تبلیغات
حرفه و فن - کار ترموستات و سیسیتم خنک کنند ه موتور

مدرسه راهنمایی نمونه شهید توكلی شهرستان الیگودرز. نظر یادتون نره

کار ترموستات و سیسیتم خنک کنند ه موتور

چهارشنبه 3 اسفند 1390 10:33 ق.ظ

نویسنده : مجید رفیق دوست

ترموستات چیست؟چگونه کار می کند؟

• یكی از قطعات خودرو است كه علاوه بر این که به موتور اجازه میده به سرعت گرم بشه، كنترل‌ دمای موتور خودرو رو به عهده داره .
برای عملکرد صحیح موتور ، دمای آن در حد معینی باید باشد. ترموستات وسیله ای مکانیکی برای تنظیم درجه حرارت موتور اتومبیل است .این وسیله بطور خودکار گرمای موتور را حدود 85 درجه نگه می دارد .
ترموستات مسیر ورود آب به رادیاتور را بسته است و آب ایتدا همان مسیراطراف موتور را طی می کند و وارد رادیاتور نمی شود تا گرمای آن به 85 در جه برسد در این حالت گرمای باعث فعال شدن ترموستات شده و جیوه ای که درون ترموستات است منبسط می شود و مسیر ورود آب به رادیاتور را باز می کند تا در جه حرارت بیشتر بالا نرود و با کم شدن دما ,دوباره ترموستات بسته می شود.این عمل پی در پی برای نگه داشتن حرارت موتور در دمای ایده آل تکرار می شود.
در زمستان آبی که به رادیاتور برای خنک شدن وارد می شد به یک مبدل حرارتی وارد میشود و از گرمای آن برای گرم کردن داخل اتومبیل استفاده می شود.

 

 توضیحاتی درباره كار ترموستات در ماشین:

 چرا ترموستات در موتور اتومبیل استفاده میشود؟
• موتور اتومبیل مقدار زیادی از انرژی شیمیایی رو به جای تبدیل به انرژی مکانیکی، به گرما تبدیل میکنه (شاید حدود 70 درصد). هرچند مقداری از این گرما از سریق لوله اگزوز خارج میشه، ولی هنوز هم مقدار گرمای داخل موتور برای داغ کردن اون کافیه. گرم بودن بیش از حد موتور باعث میشه روغن خیلی رقیق بشه و خاصیت روان كنندگی خودش رو از دست بده. برای همین هر اتومبیلی نیاز به یه سیستم خنک کننده موتور داره تا دمای سیستم رو در حد متعادلی نگه داره.
اگه موتور سرد باشه، بازده موتور کم میشه و آلودگی بیشتری هم تولید میشه. سرد بودن موتور باعث میشه كه غلظت روغن بالا بره و روانكاری قطعات به خوبی صورت نگیره. پس یک وظیفه مهم سیتم خنک کننده اینه که به موتور اجازه بده با حداکثر سرعت ممکن به دمای مناسب برسه و سپس در دمای مناسبی ثابت بشه و موتور گرم بشه.
پس هر موتور خودرو یه سیتم خنک کننده می خواد و خب هر سیستم خنک کننده هم یه قطعه مهم و ضروری داره به اسم جناب ترموستات!
• ترموستات باعث می شه بخشی از آب كه قراره برای خنك شدن به رادیاتور بروه به درون مبدل حرارتی بخاری ماشین بره. پس میشه از گرمای اون برای گرم كردن فضای داخل ماشین استفاده کرد. این هم یعنی داشتن یه بخاری در فصل زمستان.


ترموستات اتومبیل چگونه کار میکند؟
• در ابتدا كه موتور سرده، ترموستات مسیر ورود آب به رادیاتور رو می بنده. بنابراین آبی كه برای گردش در دور سیلندر مورد استفاده است قرار می گیره فقط همون مسیر بسته دور موتور را طی می كنه و وارد رادیاتور نمی شه تا گرمای اون به 85 درجه سانتیگراد برسه. این دما باعث فعال شدن ترموستات می شه و جیوه ای كه داخلشه منبسط شده و مسیر ورود آب به رادیاتور رو باز می كنه تا درجه حرارت بیشتر از این زیاد نشه. با پائین آمدن حرارت مجدداً ترموستات بسته میشه و همین چرخه مرتب تكرار میشه تا درجه حرارت موتور در حد مناسبی باقی بمونه. در واقع این ترموستات یك وسیله مكانیكی هوشمنده كه كار یه شیر قطع و وصل اتوماتیك رو انجام می ده.
نداشتن ترموستات در زمستان باعث بالاتر رفتن اصطكاك در موتور، تركیدن سرسیلندر و گرم نشدن خودرو شده و ضررهای زیادی رو به خودرو میزنه. پس داشتن ترموستات رو فراموش نکنین.

ویژگی های ترموستات سالم چیست؟
ترموستات دستگاهی یک بار مصرف و غیر قابل تعمیره. پس باید در موقع نصب به علامت فلش روی ان دقت کنیم و همیشه توجه کنیم که آیا :
1. در محدوده درجه حرارت تنظیم شده شروع به باز شدن میکنه؟
2. در درجه حرارت تنظیم شده کاملا باز میشه؟
3. حداکثر مقدار اب سیستم خنک کننده رو به رادیاتور میفرسته؟
4. بعد از اینه که بسته میشه، حریان اب رادیاتور در حد مجاز هست؟

001456.jpg
کارکرد بهینه ترموستات ؟
• اگه سیستم خنک کننده موتور همیشه تمیز و درجه حرارت موتور در حد معمول باشه، میتونی حالا حالاها از ترموستات ماشینیت استفاده کنی.
• معمولا روی ترموستات، دمای عملكرد و باز شدن آن حك می‌‌شود. دمای استاندارد باز شدن ترموستات معمولا بین 80 تا 90 درجه سانتی‌گراد است. ترموستات باید در 93 درجه سانتی‌گراد به طور كامل باز شود. اگه ترموستات در وضعیت باز گیر کنه موتور در فصل زمستان به درجه حرارت مناسب خودش نمیرسه و از طرف دیگه اگه ترموستات در وضعیت بسته گیر کرده باشه یا در درجه حرارت بیش از حد مجاز باشه گرمای موتور زیاد میشه و اب سیستم خنک کننده شروع به جوشیدن می کنه. به طور کلی هر ترموستات باید در درجه مناسبی باز و بسته بشه، که این رو کارخونه تعیین میکنه. اگه در درجه حرارت پایین باز بشه موتور مجبوره در وضعیت خیلی سرد کار کنه که این باعث زیاد شدن مصرف سوخت، کم شدن غلظت روغن، ساییدگی سیلندر و رینگ و سایش قطعات فلزی میشه. اگه ترموستات در دمای بالا باز بشه (یا اصلا باز نشه) درجه حرارت موتور یه دفعه زیاد میشه. و اگه به کارکردن توی این حالت ادامه بده احتمال جوش امدن اب از دستگاه خنک کننده زیاده. حوش اومدن آب یعنی مسدود شده مجرای آب در اثر بخار و شل شده قطعات فلزی، و کم کم خارج شدن سوپاپها و کاسه نمدها از وضعیت اصلی و در نتیجه انفجار زودرس و روغن سوزی و گیزپاژ و خرابی کامل موتور و همه اینها یعنی مصیبت کامل!!
خب! چه طور بفهمیم ترموستات ما سالمه؟ روی بدنه ترموستات یه عدد حك شده كه درجه حرارت مجاز برای عبور آب از ترموستات و گردش در رادیاتور رو نشون میده، یعنی ترموستات به آبی كه دمای آن زیر دمای نوشته شده روی بدنه آن باشه، اجازه گردش در رادیاتور رو نمیده. کافیه ترموستات رو داخل آب و روی اجاق بگذارین و دماسنجی رو در داخل آب قرار بدین. اگر دمای آب به حد درجه حرارت نوشته شده برسه دهانه ترموستات باید باز شده و در زمان كمتر شدن دما دریچه بسته بشه. در غیر این صورت حتما ترموستات یه عیبی داره. (وقتی میخواین ترموستات رو سرجاش بذارین، حواستون باشه که بعضی از ترموستات ها یه سوپاپ خروجی بخار دارن، در این حالت موقع نصب اون رو طوری قرار بدین كه سوپاپ ارتفاع بیشتری نسبت به نقاط دیگه داشته باشه) .

