كيفية عمل نظام التبريد فيالسيارة

How Car Cooling Systems Work

وهو موضوع مترجم للملف الموجود على الموقع أدناه:

Introduction . مقـدمــــة 1 تطورتgasoline engines محركات الكازولينبالرغم من أن

كثيرا ، لكنها حتى اآلن ليست لديها الكفاءة لتحويل الطاقةالكيميائية إلى قوة ميكانيكية.

%( تحول إلى70 )ربما محركات الكازولينمعظم الطاقة في األساسية هيcooling system نظام التبريدحرارة ، ومهمة

االهتمام في تلك الحرارة.

تسير على الطريق العام ، باستطاعتهسيارة في نظام التبريدإنتشتيت حرارة كافية لتسخين بيتين من الحجم المتوسط!! .

هو الحفاظ على حرارةلنظام التبريدإن العمل األساسي المحرك في الوضع الطبيعي عبر تشتيت الحرارة الزائدة إلى

أيضا وظائف أخرى مهمة. لنظام التبريدالهواء ، ولكن

الموجود في السيارة في أفضل حاالتهengine المحركيعمل على درجات حرارة عالية.

، فإن مكونات المحرك تضعفبارداوعندما يكون المحرك أكثرemits وانبعاثاتهبسرعة، وتكون كفاءته )مردوده( أقل،

يسمحتلوثا. إذا فهناك وظيفة أخرى لنظام التبريد وهي: أن للمحرك بأن يسخن بأسرع سرعة ممكنة، ثم الحفاظ على درجة

. الحرارة هذه ثابتة

The Basics . األساسيات يحترق الوقود بشكل ثابت. والكثير منمحرك السيارة،في داخل

نظام العادمالحرارة الناتجة عن هذا االحتراق، تخرج مباشرة من exhaust system ولكن القليل منها تسحب ، soakإلى

المحرك لتسخينه.

يعمل المحرك بشكل جيد، عندما تكون درجة حرارة سائل تبريدهcoolant م( . عند درجة الحرارة هذه : 93 ف أو )200 , حوالي

حجرة )غرفة( االحتراقتكون combustion chamber الوقود، مما يساعدvaporizeحارة بما فيه الكفاية لتبخير

على احتراق أفضل ونواتج احتراق أقل. تزييتالزيت المستعمل في lubricateالمحرك لديه

( ، لذلك فإن أجزاءthinner أرقلزوجة منخفضة )يكون المحرك تتحرك بحرية أكثر، وبالتالي فإن المحرك يفقد

أقل لتحريك مكوناته الداخلية. power طاقة إهتراءتآكل أو wear.أقل لألجزاء المعدنية

التبريد من أنظمة تبريد موجودة في السيارات: نوعينهناك بالسائل والتبريد بالهواء :

: Liquid Cooling . التبريد بالسائل 1

في نظام التبريد بالسائل في السيارات، يمر السائل خالل

في المحرك. وخاللpassagewaysأنابيب وممرات داخلية مرور هذا السائل في المحرك الحار، فإنه يمتص الحرارة منه وبالتالي يبرده. وبعد خروج السائل من المحرك، فإنه يمر من

heat exchanger or radiator المبادل الحراري أو المبردخالل ، والذي يقوم بنقل الحرارة من السائل إلى الهواء الذي يمر من

خالل المبادل.

: Air Cooling . التبريد بالهواء 2

تستعمل السيارات القديمة وقليل من السيارات الحديثة نظام التبريد بالهواء، بدال من تدوير السائل من خالل المحرك. تغطى

( بزعانف من األلمنيوم والتي تنقلEngine Block )كتلة المحرك (. وتقوم مروحة قويةCylinder )األسطوانةالحرارة بعيدا عن هذه الزعانف، وبالتالي تقوم بتبريدoverبدفع الهواء عبر

المحرك عبر نقل هذه الحرارة إلى الهواء.

Plumbing . التمديدات التمديداتيحتوي نظام التبريد في السيارة على الكثير من

plumbingسوف نبدأ من عند المضخة ، ثم سنكمل طريقنا عبر . باقي أجزاء النظام ، وفي األقسام القادمة سوف نتحدث عن كل

قسم من هذا النظام بتفصيل أكثر.

