مقاله ی نحوه ی کارکرد کولر اتومبیل

شرح عملکرد سیستم کولر
این سیستم شامل قطعاتی به شرح زیر می باشدکه در تصویر هم نمای کلی سیستم به همراه شماره قطعات دیده می شود:
1- شیر انبساط
2- مخزن رطوبت گیر(خشک کن) به همراه پرسوستات یا کلیدسه کاره
3- کندانسور(مایع ساز)
4- کمپرسور
5- فن(پنکه)
6- اواپراتور
7- ترموستات الکترونیکی
8- جعبه مجرای هیتر بخاری

عملکرد سیستم کولر:
کمپرسور:

بافشارکم ودر حالت گاز از اواپراتور به کمپرسور فشرده R134ماده مبرّد می شود که فشار ودمایش راافزایش می دهد. گاز مبرد گرم سپس بافشار وارد کندانسور (مایع ساز) می شود.
کندانسور:

مبرد داغ وپرفشار توسط کمپرسور بداخل لوله های حلقه ای کندانسور پمپاژ می شود .لوله های حلقه ای شکل دارای کانال هایی می باشند که دراطراف آن ها هوای سرعت داده شده توسط فن جلوی خودرو جریاندارد.ازآنجاییکه حرارت همیشه از جسم گرمتر به جسم سردتر انتقال می یابد مبرد داغ مقداری از حرارت خود را به هوای خنک تر انتقال می دهد . پس از اینکه گاز مبرد داغ مقداری ازگرمای خود را از دست دهد به مایع تبدیل میشود.
مخزن خشک کن:

مبرددرمخزن خشک کن جمع شده ورطوبت زدایی وسپس به صورت مایع کاملا اشباع وارد شیرانبساط می شود.مبرد به شکل مایع تحت فشار زیاد وبادمای بالا وارد مخزن خشک کن می شود .سپس مبرد ازداخل فیلتر عبور کرده ورطوبت وذرات خارجی آن گرفته می شود. سپس به شکل مایع به شیر انباط منتقل می شود . کلید کنترل فشار سیستم بر روی مخزن رطوبت گیر نصب می شودو پرسوستات نامیده می شود.(محل نشان داده شده در تصویر)
شیرانبساط:

مبردی که وارد شیر انبساط می شود به شکل مایع بوده ودما و فشار بالادارد . وظیفه شیر انبساط تنظیم مقدار مبرد است که بداخل تبخیرکننده توسط آن اسپری می شود . این شیر از وارد شدن مبرد بیش از مقدار قابل تبخیر جلوگیری می کند وضمن پایین آوردن فشار مبرد دمای آن را کاهش می دهد.

اواپراتور:

مبردپس از شیرانبساط واردتبخیرکننده می شود که در آنجا منبسط می شود. فشار داخل تبخیرکننده بدلیل عمل مکش کمپرسور بسیارپایین تر است. هنگامیکه سرماساز منبسط می شود به گازتبدیل می شود. عمل تبدیل مایع به گاز باکاهش دماانجام می شود ولذا حرارت از هوای اطراف اواپراتور گرفته می شود. سپس هوای خنک شده توسط فن بخاری وکولر بداخل اتومبیل فرستاده می شود.مبردسپس در حالت گاز توسط کمپرسور مکیده شده ومجددا درسیکل فشرده شده و به گردش در می آید.واین فرآیند به صورت مداوم انجام می شود.
سیستم خنک کاری خودرو

