رادیاتور خودرو از سه قسمت تشکیل شده است: محفظه ورودی، محفظه خروجی و هسته رادیاتور. مایع خنک کننده در داخل هسته رادیاتور جریان دارد و هوا از بیرون رادیاتور عبور می کند. خنک کننده داغ با دفع گرما به هوا خنک می شود، در حالی که هوای سرد با جذب گرمای منتشر شده از خنک کننده گرم می شود.
خلاصه کردن
رادیاتور متعلق به سیستم خنک کننده خودرو است و رادیاتور در سیستم خنک کننده آب موتور از سه قسمت تشکیل شده است: محفظه ورودی، محفظه خروجی، صفحه اصلی و هسته رادیاتور.
رادیاتور مایع خنک کننده ای را که به دمای بالا رسیده است خنک می کند. هنگامی که لوله ها و پره های رادیاتور در معرض جریان هوای تولید شده توسط فن خنک کننده و جریان هوای ایجاد شده توسط حرکت خودرو قرار می گیرند، مایع خنک کننده در رادیاتور سرد می شود.
مرتب سازی
با توجه به جهت جریان مایع خنک کننده در رادیاتور، رادیاتور را می توان به دو نوع جریان طولی و جریان متقاطع تقسیم کرد.
ساختار هسته رادیاتور به طور عمده به دو دسته تقسیم می شود: نوع صفحه لوله و نوع تسمه لوله
مواد
دو نوع اصلی رادیاتور خودرو وجود دارد: آلومینیوم و مس، اولی برای خودروهای سواری عمومی، دومی برای وسایل نقلیه تجاری بزرگ.
مواد رادیاتور خودرو و فناوری ساخت به سرعت در حال توسعه هستند. رادیاتور آلومینیومی با مزایای بارز آن در مواد سبک وزن، در زمینه خودرو و وسایل نقلیه سبک به تدریج جایگزین رادیاتور مسی می شود، تکنولوژی و فرآیند ساخت رادیاتور مسی توسعه زیادی یافته است، رادیاتور لحیم کاری مسی در خودروهای سواری، ماشین آلات ساختمانی، سنگین کامیون ها و دیگر مزایای رادیاتور موتور آشکار است. رادیاتور خودروهای خارجی عمدتاً از منظر حفظ محیط زیست (به ویژه اروپا و آمریکا) رادیاتور آلومینیومی است. در خودروهای جدید اروپایی، نسبت رادیاتورهای آلومینیومی به طور متوسط 64 درصد است. از منظر توسعه تولید رادیاتور خودرو در چین، رادیاتور آلومینیومی تولید شده توسط لحیم کاری به تدریج در حال افزایش است. رادیاتورهای مسی لحیم کاری شده نیز در اتوبوس، کامیون و سایر تجهیزات مهندسی استفاده می شود.
ساختار
رادیاتور خودرو بخشی ضروری از سیستم خنک کننده موتور آب خنک خودرو است که به سمت سبک، کارآمد و اقتصادی در حال توسعه است. ساختار رادیاتور خودرو نیز به طور مداوم با پیشرفت های جدید سازگار است.
رایج ترین اشکال ساختاری رادیاتورهای خودرو را می توان به نوع DC و نوع جریان متقاطع تقسیم کرد.
ساختار هسته رادیاتور به طور عمده به دو دسته تقسیم می شود: نوع صفحه لوله و نوع تسمه لوله. هسته رادیاتور لوله ای از بسیاری از لوله های خنک کننده نازک و سینک های حرارتی تشکیل شده است و لوله های خنک کننده عمدتاً بخش های مسطح و دایره ای را برای کاهش مقاومت هوا و افزایش ناحیه انتقال حرارت اتخاذ می کنند.
هسته رادیاتور باید دارای سطح جریان کافی برای عبور مایع خنک کننده باشد و همچنین باید دارای سطح جریان هوای کافی برای عبور مقدار کافی هوا باشد تا گرمای منتقل شده توسط خنک کننده به رادیاتور را از بین ببرد. [1]
در عین حال، همچنین باید دارای منطقه اتلاف حرارت کافی برای تکمیل تبادل حرارت بین خنک کننده، هوا و هیت سینک باشد.
رادیاتور تسمه لوله ای از لوله های توزیع گرما و خنک کننده راه راه تشکیل شده است که با جوشکاری به هم چیده شده اند.
در مقایسه با رادیاتور لوله‌ای، رادیاتور لوله‌ای می‌تواند منطقه اتلاف گرما را در شرایط مشابه تا حدود 12 درصد افزایش دهد و تسمه اتلاف گرما با یک سوراخ پنجره مشابه با جریان هوای مختل باز می‌شود تا لایه چسبندگی هوای جاری را از بین ببرد. بر روی سطح منطقه پراکندگی و بهبود ظرفیت اتلاف گرما.
