نظام تبريد المحرك بالهواء عبارة عن سلسلة من الأجزاء المختلفة التي تسمح للهواء الجوي بالتدفق عبر كتلة المحرك وقنوات رأس الأسطوانة لامتصاص حرارة الاحتراق، في هذا المقال سوف تتعرف على ما هو نظام تبريد المحرك بالهواء وكيف يعمل؟ يتم أيضاً شرح مزاياها وعيوبها بالصور، لذا تابع القراءة.
 |
| دليل شامل عن نظام تبريد المحرك بالهواء |
ما هو نظام تبريد المحرك بالهواء
في نظام تبريد المحرك بالهواء، تتبدد الحرارة مباشرة في الهواء بعد مرورها عبر جدران الأسطوانة. حيث يحتوي نظام تبريد المحرك بالهواء على زعانف وحواف على السطح الخارجي للأسطوانة.
تعمل الرؤوس على زيادة المساحة المعرضة لهواء التبريد، مما يزيد من معدل التبريد. المبدأ الأساسي لهذه الطريقة هو أن تدفق الهواء يتدفق باستمرار على سطح المحرك الساخن، مما يزيل الحرارة منه. تعتمد كمية تبديد الحرارة على العوامل التالية:
- مساحة سطح المعدن الملامسة للهواء.
- معدل تدفق الهواء.
- فرق درجة الحرارة بين السطح الساخن والهواء.
- موصلية المعدن.
من أجل الاستخدام الكامل لتبريد الهواء، تم تحسين مساحة سطح المعدن التي تلامس الهواء من خلال توفير زعانف فوق كتلة الأسطوانة.
وكلما زادت مساحة السطح الملامسة للهواء، زادت الحرارة المشتتة. كلما زاد معدل تدفق الهواء، زادت الحرارة المشتتة.
وبالمثل كلما زاد الاختلاف في درجة الحرارة بين السطح الساخن والهواء، كلما زاد تبديد الحرارة. يبدد المعدن ذو الموصلية قدرًا أكبر من الحرارة.
كيف يتم تبريد المحرك الذي يستخدم نظام تبريد المحرك بالهواء
في نظام تبريد المحرك بالهواء، يتم تبريد المحرك مباشرة بمساعدة الهواء المتدفق خلاله. إنه نفس نظام التبريد المستخدم لتبريد محركات الدراجات النارية.
كما نرى هنا، فإن الهواء على اتصال مباشر مع المحرك ومن ثم يُعرف أيضًا باسم نظام التبريد المباشر.
يستخدم نظام تبريد الهواء للمحركات الصغيرة، مثل تلك الخاصة بالدراجات وقطع العشب وما إلى ذلك.
في كثير من الأحيان، يتم تشغيل مجرى الهواء في جميع أنحاء الزعانف، وتنفخ مروحة مدفوعة بالمحرك الهواء عبر القناة لإبعاد الحرارة عن الزعانف.
من الواضح أن المحرك الذي يتم تبريده بالهواء لا يعاني من مشاكل تسرب سائل التبريد ولن يتطلب أبدًا استبدال أشياء مثل مضخة الماء أو ردتير، وهو ما يمكن أن يكون شيئًا رائعًا.
عادةً ما تكون أخف من المحركات المبردة بالسائل أيضًا، لأنها تحتوي على أجزاء أقل.. يتم تسخين المحركات المبردة بالهواء أيضًا بشكل أسرع بكثير من المحركات المبردة بالسائل ولا تتعرض لخطر تجميد سائل التبريد، وهو أمر مفيد إذا كنت تقوم بتشغيل السيارة في درجات حرارة شديدة البرودة.
مكونات نظام تبريد المحرك بالهواء
- المروحة: تعمل على تحريك الهواء الموجود علي الزعانف
- ليخفف من درجة حرارة الزعانف. وأسضاً تعمل المروحة علي تحريك الهواء ليمر علي السطوح الساخنة.
- المجاري الهوائية: تعمل هذه المجاري الهوائية في نظام تبريد المحرك بالهواء علي توجيه مسار الهواء باتجاه السطوح الساخنة حتي يعمل علي تبريد هذه الأسطح ذات درجات الحرارة العالية جداً.
- ترموستات: يتم تثبيته في الجزء الخلفي من المحرك، وتتمثل وظيفته في التحكم في وقت فتح وإغلاق صمام التحكم، وبالتالي ضبط كمية الهواء التي تمر عبر السطح الساخن، بحيث يمكن للمحرك الحفاظ على درجة حرارة تشغيل معينة تحت ظروف التشغيل المختلفة.