سیستم خنك‌كاری موتور خودرو

 موتورهای بنزینی گرچه تا حدزیادی بهبود یافته‌ و اصلاح شده‌اند، اما هنوز بازده بالایی برای تبدیل انرژی شیمیایی به توان مكانیكی ندارند. بیشترین میزان انرژی موجود در بنزین (شاید 70درصد) به گرما تبدیل می‌شود و مهم‌ترین وظیفه سیستم خنك‌كاری خودرو، مراقبت و استفاده صحیح از گرمای ایجاد شده است.
در واقع، نخستین وظیفه سیستم خنك‌كاری خودرو، جلوگیری از گرم‌شدن بیش از حد مجاز خودرو ازطریق انتقال گرما به هوای بیرون خودرو است. موتور خودرو، بهترین عملكرد را در دمای مناسب و بهینه بالای خود دارد. وقتی موتور سرد است، عملكرد اجزای آن با نقصان مواجه می‌شود و بازده موتور كمتر و در نتیجه آلودگی ایجاد شده بیشتر می‌شود. بنابراین، دیگر وظیفه مهم سیستم خنك‌كاری خودرو این است كه به موتور اجازه دهد با سرعت ممكن به دمای بالای بهینه و مناسب برسد و گرم شود، سپس موتور را در دمایی ثابت نگه دارد. درون موتور خودرو، سوخت به طور دائم می‌سوزد و عمل احتراق انجام می‌شود. گرمای حاصل از احتراق، به میزان زیادی از طریق اگزوز خارج می‌شود، اما مقداری از گرمای ایجاد شده به داخل موتور رسوخ كرده و باعث افزایش دما و در نهایت گرم شدن موتور می‌شود.
موتور، زمانی خوب كار می‌كند كه دمای مایع سردكننده، حدود 93درجه سانتی‌گراد یا حدود 200 درجه فارنهایت باشد. در این دما:
- محفظه احتراق به اندازه كافی گرم می‌شود تا احتراقی بهتر و آلودگی كمترحاصل شود.
- لزجت روغن موتور كمتر و در نتیجه عملكرد اجزای آن روانتر و درنهایت میزان اتلاف توان موتور كمتر می‌شود.
- فرسایش قطعات و اجزای فلزی كمتر می‌شود.

خنک کاری در موتور دو علت دارد:

۱) نگه داشتن دمای اجزای موتور در دمایی که روغنکاری مؤثر در آن ممکن باشد.
۲) نگه داشتن دمای اجزای مختلف موتور در یک محدوده خاص به طوری که به سلامت قطعات موتور صدمه نزند.
نحوه عملکـرد موتور در انتخاب و طراحی سیستم خنک کاری تأثیر می‌گذارد و این کاملا به نوع گازهای احتراق و اجزای موتور وابسته است. وقتی موتور سرد است، کارایی پایینی دارد بنابراین سیستم خنک کاری معمولا شامل وسایلی است که زمینه فعالیت خنک کـاری نرمـال را بـرای حفظ گرمـای مناسب موتور مهیـا می‌کننـد.
هنگام راه اندازی موتور دمای قطعات داخلی آن، به سرعت افزایش می‌یابد؛ پس وقتی موتور به دمای بهره برداری می‌رسد باید سیستم خنک کاری فعالیتش را آغاز کند.
نمایه سیستم خنک کاری موتور برای حداقل کردن حجم و وزن رادیاتور است که در وسایل نقلیه از اهداف مهم تلقی می‌شود. باید درجه حرارت متوسط آبی که از رادیاتور عبور می‌کند حتی الامکان بالا نگه داشته شود تا اختلاف آن با درجه حرارت متوسط زیاد باشد.
البته این درجه حرارت نباید از نقطه جوش آب در فشار اتمسفر تجاوز کند زیرا در آن صورت قسمتی از آب تبخیر می شود و فشار داخل رادیاتور به شدت افزایش می‌یابد. گرچه با طراحی درپوش مناسب برای رادیاتور آب داخل تحت فشار است تا دیرتر به نقطه جوش برسد، هوا نیز باید پس از عبور از رادیاتور به اطراف بدنه موتور جریان یابد.
جهت عکس جریان به دو دلیل مناسب نیست: اولا هوا به روغن و ذرات آغشته به روغن که به هر حال روی بدنه موتور وجود دارد آلوده می‌شود و این ناخالصی‌ها روی منافذ رادیاتور رسوب می کند و از راندمان آن می‌کاهد و ثانیا بر اثر تماس با بدنه گرم موتور درجه حرارت آن بالا می رود و موجب کاهش قدرت  خنک کنندگی رادیاتور می‌شود.