،engine block كتلة المحرك السائل إلى Pump المضخةتضخ حيث تجعله يمر من خالل الممرات الموجودة في المحرك حول

أسطوانة ، وبعد ذلك، يعود عبر رأس cylinder األسطوانة . cylinder head المحرك

متى يخرجthermostat" الترموستاتيقرر منظم الحرارة "السائل من المحرك.

السائل إلى المضخة مباشرة،الترموستات حول التمديداتتعيد فإنما كان مفتوحا،. وإذا منظم الحرارة مغلقاإذا ما كان

. المضخة أوال ثم يعود إلى radiator المبردالسائل يمر عبر

لنظامseparate circuit دارة )تمديدات( منفصلةهناك أيضا رأس )التمديدات( تأخذ السائل من الدارةالتدفئة. هذه

وبعد ذلكheater core وشيعة المسخن وتمرره عبر األسطوانة. المضخةترجعه إلى

اضغط هنا لمشاهدة الفالش " لرؤية السائل يندفع عبر المحرك عندماStartاضغط على "

يسخن المحرك.

automatic نواقل الحركة األوتوماتيكيفي السيارات ذات transmissionsمن الطبيعي أن توجد هناك دارة منفصلة ،

oil. أن الزيت radiator المبردلتبريد سائل ناقل الحركة ضمن في ناقل الحركة يتم ضخه من قبل ناقل الحركة عبر مبادل

حراري ثاني الموجود داخل المبرد.

Fluid . السائل درجات من wide variety ظروف مختلفةتعمل السيارات في

، من درجة أعلى بقليل من درجةtemperatures الحرارة السائل م(. لذلك فمهما كان 38 ف )100التجمد وحتى درجة

fluidالمستخدم لتبريد المحرك، يجب أن يكون ذو درجة تجمد منخفضة جدا ، ودرجة غليان عالية، وأن تكون لديه القدرة على

. heat الحرارةحمل الكثير من

،Water الماءان أحد السوائل األكثر فعالية لحمل الحرارة هو إال أنه يتجمد على حرارة مرتفعة نسبيا ليتم استخدامه لتبريد

المحركات. لهذا فإن السائل الذي تستعمله معظم السيارات هو ethylene واإليثيلين جالي كولعبارة عن مزيج من الماء

glycol( وصيغته C2H6O2 والذي يعرف أيضا بـ ، )مضاد التجمد

antifreeze .

وهكذا بإضافة اإليثيلين جالي كول إلى الماء فإن درجتي التجمد .. انظر الىsignificantly بشكل ملحوظوالغليان تتحسن

الجدول التالي :

إلى250 من coolant سائل التبريديمكن أن تبلغ درجة حرارة م(. وحتى مع إضافة اإلثيلين جالي كول،135 إلى 121 ف )275

فإن درجات الحرارة هذه سوف تجعل سائل التبريد يغلي، لذلكيجب عمل شيء ما لرفع درجة غليانه.

في نظام التبريد لرفع درجةpressure الضغطيتم استعمال . لكن عندما ترتفع درجة غليانcoolant سائل التبريدغليان

، فإن درجة غليانpressure cooker وعاء الضغطالماء في سائل التبريد ترتفع إذا ما تمت عملية الضغط في النظام.

رطل لكل15 إلى 14معظم السيارات يكون حد ضغطها من م( ،8 ف )45(، والتي ترفع درجة الغليان الى psiبوصة مربعة )

درجات الحرارةwithstand تحمللذلك يستطيع سائل التبريد العالية.

to لمقاومة التآكليحتوي مضاد التجمد أيضا على إضافات resist corrosion.

Water Pump . مضخة الماء مضخة الماء هي مضخة طرد مركزية بسيطة، تشغل بواسطة

للمحرك. تقومcrankshaft متصل بالعمود المرفقي beltسير runningمضخة الماء بتدوير السائل عندما )يعمل( يدور

المحرك.

مضخة طرد مركزيه مثل الستعمله في سيارتك اضغط هنا لمشاهدة الفالش

centrifugal forceتستعمل مضخة الماء قوة الطرد المركزية عندما تدور، مما يؤدي إلىoutsideإلرسال السائل للخارج

بشكلcenterسحب السائل من )األجزاء الداخلية( المركز مستمر.