چون در موتور عمل احتراق صورت می گیرد بنا براین درقطعات داخل موتور اتومبیل حرارت تولید می شود و اگراین حرارت به وسیله دستگاه خنک کننده گرفته نشود، باعث خسارات زیادی می گردد و از طرفی کمبودحرارت نیز باعث خرابی موتور خواهد شد پس موتور باید همیشه دارای حرارت متعادل باشد. بهترین حرارت برای موتور 8/73 الی 82 درجه سانتی گراد (65 الی182 درجه فارنهایت)است.
انواع دستگاههای خنک کننده
الف)دستگاه خنک کننده مستقیم، که کلیه دستگاه با هوا خنک می شود.
ب) دستگاه خنک کننده غیر مستقیم، که کلیه دستگاه با آب خنک می شودو دارای رادیاتور می باشند.
متعلقات دستگاه خنک کننده:
الف )شیلنگ تحتانی
ب) پمپ آب
پ) تسمه
ج) بدنه سیلندر
د) رادیاتور
ه) سرسیلندر
و) ترموستات
ز) شیلنگ فوقانی
ح) پروانه
رادیاتور : مخزنی از جنس مس می باشد که با توجه به کانالهای تعبیه شده در آن ، وظیفه انتقال حرارت موجود در آب را به عهده دارد بنابراین بایستی همواره کنترل نمود که سطح آب در مخزن رادیاتور بیش از دو سانتیمتر پائین تر از دهانه مخزن نباشد.
پروانه: وسیله که از موتور به وسیله تسمه و در بعضی خودروها توسط الکتروموتور انرژی لازم را دریافت می نماید و کار آن، مکش هوا از شبکه های رادیاتور و خنک نمودن آب رادیاتور می باشد.
پمپ آب: وسیله ای است که به منظور گردش سریع و راحت آب موجود در رادیاتور و در اطراف موتور بکار رفته و حرکت آن از طریق موتور و تسمه پروانه تامین می گردد بدین صورت که چون همیشه در قسمت پائین رادیاتور آب خنک و در بالای آن آب گرم(برگشت داده شده از موتور)وجود دارد، لذا برای رساندن آب جهت خنک کردن قطعات موتور از شیلنگ پائین رادیاتور ،آب بوسیله مکش حاصل از واترپمپ وارد کانالهای بدنه سیلندرهای موتور شده و پس از گردش در اطراف سیلندرها و خنک کردن آنها ،در حالیکه خود آب مقداری گرم شده از طریق کانالهای سیلندر به گرمترین نقطه موتور که سرسیلندر ها می باشد هدایت و پس از عبور از اطراف سوپاپها وشمعها و خنک نمودن آنها از طریق ترموستات و لوله های بالا جهت خنک شدن مجدد وارد رادیاتور می گردد.
ترموستات: سوپاپی است که درمسیر راه آب برگشتی از موتور به رادیاتور قراردارد و کار آن ثابت نگهداشتن دمای آب موتور می باشد.
با توجه به اینکه بیشترین سائیدگی قطعات موتور زمانی است که موتور در حال سرد کار می کند. در نتیجه برای جلوگیری از این نوع سائیدگی در موتور روشهای مختلفی وجود دارد از جمله نصب ترموستات، استفاده از مواد خنک کننده و پروانه اتوماتیک را می‎توان نام برد.
منبع انبساط: منبع انبساط ظرفی است با گنجایش حدود 2 لیتر از جنس پلاستیک که در کنار رادیاتور نصب می‎شود. هنگام جوش آوردن و گرم شدن بیش از حد موتور، آب اضافی رادیاتور با باز شدن سوپاپ فشار در رادیاتور از طریق شیلنگ سر ریز وارد منبع انبساط می‎شود و از هدر رفتن آب جلوگیری می‎شود.
تذکر: اتومبیلهایی که منبع انبساط دارند برای اضافه کردن آب نیاز به باز کردن در رادیاتور ندارند بلکه آب را داخل منبع انبساط می‎ریزند این کار به کمتر زنگ زدن رادیاتور کمک می‎کند.
تسمه)واسطه حرکتی میباشد که حرکت را از فولی میل لنگ گرفته و به فولی واترپمپ و فولی دینام انتقال داده و باعث به گردش دراوردن واترپمپ و دینام می گردد.
تنظیم کشش تسمه پروانه: اگر انگشت دستمان را روی تسمه گذاشته ویک کیلو گرم نیرو وارد کنیم به اندازه 8 تا 10 میلیمتر بایستی تسمه کشش داشته باشد.
ضد یخ:
آب در مقابل سرما یخ می بندد وچنانچه در زمستان ضد یخ در موتور ریخته نشود سیلندر می ترکد.
برای جلوگیری از یخ زدن آب داخل موتور و رادیاتور در هوای سرد زمستان که موجب خسارت زیادی در موتور و رادیاتور می‎شود از ضد یخ استفاده می‎شود. جنس ضد یخ باید به گونه‎ای تهیه شود که اثر نامطلوب بر روی قطعات نداشته باشد .
خواص دیگر ضد یخ ، ضد زنگ و ضد جوش بودن آن است به این مفهوم که ضد یخ علاوه بر خاصیت ضد یخ داشتن از زنگ زدگی قطعات داخل موتور جلوگیری می‎کند و نقطه جوش را نیز بالا می برد. نسبت مخلوط ضد یخ با آب بستگی به سرما و برودت هوا دارد.
محلول ضد یخ در سیستم خنک کننده از منجمد شدن مایع موجود در سیستم جلوگیری وبلوک سیلندر را از خطر ترکیدن محافظت می کند. در صورت موجود نبودن ضد یخ کافی در مایع خنک کننده ممکن است در درجه حرارتهای خیلی پایین حتی در حالی که موتور نیز کار می کند آب در منبع تحتانی رادیاتور منجمد شود. وجود مقدارکمی آب که پس از تخلیه بلوک سیلندر داخل آن باقی می ماند ممکن است در درجه حرارتهای بسیارکم حادثه ساز باشد.
در صورت وجود نشتی آب از سیستم، با اضافه کردن ضد یخ وبه دلیل بالا بودن قابلیت نفوذ این محلول، میزان نشتی سیستم شدیدتر خواهد شد بنابراین قبل از اضافه کردن ضد یخ مطمئن شوید که در سیستم هیچ گونه نشتی وجود ندارد.
جنس ضد یخ متداولی که اثر نامطلوب روی قطعات ندارد، اتیل گلیکول است.
طریقه تهیه ضدیخ مناسب:مقدار مناسبی ضد یخ را با نصف مقدار آب مورد نیاز برای پرکردن سیستم در داخل ظرف تمیزی مخلوط کنید. سپس این مخلوط را داخل رادیاتوری که قبلاًآن راشستشوی کامل داده اید، ریخته وبقیه حجم رادیاتور را با آب تمیز پر کنید موتور را روشن کنید و اجازه دهید که ضد یخ با آب کاملاً مخلوط شود.
درصد ضدیخ مورد نیاز(نسبت به گنجایش کل سیستم خنک کننده) در جدول زیر داده شده است.
نقطه ای که امکان یخ زدن وجود دارد
نسبت ضد یخ موجود در مخلوط
26- سانتی گراد
