หม้อน้ำรถยนต์ประกอบด้วยสามส่วน: ห้องทางเข้า ห้องทางออก และแกนหม้อน้ำ สารหล่อเย็นจะไหลภายในแกนหม้อน้ำ และอากาศจะไหลออกนอกหม้อน้ำ สารหล่อเย็นที่ร้อนจะเย็นตัวลงเมื่อกระจายความร้อนออกไปในอากาศ ในขณะที่อากาศเย็นจะร้อนขึ้นโดยการดูดซับความร้อนที่ปล่อยออกมาจากสารหล่อเย็น
สรุป
หม้อน้ำอยู่ในระบบระบายความร้อนรถยนต์ และหม้อน้ำในระบบระบายความร้อนด้วยน้ำของเครื่องยนต์ประกอบด้วยสามส่วน: ห้องทางเข้า ห้องทางออก แผ่นหลัก และแกนหม้อน้ำ
หม้อน้ำจะระบายความร้อนให้กับสารหล่อเย็นที่มีอุณหภูมิสูง เมื่อท่อและครีบของหม้อน้ำสัมผัสกับกระแสลมที่เกิดจากพัดลมระบายความร้อนและการไหลเวียนของอากาศที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของยานพาหนะ สารหล่อเย็นในหม้อน้ำจะเย็นลง
เรียงลำดับ
ตามทิศทางการไหลของสารหล่อเย็นในหม้อน้ำ หม้อน้ำสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: การไหลตามยาวและการไหลข้าม
โครงสร้างของแกนหม้อน้ำส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสองประเภท: ชนิดแผ่นท่อและชนิดสายพานท่อ
วัสดุ
หม้อน้ำรถยนต์มีอยู่ 2 ประเภทหลักๆ ได้แก่ อะลูมิเนียมและทองแดง โดยแบบแรกสำหรับรถยนต์นั่งทั่วไป และแบบหลังสำหรับรถยนต์เพื่อการพาณิชย์ขนาดใหญ่
วัสดุหม้อน้ำรถยนต์และเทคโนโลยีการผลิตกำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว หม้อน้ำอลูมิเนียมมีข้อดีที่ชัดเจนในด้านวัสดุน้ำหนักเบา ในด้านรถยนต์และยานพาหนะขนาดเล็กค่อยๆ เปลี่ยนหม้อน้ำทองแดงในเวลาเดียวกัน เทคโนโลยีการผลิตหม้อน้ำทองแดงและกระบวนการได้รับการพัฒนาอย่างมาก หม้อน้ำทองแดงประสานในรถยนต์นั่งส่วนบุคคล เครื่องจักรก่อสร้าง หนัก รถบรรทุกและข้อดีของหม้อน้ำเครื่องยนต์อื่นๆ นั้นชัดเจน หม้อน้ำรถยนต์ต่างประเทศส่วนใหญ่เป็นหม้อน้ำอะลูมิเนียมซึ่งส่วนใหญ่มาจากมุมมองของการปกป้องสิ่งแวดล้อม (โดยเฉพาะในยุโรปและสหรัฐอเมริกา) ในรถยนต์ยุโรปรุ่นใหม่ สัดส่วนของหม้อน้ำอะลูมิเนียมโดยเฉลี่ยอยู่ที่ 64% จากมุมมองของการพัฒนาการผลิตหม้อน้ำรถยนต์ในประเทศจีน หม้อน้ำอลูมิเนียมที่ผลิตโดยการเชื่อมจะค่อยๆเพิ่มขึ้น หม้อน้ำทองแดงแบบประสานยังใช้ในรถโดยสาร รถบรรทุก และอุปกรณ์วิศวกรรมอื่นๆ อีกด้วย
โครงสร้าง
หม้อน้ำรถยนต์เป็นส่วนที่ขาดไม่ได้ของระบบระบายความร้อนเครื่องยนต์ระบายความร้อนด้วยน้ำในรถยนต์ ซึ่งกำลังพัฒนาไปสู่ความเบา มีประสิทธิภาพ และประหยัด โครงสร้างหม้อน้ำรถยนต์ยังมีการปรับให้เข้ากับการพัฒนาใหม่ๆ อย่างต่อเนื่อง
รูปแบบโครงสร้างที่พบบ่อยที่สุดของหม้อน้ำรถยนต์สามารถแบ่งออกเป็นประเภท DC และประเภทการไหลข้าม