تقع فتحة دخول المضخة بالقرب من المركز، وذلك لكي يضربhits السائل العائد من المبرد )الراديتور( شفرات vanes

شفرات المضخة السائل إلى خارجflingالمضخة. وتدفع المضخة، حيث تقوم بإدخاله إلى المحرك.

السائل الخارج من المضخة ، اوال من خالل كتلةflowsيجري ،cylinder head ورؤوس أسطواناته engine blockالمحرك

، وفي النهاية يعود إلى المضخة. radiatorثم يعبر إلى المبرد

Engine . المحرك ممرات داخليةتحتوي كتلة المحرك ورؤوس األسطوانات على

passageways صبت عديدة، عملت أو castبهذا الشكل لكي هذهdirect )تقود( توجهتسمح للسائل بالمرور بداخلها.

الحرجةالممرات سائل التبريد إلى )أخطر( معظم األماكن critical .في المحرك

الحظ أن جدران المحرك رقيقة جدا وأن أغلب كتلة المحركمجوفة )مثقبة(

يمكن أن تصل درجة الحرارة في حجرة )غرفة( االحتراق داخل م( ، لذلك فإن تبريد المنطقة2500 ف )4500المحرك إلى

)خطر جدا(. critical حرجاحول األسطوانة

حرجة بشكلexhaust valves صمامات العادمالمناطق حول )المساحة(الفراغخاص )مناطق أساسية هامة(، وتقريبا كل

spaceداخل رؤوس األسطوانة حول الصمامات والتي ال حاجة ، يتم ملئها بسائل التبريد. structure الهيكللها في

إذا تم تشغيل المحرك بدون سائل تبريد لفترة طويلة ، فإنه . وعندما يحدث هذا، فإن المعدن يصبحseize "يكربج" يتوقف

piston المكبس لدرجة أنه من الممكن أن يلتحم hot حارا جدا كاملتدمير . وهذا يعني عادة cylinder باألسطوانة

destruction .للمحرك

رأس المحرك أيضا يحتوي على ممرات داخلية كبيرة للتبريد

نظامdemands on الحاجة إلىإحدى الطرق المثيرة لتخفيض التبريد، هو بتخفيض كمية الحرارة التي تنتقل من حجرة )غرفة(

االحتراق إلى أجزاء المحرك المعدنية.

يتم عمل ذلك في بعض المحركات، بتغطية الجزء الداخلي العلوي thin رقيقة من )الخزف( السيراميكمن رأس األسطوانة بطبقة

layer of ceramic .

للحرارة، وبذلكpoor conductor موصل سيئالسيراميك تنتقل حرارة أقل إلى األجزاء المعدنية للمحرك ، وكذلك يتم

طرد الجزء األكبر منها عبر العادم.

Radiator . المبرد heat المبادالت الحراريةالمبرد )الراديتور( هو نوع من أنواع

exchangerوهو مصمم لنقل الحرارة من سائل التبريد الحار . والذي يمر من خالله إلى الهواء الذي يمر من خالل المبرد

. fan المروحةبواسطة

األلمنيوممعظم السيارات الحديثة تستخدم مبرد مصنوع من aluminum زعانف . وهذه المبردات تصنع بلحم finsرقيقة من

األلمنيوم إلى أنابيب عريضة من األلمنيوم.

يتدفق سائل التبريد من مدخل المبرد إلى مخرجه خالل العديد . وتقومparallel متوازيمن األنابيب المصفوفة في ترتيب

الحرارة من األنابيب ، ومن ثم بنقلهاconduct بسحبالزعانف إلى الهواء المار من خالل المبرد.

أحيانا يكون لهذه األنابيب نوع من الزعانف موضوعة بداخلها

االضطرابية ، والتي تقوم بزيادة الحركة turbulatorتسمى turbulence .للسائل الذي يتدفق داخل األنابيب

إذا ما تدفق السائل بسهولة وبطئ في داخل األنابيب، فإن مباشرةالسائل الذي يلمس األنابيب فقط، هو الذي سوف يبرد

directly .

تعتمد كمية الحرارة التي تنتقل من السائل إلى األنابيب التي يمر بها، على اختالف درجة الحرارة بين السائل واألنابيب التي يالمسها. لذلك إذا كان السائل المالمس لألنابيب يبرد بسرعة

فإن كمية أقل من الحرارة سوف يتم نقلها.

