نظام تبريد المحرك والجهاز ومبدأ التشغيل
محتوى
تولد أي آلية قدرًا من الحرارة أثناء التشغيل. هذا ملحوظ بشكل خاص في محرك الاحتراق الداخلي (ICE) ، وهو بعيد كل البعد عن المثالية من حيث المبدأ ، لذلك يجب إلقاء جزء كبير من طاقة حرق الوقود بسرعة في الغلاف الجوي ، وتجنب ارتفاع درجة الحرارة. لكن بعض المكونات الأخرى للسيارة تحتاج أيضًا إلى المشتت الحراري ، وغالبًا ما يخدم كل هذا دائرة واحدة مع مبرد. تنشأ صعوبات إضافية من الحاجة إلى الحفاظ على درجة حرارة التشغيل في نطاق ضيق ، حيث يمكن لجميع الأنظمة العمل في الوضع العادي الأمثل.
طرق مختلفة لوحدات التبريد
في النهاية ، تذهب الطاقة الحرارية إلى البيئة ، أي في الغلاف الجوي. ولكن بهذه الطريقة ، يكون ظهور ناقلات الحرارة الوسيطة ممكنًا ، مما يوفر الراحة في تنظيم العملية. وبالتالي ، هناك ثلاثة إنشاءات ممكنة لنظام التبريد.
- من الممكن تفجير الأجزاء الساخنة مباشرة بهواء خارجي. للقيام بذلك ، يتم عمل الزعانف على الأجزاء المحملة بالحرارة من المحرك ، مما يزيد من مساحة التبادل الحراري ، ويتم نفخ المحرك بالكامل إما بشكل طبيعي بواسطة الضغط الديناميكي أثناء الحركة ، أو بالقوة ، بواسطة مروحة قوية ، عادةً باستخدام محرك الحزام من بكرة العمود المرفقي. الطريقة ليست الأفضل ، لأن الأجزاء تصبح متسخة ، والمخرج يتدهور ، والصيانة الدقيقة لدرجة الحرارة صعبة للغاية. عادة ، يتم الجمع بين تبريد الهواء مع تبريد الزيت ، والذي يتم توفير المبرد المناسب له.
- الطريقة الأكثر مثالية هي استخدام سائل تبريد إضافي ، وغالبًا ما يكون محلول مضاد للتجمد من جلايكول الإيثيلين في الماء - مضاد للتجمد. يدور المبرد (المبرد) بشكل مستمر بين أسطح التبريد والرادياتير الخارجي ، والذي يتم توفيره بواسطة مضخة مياه (مضخة). الحركة الطبيعية ممكنة أيضًا ، لكن هذا عفا عليه الزمن ولم يتم استخدامه.
- في الحالات المبررة ، يتم استخدام كلتا الطريقتين ، يمكننا التحدث عن التبريد الهجين. هذا ليس منطقيًا دائمًا ، لأنه إذا كانت هناك أحجام ثرموستاتية ، فمن الأفضل استخدامها. على سبيل المثال ، يُضخ الزيت الموجود في علبة المرافق من خلال المبادلات الحرارية ، حيث يتم ضخ الطاقة الزائدة في الدائرة الرئيسية باستخدام مادة مانعة للتجمد. على الرغم من عدم وجود محركات محملة بشكل كبير ، إلا أن الزعانف الموجودة على علبة المرافق المصنوعة من سبيكة خفيفة كافية تمامًا.
أنظمة التبريد السائل الأكثر شيوعًا هي مختومة ، أي مغلقة. هذا مفيد من حيث رفع درجة حرارة المبرد فوق نقطة الغليان ، والتي ترتفع مع زيادة الضغط وتجعل نقل الحرارة أكثر كثافة.
