورانکننده را برقرار میکند. بسیاری از قطعات اتومبیل نیاز به حرکت دورانی دارند و این حرکت را از طریق همین تسمه دینام و به کمک فولیها از میللنگ موتور میگیرند. تسمه دینام یا پروانه وظیفه انتقال قدرت موتور یا همان دوران میللنگ به قطعاتی مثل دینام، واتر پمپ سیستم خنککاری، سیستم تهویه مطبوع و پمپ فرمان هیدرولیک را برعهده دارد. در اتومبیلهای قدیمی، این تسمه کار انتقال نیرو به پروانه سیستم خنککاری را هم انجام میدهد و به همین دلیل به نام تسمه پروانه معروف شده است.
سنسور دمای مایع خنککننده یا فشنگی آب
در اتومبیلهای جدیدتر از فنهای برقی برای خنک کردن مایع رادیاتور استفاده میشود که برخلاف پروانه اتومبیلهای قدیمی به طور دائم کار نمیکنند. این فنها زمانی به کار میافتند که آب گرم راهی رادیاتور شده باشد.این سنسور یا فشنگی معمولا در محفظه ترموستات قرار دارد و اطلاعات خود را به ECU یا کامپیوتر اتومبیل میدهد. از کامپیوتر هم فرمان روشن شدن یا خاموش شدن فن صادر میشود. همچنین دادههای این فشنگی آب یا سنسور برای نمایش دمای موتور به راننده در کابین هم مورد استفاده قرار میگیرد. برخی از اتومبیلها بیشتر از یک سنسور و فشنگی دارند و اگر این قطعه خراب شود فنها به درستی عمل نکرده و دمای مایع خنککننده با افزایش بیرویه مواجه میشود.
واتر پمپ یا پمپ آب
وظیفه این پمپ به جریان انداختن آب در سیستم خنککاری یا به شکل واضحتر در رادیاتور و مجاری اطراف بلوک موتور است، یعنی مایع خنک را از سطح پایین رادیاتور به سمت موتور هدایت میکند. واتر پمپ یک پمپ ساده است که نیروی پمپاژ خود را به وسیله تسمه از میللنگ میگیرد. البته در اتومبیلهای مدرن امروزی از واترپمپهای برقی هم استفاده میشود. اجزای تشکیل دهنده واتر پمپ هم مثل هر پمپ آب دیگری از پروانه، اورینگ یا واشر (گسکت) و همچنین فلنج قرقره تشکیل شده است.
ترموستات
ترموستات قطعه بین رادیاتور و موتور خودرو است که وظیفه باز کردن جریان آب به سوی موتور را بر عهده دارد. هنگامی که دمای موتور از سطح خاصی پایین تر باشد ترموستات مسیر جریان آب به سمت رادیاتور خودرو را می بندد. در نتیجه آب به جای حرکت به سوی رادیاتور در یک مسیر بسته در موتور خودرو جریان پیدا می کند تا دمای آن افزایش یابد.
بدون ترموستات آب همواره از موتور به سوی رادیاتور خودرو جریان دارد. در نگاه اول شاید این موضوع خالی از اشکال باشد اما بد نیست بدانید که دمای خیلی پایین به اندازه دمای بالا برای موتور خودرو مضر است.
خنک کاری بیش از اندازه در موتور خودرو موجب احتراق ناقص و افزایش آلایندگی و مصرف سوخت می شود. از این رو، دمای موتور خودروها باید همواره مقداری ثابت داشته باشد و این عدد توسط قطعه ای به نام ترموستات کنترل می شود.
بخاری
بخاری خودرو را باید جزو سیستم خنککاری اتومبیلها به حساب آورد. عملکرد بخاری هم کاملا با گرمای حاصل از مایع داخل سیستم خنککاری در ارتباط است و همین آب از طریق شیلنگها به داخل بخاری میرود. در حقیقت داخل بخاری یک هسته وجود دارد که شبیه رادیاتور است. مایع گرم وارد این هسته میشود و به کمک یک دمنده، گرمای آن به داخل کابین اتومبیل منتقل میشود.
علائم خرابی رادیاتور
یکی از پر خرج ترین مشکلات خودرو ، مربوط به تعمیر یا تعویض واشر سر سیلندر است. شایع ترین عامل سوختن این قطعه نیز کم آبی رادیاتور است. شاید شما بررسی های دوره ای خودروی تان را فراموش کنید، اما مطمئناً با نشانه های مشکل در سیستم خنک کننده به ویژه رادیاتور آب رو به رو خواهید شد. پس خوب است که این علائم را جدی بگیرید و قبل از رسیدن به مرحله تعمیر واشر سر سیلندر ، وارد عمل شوید. وجود یک یا چند مورد از علائم زیر، نشان دهنده خرابی رادیاتور آب خودرو است:
- بیشتر شدن دمای آب و در نتیجه بالا رفتن آمپر آب
- روشن شدن چراغ هشدار
- کار کردن نامنظم خودرو
- نشت آب از اطراف رادیاتور و مجاری آن یا وجود بخار هنگام کار کردن خودرو
- بیرون زدن آب از درب رادیاتور
- کم بودن آب رادیاتور
عوامل خرابی رادیاتور
خرابی رادیاتور آب با خراب شدن واتر پمپ ، ترموستات و مخزن انبساط(ذخیره)، ارتباط مستقیم دارد.
