ميكانيكا سيارات
دورة التبريد فى محرك السيارة Cooling System
 |
| دورة التبريد فى محرك السيارة ( Cooling System ) |
إن شاء الله فى المحاضرة دى هنشرح أحد المنظومات الموجودة فى السيارة و هى منظومة التبريد (دورة التبريد ) ، و هنتكلم عنها بالتفصيل سواء أنواعها و أهميتها و بتتكون من ايـــه ؟!!... يـــــــــــلا بينــــــــــــــــا نبــــــــدأ ..
دورة التبريد ( Cooling System )
- تعد منطومة التبريد من أهم منظومات الوقائية للمحرك أو السيارة عموماً ن فلابد من تبريد المحرك لكى لا ترتفع درة حرارة أجزاءه عن الحدود المسموح فتؤدى إلى تلفه أو إنصهاره ، كذلك أيضاً للحفاظ على كفاءة و قدرة الزيت على عملية التزييت ، بحيث تصل درجة حرارة أجزاء المحرك إلى حوالى 2000 ْ ، ولذلك بسبب عملية الإحتراق المتتالى لخليط الهواء و الوقود داخل الإسطوانات ، بحيث تتحول مايقرب من ثلث طاقة الوقود إلى حرارة فى المحرك ، ولذلك يتم سحبها بواسطة منظومة التبريد ، وهناك بعض الشروط الواجب توافرها فى أنظمة التبريد :-
1- سرعة وصول درجة حرارتها إلى درجة حرارة التشغيل .
2- المحافظة على درجة حرارة تشغيل ثابتة عند ظروف التشغيل المختلفة .
3- الحاجة إلى قدرة تشغيل صغيرة .
4- إشغال حيز صغير .
5- صيانة ضئيلة .
- و يوجد نوعين من أنظمة التبريد :- 1- نظام التبريد بالهواء . 2- نظام التبريد بالماء .
1- نظام التبريد بالهواء .
 |
| محرك يعمل بنظام التبريد بالهواء |
- ويتم التبريد عن طريق الهواء الخارجي بيحث يصطدم الهواء بأجزاء المحرك المراد تبريدها خلال سير المركبة ، ونظراً لإنخفاض معدل التبريد فإنه يتم تكبير المساحة السطحية للإسطوانات وذلك عن طريق زعانف و غالبا تصنع من الألمونيوم الخقيف ، ويتم إستخدام مروحة لدعم سحب و توجيه الهواء ناحية الأجزاء المراد تبريدها ، ويتم إدارة هذه المروحة من خلال عمود المرفق ( الكرنك ) ، وهذا الناظم يستخدم فى المحركات الصغيرة مثل ( الدراجات النارية - المنشار - و غيرهاا... ) .
2- نظام التبريد بالماء .
 |
| محرك يعمل بنظام التبريد بالماء |
- وهنا يتم إستخدام الماء كوسيط للتبريد ، بحيث يكون ماء التبريد عبارة عن محلول مانع للتجمد ( جليكول الإثيلين ) و ماء ، تتم مرحلة التبريد عن طريق تسرب الحرارة من غرف الإحتراق إلى الإسطوانات ثم إلى ماء التبريد المحيط بها و منه إلى الهواء الجوى عن طريق التبادل الحرارى من خلال المشع ( الريداتير ) ، ثم يعود الماء إلى المحرك مرة أخرى ، وهكذا تم دورة التبريد داخل المحرك .
نوع نظام التبريد
|
المميزات
|
العيوب
|
نظام التبريد بالهواء
|
1-
الوصول إلى درجة حرارة
التشغيل فى زمن قصير .
2-
بساطة التصميم و وزن أخف و
طول عمر فترة التشغيل .
3-
صيانة اقل .
|
1-
سوء التبريد فى سرعات قليلة
.
2-
كفاءة الهواء لإمتصاص
الحرارة اقل من الماء .
|
نظام التبريد بالماء
|
1-
التبرد الجيد عند كل ظروف
السير المختلفة .
2-
إنتظام درجة الحرارة فى جميع
الإسطوانات .
|
1-
صيانة أكثر و وزن أكبر .
2-
الوصول غلى درجة حرارة
التشغيل ببطء .
|
و دلوقتى هنتكلم عن منظومة التبريد بالماء ، لأنها هى المنظومة الأكثر إنتشاراً و خصوصاً فى السيارات الحديثة ..