رادیاتور خودرو به طور کلی به خنک کننده آبی و خنک کننده هوا تقسیم می شود. اتلاف گرما در موتورهای هوا خنک به گردش هوا برای از بین بردن گرما برای رسیدن به اثر اتلاف گرما متکی است. قسمت بیرونی بلوک سیلندر موتور خنک‌کننده با هوا به صورت یک ساختار ورقه‌ای متراکم طراحی و ساخته می‌شود، در نتیجه ناحیه اتلاف گرما را افزایش می‌دهد تا نیازهای اتلاف حرارت موتور را برآورده کند. در مقایسه با پرکاربردترین موتورهای آب خنک، موتور هوا خنک دارای مزایای وزن سبک و نگهداری آسان است.
خنک کننده آب رادیاتور رادیاتور است که وظیفه خنک کردن مایع خنک کننده با دمای بالای موتور را بر عهده دارد. وظیفه پمپ گردش مایع خنک کننده در سراسر سیستم خنک کننده است. عملکرد فن از دمای محیط برای دمیدن مستقیم به رادیاتور استفاده می کند تا مایع خنک کننده با دمای بالا در رادیاتور خنک شود. یک مخزن ذخیره سازی حالتی که گردش مایع خنک کننده را کنترل می کند برای ذخیره مایع خنک کننده استفاده می شود.
هنگامی که وسیله نقلیه در حال رانندگی است، گرد و غبار، برگ ها و زباله ها به راحتی روی سطح رادیاتور جمع می شوند و تیغه خنک کننده را مسدود می کنند و باعث کاهش عملکرد رادیاتور می شوند. در این حالت می‌توانیم از برس برای تمیز کردن استفاده کنیم یا می‌توانیم از پمپ هوای پرفشار استفاده کنیم تا زباله‌های رادیاتور را از بین ببریم.
اصل کار به تفصیل توضیح داده شده است
وظیفه اصلی سیستم خنک کننده، دفع گرما در هوا برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد موتور است، اما سیستم خنک کننده نقش های مهم دیگری نیز دارد. موتور خودرو در دمای بالای مناسب بهترین عملکرد را دارد. اگر موتور سرد شود، فرسودگی و پارگی قطعات را تسریع می‌کند و باعث می‌شود موتور کارایی کمتری داشته باشد و آلاینده‌های بیشتری منتشر کند. بنابراین، یکی دیگر از نقش های مهم سیستم خنک کننده گرم کردن موتور در سریع ترین زمان ممکن و حفظ آن در دمای ثابت است.
دو نوع سیستم خنک کننده خودرو وجود دارد:
خنک کننده مایع و خنک کننده هوا. خنک کننده مایع سیستم خنک کننده یک وسیله نقلیه خنک کننده مایع مایع را از طریق لوله ها و کانال های موتور به گردش در می آورد. هنگامی که مایع در موتور داغ جریان می یابد، گرما را جذب می کند که باعث کاهش دمای موتور می شود. پس از عبور مایع از موتور، به سمت مبدل حرارتی (یا رادیاتور) جریان می یابد و گرمای موجود در مایع از طریق مبدل حرارتی به هوا پخش می شود. خنک کننده هوا برخی از اتومبیل های اولیه از فناوری خنک کننده هوا استفاده می کردند، اما اتومبیل های مدرن دیگر به سختی از این روش استفاده می کنند. این روش خنک‌کننده به جای گردش مایع در موتور، گرما را از طریق یک ورقه آلومینیومی متصل به سطح بلوک موتور از سیلندر دفع می‌کند. یک فن قدرتمند ورق های آلومینیومی را به هوا می برد تا موتور خنک شود. از آنجایی که اکثر خودروها از خنک کننده مایع استفاده می کنند، لوله های زیادی در سیستم خنک کننده در خودرو وجود دارد.
پس از اینکه پمپ مایع را به بلوک موتور می رساند، مایع در کانال های موتور در اطراف سیلندر شروع به جریان می کند. سپس مایع از طریق سرسیلندر موتور به ترموستات در نقطه ای که سیال از موتور خارج می شود، بازگردانده می شود. اگر ترموستات خاموش باشد، مایع مستقیماً از طریق لوله های اطراف ترموستات به پمپ باز می گردد. اگر ترموستات روشن باشد، مایع ابتدا وارد رادیاتور می شود و سپس به پمپ باز می گردد.
سیستم گرمایش نیز دارای یک فرآیند چرخه جداگانه است. این چرخه با سر سیلندر شروع می شود و مایع را از طریق دم بخاری و دوباره به پمپ می فرستد. برای خودروهای مجهز به گیربکس اتوماتیک، معمولاً یک فرآیند چرخه جداگانه برای خنک کردن مایع گیربکس تعبیه شده در رادیاتور وجود دارد. سیال انتقال توسط گیربکس از طریق مبدل حرارتی دیگری در رادیاتور کشیده می شود. خودروهای مایع می توانند در محدوده دمایی وسیعی از زیر صفر درجه سانتیگراد تا بسیار بالای 38 درجه سانتیگراد کار کنند.