- الزعانف: هي زوائد معدنية مخروطية تبرز أكثر من الأعلي (لأن هذه المنطقة أكثر سخونة) لزيادة مساحة السطح المشعة الملامسة للهواء.
توضع مراوح التبريد في مجاري نصف دائرية. تغطي القناة رأس الاسطوانة. تم تجهيز الجزء الداخلي بحواجز توجه تدفق الهواء فوق زعانف المحرك وعبر مبرد الزيت. أسفل الأسطوانة يتم توجيه الهواء من خلال منظم الحرارة، والذي يقوم بتشغيل الصمام عبر رافعة.
يتحكم هذا الصمام في كمية الهواء التي تصل إلى المروحة، مما يحافظ على درجة حرارة المحرك الصحيحة. بعد المرور عبر المحرك والثرموستات ط، يتم دفع الهواء إما إلى الخروج من مؤخرة السيارة أو من خلال نظام نقل الحرارة الذي يوفر الماء الساخن لسخان السيارة.
تتمثل إحدى المشكلات المرتبطة باستخدام محرك تبريد الهواء في الحاجة إلى تزويد السيارة بأنظمة تدفئة وإزالة الحرارة المناسبة.
زعانف التبريد
يتم زيادة مساحة السطح فوق الأسطوانة بواسطة الزعانف المصبوبة كجزء لا يتجزأ من الأسطوانة أو يتم وضع براميل زعانف مختلفة أعلى برميل الأسطوانة.
في بعض الأحيان، وخاصة في المحركات الهوائية، يتم تشكيل الزعانف من فراغات أسطوانية مزورة.
كقاعدة عامة، تصنع الزعانف عادة من سماكة جدار الأسطوانة، يتراوح طول الزعانف من ربع إلى ثلث قطر الاسطوانة. المسافة بين مراكز الزعانف حوالي ربع إلى ثلث طولها.
مروحة التبريد
يستخدم تبريد المروحة في المحركات الأكبر التي يتم تبريدها بالهواء، وخاصة في السيارات. مروحة ذات شفرتين أو أربع شفرات، تُدار بسرعة المحرك أو ضعف سرعة المحرك، وتنفخ الهواء مباشرة إلى رأس الأسطوانة.
يعتمد التبريد بشكل أساسي على سرعة المحرك وليس على السرعة الأمامية للسيارة.
في المحركات الصغيرة المبردة بالهواء، تعمل المروحة من نوع المنفاخ بشكل جيد، إذا تم توفير أدلة وقنوات مناسبة لتيارات الهواء. يستخدم النظام أيضًا للمحرك الأكبر. مع وجود نظام التبريد على جانب الشفط للمروحة، يتم الحصول على تأثير تبريد أكثر إرضاءً.
في بعض الأحيان يتم شد الحدافة نفسها لتعمل كمروحة تبريد. ويتم تفريغ الهواء من خلالها إلى الخلف، بعد أن يتم سحبه عبر براميل الأسطوانة.
في محركات فيات وكورفير، يتم تنظيم جودة هواء التبريد بشكل حراري. عندما تزيد درجة حرارة الهواء المفرغ من الأسطوانة عن القيمة العادية، يقوم منظم الحرارة بتشغيل صمام أكبر أو قرص في قناة مخرج الهواء للسماح بتدفق الهواء بجودة أعلى.
مزايا نظام تبريد المحرك بالهواء
لا تعاني المحركات المبردة بالهواء من مشاكل تسرب سائل التبريد. عادةً ما تكون أخف من المحركات المبردة بالسائل أيضًا، لأنها تحتوي على أجزاء أقل.
كما أنها ترتفع درجة حرارتها بشكل أسرع من المحركات المبردة بالسائل ولا تتعرض لخطر تجميد سائل التبريد، وفيما يلي مميزات نظام تبريد المحرك بالهواء:
- يصبح تصميم المحرك أبسط.
- الإصلاح سهل في حالة حدوث أضرار.
- يؤدي عدم وجود نظام تبريد ضخم إلى سهولة صيانة النظام.
- لا يوجد خطر تسرب السائل.
- لا يتعرض المحرك لمشاكل التجميد.
- وزن النظام أقل.
- إنها وحدة قائمة بذاتها، حيث إنها لا تتطلب المبرد أو الرأس أو الخزانات وما إلى ذلك.
- تركيب نظام تبريد الهواء سهل.
