Radyatör (motor soğutma)

Radyatörler, içten yanmalı motorları soğutmak için, özellikle otomobiller olmak üzere aynı zamanda piston- motorlu uçak, demiryolu lokomotifleri, motosikletler, sabit üretim tesisi veya bu tür bir motorun benzer herhangi bir kullanımı için kullanılan ısı eşanjörleridir.

İçten yanmalı motorlar genellikle soğutulur motor soğutucusu adlı bir sıvının, ısıtıldığı motor bloğu içinden, ardından bir radyatör atmosfere ısı kaybeder ve daha sonra motora geri döner. Motor soğutma sıvısı genellikle su esaslıdır ancak yağ da olabilir. Motor soğutma sıvısını sirküle etmeye zorlamak için bir su pompası ve ayrıca radyatörden havayı zorla geçirmek için bir eksenel fan kullanmak yaygındır.

Sıvı soğutmalı içten yanmalı motor lu otomobillerde ve motosikletlerde, motor ve silindir kapağı içinden geçen kanallara sıvı soğutma sıvısının pompalandığı bir radyatör bağlanır. Bu sıvı su olabilir (suyun donmasının muhtemel olmadığı iklimlerde), ancak daha yaygın olarak iklime uygun oranlarda su ve antifriz karışımıdır. Antifriz'in kendisi genellikle az miktarda korozyon önleyici ile etilen glikol veya propilen glikol'dur.

Radyatör, içerideki sıvıdan dışarıdaki havaya ısı aktarır, böylece sıvı soğur, bu da motoru soğutur. Radyatörler ayrıca sıklıkla otomatik şanzıman yağı, klima soğutucu, emiş havasını ve bazen motor yağı veya hidrolik direksiyon sıvısını soğutmada kullanılır. Radyatörler genellikle, örneğin bir ön ızgara arkasında olduğu gibi, aracın ileri hareketinden hava akışını aldıkları bir yere yerleştirilir. Motorların orta veya arkaya takıldığı durumlarda, yeterli hava akışını sağlamak için radyatörü bir ön panjur arkasına takmak, uzun soğutma sıvısı boruları gerektirse de yaygındır. Alternatif olarak, radyatör aracın üst kısmındaki akıştan veya yana takılı bir ızgaradan da havayı çekebilir.

Otobüsler gibi uzun araçlar için, yan hava akımı en çok motor ve şanzımanın soğutulmasında, üst hava akımıysa klima soğutmasında çok yaygın kullanılır.

Otomobil radyatörleri, hacme göre büyük yüzey alanı veren, birçok dar geçiş yoluyla bir çekirdek ile birbirine bağlanan bir çift metal veya plastik kolektör tankından yapılır. Bu çekirdek genellikle kanallar oluşturmak için preslenmiş ve birlikte lehimli yığılı metal levha katmanlarından yapılır. Uzun yıllar boyunca radyatörler, pirinç başlıklara lehimlenmiş pirinç veya bakır çekirdeklerden yapıldı.

Modern radyatörler alüminyum göbeklidir ve genellikle contalı plastik başlıklar kullanarak paradan ve ağırlıktan tasarruf sağlar. Bu yapı daha kolay bozulur ve geleneksel malzemelerden daha zor onarılır.

Daha önceki yapım yöntemi petek radyatördü. Yuvarlak borular uçlarından altıgenler şeklinde dövülür sonra bir araya istiflenir ve lehimlenirdi. Sadece uçlarına dokundukları için bu içinden birçok hava borusunun geçtiği katı bir su deposunu oluştururdu.

Radyatörler önceleri yalnızca termosifon etkisi ile yönlendirilen aşağı doğru dikey akışı kullandılar. Soğutma sıvısı motorda ısınır, yoğunluğu azalır ve böylece yükselirdi. Radyatör sıvıyı soğuttukça, sıvı yoğunlaşır ve aşağı iner. Bu etki, az güçlü sabit motorlar için yeterlidir ancak en eski otomobiller dışında yetersizdir. Doğal sirkülasyonun çok az debisi olduğundan, uzun yıllardır tüm otomobiller motor soğutma sıvısını dolaştırmak için santrifüj pompa kullandı.

Araç içindeki küçük bir radyatörü aynı anda çalıştırmak için genellikle bir valf veya bölme sistemi veya her ikisi birlikte kullanılır. Bu küçük radyatör ve ilgili hava fanına kalorifer peteği denir ve araç içini ısıtır. Radyatör gibi, kalorifer peteği de motordan ısıyı alarak çalışır. Bu nedenle, otomotiv teknisyenleri genellikle kullanıcılara ana radyatöre yardımcı olmak için motor hararet yaptığında hemen araç kaloriferini açıp en yüksek sıcaklığa getirmelerini tavsiye eder.

Modern otomobillerdeki motor sıcaklığı öncelikle mum- pelet tipi termostat, motor en uygun çalışma sıcaklığı değerine ulaştığında açılan bir valf tarafından kumanda edilir.

Motor soğukken termostat, motor ısındıkça soğutma suyu sıcaklığında değişiklikleri hissetmesi için küçük baypas akışı dışında kapatılır. Motor soğutma suyu, termostat tarafından sirkülasyon pompasının girişine yönlendirilir ve radyatör baypas edilerek doğrudan motora geri döndürülür. Suyun yalnızca motorda dolaşacak şekilde yönlendirilmesi, yerel "sıcak noktalardan" kaçınırken motorun en uygun çalışma sıcaklığına olabildiğince hızlı çıkmasını sağlar. Soğutucu sıvının sıcaklığı termostat çalışma sıcaklığına çıktığında termostat açılır ve sıcaklığın daha da yükselmesini önlemek için suyun radyatörden geçmesi sağlanır.

Optimum sıcaklıktayken termostat, motorun optimum sıcaklıkta çalışmaya devam etmesi için motor soğutma sıvısının radyatöre akışını kontrol eder. Sıcak bir günde ağır yükte dik bir yokuşu yukarı yavaşça çıkmak gibi en yüksek yük koşullarında, radyatörden geçen hava debisi az iken motor maksimum güce yakın güç vereceğinden termostat tam açık konuma gelir. (Radyatörden geçen hava debi hızı, ısıyı dağıtma kabiliyeti üzerinde etkisi büyüktür.) Tersine, soğuk bir gecede hafif bir gazla otoyolda hızla yokuş aşağı giderken, motor az güç ürettiğinden termostat neredeyse kapanır ve radyatör, motorun ürettiğinden çok daha fazla ısı kaybeder. Radyatörden çok soğutma sıvısı geçirmek, motorun aşırı soğumasına ve optimum sıcaklıktan daha az sıcaklıkta çalışmasına neden olarak yakıt verimliliği’nin azalmasına ve egzoz emisyonlarının artmasına neden olur. Ayrıca, herhangi bir bileşen (krank mili yatakları gibi) doğru boşluklarla birbirine uyacak şekilde termal genleşme dikkate alınacak şekilde tasarlanırsa, motor dayanıklılığı, güvenilirliği ve uzun ömürlülüğü bazen tehlikeye girer. Aşırı soğutmanın diğer bir yan etkisi, kalorifer veriminin düşmesidir ancak tipik durumlarda hala ortam sıcaklığından çok daha yüksek sıcaklıkta hava üfler. Bu nedenle termostat, motoru optimum çalışma sıcaklığında tutmak için aracın çalışma yükünde, hızında ve dış sıcaklıktaki değişikliklere yanıt vererek araç menzili boyunca sürekli hareket eder.

Eski model arabalarda, alkol veya aseton gibi uçucu bir sıvı içeren oluklu körük tipi bir termostat bulabilirsiniz. Bu tip termostatlar, yaklaşık 7 psi'nin üzerindeki soğutma sistemi basınçlarında iyi çalışmaz. Modern motorlu araçlar genellikle yaklaşık 15 psi'de çalışır, bu da körük tipi termostatın kullanımını engeller. Doğrudan hava soğutmalı motorlarda bu, hava geçişlerinde bir kanat valfini kontrol eden körüklü termostat için sorun değildir.

Radyatör boyutu ve radyatör fan tipi de dahil olmak üzere diğer faktörler motorun sıcaklığını etkiler. Radyatörün boyutu (ve dolayısıyla soğutma kapasitesi), aracın karşılaşabileceği en aşırı koşullarda (tam yükte sıcak bir günde dağa tırmanmak gibi) motoru tasarım sıcaklığında tutabilecek şekilde seçilir.

Radyatörden geçen hava debisinin, yaydığı ısı üzerinde etkisi önemlidir. Araç hızı, kabaca motor gücüyle orantılı olarak bunu etkiler, böylece kaba öz-düzenleyici geri bildirim verir. Motor tarafından ek soğutma fanı çalıştırıldığında bu aynı zamanda motor hızını da benzer şekilde izler.

Motorla çalışan fanlar, genellikle düşük sıcaklıklarda kayarak fan hızını azaltan tahrik kayışından gelen fan kavrama tarafından düzenlenir. Bu, fanı gereksiz yere çalıştırarak gücü boşa harcamayarak yakıt verimliliğini artırır. Modern araçlarda, soğutma hızının daha fazla düzenlenmesi ya değişken hızlı ya da çevrimli radyatör fanlarınca sağlanır. Elektrikli fanlar, bir termostatik anahtar veya motor kontrol ünitesi tarafından kontrol edilir. Elektrikli fanlar ayrıca düşük motor devirlerinde veya yavaş akan trafikte olduğu gibi sabitken iyi debi ve soğutma sağlar.

Viskoz tahrikli ve elektrikli fanların geliştirilmesinden önce motorlara her zaman radyatörden hava çeken basit sabit fanlar takılıydı. Ticari araç ve traktör gibi yüksek sıcaklıklarda ağır işleri yapabilmek için tasarımı büyük bir radyatör takılmasını gerektiren araçların motoru hafif yükler altında termostat varlığında bile büyük radyatör ve sabit fan nedeniyle termostat açılır açılmaz soğutma sıvısı sıcaklığında hızlı ve önemli bir düşüşe neden olduğundan genellikle soğuk havada serin çalışırlardı. Bu sorun radyatöre bir radyatör perdesi (veya radyatör örtüsü) takılarak çözülebilir ve radyatöre hava akışını kısmen veya tamamen engelleyecek şekilde ayarlanabilir. En basit haliyle perde, istenen kısmı kaplamak için radyatörün uzunluğu boyunca açılan tuval veya kauçuk gibi bir malzeme rulosudur. Birinci Dünya Savaşı dönemi S.E.5 ve SPAD S.XIII tek motorlu avcı uçakları gibi bazı eski araçlar, bir derece kontrol sağlamak için sürücü veya pilot koltuğundan ayarlanabilen bir dizi kepenk içerir. Bazı modern otomobillerde gerektiğinde soğutma ve aerodinamik arasında dengeyi sağlamak için motor kontrol ünitesi tarafından otomatik olarak açılıp kapatılan bir dizi kepenk bulunur.

İkinci Dünya Savaşı'ndan önce motor soğutucu genellikle suydu. Antifriz yalnızca donmayı kontrol etmek için kullanıldı ve bu genellikle yalnızca soğuk havalarda yapıldı.

Yüksek performanslı uçak motorlarındaki geliştirmeler, glikol veya su-glikol karışımlarının benimsenmesine yol açan daha yüksek kaynama noktalı geliştirilmiş soğutma sıvıları gerektirdi. Bunlar antifriz özellikleri için glikollerin benimsenmesine yol açtı.

Kuru çalışan taşma tankı, soğutma sıvısının buharlaşmasına neden olabilir ve bu da motorun bölgesel veya genel olarak aşırı ısınmasına neden olabilir. Silindir kapak contasının yanması ve silindir kafası’nın veya silindir bloğu‘nun çarpılması veya çatlaması gibi ciddi hasarlar meydana gelebilir. Sıcaklık göstergesi (mekanik veya elektrik) için veri sağlayan sıcaklık sensörü, sıvı soğutucuya değil su buharına maruz kaldığından, bazen hiçbir uyarı vermez ve bu da motor soğutma suyunun sıcaklığının zararlı bir şekilde yanlış okunmasına neden olur.

Sıcak radyatörün açılması sistemin basıncını düşürür, bu da sıvının kaynamasına ve tehlikeli derecede sıcak sıvı ve buharın dışarı çıkmasına neden olabilir. Bu nedenle, radyatör kapakları genellikle kapak tamamen açılmadan önce iç basıncı azaltmaya çalışan bir mekanizma içerir.