دورة التبريد

دورة التبريد

لمنع زيادة سخونة مكونات المحرك نتيجة لارتفاع درجات الحرارة والإنضغاط فانه ينبغى تبريده فى مناطق حيزات الإحتراق والأسطوانات , والعمل على تسريب الحرارة الزائدة منه .

أولاً : التبريد الداخلى :

حيث تعمل الكباسات على تسريب جزء كبير من حرارة الإحتراق التى تمتصها , إلى زيت التزييت وجدران الأسطوانات . وفى هذا المجال يتفوق الكباس المصنوع من المعادن الخفيفة على الكباس المصنوع من الحديد الزهر نتيجة لموصليته العالية للحرارة , كما ينتقل جزء من الحرارة المتراكمة إلى الغازات الجديدة المسحوبة .

ولمقابلة التدفق الحرارى إلى جدار الأسطوانة يجب استخدام أسطوانات مصنوعة من المعادن الخفيفة مع طلاء أسطحها الفعالة بالكروم . ويؤدى التسريب الجيد للحرارة بهذه الطريقة إلى زيادة الإنضغاط بحوالى 10 % دون أى زيادة فى إحتمالات الخبط (الفرقعة) , وفى الوقت نفسه يمكن زيادة قدرة خرج المحرك بحوالى 7 % مع التقليل من إستهلاك الوقود .

والطلاء الصلد بالكروم خير وسيلة للتقليل إلى حد كبير من تآكل الأسطح الفعالة من الأسطوانات , وحلقات الكباس كذلك .

وتتوقف مشاكل الفنية للتبريد الداخلى على مدى الضبط الصحيح للمغذى (الكاربوراتير) . فالإمداد غير الكافى بالوقود (الخليط المفتقر) يتسبب فى زيادة سخونة المحرك , ويؤدى فى الوقت نفسه إلى زيادة التآكل .

ثانياً : التبريد بالمياه :

يستخدم الماء كعنصر وسيط لتسريب حرارة المحرك إلى الهواء . وفى هذه الحالة تحاط مكونات الأسطوانات ورأس الأسطوانات – المطلوب تبريدها – بقمصان تدور فيها مياه التبريد فتمتص الحرارة . وبعد ذلك تدفع المياه الساخنة إلى المشع ( الرادياتير ) حيث تنتقل حرارتها إلى الهواء المار خلاله .

ويمكن إتمام دوران المياه إما أوتوماتيكياً أو جبرياً , ولذلك يجب التفريق بين التبريد بالمثعب الحرارى (تيارات الحمل) وبين التبريد الجبرى .

والتبريد بالمثعب الحرارى مبنى على أن الوزن النوعى للماء الساخن أقل منه للماء البارد , وبذلك فهو يرتفع دائماً أوتوماتيكياً إلى أعلى مسبباً حركة دوران مستمرة . ولذلك ينبغى أن تكون فتحة خروج الماء فى أعلى موضع بالمحرك , أى فوق رأس الأسطوانات , بينما تكون فتحة دخول الماء البارد فى أسفل موضع بالدثار المائى .

وتصمم مساحة مقطع ممرات المياة بحيث تكون اكبر ما يمكن حتى لا تعوق حركة دوران مياه التبريد . ومن ثم فإن التبريد بالمثعب الحرارى يتطلب وجود حيزات مياه ومشعات (رادياتير) أكبر نسبياً مما فى حالة التبريد الجبرى .

وجدير بالذكر أن المشع (الرادياتير ) فى حالة التبريد بالمثعب الحرارى يكون دائماً مملوء بالماء حتى نهايته , أى أن فتحة الخروج من المحرك إلى المشع يجب أن تكون مغطاه بالماء . وينبغى عدم إعاقة حركة مرور مياه التبريد , وإلا أختزنت المياه الساخة فوق الأسطوانات مؤدية إلى زيادة سخونة المحرك وغليان مياه التبريد .

ولكفالة الأنتقال الجيد للحرارة من الأسطح الفعالة للأسطوانات ورأس الأسطوانات إلى الماء , فانه يجب التقليل من تخانة الجدران المعدنية الفاصلة (أى جدران الأسطوانات ورأسها) , وجعلها رقيقة على قدر الإمكان . ولكن تحد من هذه التخانة متطلبات السباكة وضرورة الحصول على المعدن الكافى لإعادة خرط (تجويف) الأسطوانات . ولذلك تكون تخانة جدران الأسطوانات ورأس الأسطوانات من 6 – 8 مم (حسب حجم الأسطوانات ) .

ويصمم دثار (قميص) المياه حول السطح الفعال للأسطوانة حتى منطقة النقطة الميتة السفلى لكى يسمح للماء بالإحاطة بالأسطوانة من جميع جوانبها . وتتيح دورة التبريد بالمياه سباكة جميع الأسطوانات فى كتلة واحدة , ويمكن إحاطة رأس الأسطوانة بالمياه بصفة خاصة عند الجدار الخالرجى لفرااغ الإحتراق . فهى تتلقى مياه التبريد الواردة إليها من كتلة الأسطوانة عن طريق الفتحات العلوية الموجودة بالسطح الملاصق الكائن بين كتلة الأسطوانة ورأسها .

ولذلك يجب قطع فتحات لمرور المياه فى الحشية (الجوان) الموجودة بها . والمصنوعة من النحاس والأسبستوس . وينبغى إحكام هذه الفتحات تماماً لمنع التسرب عن طريقها , وإلا دخلت مياه التبريد فى الأسطوانات مؤدية إلى حدوث الطرق (الدق) المائى , وبالتالى تلف المحرك كلية .

وفى دورة التبريد الجبرى تدفع مياه التبريد عن طريق مضخة طاردة مركزية موجودة فى مسارها وتستمد حركتها من المحرك . ونظراً لأن المضخة تكسب مياه التبريد سرعة فى سريانها , لذلك يمكن تقلقل المقاطع المستعرضة لممرات (المجارى) المياه فى هذه الحالة عنها فى حالة التبريد بالمثعب الحرارى . وعلى أى حال فالدورتان متماثلتان من حيث التجهيز والمكونات الأساسية .

وقد تركب المضخة فى مسار المياه الباردة أو الساخنة , أى فى الجزء العلوى أو السفلى من المحرك . وصندوق الحشو الموجود على عمود المضخة هو الذى يتسبب غالباً فى الفقد الذى يحدث فى مياه التبريد . ولذلك ينبغى بذل عناية خاصة لمراقبة دورة التبريدتشغيله , فعند حدوث تسربات منه يجب إحكام رباط الحشو أو إستبداله . وعلاوة على ذلك يجب تزييت عمود المضخة فى فترات دورية منتظمة لتفادى إلتصاقه (زرجنته) .دورة التبريد

وتتميز مضخات مياه التبريد الحديثة بعدم حاجتها إلى إجراءات صيانة , بمعنى أنها لا تحتاج إلى تزييت أو ضبط . ولا يستخدم فيها الحشو الرصاصى لمنع التسرب , وإنما تستخدم جلبة من رتبة خاصة من المطاط تتميز بمقاومتها الفائقة للتآكل بالإحتكاك (البلى) .

ويعمل المشع (الرادياتير ) كمبادل حرارى بين مياه التبريد الساخنة وبين الهواء . وهناك فرق – من حيث التصميم – بين المشع الأنبوبى (ذى الأنابيب) وبين المشع المضلع .

فالمشع الأنبوبى – أو المشع ذو الأنابيب الخيشومية – مصنوع من عدد كبير من الأنابيب الرأسية المرتبة إلى جانب بعضها البعض , والتى يتخذ مقطعها الشكل البيضى.

وهى تتخلل عدة ألواح رقيقة تعمل بمثابة ضلوع , وهذه الأنابيب ملحومة بسبيكة قصدير من نهايتها العلوية بالخزاتن العلوى للمشع . ومن نهايتها السفلية بالخزان السفلى له . وتسرى مياه التبريد خلال الأنابيب , بينما يتخلل هواء التبريد الأضلع المرتبة فى وضع أفقى . وتتميز هذه المشعات بإمكان سريان المياه فيها فى خطوط مستقيمة , وخلوها من المنحنيات التى تعترض مرور هذه المياه , ولذلك فهى قلما تنسد أو تتكون فيها الرواسب المعتادة كما أنها سهلة التنظيف .

ويتميز هذا النوع من المشعات بتحملية كبيرة , نظراً لأن عدد الدرزات (الدسرات) الملحومة فيه قليل . وأنسب استخدام له فى اللوارى (عربات النقل) والجرارات . بالإضافة إلى ذلك فمقاومته للضغوط الداخلية كبيرة .

أما المشع المضلع فيتكون من عدد كبير من الرقائق المعدنية المموجة والمرتبة دائماً على هيئة أزواج وتتباعد عن بعضها البعض بمسافة محددة . وأسطح هذه الرقائق مقصدرة بأكملها من الأمام والخلف بطريق الغمس . كما أن نهاياتها ملحومة بالقصدير من أعلى بالخزان العلوى ومن أسفل بالخزان الفلى . ويعيب هذا النوع من المشعات ضعف مقاومته للصدمات والضغوط الداخلية . وممرات المياه فيه متعرجة وضيقة , وبالتالى فهى أكثر إحتمالاً للإعاقة والإنسداد بالرواسب المتكونة .