25%
33- سانتی گراد
30%
39- سانتی گراد
35%
41- سانتی گراد
40%
47- سانتی گراد
50%
معمولاً کارهای زیر در اول هر بهار و پاییز باید انجام شود.
1- غلظت ضد یخ- ضد جوش را کنترل کنید که از حداقل ضروری (متناسب با تغییرات دمای هوا) کمتر نباشد.
2- اندازه و شرایط ضدیخ را بررسی نمائید . در صورت کثیف بودن یا داشتن مواد ناشی از زنگ زدن فلزات آن را عوض کنید.
3- دستگاه را برای اطمینان از عدم وجود نشتی ، تحت فشار (ترجیحاً وقتی ضد یخ سرد است) آزمایش کنید.
4- در پوش و لوله متصل به در پوش رادیاتور را بازرسی کنید.
5- لوله ها را بازبینی نمائید و محل اتصال لوله ها را محکم کنید.
6- تسمه پروانه ها را از لحاظ سالم بودن و کشش صحیح ،کنترل کنید.
7- در صورتی که دمای آب رادیاتور بیش از حد گرم یا سرد می شود ، ترموستات را کنترل کنید.
8-در تمام فصول سال محلول ضد یخ در رادیاتور باشد
9- هر دوسال یکبار تعویض گرددو زمان تعویض ابتدای سرمای هر سال می باشد.
علل جوش آمدن آب رادیاتور(گرم کردن موتور):
1- پاره شدن تسمه پروانه یا شل بودن آن.
2- کمی آب رادیاتور.
3- کثیف بودن رادیاتور و گرفتگی شیارهای آن.
4- کار نکردن واتر پمپ (پمپ آب)
5- خراب بودن ترموستات.
6- نامیزانی دلکو.
7- نامیزانی باد لاستیک.
8- تازه تعمیر بودن موتور یا نو بودن موتور.
9- بارزیاد.
10- استفاده زیاد از دنده های سنگین.
11- سربالائی زیاد.
12- نامیزانی سوپاپها.
13- عدم تنظیم فاصله پلاتین.
14- شکستن پره های پروانه.
15- کثیف بودن فیلتر هواکش کاربراتور
16- خرابی درب رادیاتور
17- سوراخ بودن رادیاتور
18- سفت بودن یا کارنکردن سوپاپ ها
19- سفت بودن چرخها
20- خرابی آب پخش کن واترپمپ
21- وزش باد مخالف
22- گرفتگی اگزوز دود که عمل تخلیه براحتی صورت نمی گیرد.
23- گرفتن لوله خروج بخار آب در رادیاتور
24- گیر کردن ترمز یکی از سیلندرهای چرخ
25- کثیفی بدنه موتور و ممانعت از تبادل حرارتی خوب
بر اثر احتراق در موتورهای احتراق داخلی گرمای زیادی تولید می شود که حتی می تواند فلزات مجموعه سیلندر و پیستون را ذوب کند .
سیستم خنککاری بهمنظور پیشگیری از بالا رفتن دمای موتور بهکار می رود. این سیستم برای مراقبت در برابر عملکرد موثر در تمام سرعت های موتور و کنترل شرایط مختلف مورد استفاده است. دما در طول مدت احتراق مخلوط سوخت و هوا در محفظه احتراق موتور بسیار بالا می رود و به بیش از ۲۰۰۰ درجه می رسد. میزان قابل توجهی از این حرارت توسط دیواره های سیلندر و پیستون ها جذب می شود بنابراین باید خنک کاری به اندازه ای صورت پذیرد که دما بیش از حدود ۲۳۰ درجه نشود.
دماهای بالاتر باعث کاهش ضخامت فیلم روغن میشود و خواص روغن بهشدت افت می کند که این مسئله موجب افزایش استهلاک قطعات و ازدیاد دمای آنها خواهد شد.
در موتورهای احتراق داخلی مقدار محدودی از انرژی سوخت برای قوای محرکه موتور استفاده می شود. تقریبا حدود ۲۸ درصد انرژی سوخت به کار مفید تبدیل می شود. ۳۰ درصد بهواسطه خنککاری، ۳۲ درصد بهوسیله خروج گازهای داغ و ۱۰ درصد باقیمانده توسط اصطکاک و عوامل دیگر بههدر می رود. میزان حقیقی و دقیق انرژی تبدیلشده به کار مفید در پروسه احتراق موتور به مشخصه های فیزیکی اجزای موتور بستگی دارد.
همان طور که گفته شد، دما در طول احتراق در سیلندر موتورهای درونسوز به بیش از ۲۰۰۰ درجه می رسد. این دما بیش از نقطه ذوب مواد مورد استفاده در ساختار موتور است بنابراین با بالارفتن دما به موتور خسارت وارد می شود و باید دمای کار موتور در محدودهای خاص حفظ شود. در یک نمونه سیستم خنککاری آبی موتور این دما در محدوده ۹۵-۷۵ قرار دارد که برای خنککاری هوایی این میزان کمی بیشتر است.
خنککاری در موتور دو علت دارد:
۱) نگه داشتن دمای اجزای موتور در دمایی که روغنکاری موثر در آن ممکن باشد.
۲) نگه داشتن دمای اجزای مختلف موتور در یک محدوده خاص بهطوری که به سلامت قطعات موتور صدمه نزند.
نحوه عملکـرد موتور در انتخاب و طراحی سیستم خنککاری تاثیر می گذارد و این کاملا به نوع گازهای احتراق و اجزای موتور وابسته است. وقتی موتور سرد است، کارایی پایینی دارد بنابراین سیستم خنککاری معمولا شامل وسایلی است که زمینه فعالیت خنککـاری نرمـال را بـرای حفظ گرمـای مناسب موتور مهیـا می کننـد.
هنگام راهاندازی موتور دمای قطعات داخلی آن، بهسرعت افزایش می یابد؛ پس وقتی موتور به دمای بهرهبرداری می رسد باید سیستم خنککاری فعالیتش را آغاز کند.
نمایه سیستم خنککاری موتور برای حداقل کردن حجم و وزن رادیاتور است که در وسایل نقلیه از اهداف مهم تلقی می شود. باید درجه حرارت متوسط آبی که از رادیاتور عبور می کند حتیالامکان بالا نگه داشته شود تا اختلاف آن با درجه حرارت متوسط زیاد باشد.
البته این درجه حرارت نباید از نقطه جوش آب در فشار اتمسفر تجاوز کند زیرا در آن صورت قسمتی از آب تبخیر میشود و فشار داخل رادیاتور بهشدت افزایش می یابد. گرچه با طراحی درپوش مناسب برای رادیاتور آب داخل تحت فشار است تا دیرتر به نقطه جوش برسد، هوا نیز باید پس از عبور از رادیاتور به اطراف بدنه موتور جریان یابد.
جهت عکس جریان به دو دلیل مناسب نیست: اولا هوا به روغن و ذرات آغشته به روغن که به هر حال روی بدنه موتور وجود دارد آلوده می شود و این ناخالصی ها روی منافذ رادیاتور رسوب میکند و از راندمان آن می کاهد و ثانیا بر اثر تماس با بدنه گرم موتور درجه حرارت آن بالا میرود و موجب کاهش قدرتخنک کنندگی رادیاتور می شود.