عيوب نظام تبريد المحرك بالهواء
تزداد احتمالية ارتفاع درجة حرارة المحركات المبردة بالهواء. يمكن أن يكون بناءها أكثر تكلفة ويمكن للمراوح الكبيرة المستخدمة لتبريد المحرك أن تستهلك قدرًا كبيرًا من الطاقة، فيما يلي عيوب نظام تبريد المحرك بالهواء:
- التبريد غير منتظم
- زيادة الكلفة.
- لا يتم التحكم في حرارة المحرك بدقة في المحركات التي تستخدم نظام تبريد المحرك بالهواء
- ينتج المزيد من الضوضاء الديناميكية الهوائية
- يكون المحرك أكثر تعقبد بالنسبة للتصنيع.
هذا لا يعني أن المحركات المبردة بالهواء سيئة أو غير فعالة. في الواقع بالنسبة للدراجات النارية والمركبات الترفيهية وبعض الطائرات، يعمل المحرك المبرد بالهواء بشكل جيد للغاية. لكن فيما يتعلق بالسيارات، هناك إجماع عام على أن العيوب تفوق الفوائد.
حدود محركات تبريد الهواء
ينطبق فقط على المحركات الصغيرة والمتوسطة الحجم. يمكن استخدامه فقط في الأماكن التي تكون فيها درجات الحرارة المحيطة منخفضة.
- التبريد غير منتظم.
- درجة حرارة عمل أعلى مقارنة بالمحركات المبردة بالماء.
- استهلاك الوقود المحدد أعلى قليلاً.
- أقل نسب ضغط مسموح بها.
- تستهلك المروحة، في حالة استخدامها، ما يقرب من 5٪ من الطاقة المولدة من المحركات.
مقارنة بين نظام تبريد المحرك بالهواء ونظام التبريد بالماء
يتعبر نظام تبريد المحرك بالهواء أقل تكلفة وأبسط من نظام تبريد المحرك بالماء، حيث إن نظام تبريد المحرك بالماء يستخدم فيه أجزاء أكثر وبالتالي يكون سعره أعلي وأيضاً يحتاج إلي صيانة أكثر من نظام تبريد المحرك بالهواء.
من كثرة أجزاء نظام تبريد المحرك بالماء يجعله أكثر وزناً من نظام تبريد المحرك بالهواء.. وهذا يستهلك جزء من قدرة السيارة.
لا يتطلب نظام تبريد المحرك بالهواء صيانة مستمرة لأنه يحتوي علي أجزاء أقل من نظام تبريد المحرك بالماء.
نظام التبريد الهوائي لا يصلح للاستخدام في المحركات ذات حجم أكبر.. في هذه الحالة يمتاز نظام التبريد بالماء لأنه يصلح للاستخدام في المحركات الكبيرة.
خصائص نظام تبريد المحرك الفعال
فيما يلي سمتان رئيسيتان لنظام تبريد المحرك الفعال سواء كان النظام يعمل بالماء أو بالهواء.
- يجب أن يكون قادرًا على إزالة حوالي 30٪ من الحرارة المتولدة في المحرك، مع الحفاظ على درجة حرارة التشغيل المثلى في المحرك.
- يجب إزالة الحرارة بمعدل أسرع عندما يكون المحرك ساخنًا وإزالة المحرك بمعدل بطيء عندما يكون المحرك باردًا.
الخاتمة: دليل شامل عن نظام تبريد المحرك بالهواء
الهدف الرئيسي لنظام تبريد الهواء هو زيادة مساحة السطح المعرضة لمزيد من الهواء، وبالتالي تقليل درجة الحرارة وإزالة درجات الحرارة العالية. مع اقترابنا من غرفة الاحتراق، تزداد هذه المنطقة بسبب الحاجة إلى مزيد من التبريد في هذه المنطقة.
المبدأ الأساسي يتميز النظام بوجود مستمر لتدفق الهواء، مما يقلل من درجة الحرارة.
قدمنا لكم اليوم دليل شامل عن نظام تبريد المحرك بالهواء، حيث تعرفنا علي ما هو دليل شامل عن نظام تبريد المحرك بالهواء وما هي مكونات وكيف يعمل.
شكرا للقراءة. إذا كان لديك أي شك أو أي أسئلة حول "نظام تبريد المحرك بالهواء" فأخبرنا في التعليقات. إذا كنت بحاجة إلى مساعدة اتصل بنا. شارك هذه المقالة مع أصدقائك إذا وجدت هذا مفيدًا.