تكوين ووظيفة نظام تبريد سائل نموذجي
تتكون جميع المعدات من الوحدات والأجزاء الوظيفية الرئيسية:
- التجاويف والقنوات المصنوعة في معدن الرأس وكتلة الأسطوانة التي تشكل سترة تبريد ؛
- المبرد الرئيسي ، حيث يتم توجيه تدفق الهواء من الخارج ، ويتم ضخ التجمد من الداخل ؛
- مضخة مياه توفر الدوران بأحجام معينة ؛
- ترموستات يعمل على الحفاظ على درجة حرارة المحرك عند المستوى المحسوب ، وإعادة توزيع تدفق السوائل بين دائرة صغيرة ، من خرج المضخة إلى المدخل عبر القمصان ، ودائرة كبيرة ، بما في ذلك المبرد الرئيسي ؛
- مروحة لتدفق الهواء القسري للرادياتير ، والتي يتم تشغيلها عندما لا تكون شدة التدفق القادم كافية ، أو تكون غائبة ؛
- المكونات الإضافية وخزان التمدد ومبرد السخان الداخلي وأجهزة الاستشعار والصمامات والمعدات الإلكترونية.
أثناء ارتفاع درجة حرارة المحرك إلى درجة حرارة التشغيل ، يمر الدوران عبر دائرة صغيرة ، وبعد ذلك تفتح صمامات منظم الحرارة قليلاً ، ويدخل جزء من السائل إلى المبرد ، مما يؤدي إلى انخفاض درجة الحرارة الزائدة. تحت الحمل الثقيل ، عندما يكون تدفق الحرارة إلى أقصى حد ، يتم ضخ الحجم الكامل لمانع التجمد عبر المبرد.
إذا استمرت درجة الحرارة في الارتفاع في هذا الوضع ، فسيتم توصيل تدفق الهواء القسري لخلايا الرادياتير بمروحة إضافية. إنه قادر على العمل بكثافة مختلفة ، حتى أقصى طاقة. وفقط إذا لم يساعد ذلك ، فإن الضغط في النظام يصل إلى قيمة حرجة ، ويفتح صمام تفريغ الطوارئ في قابس المبرد أو خزان التمدد ، ويغلي مانع التجمد على الفور ويتم التخلص منه. في هذه المرحلة ، يمكن للسائق فقط حفظ المحرك عن طريق إيقاف تشغيل المحرك بسرعة وبدء الإصلاحات. خلاف ذلك ، يسخن المحرك بشكل لا رجعة فيه ، أو أسافين أو يتشوه.النظام مجهز بمؤشر درجة حرارة سائل التبريد ، أو السهم ، أو الضوء الأحمر الرقمي أو العادي. يجب على السائق الانتباه الكافي لهذه المعلمة ، خاصة في الظروف الصعبة ، في الحرارة أو عند أقصى حمل.
تصميم المبرد وخزان التمدد
للتبادل الحراري الفعال مع الهواء ، يتم تصنيع قلب المبرد على شكل أنابيب رفيعة مستديرة أو أنابيب أخرى متصلة بواسطة أضلاع إضافية مصنوعة من المعدن مع التوصيل الحراري الجيد أو النحاس أو الألومنيوم. كل هذا يشكل بنية قرص العسل ، محدودة بخزانين ، يتم من خلالها تفريغ مادة مانعة للتجمد وتزويدها بأقراص العسل.
في بعض الأحيان يتم دمج المبرد الرئيسي للتبريد مع مكثف الزيت أو نظام المناخ. في الحالة الأخيرة ، غالبًا ما يتم تثبيت مروحة أخرى ، والتي يتم تشغيلها باستمرار في وضع التبريد الداخلي.
عندما يتم تسخين مانع التجمد ، يزداد حجمه ، يتم استدعاء خزان التمدد للتعويض عن ذلك. إنه شفاف للتحكم البصري في مستوى السائل ، والذي يكون تسربه غير مقبول. قابس الحشو مجهز بصمام تخفيف ضغط الطوارئ المذكور أعلاه. بيانات معايرة زنبرك الصمام فردية لكل محرك ، وكذلك درجة حرارة التشغيل.
مضخة وثرموستات
يعتمد الحفاظ على درجة حرارة وتوحيد إحماء المحرك على حالة هذه الأجهزة. يجب أن يتحرك السائل بسرعة عالية ، ويحمل كميات كبيرة من الحرارة. لذلك ، يتم حساب المكره لمضخة المياه وتثبيته بعناية في الهيكل مع وجود فجوة دقيقة. يتم دعم قيمته من خلال المحمل الذي يدور عليه عمود المكره ، والردود العكسية فيه غير مقبولة.
يؤدي ظهور اللعب إلى خلل في ختم المضخة. ظروف حياته ليست سهلة ، فهو يحمل سائلًا ساخنًا وسائلاً تحت ضغط مرتفع. يؤدي تلف صندوق الحشو أو الحركة غير الطبيعية لحواف العمل إلى حدوث تسربات وانخفاض في الضغط ودخول مانع التجمد إلى أجزاء محرك الوحدات.
يتكون الترموستات من صمامين يتم التحكم فيهما بواسطة أسطوانة مموجة بداخلها مادة خاصة. تتمدد بشكل كبير عند تسخينها وتحريك سيقان الصمام. عندما يفتح أحدهما محيطًا كبيرًا ، يتداخل الثاني مع محيط صغير والعكس صحيح. هذا يتحكم في درجة حرارة المحرك.
يتم التحكم في المروحة بواسطة مستشعرات درجة الحرارة. في المحركات القديمة ، تم تركيب أحدها في خزان الرادياتير ، وعندما ارتفعت درجة الحرارة ، زودت الطاقة من خلال التتابع إلى مرحل محرك المكره الكهربائي. تحتوي المحركات الحديثة على وحدة تحكم مشتركة مع مستشعر واحد في رأس الوحدة. بعد تجاوز حد معين ، ترسل الوحدة أمرًا إلى مرحل المروحة. إذا كان هناك فتحة في دائرة هذا المستشعر التناظري ، فإن المروحة تعمل باستمرار ، ويتم عرض خطأ تحكم على اللوحة.
صيانة النظام وإصلاحه
يتمثل العمل المخطط له في الاستبدال الروتيني في الوقت المناسب لمضاد التجمد. يحتوي في تركيبته على العديد من المواد المضادة للتآكل والرغوة والتشحيم وغيرها من المواد المضافة التي تم تطويرها بمرور الوقت. التآكل داخل النظام غير مقبول ، لذلك يجب تغيير السائل بانتظام. أبسط الانتفريزات تدوم حوالي عامين ، أكثر حداثة - ما يصل إلى خمسة. يؤدي فقدان تواريخ الاستبدال إلى تدهور لا رجعة فيه في نقل الحرارة داخل سترات المحرك.
غالبًا ما ترتبط الأعطال بالتسريبات وانخفاض مستوى السائل في الخزان. هذا يتطلب مراقبة مستمرة. في حالة اكتشاف تسرب السوائل ، يجب أن يكون النظام مضغوطًا ، أي تطبيق بعض الضغط الزائد عليه وتحديد مكان التسرب بصريًا. يجب أن يكون الضغط منخفضًا حتى لا يشوه الهيكل الدقيق للمشعات.
استخدام الماء بدلاً من التجمد غير مقبول ؛ سيبدأ تآكل الأجزاء المصنوعة من المعادن الحديدية وغير الحديدية على الفور. بعد ذلك ، لن يتمكن المحرك من العمل بشكل طبيعي. في الحالات القصوى ، يمكنك إضافة كمية صغيرة من الماء المقطر مؤقتًا ، ثم إجراء الإصلاحات ، وشطف النظام وتعبئة مانع التجمد الجديد بالتسامح الموصى به تمامًا لهذا المحرك. تشير التصاميم المختلفة إلى تركيبة مختلفة من المواد المضافة في تركيبة المبرد.