برای درک نیاز موتور به سیستم خنککاری، اثرات افزایش یا کاهش دمای کارکرد موتور در ذیل آمده است:
● اثرات افزایش دمای کارکرد موتور
▪ بهرهبرداری در دماهای بالا، بارهای زیاد با سرعت بالا بدون عملیات خنککاری باعث اکسیداسیون روغن روغنکاری می شود. در این شرایط ممکن است با بالا رفتن دما، لعاب و رسوب شکل گیرد؛ بهطوری که رینگ پیستون نتواند کار خود را انجام دهد؛ ضمن این که خراش خوردن رینگ نیز باعث اختلال عملکرد آن می شود. به همین ترتیب اکسیداسیون روغن می تواند باعث خوردگی و سایش بعضی از انواع یاتاقان ها شود.
▪ اگر دمای کارکـرد خیلـی زیاد شـود، نقاطی از پیستون ها و قسمت هایی از میللنگ که در یاتاقان می چرخند، منبسط می شوند که این موضوع باعث خروج آنها از لقی مجاز میشود و این تغییرات صدمات جدی در یاتاقان ها و رینگ ها بهبار میآورد.
▪ سطوح داخل محفظه احتراق از قبیل پای سوپاپ خروجی و شمع ممکن است آنقدر گرم شود که جرقه زودتر اتفاق بیفتد؛ این شرایط جرقه پیشرس نامیده می شود که اگر برای مدتی ادامه یابد، خسارت عمده به موتور می زند.
▪ اگر مخلوط تازه وارد شده به سیلندر خیلی گرم شود، چگالی آن کاهش خواهد یافت و در نتیجه قدرت آن کاسته می شود؛ بهخصوص در موتورهای بنزینی.
▪ با افزایش دمای مخلوط هوا و سوخت در محفظه احتراق و منیفولد ورودی، اصطکاک مکانیکی افزایش مییابد و از قدرت خروجی موتور می کاهد.
● اثرات کاهش دمای کارکرد موتور
۱) افزایش خنک کاری باعث کاهش راندمان حرارتی، همچنین مانع تبخیر مناسب سوخت می شود که موجب رقیق شدن روغن می گردد.
۲) تبخیر نامناسب سوخت ، فیلم روغن بر روی دیواره های سیلندر را از بین می برد و باعث افزایش فرسایش سطح داخلی سیلندر می شود.
۳) به طور کلی خنککاری بیش از حد باعث کاهش قدرت، ضرر اقتصادی مصرف بیشتر سوخت و کاهش طول عمر قطعات موتور میشود.
● ملاحظات طراحی رادیاتور
طراحی رادیاتور باید براساس درجه حرارت هوا در گرمترین منطقهای که وسیله ممکن است در آن کار کند، صورت گیرد. در آب و هوای سردتر مقدار آب در گردش رادیاتور به وسیله ترموستات تنظیم می شود؛ به نحوی که فقط سنجش از قدرت خنککنندگی رادیاتور مورد استفاده قرار گیرد. افزایش دمایی بین ۸ تا ۱۲ درجه برای هوای جاری در رادیاتور منظور می شود. افزایش دمای بیشتر متداول نیست؛ بهخصوص که در هوای گرم موجب تبخیر بنزین در پمپ بنزین و لوله های رابط در موتور بنزینی می شود و از رسیدن سوخت به موتور جلوگیری بهعمل می آید.
به منظور پیشگیری از سروصدای زیاد و مصرف بیش از اندازه توان موتور به وسیله پروانه، افت فشار سمت هوا کمتر از kpa ۱ منظور می شود. توان مصرفی پروانه باید به قدری باشد که در دور کم موتور و قدرت زیاد بتواند هوای کافی از رادیاتور عبور دهد. برای این که حجم رادیاتور کوچک باشد معمولا از لوله های تخت پرهدار استفاده می شود. هرچه تعداد پره بر واحد طول لوله بیشتر باشد، مبدل جمع و جورتر خواهد بود اما گرفتگی سوراخ پره ها با ذرات معلق موجود در هوا و حشرات سبب می شود که تعداد پرهها بین ۴۰۰ و ۶۰۰ پره در هر متر باشد.
● رادیاتور و نحوه انتقال حرارت از سیال گرم به هوا
رادیاتور دستگاهی است در سیستم خنککننده موتور که حجم زیادی از آب این سیستم را در تماس نزدیک با هوا نگه میدارد تا انتقال حرارت از آب به هوا بهخوبی و بهسـرعت امکـانپذیر باشـد. همچنین می توان گفت رادیاتور وسیلهای است که برای نگهداری مقدار زیادی آب در مجاورت حجم بزرگی از هوا بهکار می رود؛ به طوری که حرارت بتواند از آب به رادیاتور و از رادیاتور به هوا منتقل شود.
اجزای رادیاتور از مخزن بالایی و مخزن پایینی و هسته (شبکه) رادیاتور تشکیل شده که خود شبکه از لوله ها و پره ها بهوجود آمده است. همچنین به مخزن بالایی یک گلویی که به لوله هوا ارتباط دارد، متصل است.
سیال خنککننده توسط پمپ به جداره های سیلندر جریان می یابد. در صورت بالا رفتن درجه حرارت سیال ترموستات مسیر را باز می کند و سیال گرم از طریق لوله ورودی رادیاتور که در مخزن ورودی آن تعبیه شده است، وارد رادیاتور میشود و پس از خنک شدن به مخزن خروجی جریان مییابد و پس از خروج توسط لوله خروجی رادیاتور، سیکل خود را ادامه می دهد.
انتقال حرارت در رادیاتور خودرو به این صورت است که آب گرم در طول مسیر حرکت در رادیاتور، گرمای خود را به لوله ها منتقل میکند و این گرما از محل اتصال لوله و پره، به پره ها منتقل میشود و سپس گرمای انتقالیافته به پره ها نیز توسط جریان هوای اجباری از آنها دفع می شود.
● انواع رادیاتور
شبکه رادیاتورها شامل دو نوع فین تیوب و کروگیت است:
۱) رادیاتور فین تیوب (fin-Tube) : در این نوع رادیاتور امتداد لوله ها عمود بر راستای پره هاست و لوله ها از داخل پره ها عبور می کنند.
۲) رادیاتورهای کروگیت (crougate): در این نوع رادیاتورها لوله ها از داخل پره ها عبور نمی کنند بلکه پره ها به صورت موجدارند و لوله ها در امتداد پره ها روی نوک فین قرار داده می شوند.
در حالت کلی مونتاژ رادیاتورهای کروگیت راحتتر و سریعتر از نوع فین تیوب است و امکان اتوماسیون آن وجود دارد ولی رادیاتورهای فین تیوب به دلیل درگیر شدن لوله و پره با یکدیگر، استحکام مکانیکی بیشتری دارند. رادیاتورها از لحاظ جنس به دو نوع
آلومینیمی و مسی و برنجی تقسیم میشوند که تکنولوژی ساخت هر یک می تواند Soldering و Brazing باشد.
کمپرسور

کمپرسور دستگاه حرکت دهنده گاز مبرد در کولر اتومبیل می باشد. کمپرسور با گرداندن گاز در اجزاء سیستم در واقع شبیه به قلب مجموعه عمل می نماید. همچنین کمپرسور فشار و در نتیجه دمای گاز کم فشار خارج شده از اواپراتور را نیز افزایش می دهد.
کمپرسور گاز مبرد را از اواپراتور به داخل کندانسور و سپس به کپسول خشک کننده و مجدداً به داخل اواپراتور سوق می دهد.
کمپرسورهایی که در سیستمهای کولر اتومبیل به کار برده می شوند، می بایست دارای خواصی از قبیل وزن و حجم متناسب با قدرت موتور باشند تا هنگام نصب به راحتی در محل مورد نظر قابل جایگذاری بوده و بار اضافی بر موتور اتومبیل تحمیل ننمایند.

کندانسور
کندانسور یکی از اجزائی است که وظیفه تبادل حرارت را بر عهده دارد.
کندانسور گرمای جذب شده توسط اواپراتور از گاز مبرد داخل سیستم را به هوای محیط خارج از کابین اتومبیل انتقال می دهد

کپسول خشک کننده
کپسول خشک کننده بعنوان منبع ذخیره گاز مبرد و جاذب رطوبت گاز عمل می نماید. معمولاً این کپسول دارای یک سوئیچ ایمنی می باشد تا در مواقعی که فشار گاز از حد تعریف شده کمتر یا بیشتر شود، به طور خودکار جریان برق کمپرسور را قطع نماید.
همچنین بر روی این کپسول شیشه ای جهت رویت گاز وجود دارد. شیشه رویت به ما این امکان را می دهد تا بتوانیم گردش و میزان گاز موجود در سیستم را کنترل نماییم.

شیر انبساط
شیر انبساط تعیین کننده میزان صحیح گاز وارد شونده از کندانسور به داخل اواپراتور از طریق یک فیلتر است. همچنین این قطعه فشار مبرد را بطور ناگهانی کاهش می دهد. هنگامی که کمپرسور شروع به کار می نماید، شیر انبساط باز شده و مبرد مایع با عبور از صافی مربوط به ورودی مایع پرفشار به گاز پر فشار تبدیل می گردد.
زمانی که اواپراتور میزان بیشتری مبرد را طلب می نماید، شیر انبساط اجازه می دهد تا مبرد کم فشار مورد نیاز به داخل کویل اواپراتور وارد گردد. شیر انبساط برقرار کننده تعادل میان بار گرما و خنک کنندگی بهینه اواپراتور می باشد.

اواپراتور
یکی دیگر از قطعات اصلی سیستم کولر اتومبیل اواپراتور است.
اواپراتور مجموعه ای از قطعات است که وظیفه کاهش گرمای هوای کابین اتومبیل را بر عهده دارد. یکی دیگر از وظایف مهم این قطعه، جب رطوبت از هوای داخل کابین می باشد.
جریان سریع هوای ایجا شده توسط فن الکتریکی با عبور از سطح کویل اواپراتور، برودت ایجاد شده توسط کویل را از طریق کانال ها و دریچه های هدایت هوا به داخل کابین اتومبیل انتقال می دهد. عمل ایجاد برودت توسط کویل اواپراتور باعث تقطیر رطوبت وای دال کابین گشته و قطرات آب ایجاد شده از طریق لوله مخصوصی به خارج از کابین اتومبیل منتقل می گردد.
سیستم کولر اتومبیل دارای دو سوئیچ کنترلی است که یکی از آنها زمانی که فشار گاز کم یا زیاد باشد، کمپرسور را از مدار خارج نموده و دیگری از ایجاد یخ در داخل محفظه اواپراتور جلوگیری می نماید. عدم کارکرد مناسب هریک از این دو سوئیچ می تواند باعث از کار افتادن کل سیستم گردد

اینتر کولر
سوپر شارژر ها چگونه کار می کنند ؟
از زمان اختراع موتور احتراق داخلی، مهندسان خودرو، عاشقان سرعت و طراحان خودرو های مسابقه در حال جست و جوی راه ها یی برای افزایش قدرت آن بوده اند. یک راه برای افزودن قدرت ساختن یک موتور بزرگ تر است. اما موتور های بزرگ تر که سنگین تر و ساخت و نگهداری آنها گران تر است همیشه بهتر نیستند.

فوررد رنجر با یک سوپر شارژر زیر کاپوت
یک راه دیگر برای افزودن قدرت کارآمد تر کردن موتور های به اندازه ی معمولی است. می توان این کار را با دمیدن هوای بیشتر به درون اتاقک احتراق انجام داد. با هوای بیشتر همچنین می توان سوخت بیشتری اضافه کرد. سوخت بیشتر به انفجار بزرگ تر و افزایش توان می انجامد. به کار گرفتن یک سوپر شارژر یک راه به درد بخور برای به دست آوردن هوای دمیده شده ی پر فشار است. در این مقاله ما توضیح خواهیم داد که سوپر شارژر ها چه هستند، چگونه کار می کنند و چگونه با توربو شارژر ها مقایسه می شوند.
تفاوت سوپرشارژر و توربوشارژر
سوپر شارژر به هر وسیله ای گفته می شود که فشار هوای مکیده شده را به بیش از فشار جو می رساند. توربو شارژر ها هم این کار را انجام می دهند. در واقع کلمه ی توربو شارژر کوتاه شدهی کلمه ی توربو سوپر شارژر، اسم رسمی خود است.

یک سوپر شارژر دو پیچی
تفاوت بین این دو سیستم، منبع انرژی آن ها است. توربو شارژر ها توان خود را از توربینی می گیرند که به وسیله ی جریان جرمی اگزوز به حرکت در می آید. ولی سوپر شارژر ها به وسیله ی تسمه یا زنجیر به صورت مکانیکی از طریق میل لنگ نیرو می گیرند.
اصول سوپر شارژر ها
یک موتور معمولی 4 زمانه یک زمان را صرف فرآیند مکش می کند. این فرآیند 3 مرحله دارد:
1. پیستون به سمت پایین حرکت می کند.
2. حرکت پیستون به سمت پایین خلاء ایجاد می کند.
3. هوا در فشار جو به درون اتاق احتراق مکیده می شود.
همین که هوا به درون موتور کشیده می شود، می بایست با سوخت ترکیب شود تا ترکیب هوا و سوخت را تشکیل دهد. بسته ای از انرژی پتانسیل که می تواند به وسیله ی یک فرآیند شیمیایی به نام احتراق به انرژی جنبشی مفید تبدیل شود. شمع، واکنش شیمیایی را با مشتعل کردن سوخت آغاز می کند. وقتی که سوخت بسوزد، مقدار زیادی انرژی آزاد می شود. نیروی این انفجار که بالای سرسیلندر متمرکز می شود. پیستون را به پایین می راند و یک حرکت رفت و برگشتی ایجاد می کند که آن هم آخر کار به چرخ ها منتقل می شود.
اضافه کردن سوخت بیشتر به مخلوط سوخت و هوا انفجار قوی تری ایجاد می کند. اما ما نمی توانیم به سادگی سوخت بیشتری به داخل موتور پمپ کنیم، زیرا مقدار معینی از اکسیژن برای سوزاندن مقدار سوخت داده شده لازم است. ترکیب شیمیایی صحیح ـ 14 بخش هوا با یک بخش سوخت ـ برای کارکرد بهینه یک موتور لازم است. کلام آخر این که برای وارد کردن سوخت بیشتر باید هوای بیشتری وارد کرد.
این کار یک سوپر شارژر است. سوپر شارژر ها بدون ایجاد کردن خلاء با فشرده کردن هوا در فشاری بالا تر از فشار جو، مکش را افزایش می دهند. این کار هوای بیشتری را به درون موتور می فرستد و موتور را تقویت می کند. با توجه به هوای اضافه تر، سوخت بیشتری به مخلوط هوا و سوخت افزوده می شود و قدرت موتور افزایش می یابد.
سوپرشارژینگ به طور متوسط 46 درصد به قدرت موتور و 31 درصد به گشتاور اضافه می کند. در ارتفاع های بالا که عملکرد موتور به خاطر چگالی و فشار کم هوا افت می کند، سوپر شارژر هوا را با فشار بیشتر به موتور می دهد که موتور بتواند به صورت بهینه ای کار کند.
برخلاف توربو شارژر ها که از گاز های اگزوز که از احتراق به دست آمده، برای به کار انداختن کمپرسور استفاده می کنند، سوپر شارژر ها قدرت خود را مستقیما از میل لنگ می گیرند. بیشتر آن ها با یک تسمه به حرکت در می آیند که ان تسمه به دور یک قرقره می پیچد که آن قرقره به یک چرخ دنده ی محرک متصل است. چرخ دنده ی محرک به نوبه ی خود چرخ دنده کمپرسور را می چرخاند. روتور کمپرسور در طرح های مختلفی عرضه می شود، اما وظیفه ی ان به درون کشیدن هواست، هوا را فشرده می کند و به منیفولد ورودی می فرستد.

سوپر شارژر مرکز گریز ProCharger D1SC
برای فشرده کردن هوا یک سوپر شارژر باید خیلی سریع بچرخد ـ سریع تر خود موتور. بزرگ تر بودن چرخ دنده ی محرک نسبت به چرخ دنده ی کمپرسور باعث می شود که کمپرسور سریع تر بچرخد. سوپر شارژر ها می توانند در سرعت های بلایی نظیر 50000 تا 65000 دور بر دقیقه کار کنند.
اگر کمپرسور 50000 دور بر دقیقه بچرخد. تقویتی برابر شش تا نه پوند بر اینچ مربع ایجاد می کند که به معنی شش تا نه psi بالاتر از فشار اتمسفریک در یک ارتفاع خاص است. فشار جو در سطح دریا 14.7 psi است، بنابر این یک تقویت معمولی به وسیله ی یک سوپر شارژر حدود 50 درصد به هوای ورودی بر موتور می افزاید.
اگر هوا فشرده شود داغ می شود، بدین معنا که چگالی خود را از دست می دهد و در زمان انفجار نمی تواند خیلی منبسط شود. این یعنی این که وقتی به وسیله ی شمع آتش زده می شود نمی تواند قدرت زیادی ایجاد کند. برای این که یک سوپر شارژر در ماکسیمم بازده کار کند، هوای فشرده که از بخش خروجی تخلیه می شود. می بایست قبل از ورود به منیفولد ورودی خنک شود. یک اینتر کولر این وظیفه را به عهده دارد. اینتر کولر ها به دو صورت عرضه می شوند: اینتر کولر های هوا به هوا و اینتر کولر های هوا به آب. هر دو ی آن ها مانند رادیاتور ها کار می کنند. هوا یا آب به مجموعه ای از لوله ها فرستاده می شوند و وقتی که هوای داغ خارج شده با لوله ها برخورد می کند خنک می شود. کاهش دمای هوا چگالی آن را افزایش می دهد که باعث می شود. مخلوط متراکم تری از هوا و سوخت وارد اتاق احتراق شود.
در ادامه انواع مختلف سوپر شارژر ها را بررسی می کنیم .
انواع سوپر شارژر
سه نوع سوپر شارژر وجود دارد: روتز (Roots)، دو پیچی(twin screw) و مرکز گریز. تفاوت اصلی آن ها در چگونگی حرکت دادن هوا به سمت منیفولد مکش موتور است. سوپر شارژر های روتز و دو پیچی از انواع لب های گیر اندازنده(meshing lobe) استفاده می کنند و یک سوپر شارژر مرکز گریز از پروانه برای به درون کشیدن هوا استفاده می کند. گرچه تمام این سه نوع موجب تقویت هستند ولی بازدهی های متفاوتی دارند. بسته به این که شما بخواهید خودرو را کمی تقویت کنید یا در یک مسابقه رقابت کنید انواع مختلف سوپر شارژر در اندازه های مختلف وجود دارند.

سوپر شارژر اتون، یک سوپر شارژر روتز بهینه سازی شده
سوپر شارژر روتز قدیمی ترین طرح است. Philander و Francis روتز در سال 1860 طرح را به عنوان ماشینی که می تواند به خنک کاری مته های معدن کمک کند به ثبت رساندند. در سال 1900 Gottleib Daimler یک سوپر شارژر روتز را در موتور خودرو یی به کار گرفت.

سوپر شارژر روتز
با چرخش لب های گیر اندازنده، هوایی که میان لب ها گیر کرده است از سمت ورودی به سمت خروجی می روند. مقادیر بزرگی از هوا به منیفولد ورودی می روند و انباشته می شوند تا فشار مثبت ایجاد کنند. به همین جهت سوپر شارژر های روتز در واقع چیزی بیشتر از دمنده های هوا نیستند، و واژه ی دمنده ی هوا همچنان اغلب برای تمام سوپر شارژر ها به کار می رود.

یک هورد پیک آپ دهه 1940 با یک سوپر شارژر روتز
سوپر شارژر های روتز معمولا بزرگ هستند و در بالای موتور قرار داده می شوند. سوپر شارژر های روتز در ماشین های عضلانی و اتومبیل های مسابقه و شکاری قرار داده می شوند زیرا بیرون کاپوت قرار می گیرند. به هر حال آن ها از نا کار آمد ترین سوپر شارژر ها هستند: اول اینکه به وزن خودرو اضافه می کنند و دوم این که به جای آن که هوا را به صورت یک جریان نرم و پیوسته بفرستند در انفجار های گسسته می فرستند.

سوپر شارژر های دو پیچی
یک سوپر شارژر دو پیچی هوا را به وسیله یک جفت لب گیر اندازنده که شبیه مجموعه ای از چرخ دنده های حلزونی می باشند می کشد. هوای درون یک سوپر شارژر دو پیچی مانند یک سوپر شارژر روتز در فضای ایجاد شده به وسیله ی لب های گردنده محبوس می شود. اما در یک سوپر شارژر دو پیچی هوا درون پوشش موتور فشرده می شود و این به خاطر آن است که روتور ها باریک شدگی مخروطی دارند؛ یعنی هرچه از سمت ورودی به سمت خروجی برویم فضا ها برای هوا کوچک تر می شوند و هرچه فضا ها کوچک شوند هوا در فضای کوچکتری فشرده می شود.

سوپر شارژر دو پیچی

سوپر شارژر دو پیچی
آنچه گفته شد سوپر شارژر های دو پیچی را کار آمد تر می سازد، اما آن ها گران تر هستند چون روتور های پیچ مانند نیازمند دقت بیشتری در فرآیند تولید هستند. برخی انواع سوپر شارژر ها ی دو پیچی مانند سوپر شارژر های روتز بالای موتور می نشینند، آن ها همچنین صدای زیادی هم تولید می کنند. هوای فشرده ای که خروجی سوپر شارژر را ترک می کند. یک صدای ناله یا سوت ایجاد می کند که باید به وسیله روش های فرو نشاندن صدا آرام شود.

سوپر شارژر های مرکز گریز
یک سوپر شارژر مرکز گریز به یک پروانه در سرعت های بسیار بالا توان می دهد تا هوا را به درون پوشش کوچک کمپرسور بکشاند. یک پروانه می تواند تا سرعت های 50000 تا 60000 دور بر دقیقه برسد. همان طور که هوا به مرکز پروانه کشیده می شود، نیروی مرکز گریز آن را وادار می کند که به صورت شعاعی به بیرون پخش شود. هوا پروانه را در سرعت بالایی ترک می کند اما فشار هوا در آن نقطه کم است. یک پخشگر(diffuser) ـ دسته ای از پره های ثابت که پروانه را احاطه کرده اند ـ هوای با سرعت بالا و فشار کم را به هوای با سرعت کم و فشار بالا تبدیل می کند. وقتی هوا به پره ها برخورد می کند، سرعت ملکول های آن کم و فشارش زیاد می شود.