โครงสร้างของแกนหม้อน้ำส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสองประเภท: ชนิดแผ่นท่อและชนิดสายพานท่อ แกนกลางของหม้อน้ำแบบท่อประกอบด้วยท่อทำความเย็นและตัวระบายความร้อนบางๆ จำนวนมาก และท่อทำความเย็นส่วนใหญ่ใช้ส่วนแบนและวงกลมเพื่อลดความต้านทานอากาศและเพิ่มพื้นที่การถ่ายเทความร้อน
แกนของหม้อน้ำควรมีพื้นที่การไหลเพียงพอสำหรับน้ำหล่อเย็นที่จะไหลผ่าน และควรมีพื้นที่การไหลของอากาศเพียงพอสำหรับปริมาณอากาศที่เพียงพอเพื่อไหลผ่านเพื่อนำความร้อนที่ถ่ายเทโดยสารหล่อเย็นไปยังหม้อน้ำออกไป [1]
ในขณะเดียวกันก็ต้องมีพื้นที่กระจายความร้อนเพียงพอสำหรับการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างสารหล่อเย็น อากาศ และแผงระบายความร้อน
หม้อน้ำสายพานแบบท่อประกอบด้วยการกระจายความร้อนแบบลูกฟูกและท่อระบายความร้อนที่จัดเรียงกันโดยการเชื่อม
เมื่อเปรียบเทียบกับหม้อน้ำแบบท่อ หม้อน้ำแบบท่อสามารถเพิ่มพื้นที่การกระจายความร้อนได้ประมาณ 12% ภายใต้สภาวะเดียวกัน และสายพานกระจายความร้อนจะเปิดขึ้นพร้อมกับรูชัตเตอร์หน้าต่างที่คล้ายกันซึ่งมีการไหลของอากาศที่ถูกรบกวนเพื่อทำลายชั้นการยึดเกาะของอากาศที่ไหล บนพื้นผิวของโซนการกระจายตัวและปรับปรุงความสามารถในการกระจายความร้อน
โดยทั่วไปหม้อน้ำรถยนต์จะแบ่งออกเป็นระบบระบายความร้อนด้วยน้ำและระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ การกระจายความร้อนของเครื่องยนต์ระบายความร้อนด้วยอากาศอาศัยการไหลเวียนของอากาศเพื่อนำความร้อนออกไปเพื่อให้ได้ผลจากการกระจายความร้อน ด้านนอกของเสื้อสูบของเครื่องยนต์ระบายความร้อนด้วยอากาศได้รับการออกแบบและผลิตเป็นโครงสร้างแผ่นหนาแน่นจึงเพิ่มพื้นที่กระจายความร้อนให้ตอบสนองความต้องการกระจายความร้อนของเครื่องยนต์ เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์ระบายความร้อนด้วยน้ำที่ใช้มากที่สุด เครื่องยนต์ระบายความร้อนด้วยอากาศมีข้อดีคือมีน้ำหนักเบาและบำรุงรักษาง่าย
การระบายความร้อนด้วยน้ำคือหม้อน้ำ หม้อน้ำมีหน้าที่ในการระบายความร้อนของสารหล่อเย็นด้วยอุณหภูมิสูงของเครื่องยนต์ หน้าที่ของปั๊มคือการหมุนเวียนสารหล่อเย็นทั่วทั้งระบบทำความเย็น การทำงานของพัดลมจะใช้อุณหภูมิแวดล้อมเพื่อเป่าโดยตรงไปยังหม้อน้ำ เพื่อให้สารหล่อเย็นที่อุณหภูมิสูงในหม้อน้ำเย็นลง ถังเก็บของรัฐที่ควบคุมการไหลเวียนของน้ำหล่อเย็นจะใช้เพื่อเก็บน้ำหล่อเย็น
เมื่อขับรถ ฝุ่น ใบไม้ และเศษต่างๆ จะสะสมได้ง่ายบนพื้นผิวหม้อน้ำ ปิดกั้นใบระบายความร้อน และทำให้ประสิทธิภาพของหม้อน้ำลดลง ในกรณีนี้เราจะใช้แปรงทำความสะอาดหรือใช้ปั๊มลมแรงดันสูงเป่าเศษซากที่อยู่บนหม้อน้ำก็ได้
มีอธิบายหลักการทำงานอย่างละเอียด