 

دو نوع سیستم خنك‌كاری در خودرو وجود دارد كه عبارتند از:

1. سیستم خنك‌كاری با مایع (Liquid-Cooled System)
2. سیستم خنك‌كاری با هوا (Air-Cooled System)

سیستم خنك‌كاری با مایع

در این سیستم، برای خنك كردن موتور از لوله‌ها و مسیرهای تعبیه شده در موتور استفاده شده و مایع موردنظر دراین مسیرها گردش و جریان دارد. براثر جریان مایع در طول مسیر، گرمای موتور جذب ‌شده و موتور خنك می‌شود. بعد از اینكه مایع، گرمای موتور را جذب كرد و از موتور خارج شد، به رادیاتور یا مبدل انتقال حرارت وارد شده و بر اثر دمیدن هوا توسط فن و انتقال گرما به هوای اطراف خنك می‌شود.

سیستم خنك‌كاری با هوا

برخی خودروهای قدیمی و تعداد زیادی از خودروهای مدرن امروزی، مجهز به سیستم خنك‌كاری با هوا هستند. بدنه وبلوك موتور با پره‌های آلومینیمی پوشیده شده است تا گرمای سیلندر را به هوای اطراف منتقل كند. فنی بسیار قوی نیز تعبیه شده كه هوا را با سرعت و فشار زیاد به سطح این پره‌ها می‌دمد ودرنهایت گرما را به هوای اطراف منتقل می‌كند.
سیستم لوله‌كشی یا مسیرها و مجراهای تعبیه شده در سیستم خنك‌كاری
در سیستم خنك‌كاری خودرو، مجراها (مسیرهای عبور مایع) و به اصطلاح سیستم لوله‌كشی متعددی وجود دارد. با استارت خودرو، پمپ فعال شده و مایع را به بلوك موتور ارسال می‌كند و از تمامی مسیرهای تعبیه شده می‌گذرد و وارد سیلندر می‌شود.
ترموستات نیز در محل خروجی مایع از موتور واقع شده است. اگر ترموستات بسته باشد، مایع از طریق مجراهای تعبیه شده مستقیماً به مسیر اولیه پمپ باز می‌شود. البته مداری جداگانه‌ نیز برای سیستم گرمایش خودرو وجود دارد، به‌طوری كه در این چرخه، مایع از سرسیلندر عبور كرده و پس از گرم شدن، دوباره به مسیر اولیه پمپ باز می‌‏گردد.

در خودروهای دارای گیربكس (سیستم انتقال قدرت) اتوماتیك، مسیری جداگانه‌ نیز برای خنك‌كاری گیربكس وجود دارد. در این مكانیزم، روغن گیربكس عمل خنك‌كاری را انجام می‌دهد.

مایع خنك‌كاری

خودروها در گستره‌ای وسیع از دما‌های مختلف كار می‌كنند و به همین دلیل، مایع خنك‌كاری موجود در موتور آنها، دماهای مختلفی را شامل می‌شود.

مایع خنك‌كاری مناسب باید دمای نقطه جوش بالا، دمای نقطه انجماد پایین و ظرفیت گرمایی بالایی داشته باشد.
آب، یكی از مایع‌های متداول است كه ظرفیت حرارتی بالایی دارد، اما فاقد نقطه انجماد پایین بوده و به همین دلیل، آب خالص برای خنك‌كاری موتور و استفاده در خودرو، مایعی مناسب نیست.
مایع خنك‌كاری مناسب و مورداستفاده در خودرو كه بیشترین كاربرد را دارد، مخلوطی از آب و اتیلن گلیكول (C2H6O2) یا همان ضدیخ است. افزودن اتیلن گلیكول به آب، باعث بهبود وضعیت نقاط جوش و انجماد می‌شود. دمای مایع خنك‌كننده گاهی به 121-135 سانتی‌گراد نیز می‌رسد. بیان این نكته ضروری است كه ضدیخ، شامل تركیباتی است كه مقاومت در برابر خوردگی را افزایش می‌دهد و این امر یكی از مزایای استفاده از ضدیخ در خودرو تلقی می‌شود.

واترپمپ

این قطعه، پمپ دورانی گریز از مركز ساده‌ای است كه به وسیله تسمه متصل به میل‌لنگ موتور، دوران می‌كند. هنگامی كه خودرو روشن است و موتور كار می‌كند، واترپمپ مایع خنك‌كننده را در مدار خنك‌كاری به حركت در می‌آورد.

حركت دورانی پمپ و در نتیجه نیروی گریز از مركز ایجاد شده، باعث حركت مایع خنك‌كننده و جریان آن درمدار سیستم خنك‌كاری می‌شود. مجرای ورودی واترپمپ در نزدیك مركز آن قرار دارد. پره‌های پمپ، مایع خنك‌كننده را به بیرون هدایت می‌كنند. به طور كلی واترپمپ، مایع را ابتدا از موتور و سرسیلندر عبور داده و سپس به رادیاتور هدایت می‌كند.

موتور

در شكل زیر مشاهده می‌كنید كه بلوك موتور و سرسیلندر، شامل تعداد زیادی سوراخ و مجرای عبور مایع است (سطوح ماشینكاری شده با دقت بالا) كه مایع خنك‌كننده از آنها عبور می‌كند. این مجراها، مایع خنك‌كننده را به نقاط بحرانی بلوك موتور و سرسیلندر كه نواحی بسیار گرمی هستند، هدایت می‌كنند.

دمای محفظه احتراق موتور ممكن است به حدود 2500 درجه سانتی‌گراد برسد. به همین دلیل، خنك‌كردن نواحی اطراف محفظه احتراق، امری بسیار مهم است. موتور خودرو نباید مدت زیادی بدون آب یا مایع خنك‌كننده كار كند زیرا دما تا اندازه‌ای بالا می‌رود كه باعث ذوب و جوش خوردن و چسبیدن پیستون به سیلندر می‌شود و این به معنی تخریب موتور است.

امروزه تحقیقات و پژوهش‌های مهندسین خودرو، معطوف به كاهش نیاز به سیستم خنك‌كاری موتور در حركت است. به‌نحوی كه می‌توان از سرایت گرمای بسیار بالای ایجاد شده در محفظه احتراق به بلوك سیلندر و قطعات فلزی موتور، جلوگیری كرد. این كار به وسیله ایجاد نوعی پوشش در سطوح داخلی بالای سرسیلندر انجام می‌شود كه عموماً لایه‌ای نازك از سرامیك است. سرامیك، هدایت‌كننده بسیار ضعیف گرماست و در نتیجه، گرمای كمتری را به قطعات فلزی انتقال می‌دهد.

رادیاتور

این قطعه، نوعی مبدل حرارتی است كه برای انتقال گرمای مایع خنك‌كننده به هوا (با دمیدن فن به آن) طراحی شده است. در بیشتر خودروهای مدرن، از رادیاتورهای آلومینیمی استفاده می‌شود كه از سطوح و ردیف‌های به هم لحیم شده و جوش خورده لوله‌ها و پره‌های آلومینیمی ساخته شده است. مایع ضمن عبور از لوله‌ها و در تقابل با هوای اطراف گرمای خود را از دست داده و خنك می‌شود.