أجزاء منظومة التبريد :-
1- المشع ( الريداتير ) ( Radiator ) .
2- غطاء المشع ( Radiator gap ) .
3- مضخة الماء ( طرومبة الماية ) ( Water Pump ) .
4- المنظم الحرارى ( Thermostat ) .
5- المروحة و سير المروحة ( Fan - fan belt ) .
6- القمصان المائية ( Water jackets ) .
7- سائل التبريد ( Cooling Fluid ) .
8- خزان التمدد ( Expansion Tank ) .
9- الأنابيب المائية ( الخراطيم ) ( Water Hoses ) .
10- حساس الحرارة ( Temperature Sensor ) .
11- مبين درجة حرارة السائل ( لمبة التحذير) ( Water Lamp ) .
نظرية عمل المنظومة :- ( وهنشرحها بالبلدى كدا )
- أول ما المحرك بيشتغل ، بتبدأ المضخة ( الطرومبة ) بتدوير أو ضخ الماء خلال كتلة الإسطوانات من الخلف للأمام ،بعد كده الماء بتطلع لرأس الإسطوانة خلال مجارى التبريد عشان تبرد أماكن منطقة الإشعال و منطقة صمامات العادم ، و قبل ماتخرج الماء من رأس الإسطوانة بتعدى الأول على الثرموستات ، لو كانت حرارة الماء منخفضة بترجع تانى تعيد الدورة ، وإذا كانت درجة حرارة الماية عالية ، فالثرموستات بيفتح و يعدى الماء إلى الريداتير ( المشع ) عشان يتم تبريده ، وهكذا بتم دورة التبريد داخل المحرك ، وردجة حرارة التشغيل داخل المحرك بتتراوح مابين 90 ْ إلى 104 ْ .
(1) المشع ( الريداتير ) ( Radiator ) .
- ووظيفة المشع يقوم بنقل حرارة مياه التبريد إلى الهواء الجوى ، ويوجد هناك نوعين من المشع ( المشع ذو السريان الأفقى - المشع ذو السريان العمودى ) ، ويعد المشع الأفقى هو الأكثر إستخداماً فى السيارات الحديثة نظراَ لإنخفاض مقدمة هذه السيارات ، و غالبا بيثبت فى مقدمة السيارة أمام المحرك فى مواجهة الهواء الجوى ، ويتكون المشع من :-
1- جسم المشع .
2- غطاء غلق المشع .
3- خزان ماء علوى .
4- خزان ماء سفلى .
5- فتحة ملئ المشع .
6- أنبوب الفائض .
7- الأجزاء الجانبية .
8- فتحة دخول الماء .
9- فتحة خروج الماء .
10- زعانف التبريد .
(2) غطاء المشع ( Radiator Gap ) .
- ويوجد به صمامين ( صمام الضغط الزائد - صمام الضغط المنخفض ) ، وظيفة صمام الضغط الزائد منع زيادة الضغط داخل المشع نتيجة لغليان الماء ، و وظيفة صمام الضغط المنخفض هى منع تقلص أو إنكماش المشع عند برودة ماء التبريد ، و لـــ غطاء المشع عدة وظائف :-
1- إحكام جيد لفتحة ملء المشع لمنع تسرب السائل .
2- السماح للسائل بالسريان من و إلى خزان الفائض (القربة) .
3- تخفيف الضعظ الزائد لحماية نظام التبريد من التلف .
- نظرية عمل الغطاء :- عن زيادة درجة الحرارة داخل المحرك و زيادة الضغط داخل المشع ، فإن صمام ضغط الغطاء بيفتح ، ويقوم الضغط الزائد بدفع السائل إلى الخارج إلى خزان الفائض عبر أنبوبة الفائض ، وذلك يمنع حدوث تلف لأجزاء المشع ، و عند إنخفاض درجة حرارة السائل يقل حجم السائل و الهواء مما يؤدى إلى حدوث خلخلة ، حينها يقتح صمام الضغط المنخفض للسماح لسائل التبريد بالرجوع من الخزان إلى المشع ، وهكذا تتم الدورة داخل المشع ...
(3) مضخة الماء ( طرومبة المايه ) ( Water Pump ) .