داخل األنابيب، فإنturbulence اضطرابيةوعبر تكوين حركة السائل سوف يختلط ببعضه، مما يجعل درجة حرارة السائل التي

تالمس األنابيب في األعلى، وبذلك يتم التخلص من كمية أكبر بشكلمن الحرارة، وكذلك يتم استعمال السائل بداخل األنابيب

. effectively فعال

صورة للمبرد )الراديتور( تظهر جانب الخزان مع مبرد ناقلالحركة

عادة يكون للمبرد )الراديتور( خزان على كل جهة، وبداخل هذا . transmission cooler مبرد ناقل الحركةالخزان يوجد

في الصورة أعاله، يمكن أن تشاهد المدخل والمخرج والذي منه يدخل زيت ناقل الحركة إلى المبرد. يبدو مبرد ناقل الحركة مثل

، ولكن بدال منradiator within a radiator مبرد داخل مبرد

سائل يتبادل الحرارة مع oil الزيتتبادل الحرارة مع الهواء، فإن .radiator المبرد الذي بداخل coolant التبريد

Pressure Cap . غطاء الضغط غطاء المبرد نقطة غليان سائلincreases يزيدفي الحقيقة،

م(. 8 درجة ف )45التبريد عن ما قبل، حوالي

بنفس الطريقة التي يزيدكيف يعمل هذا الغطاء البسيط ذلك؟فيها وعاء الضغط درجة الغليان للماء.

صمام إطالق للضغطفي الحقيقة أن الغطاء عبارة عن pressure release valveوالذي يضبط في السيارات إلى ،

. تزيد نقطة غليان الماء عندما يكون الماء تحتpsi 15حوالي الضغط.

رسم مقطعي لغطاء المبرد وخزان الفائض اضغط هنا لمشاهدة الفالش

يتمدد السائل في داخل نظام التبريد، فإنه heats يسخنعندما expands .مما يولد ضغطا

إال من عند الغطاء، لذلك فأنescape يخرجال يمكن للضغط أن على الغطاء يحدد الضغطspring النابضضبط أو تعيير

االعظمي بداخل نظام التبريد.

فإن الضغط يدفع الصمام ألنpsi 15وعندما يصل الضغط إلى يفتح، مما يسمح لسائل التبريد بالخروج من نظام التبريد.

وينتقلoverflow أنبوب الفائضيمر سائل التبريد هذا من خالل . overflow tank خزان الفائضإلى أسفل

وهذا الترتيب يبقي الهواء خارج نظام التبريد. عندما يبرد المبرد )الراديتور( ، فإنه يحدث نوع من الفراغ في داخل نظام التبريد

،loaded valve صمام التحميلوالذي يقوم بسحب وفتح نابض والذي يسحب الماء الى الوراء من اسفل الخزان الفائض إلى

.expelled طرده الماء الذي تم replace ليحل محلالداخل

Thermostat . منظم الحرارة 9

( الرئيسي هو السماحالترموستاتأن عمل منظم الحرارة ) للمحرك بأن يسخن بسرعة وأن يحافظ على درجة حرارة

. ويتم ذلك بتنظيم كمية الماء التيconstant ثابتةالمحرك هذه تمر بالمبرد.

مخرج المبردblocked قفلفي درجات الحرارة المنخفضة يتم recirculated اعادة تدوير ، ويتم completely بشكل كامل

سائل التبريد خالل المحرك فقط.

195 الى 180عندما ترتفع درجة حرارة سائل التبريد إلى مابين (،الترموستات م( فإنه يتم فتح منظم الحرارة )91 الى 82ف )

مما يسمح للسائل بالمرور في المبرد. وعندما تصل درجة حرارة م( فإن103 الى 93 ف )218 إلى 200سائل التبريد مابين

. all the way طوال الوقتمنظم الحرارة يبقى مفتوح

وضعية إغالق وفتح منظم الحرارة

إذا ما أتيحت لك الفرصة لتختبر منظم الحرارة، فإن مراقبته .impossible مستحيالشيء مدهش، ألن ما يفعله يبدو عمال

يمكنك وضع أحدها في وعاء يحوي ماء مغلي على الفرن، وحالما يسخن فإن صمامه يفتح حوالي بوصة ، ويبدو كما لو كان سحرا !