بنابراین، مهم نیست که از چه مایعی برای خنک کردن موتور استفاده می شود، باید نقطه انجماد بسیار پایین، نقطه جوش بسیار بالا داشته باشد و بتواند گرمای زیادی را جذب کند. آب یکی از موثرترین مایعات برای جذب گرما است، اما نقطه انجماد آن برای استفاده در موتور خودرو بسیار زیاد است. مایع مورد استفاده در اکثر خودروها مخلوطی از آب و اتیلن گلیکول (c2h6o2) است که به عنوان ضد یخ نیز شناخته می شود. با افزودن اتیلن گلیکول به آب می توان نقطه جوش را به میزان قابل توجهی افزایش و نقطه انجماد را کاهش داد.
هر زمان که موتور روشن است، پمپ آب مایع را به گردش در می آورد. مشابه پمپ های گریز از مرکز که در اتومبیل ها استفاده می شود، پمپ با نیروی گریز از مرکز برای انتقال مایع به بیرون عمل می کند و به طور مداوم مایع را از وسط می مکد. ورودی پمپ نزدیک به مرکز قرار دارد، بنابراین مایع برگشتی از رادیاتور می تواند به پره های پمپ برسد. تیغه پمپ مایع را به بیرون پمپ می فرستد و در آنجا وارد موتور می شود. سیال پمپ ابتدا از بلوک موتور و سرسیلندر، سپس به رادیاتور و در نهایت به پمپ باز می گردد. بلوک موتور و سرسیلندر دارای تعدادی کانال هستند که برای تسهیل جریان مایع ریخته گری یا ماشین کاری می شوند.
اگر جریان مایع در این لوله ها صاف باشد، فقط مایعی که با لوله در تماس است مستقیما خنک می شود. مقدار گرمای انتقال یافته از مایعی که از طریق لوله به لوله جریان می یابد، به اختلاف دمای لوله و مایعی که لوله را لمس می کند، بستگی دارد. بنابراین اگر مایع در تماس با لوله به سرعت خنک شود، حرارت کمتری منتقل می شود. با ایجاد تلاطم در لوله، مخلوط کردن همه مایعات، بالا نگه داشتن مایعات در تماس با لوله برای جذب گرمای بیشتر، به طوری که می توان از تمام مایعات موجود در لوله به نحو احسن استفاده کرد.
کولر انتقال بسیار شبیه به رادیاتور داخل رادیاتور است با این تفاوت که روغن به جای تبادل گرما با هوا، با خنک کننده داخل رادیاتور تبادل گرما می کند. پوشش مخزن تحت فشار پوشش مخزن فشار می تواند نقطه جوش مایع خنک کننده را تا 25 درجه سانتیگراد افزایش دهد.
وظیفه اصلی ترموستات گرم کردن سریع موتور و حفظ دمای ثابت است. این امر با تنظیم میزان جریان آب از رادیاتور به دست می آید. در دماهای پایین، خروجی رادیاتور به طور کامل مسدود می شود، یعنی تمام مایع خنک کننده از طریق موتور به گردش در می آید. هنگامی که دمای مایع خنک کننده بین 82 تا 91 درجه سانتیگراد افزایش می یابد، ترموستات باز می شود و به مایع اجازه می دهد از رادیاتور عبور کند. هنگامی که دمای مایع خنک کننده به 93-103 درجه سانتیگراد برسد، ترموستات باز می ماند.
فن خنک کننده شبیه ترموستات است و باید کنترل شود تا موتور در دمای ثابت بماند. خودروهای دیفرانسیل جلو مجهز به فن هستند، زیرا موتور معمولاً به صورت عرضی نصب می شود، یعنی خروجی موتور به سمت یک طرف خودرو است.
فن ها را می توان با سوئیچ های ترموستاتیک یا کامپیوترهای موتور کنترل کرد و هنگامی که دما از نقطه تنظیم شده بالاتر رفت، این فن ها روشن می شوند. زمانی که دما به کمتر از حد تنظیم شده برسد، این فن ها خاموش می شوند. خودروهای دیفرانسیل عقب با موتورهای طولی معمولاً مجهز به فن های خنک کننده موتوری هستند. این فن ها دارای کلاچ های چسبناک با کنترل ترموستاتیک هستند. کلاچ در مرکز فن قرار دارد و با جریان هوای خارج از رادیاتور احاطه شده است. این نوع خاص از کلاچ چسبناک گاهی اوقات بیشتر شبیه یک کوپلر چسبناک برای یک خودروی چهارچرخ محرک است. هنگامی که ماشین بیش از حد گرم می شود، تمام پنجره ها را باز کنید و در حالی که فن با سرعت کامل کار می کند بخاری را روشن کنید. این به این دلیل است که سیستم گرمایش در واقع یک سیستم خنک کننده ثانویه است که می تواند وضعیت سیستم خنک کننده اصلی روی خودرو را منعکس کند.
سیستم داکت بخاری که در داشبورد دم گرمکن خودرو قرار دارد در واقع یک رادیاتور کوچک است. فن بخاری اجازه می دهد تا هوا قبل از ورود به محفظه سرنشین از طریق دم گرم کننده جریان یابد. دم بخاری شبیه یک رادیاتور کوچک است. دم بخاری مایع خنک‌کننده داغ را از سر سیلندر می‌کشد و سپس آن را به پمپ برمی‌گرداند، بنابراین بخاری می‌تواند با ترموستات روشن یا خاموش کار کند.