- و تركب المضخة عند مقدمة المحرك ، وتدار فى أغلب السيارات عن طريق سير متصل مباشرة بعمود المرفق ( الكرنك ) ، و ظيفة المضخة هى تدوير المياه و دفعها فى نظام التبريد ، و تتكون المضخة من :-
1-جسم مضخة المياه .
2- عمود المضخة ( ويقوم بنقل عزم الوران من الصرة إلى المروحة ) .
3- حابك مضخة المياه ( وهو الذى يمنع تسرب المياه بين عمود المضخة و الجسم ) .
4- محمل مضخة المياه .
5- صرة المضخة .
6- مروحة المضخة .
- نظرية عمل المضخة :- تقوم قوى الطرد المركزية بضغط الماء المسحوب إلى مركز المضخة و دفعه إلى نظام التبريد ، و تقوم المروحة بدفع الماء إلى الخارج ، مما يؤدى إلى سحب فى المنطقة المركزية لجسم المضخة ، و بما أن فتحة دخول الماء إلى المضخة فريبة من المركز ، فإنه يتم سحب الماء من المشع عن طريق أنبوب ( لى ) المشع السفلى إلى المحرك ...
(4)المنظم الحرارى ( الثرموستات ) ( Thermostat ) .
- يوضع الثرموستات عند مخرج مياه التبريد من رأس المحرك إلى خزان المياه العلوى للمشع ، و للثرموستات أهمية كبيرة و عدة وظائف متعددة :-
1- تنظيم درجة حرارة تشغيل المحرك ، و يعمل كصمام يتحكم فى درجة حرارة مياه التبريد ، بحيث يقوم بتوجيه سائل التبريد إما إلى المشع أو إلى مسار عكسي .
2- يتحكم فى سرعة سريان السائل داخل المحرك ، بحيث يقوم بتقليل سرعة سريان السائل خلال المحرك أذا كان درجة حرارة السائل منخفضة ليعطى وقت للسائل لإمتصاص الحرارة من الإسطوانات .
3- منع تكون رواسب فى علبة المرفق ، بحيث يغلق الثرموستات مسار السائل إلى المشع فى بداية إدارة المحرك ليجبر السائل على المرور فى مسار تحويلي و العودة إلى المحرك مرة أخرى حتى يصل المحرك غلى درجة حرارة التشغيل ، لأن التسخين البطئ للمحرك يؤدى إلى حدوث تكثف بكميات كبيرة و تتكون رواسب طينية بحوض الزيت ( علبة المرفق ) ، وتطبع درجات حرارة التشغيل على الثرموستات لبيان قيم درجات حرارة التشغيل ( فتح الثرموستات ) ، والقيم تقع مابين 82 ْ إلى 91 ْ .
- و يمكننا شرح كيفية عمل الثرموستات عن طريق ثلاث حالات :-
1- الغلق الكامل : و هو غلق ممر مياه التبريد من قميص التبريد إلى المشع اثناء تشغيل المحرك و هو بارد ، لرفع درجة حرارة السائل إلى درجة حرارة التشغيل بأسرع وقت ممكن .
2- الفتح الجزئى : و يبدأ الثرموستات بالفتح جزئياً عند إرتفاع درجة حرارة السائل و إقترابها من درجة حرارة التشغيل و يسمح للسائل للمرور إلى المشع .
3- الفتح الكامل : و فى هذه الحالة يتم فتح الثرموستات فتحة كاملة ليمر السائل من قميص التبريد إلى المشع لتبريدها ، وذلك بسبب إرتفاع درجة حرارة السائل إلى درجة حرارة التشغيل .
(5) المروحة ( Cooling Fan ) .