سوپر شارژر مرکز گریز ProCharger D1SC

سوپر شارژر مرکز گریز
سوپر شارژر ها ی مرکز گریز کارآمد ترین و رایج ترین سیستم های مکش تقویت شده هستند. سبک و کوچک هستند به علاوه به جلوی موتور متصل می شوند نه به بالای آن. همچنین وقتی که موتور دور می گیرد یک ناله ی واضح از آن به گوش می رسد، ویژگی که سر ها را به سوی خیابان می چرخاند.

هر دوی مونت کارلو و مینی کوپر اس با سوپر شارژر هم عرضه می شوند.
هر کدام از این سوپر شارژر ها می توانند به عنوان یک ارتقای پس از فروش برای یک خودرو در نظر گرفته شوند. شرکت های متعددی مجموعه ها یی از تمام قطعات ضروری برای نصب یک سوپر شارژر را به عنوان یک پروژه ی do-it-course عرضه می کنند. در دنیای خودرو های عجیب و غریب و fuel racer ها چنین سفارشی سازی یک جزء لازم از ورزش است. خودرو سازان متعددی نیز سوپر شارژر ها را در مدل های تولید خود در نظر می گیرند.
در بخش های بعدی در مورد مزایا و معایب به کار بستن سوپر شارژر یاد خواهیم گرفت.
مزایای سوپر شارژر ها
بزرگ ترین فایده ی سوپر شارژر افزایش توان موتور است. نصب کردن یک سوپر شارژر روی یک ماشین یا کامیون باعث می شود رفتار ان مانند یک خودرو با موتوری بزرگ تر شود.
اما چه اگر کسی بخواهد میان سوپر شارژر و توربو شارژر انتخاب کند؟ این سوال به سختی مورد بحث مهندسان و دوست داران خودرو است. اما به طور کلی سوپر شارژر ها برتری مختصری نسبت به توربو شارژر ها دارند.
سوپر شارژر ها از پس افت(lag) رنج نمی برند ـ یعنی زمانی میان فشار دادن پدال و عکس العمل موتور. ولی توربو شارژر ها از پس افت رنج می برند به خاطر این که زمان کوتاهی طول می کشد تا گاز های اگزوز به سرعت کافی برای چرخاندن پروانه یا توربین برسند. سوپر شارژر ها هیچ پس افتی ندارند به خاطر اینکه به طور مستقیم توسط میل لنگ گردانده می شوند. برخی سوپر شارژر ها در دور های پایین بازدهی بیشتری دارند در حالی که برخی دیگر در دور های بالا بازدهی بیشتری دارند. برای مثال سوپر شارژر های روتز و دو پیچی در دور های پایین توان بیشتری ایجاد می کنند. اما سوپر شارژر های مرکز گریز هرچه دور پروانه بیشتر شود کارآمد تر می گردند، لذا در دور های بالاتر توان بیشتری ایجاد می کنند.
نصب کردن یک توربو شارژر نیازمند اصلاحات و تغییرات زیادی در سیستم اگزوز است. اما سوپر شارژر ها می توانند به بالا یا پهلوی موتور پیچ شوند، که این نصب آن ها را ارزان تر و تعمیر و سرویس کاری را آسان تر می سازد.
در نهایت هیچ راه ویژه ای برای خاموش کردن سوپر شارژر ها مورد نیاز نیست. زیرا آن ها به وسیله ی روغن موتور روغن کاری نمی شوند. آن ها به صورت معمولی خاموش می شوند. توربو شارژر ها باید حدود 30 ثانیه یا کمتر بی بار باشند تا خاموش شوند. در صورت روغن روان سازی برای خنک شدن فرصتی خواهد داشت. با این گفته یک گرم کردن مناسب برای سوپر شارژر ها مهم به نظر می رسد، به گونه ای که در دماهای معمولی کار با بیشترین بازده کار می کنند.
سوپر شارژر ها معمولا بر روی موتور های احتراق داخلی هواپیما ها افزوده می شوند. این کار منطقی است اگر در نظر داشته باشیم که هواپیما ها بیشتر زمان خود را در ارتفاع های زیاد می گذرانند که اکسیژن کمتری برای احتراق وجود دارد. با آمدن سوپر شارژر ها هواپیما ها قادر بودند تا در ارتفاع های بالا تری پرواز کنند بدون این که از کارایی موتور کاسته شود.

یک سیستم ابتدابی برای یک هواپیما همراه یک سوپر شارژر مرکز گریز یا کمپرسور
سوپر شارژر ها یی که در هواپیما ها به کار بسته می شوند درست مانند آن ها یی کار می کنند که در خودرو ها نصب شده اند. آنها توان خود را مستقیما از موتور می گیرند و یک کمپرسور را برای دمیدن هوای پر فشار به اتاقک احتراق به کار می اندازند. توضیحات بالا ساز و کار ساده ای از یک هواپیمای سوپر شارژ شده را نشان می دهد.
اول بار سوپر شارژر ها در اواخر جنگ جهانی دوم در هواپیما ها به کار برده شدند. یک مثال در خور توجه Supermarine Spitfire است، هواپیمایی که به وسیله نیروی هوایی سلطنتی به کار گرفته شد و یک موتور سوپر شارژ شده ی رولز رویس مرلین را در خود جا داده بود.
Oilcooler
اویل کولرسیستمی برای خارج کردن روغن موتوربه رادیاتور برای خنک شدن آن است بسیاری از وسایل نقلیه مجهربه اویل کولرهستند که نزدیک به رادیاتورقرار گرفته است ازآنجایی که رادیاتوردردمایی نزدیک به 200 درجه کارمیکند یک سیستم خنک کننده جهت ایجاددمای مناسب نیازاست یک اویل کولرباکیفیت میتواند خارج ازرادیاتور دمای مناسب رافراهم کند.اویل کولرمعمولا برای موتورهای هواخنک وماشینهای مسابقه ای استفاده میشود.اویل کولر درجه حرارت روغن رادرمحدوده ایمن نگه میدارد. امروزه اغلب ماشینهای مدرن ممکن است ازاویل کولراستفاده نکنند