إذا ما أردت تجربة ذلك بنفسك، فاذهب إلى محل بيع قطع غيار سيارات واشتري منظم حرارة بعدة دوالرات ثم قم بعمل

التجربة.

إن سر منظم الحرارة يكمن في األسطوانة الصغيرة الموجودة بالشمععلى جانب المحرك من الجهاز. هذه األسطوانة مملوءة

wax ف ) بعض المنظمات180 والذي يبدأ بالذوبان عند درجة ف هي الدرجة180األخرى تفتح عند درجات حرارة مختلفة،

الموصى بها(.

وهناك قضيب متصل بالصمام يضغط على هذا الشمع. وعندما يذوب الشمع، فإنه يتمدد بشكل ملحوظ، مما يدفع القضيب

لخارج األسطوانة، مما يؤدي إلى فتح الصمام.

How كيفية عمل منظم الحرارةإذا ما كنت قد قرأت موضوع Thermometers Work والقشة وعملت تجربة القارورة straw

فسوف ترى هذه العملية - يتمدد الشمع بشكل كبير بسبب أنهيتحول من جامد إلى سائل بفعل الحرارة.

البيوت الزجاجيةتستعمل نفس التقنية في الفتحات اآللية في greenhouse ونوافذ السقف skylightsانظر الى هذه .

الصفحة لمزيد من المعلومات )ارجع الى الموقع االصلي(. فيهذه األجهزة يذوب الشمع في درجة حرارة أقل.

Fan . المروحة 10 التحكم بهامثل منظم الحرارة فإن المروحة تحتاج إلى

controlled .إلبقاء المحرك على درجة حرارة ثابتة

مراوح Front-wheel drive المقادة بالدوالب االماميللسيارات بوضع أفقي ألن المحرك عادة يكون electric fans كهربائية

transverselyوذلك يعني أن عمود إخراج القوة في المحرك ، موجه إلى جانب السيارة.

يتم التحكم بالمراوح في السيارة إما بواسطة مفتاح حراري أو بواسطة كمبيوتر المحرك ، ويتم تشغيلهما عندما ترتفع درجة

حرارة سائل التبريد فوق الدرجة المحددة. ويتم إطفائها عندماتنخفض درجة حرارة السائل إلى ما تحت هذه النقطة.

مروحة التبريد

ذاتRear-wheel drive المقادة بالدوالب الخلفيالسيارات مراوح تبريد يتم تحتوي على longitudinal الطوليةالمحركات

، هذهengine-driven cooling fans تحريكها بواسطة سير حراري لزج يتحكم بها. clutch فاصلالمراوح تحتوي على

المروحة، في مواجهةhub محوروهذا الفاصل موضوع في الهواء القادم إلى المبرد. هذا الفاصل اللزج الخاص يشبه إلى

التي يمكن أنviscous coupling أداة الوصل اللزجةحد ما تجدها في بعض سيارات الدفع الرباعي.

Heating System . نظام التدفئة 11 ترتفعقد تكون سمعت النصيحة التي تقول أنه إذا كانت سيارتك

المسخن فقم بفتح جميع النوافذ وشغل overheating حرارتهاheater عند أعلى درجة والمروحة at full blast .

الحقيقةفي Heating System نظام التدفئةوهذا بسبب أن نظام mirrors يعكس والذي secondary ثانوينظام تبريد

في السيارة. main cooling system التبريد الرئيسي

تمديدات المسخن

عدادات والذي يوجد في لوحة heater المسخنإن مركز dashboard مبرد صغير السيارة، في الحقيقة عبارة عن small

radiator .

مركزبدفع الهواء من خالل heaterالمسخن تقوم مروحة passenger مقصورة الركابومن ثم إلى heater coreالمسخن

compartment :في السيارة

مركز المسخن عبارة عن مبرد )راديتور( صغير

بإرجاع سائل التبريد الحار heater core مركز المسخنيقوم إلى المضخة - لذلك cylinder head رأس األسطوانةالقادم من

يعمل بشكل عادي سواء كان منظم heater المسخنفإن الحرارة مفتوحا أم مغلقا.