- وتركب المروحة على عمود مضخة الماء و تدور بــ سير من عمود المرفق ، و هى تقع بين المشع و المحرك داخل غلاف يحيط بالمشع لزيادة جودتها والتأكد من مرور جميع الهواء المندفع بواسطة المروحة خلال المشع ، وتقوم أيضاً المروحة بعمل تيار هوائى حول المشع يمتص جزءاً كبيراً من حرارة سائل التبريد ن وتساعد فى تبريد المحرك مباشرةً من خلال دفع الهواء إليه ، مما يساعد على تبريده ، ويوجد نوعين من مراوح التبريد :-
1- المروحة المدارة بواسطة المحرك :- وتثبت هذه المروحة على المحرك بواسطة صرة و بكرة إدارة مضخة المياه ،و يوجدمراوح مرنة تحتوى على ريش مرنة تعمل على تغيير سرعة سريان الهواء مع تغير سرعة المحرك، بحيث أنها تحافظ ريش المروحة على إنحنائها فى السرعات المنخفضة ، أما فى السرعات العالية فتمدد الريش إلى أن تصبح مستقيمة تقريباً لزيادة كمية الهواء المسحوبة من الخارج ، وتحتوى بعض أنواع المراوح على قابض هيدروليكي مصمم بحيث ينزلق عند السرعات العالية ، والقابض ممتلئ بسائل زيت السيليكون ، و عند سرعات محددة للمروحة يكون الحمل كافياً لإحداث إنزلاق للقابض ، و فى بعض أنواع المراوح يتم إستخدام قابض حرارى يحتوى على نابض حساس للحرارة مصنوع من معدن مزدوج للتحكم فى عمل المروحة ، بحيث يتحكم النابض فى سريان الزيت بقابض المروحة ، فعند البرودة يتسبب النابض فى إنزلاق القابض فلا تدور المروحة ، مما يؤدى إلى تسارع عملية إدارة المحرك ( الوصول إلى درجة حرارة التشغيل ) ، و بعد الوصول إليها يعشق النابض القابض قتدور المروحة و تقوم بعملها .
 |
| مروحة تبريد من النوع المرن |
 |
| قابض المروحة الهيدروليكي |
 |
| قابض المروحة الحرارى |
2- المروحة المدارة بواسطة محرك كهربى :- و تدار هذه المرحة من خلال محرك كهربى و مفتاح حرارى للتحكم فى عمل المروحة ن ونأخذ طاقتها من البطارية أو المولد ، وتستخدم فى سيارات الدفع الأمامى ( بيكون فيها المحرك متركب بالعرض ) ، والمحرك الكهربائى عبارة عن محرك صغير ذو تيار مستمر مثبت على المشع بواسطة لوح تثبيت ، وتكون المروحة مثبتة عند نهاية المحرك ، والمفتاح الحرارى هو مفتاح حساس الحرارة ، فعتد برودة المحرك يكون المفتاح مفتوح فلا تدور المروحة ، وعند سخونة المحرك يقفل المفتاح فتعمل المروحة و تقوم بعملها .
(6) القمصان المائية ( Water Jackets ) .
- و هى عبارة عن تجاويف و ممرات لسائل التبريد داخل كتلة الإسطوانات و رأس المحرك ، وتحيط بأكثر الأماكن المعرضة للحرارة ، ويمر من خلالها سائل التبريد لإمتصاص الحرارة .
(7) سائل التبريد ( Cooling fluid ) .
- و يكون السائل المستخدم فى نظام التبريد عبارة عم محلول من ماء و سائل مانع للتجمد ( إيثيلين جليكول ) بنسبة 50 % إلى 50 % ، لتحسين خصائص الماء المطلوبة فى عملية التبريد ، و هناك مميزات و عيوب لإستخدام الماء فى عملية التبريد .
مميزاته :-
1- نوفر الماء و رخص تكلفته .
2- سهولة إنسيابه و سرعة إمتصاصه للحرارة .
3- آمن فى التعامل معه .
عيوبه :-
1- إنخفاض درجة غليانه نسبياً و تبخره بسهولة .
2- تجمد الماء عند درجة حرارة مرتفعة نسبياً .
3- يسبب الصدأ و التآكل و تكوين رواسب .
- ولكن بخلط الماء مع سائل مانع التجمد ، فإنه يعمل على تحسين خواص الماء :-
1- تخفيض درجة حرارة تجمد الماء .
2- رفع درجة غليان الماء .
3- إحتواء السائل على مواد مقاومة للصدأ و منع تكون الرواسب .
و بكدا إحنا شرحنا دورة التبريد خلال المحرك بالتفصيل ، و غطينا كل حاجة عنها ، ونتمنا إننا نكون قدرنا نوصل المعلومة كاملة ، إن شاء الله فى المحاضرات اقادمة هيتم شرح منظومة التزييت فى المحرك ، نرجو المشاركة و المتابعة ... وشـــــــــــكراً .....
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق