Otomobillerde, araçlarda kullanılan soğutma sistemleri ne işe yarar, çeşitleri nelerdir? Soğutma sistemlerinin özellikleri avantaj ve dezavantajları.
Yakıtların yanması oldukça ekzotermik bir tepkidir, yani yakıtlar yakıldığında büyük miktarda ısı enerjisi açığa çıkar. Örneğin, bir benzin yanınca 1500 derece kadar sıcak olabilir ve kg benzin başına 45 mega joule enerji yayabilir. Bu, her ikisi de araba motorlarının üretiminde popüler malzemeler olan alüminyum ve dökme demiri eritmek için yeterlidir. Yine de, aynı arabada otoyolda yıllarca zahmetsizce dolaşabiliriz. Bunu neyin mümkün kıldığını keşfedelim!
Motorda enerji harcaması
Yakıt kontrollü bir ortamda yandığında – bizim durumumuzda, bir motor – tüm enerji yararlı işe dönüştürülmez. Bir motordaki tipik bir enerji dağılımı şöyle görünür:
- 1. Faydalı çalışma (krank milinde) -% 25
- 2. İletim nedeniyle silindir duvarlarında ısı kaybı – 30%
- 3. egzoz kaybı – 35%
- 4. Sürtünmeden meydana gelen kayıplar -% 10
Ancak silindir duvarlarında kaybedilen ısı sistemden çıkmaz, bu da motorun aşırı ısınmasına neden olabilir.
Aşırı Isınmada Motor Sorunları
1. Verimlilik kaybı
Bir motorda yanıcı yükün tutuşması, anlık konumlarla ve valfler ve pistonlar gibi bileşenlerin hareketi ile senkronize edilir. Aşırı ısınmış bir motor, pistonlar doğru konumda olmasa bile, yükün ön ateşlemesine neden olur. Bu, motor verimliliğinde genel bir azalmaya yol açar.
2. Yapısal hasar
Uzun süreli ön ateşleme ve erime noktasına yakın ısı döngülerine maruz kalma, motor bileşenlerinde kalıcı deformasyona neden olarak ömrünü önemli ölçüde kısaltabilir.
3. Piston kavrama
Aşırı ısı, piston içindeki yağlama yağlarını yakma eğilimindedir ve bu da silindir içinde tutukluklarına neden olur.
Böylece, tüm motorlarda aşırı ısıyı değiştirerek optimum performans sağlayan bir soğutma sistemi bulunur.
Soğutma sistemi çeşitleri
Motordan uzağa yönlendirmek için aşırı ısıyı çıkaran ortama dayanarak, iki tür soğutma sistemi vardır:
1. Hava soğutmalı motorlar
Hava soğutmalı motorlarda, önemli ölçüde daha soğuk olan ortam havası, ısıyı alması için silindirlerin duvarlarının çevresine yönlendirilir. Etkili soğutma, motorun hava ile temas eden yüzey alanını artırarak elde edilebilir. Bu, silindir namlusu etrafına yüzgeçler adı verilen genişletilmiş yüzeylerin dahil edilmesiyle kolaylaştırılır.
Hava soğutmalı motorlar genellikle motosikletlerde ve bazı eski arabalarda bulunur.
Avantajları:
- Motor bloğunun bir parçası oldukları için daha hafif
- Donma riski nedeniyle sıvı soğutmanın mümkün olmadığı aşırı iklimlerde çalıştırılabilir
- Daha basit mimari sayesinde bakımı daha kolay
Dezavantajları:
- Çok verimli değil, çünkü motor boyunca eşit soğutmayı sürdürmek kolay değil
- Çalıştırması gürültülü olabilir
- Temiz hava çekmek için bir fan kullanılırsa, motorun çalışması için önemli miktarda güç tüketebilir
2. Sıvı soğutmalı motorlar
Bu tür motorlar, yapılarıyla entegre edilmiş soğutma ceketleri şeklinde özel bir soğutma mimarisine sahiptir. Bu ceketler ısıyı emen ve motordan bir ısı eşanjörüne akan bir ‘soğutucu’ içerir. Radyatör olarak da bilinen ısı eşanjörü, sıcak soğutma suyunun sıcaklığını azaltmak ve bir döngüde motora geri sirküle etmek için bir fan vasıtasıyla soğuk ortam havasına çekilir. Su soğutmalı sistemler, tüm otomobillerde ve modern yüksek performanslı motosikletlerde de bulunur.
Avantajları
- Bu sistem daha etkili soğutma sağlar
- Sıvı soğutmalı sistemler hava soğutmalı muadillerine göre daha az yakıt tüketir
- Radyatörün konumu kişisel rahatlığa göre oluşturulabilir
Dezavantajları
- Hacimli ve bakım gerektiren sistem
- Soğutucunun kimyasal bileşimi doğru olmalıdır, aksi takdirde soğutma ceketlerinin korozyonuna neden olabilir.
- Minimum soğutma suyu seviyesinin korunması gerekir
Sıvı soğutmalı motorların bir çeşidi, yağ soğutmalı motordur. Yağ soğutmalı, ısı eşanjörüne giden çalışma sıvısı olarak yağlama motoru yağını kullanır. Bu sistem hantal değildir ve bakımı nispeten ucuzdur ancak çok silindirli motorlara etkili bir şekilde yerleştirilemez. Bu nedenle, orta performanslı motosikletlerde bulunur ve genellikle hava soğutması ile birlikte kullanılır.
Isı değişimi dengesi
Aşırı ısıyı ortadan kaldırmak için aşırı soğutma aynı zamanda motorun performansına da zarar verir.
- 1. Aşırı soğutma silindirlere kaybolan ısıyı arttırır, böylece termal verimliliğini azaltır.
- 2. Aşırı soğutma, yanma verimliliğini azaltarak şarjın ateşlenmesini önler.
- 3. Motor yağı sıcaklık düştükçe viskoz hale gelir. Bu, piston hareketine direnmesine neden olur, bu da piston sürtünmesinin üstesinden gelmek için harcanan daha fazla enerji ihtiyacı doğurur.
Elektrikli otomobillerde soğutma sistemleri
Elektrikli otomobillerdeki soğutma sistemleri, yukarıda tartışılan içten yanmalı motorlardaki soğutma sistemlerine oldukça benzerdir. Bununla birlikte, devam eden araştırmalar, hava soğutmasının pillerin boşalması sırasında üretilen ısı için çok etkili bir çözüm olmadığına inanmamıza neden oldu. Akü paketlerindeki sıvı soğutma, iletken olmayan soğutuculara tamamen batırılarak veya soğutma kanalları ile çevrelenerek elde edilebilir.
Bununla birlikte, elektrikli araçlar gelişme ve çeşitliliğin yeni bir aşamasında olduğu için, pil teknolojisinin ilerlemeye devam ettikçe değişmeye bağlı olan soğutmalarının tam doğası hakkında yorum yapmak için henüz çok erken.