مقدار انتقال حرارت از مایع خنك‌كننده به لوله‌ها و پره‌ها، به میزان اختلاف دمای بین سطوح تماس آنها بستگی دارد. در برخی مواقع، با به‌كارگیری و نصب نوعی Fin درون لوله‌های رادیاتور كه آن را Turbolator می‌نامند، آشفتگی و تلاطم جریان مایع را درون لوله‌ها افزایش می‌دهند. این كار باعث افزایش سرعت جریان و انتقال حرارت بهتر و سریع‌تر می‌شود. درواقع، با ایجاد اغتشاش و تلاطم در جریان درون لوله‌های رادیاتور، ظرفیت انتقال گرما را بهبود می‌بخشیم.

در یا سرپوش رادیاتور

درب رادیاتور، در عمل باعث افزایش دمای نقطه جوش مایع خنك‌كننده به میزان تقریبی 25 درجه سانتی‌گراد می‌شود. وقتی‌كه مایع در طول مسیر سیستم خنك‌كاری، گرم می‌شود عملا منبسط شده و فشار آن بالا می‌رود. درب رادیاتور تنها محلی است كه افزایش فشار ایجاد شده، می‌تواند از آن خارج شود. بنابراین، فنر درب رادیاتور را به نحوی طراحی می‌كنند كه كاركردی متناسب با حداكثر فشار ایجاد شده داشته باشد.

ترموستات

وظیفه اصلی ترموستات این است كه به موتور اجازه دهد به سرعت گرم شده و سپس، موتور را در دمایی ثابت نگه می‌دارد. این كار با تنظیم مقدار آب عبوری به رادیاتور انجام می‌شود. در دماهای پایین،‌ ترموستات مسیر خروجی به سمت رادیاتور را می‌بندد. هنگامی‌كه دمای مایع خنك‌كننده افزایش می‌یابد و به حدود 82-91 درجه سانتی‌گراد می‌رسد، ترموستات یك‌بار باز و بسته می‌شود و اجازه می‌دهد كه مایع وارد رادیاتور شود. هنگامی كه دمای مایع خنك‌كننده به حدود 92-103 درجه سانتی‌گراد می‌رسد، ترموستات همواره باز می‌ماند.

فن

این قطعه نیز همانند ترموستات، وظیفه ثابت نگه داشتن و كنترل دمای موتور را برعهده دارد. فن‌ها عموماً توسط حسگرهای دمایی یا كامپیوتر موتور كنترل می‌شوند. آنها هنگامی فعال می‌شوند كه دمای مایع خنك‌كننده از دمای مناسب از قبل تعیین‌شده (Set Point) بیشتر شود و زمانی كه دمای مایع خنك‌كننده كاهش یابد و به زیر دمای Set Point برسد، خاموش می‌شوند.

خودروهای دیفرانسیل جلو یا دارای چرخ محرك جلو، ‌ فن الكتریكی دارند و فن خودروهای دارای چرخ محرك عقب، به‌وسیله مكانیزمی متصل به خروجی موتور می‌چرخد.
فن‌ها را می‌توان به دو نوع جریان محوری و گریزاز مركز تقسیم كرد كه طبقه‌بندی كلی آن به جهت جریان هوا بستگی دارد. در مدل جریان محوری، ‌هوا به موازات محور دورانی و در همان امتداد محورهای دورانی به خارج دمیده می‌شود، اما در مدل گریز از مركز، هوا به موازات محور وارد و در جهت عمود بر محور دورانی فن وزیده می‌شود.

بخاری یا سیستم گرمایش خودرو

سیستم گرمایش خودرو یا بخاری،‌ درعمل مشابه سیستم خنك‌كاری بوده و چرخه خاص خود را دارد. در این سیستم، به جای رادیاتور موتور، رادیاتوری كوچك و فن بخاری در داخل داشبورد قرار دارد.
این سیستم، دارای مسیر لوله‌كشی خاص خود بوده كه در شكل زیر قابل مشاهده است.




دیدگاه ها : نظرات
آخرین ویرایش: چهارشنبه 3 اسفند 1390 10:38 ق.ظ