ولكفالة التوصل إلى التبريد الكلافى والمناسب لجميع ظروف التشغيل , فإن هواء التبريد المار خلال المشع يتوافر جزء منه من الريح المتولدة فى أثناء السير , فى حين تمد بالجزء الآخر من المروحة الدائرة المركبة خلف المكشع . والتى تستمد حركتها من المحرك عن طريق سير على شكل حرف V . وعند السير بسرعات عالية تمد الريح بكمية كبيرة وكافية من هواء التبريد , أما عندما تكون سرعات القيادة منخفضة – وخاصة عند صعود المرتفعات – فيقع عبء الإمداد بالجزء الأكبر من هذا الهواء على المروحة . وللحصول على أنسب سريان للهواء خلال المشع ينبغى أن تكون المروحة ذات قدرة وحجم مناسبين , وأن تركب بحيث تكون أقرب ما يمكن من المشع .دورة التبريد

ويتطلب الأمر تدبير وسيلة للتحكم فى الأمداد بهواء التبريد نظراً لأختلاف أحمال المحرك فى أثناء التشغيل , واختلاف درجات الحرارة الهواء الخارجى صيفاً وشتاء . ولا يكون تشغيل أى محرك جيداً وأقتصادياً إلا إذا كانت درجة حرارة التشغيل 80-90 درجة م على الأقل .دورة التبريد

وتتسبب درجات الحرارة التى تقل عن ذلك – أى عندما يكون المحرك مبردةاً أكثر من اللازم – فى نشوء خلوص كبير بالكباسات عند السير , مما يؤدى إلى إتلاف زيت التزييت نتيجة لتخفيفه , وإلى حدوث تآكل بالإحتكاك كبير . وأما إذا سخن المحرك أكثر من اللازم فإنه يتسبب فى إلتصاق (قفش) الكباسات , وحدوث الإشعالات نتيجة لتوهج سطحها .

ويمكن إجراء التحكم فى درجة حرارة مياه التبريد بإحدى طريقتين :دورة التبريد

■إما بإيقاف الإمداد بالهواء – أى بتغطية المشع (شتاء)

■أو أوتوماتيكياً بوضع صمام فى دورة التبريد بحيث يمكن التحكم فيه بواسطة ثرموستات .

ويوقف الأمداد بالهواء بواسطة غطاء المشع الذى يزود فى منتصفه بهوايات تفتح أو تقفل – حسب الحال – بما يتماشى مع درجة الحرارة الخارجية , كما أنه يمكنها التحكم فى مساحة سطح التبريد .

ويغطى سطح المشع بإحدى طريقتين :دورة التبريد

■إما بستارة يمكن إسدالها أو طيها عن طريق شداد سلكى (حبل)دورة التبريد

■أو بمصراع (شيش) يتكون من عدد من شرائط معدنية مرتبة وتدور حول مفصلات فى وضع رأسى ويمكن تشغيلها عن طريق أذرع لتسمح بتغطية المشع جزئياً أو كلياً .

وفى كلتا طريقتى تغطية المشع ميكانيكياً ينبغى تركيب ثرموستادورة التبريدت يمكنه مراقبة درجة حرارة مياه التبريد والتحكم فيها .

ويجرى التحكم الأوتوماتيكى بتركيب ثرموستات فى دورة التبريد عند المدخل – أى عند أكثر أجزائها سخونة , وهو الجزء الموجود بين المحرك وبين فتحة دخول المشع . ويشتمل الثرموستات أساساً على صندوق محكم , جدرانه الجانبية الأسطوانية مموجة , وهومملوء بسائل يسهل تبخرة عند تسخينه , ويولد ضغطاً كافياً لتمدد الصندوق نتيجة لزيادة ضغطه الداخلى . بسائل يسهل تبخره عند تسخينه , ويولد ضغطاً كافياًُ لتمدد الصندوق نتيجة لزيادة ضغطه الداخلى .

ويتصل قاع الصندوق بالصمام بحيث يغلق هذا الصمام عندما يكون الصندوق بارداً , وحينئذ يعود الماء الوارد من المحرك إليه (أى المحرك) مباشرة عن طريق الممر دون الدخول فى المشع . وعندما تزداد سخونة المياه يبدأالصمام فى الفتح تدريجياً ليسمح بمرور مياه التبريد الساخنة إلى المشع عن طريق الممر . وينبغى ضبط الثرموستات عند درجة حرارة معينة (80درجة م)حتى يمكنه العمل أوتوماتيكياً .

وبمرور الوقت تتراكم الرواسب التى يحملها الماء الساخن على جدران المشع والمحرك , وبالتالى تضيق الممرات وتتناقص قدرة المشع على التبريد , فتبدأ مياه التبريد فى الغليان – عند الأحمال الصغيرة للمحرك . ولذلك ينبغى غسل المشع وتنظيفة من وقت لآخر .