- ترک خوردگی، سوراخ شدن، خوردگی،زنگ زدگی و فرسوده شدن شبکه رادیاتور
- گرفتگی لوله های رادیاتور به علت آلودگی و رسوب
- ایجاد سوراخ و پارگی در لوله های انتقال آب رادیاتور
- وجود مشکل در اتصالات رادیاتور
- صحیح نبودن نسبت آب و ضد یخ(میزان غلظت این ترکیب)
- همچنین خرابی واتر پمپ و ترموستات و مخزن انبساط(ذخیره) و پارگی تسمه دینام می تواند منجر به خرابی رادیاتور شود
نگهداری از رادیاتور
یک رادیاتور با رعایت تمام نکات مراقبتی میتواند ۱۰ سال عمر کند
- رادیاتور معمولاً از جنس آلومینیوم یا برنج ساخته میشود تا رسانایی حرارتی بالایی داشته باشد. اما به همین دلیل نیز می تواند با یک ضربه سوراخ شود
- جلوگیری از یخ زدن رایاتور با اضافه کردن ضدیخ به آب رادیاتور
- پس از هر ۳۰ هزار کیلومتر، خنک کننده درون رادیاتور تخلیه و با خنک کننده جدید پر شود
- در زمان پر کردن دقت شود که هیچ جسم خارجی به درون رادیاتور راه پیدا نکند، چرا که میتواند همین مسئله دلیل گرفتگی در داخل لولههای رادیاتور باشد
- در هنگام سفر رادیاتور را مداوم شستشو دهید زیرا حتمال گرفتگی شبکه های رادیاتور خودرو توسط حشرات و برگ ها وجود دارد
- در صورت داغ کردن خودرو، رادیاتور را در تعمیرگاه مجاز و معتبر بررسی کنید تا مطمئن شوید که خنک کننده کافی در آن وجود دارد
- در صورت تعویض رادیاتور و پرکردن آن با آب و خنک کننده، رادیاتور جدید به دقت هواگیری شود
- زمانی که رادیاتور تعویض میشود بهتر است درب رادیاتور و ترموستات نیز تعویض شود
اقدامات احتیاطی رادیاتور
سوراخ شدن رادیاتور
سوراخ شدن و یا نشتی رادیاتور تنها مختص رادیاتورهای فرسوده نمی باشد بطوریکه هرنوع برخوردی با رادیاتور از قبیل برخورد سنگهای پرتاب شده از زیر چرخ ماشین جلویی گرفته تا برخورد اشیای مختلف یا بروز تصادف از ناحیه جلوی خودرو می تواند موجب سوراخ شدن و یا نشتی رادیاتورهای سالم نیز گردد.پس از سوراخ شدن رادیاتور، مایع خنک کننده از نقطه آسیب دیده خارج می شود و همچنین هوا وارد سیستم می گردد که این دو مورد یعنی فقدان مایع خنک کننده و همچنین نفوذ هوا در سیستم خنک کاری موتور، می تواند آسیب های جدی به موتور وارد سازد، لذا برطرف کردن این ایراد بصورت موقت تا رسیدن و دسترسی به مراکز تعمیراتی، جهت جلوگیری از آسیب های جدی به موتور خودرو، امری الزامیست.
بدون خاموش کردن خودرو از آن پیاده شده با دستمالی مایع خارج شده از رادیاتور را خشک کنید و با توجه به فشار داخل رادیاتور محل نشتی را پیدا کنید سپس خودرو را خاموش کنید و برای جلوگیری از آسیب به موتور خودرو به طور موقت محل نشتی را با آدامس یا چسب دوقلو که در اکثر فروشگاه ها فروخته می شود ببندید (البته بهتر آن است که از نشتگیرهای مخصوص یا چسب سوراخ رادیاتور استفاده شود).در فصل های سرد مقداری ضدیخ داخل رادیاتور بریزید زیرا به علت خروج مایع خنک کننده موتور نسب ضدیخ به آب کمتر شده و امکان یخ زدگی رادیاتور وجود دارد.
جوش آوردن خودرو
در فصل گرما معمولاً شاهد خودروهایی هستیم که با توجه به گرمای شدید هوا و دمای بالای احتراق داخلی موتور اصطلاحاً جوش می آورند.
علل جوش آوردن خودرو
این مشکل علل مختلفی می تواند داشته باشد:
- اختلال در عملکرد ترموستات که به دلیل دمای بالای محیط هیچ گاه بسته نمی شود و مسیر حرکت آب به ردیاتور را نمی بندد
- سوراخ و نشتی در رادیاتور
- زنگ زدگی داخل رادیاتور
- شل شدن یا چرب شدن یا پارگی تسمه پروانه که سبب کندی یا قطع حرکت مایع خنک کننده می شود و در نتیجه موتور داغ می شود
هنگام جوش آوردن خودرو چه کنیم؟
بدون خاموش کردن خودرو پیاده شده و با احتیاط درب کاپوت را باز کنید.به هیچ وجه درب رادیاتور را باز نکنید و تنها بدون آن که روی موتور داغ آب بریزید رادیاتور را با آب ریختن خنک کنید.بعد از ۱۰ الی ۱۵ ثانیه موتور را خاموش کنید زیرا کارکردن موتور با حرارت بالا سبب آسیب به واشر سرسیلندر و سایر قطعات موتور می شود، سپس هر ۱۰ ثانیه یک بار استارت بزنید تا موتور درگیر شود زیرا سکون موتور در دمای بالا سبب چسبیدن قطعات متحرک موتور به هم می شود.
در فصل گرما دائماً آمپر آب و سطح مایع خنک کننده را چک کنید و از رانندگی با آمپر بالا به مدت طولانی به شدت خودداری کنید.
عالی بود