งานหลักของระบบทำความเย็นคือการกระจายความร้อนไปในอากาศเพื่อป้องกันไม่ให้เครื่องยนต์ร้อนเกินไป แต่ระบบทำความเย็นยังมีบทบาทสำคัญอื่นๆ อีกด้วย เครื่องยนต์ในรถยนต์ทำงานได้ดีที่สุดที่อุณหภูมิสูงที่เหมาะสม หากเครื่องยนต์เย็นลง การสึกหรอของส่วนประกอบต่างๆ จะเร็วขึ้น ทำให้เครื่องยนต์มีประสิทธิภาพน้อยลงและปล่อยมลพิษออกมามากขึ้น ดังนั้นบทบาทที่สำคัญอีกประการหนึ่งของระบบทำความเย็นคือการทำให้เครื่องยนต์ร้อนเร็วที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และรักษาอุณหภูมิให้คงที่
ระบบทำความเย็นรถยนต์มีสองประเภท:
การระบายความร้อนด้วยของเหลวและการระบายความร้อนด้วยอากาศ การระบายความร้อนด้วยของเหลว ระบบระบายความร้อนของรถยนต์ที่ระบายความร้อนด้วยของเหลวจะหมุนเวียนของเหลวผ่านท่อและช่องทางในเครื่องยนต์ เมื่อของเหลวไหลผ่านเครื่องยนต์ที่ร้อนจะดูดซับความร้อนซึ่งทำให้อุณหภูมิของเครื่องยนต์ลดลง หลังจากที่ของเหลวไหลผ่านเครื่องยนต์ มันจะไหลไปยังตัวแลกเปลี่ยนความร้อน (หรือหม้อน้ำ) และความร้อนในของเหลวจะกระจายไปในอากาศผ่านตัวแลกเปลี่ยนความร้อน การระบายความร้อนด้วยอากาศ รถยนต์ยุคแรกๆ บางคันใช้เทคโนโลยีการระบายความร้อนด้วยอากาศ แต่รถยนต์สมัยใหม่แทบจะไม่ใช้วิธีนี้อีกต่อไป แทนที่จะหมุนเวียนของเหลวผ่านเครื่องยนต์ วิธีการทำความเย็นนี้จะกระจายความร้อนจากกระบอกสูบผ่านแผ่นอะลูมิเนียมที่ติดอยู่กับพื้นผิวของเสื้อสูบ พัดลมอันทรงพลังเป่าแผ่นอะลูมิเนียมขึ้นไปในอากาศเพื่อทำให้เครื่องยนต์เย็นลง เนื่องจากรถยนต์ส่วนใหญ่ใช้ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว ท่อในระบบทำความเย็นในรถจึงมีท่อจำนวนมาก
หลังจากที่ปั๊มส่งของเหลวไปที่เสื้อสูบ ของเหลวจะเริ่มไหลในช่องเครื่องยนต์รอบกระบอกสูบ จากนั้นของเหลวจะถูกส่งกลับผ่านทางฝาสูบของเครื่องยนต์ไปยังเทอร์โมสตัท ณ จุดที่ของเหลวไหลออกจากเครื่องยนต์ หากปิดเทอร์โมสตัท ของเหลวจะไหลกลับไปยังปั๊มโดยตรงผ่านท่อที่อยู่รอบๆ เทอร์โมสตัท หากเปิดเทอร์โมสตัท ของเหลวจะไหลเข้าสู่หม้อน้ำก่อนแล้วจึงกลับเข้าสู่ปั๊ม
ระบบทำความร้อนยังมีกระบวนการหมุนเวียนแยกต่างหาก วงจรนี้เริ่มต้นด้วยฝาสูบและส่งของเหลวผ่านเครื่องเป่าลมและกลับไปที่ปั๊ม สำหรับรถยนต์ที่ติดตั้งระบบเกียร์อัตโนมัติ โดยปกติจะมีกระบวนการแยกต่างหากเพื่อระบายความร้อนของน้ำมันเกียร์ที่อยู่ในหม้อน้ำ น้ำมันเกียร์จะถูกดึงโดยการส่งผ่านตัวแลกเปลี่ยนความร้อนอีกตัวหนึ่งในหม้อน้ำ รถยนต์ที่เป็นของเหลวสามารถทำงานได้ในช่วงอุณหภูมิกว้างตั้งแต่ต่ำกว่าศูนย์องศาเซลเซียสไปจนถึงสูงกว่า 38 องศาเซลเซียส
ดังนั้นไม่ว่าจะใช้น้ำยาอะไรในการหล่อเย็นเครื่องยนต์ก็จะต้องมีจุดเยือกแข็งต่ำมาก มีจุดเดือดสูงมาก และสามารถดูดซับความร้อนได้มาก น้ำเป็นของเหลวที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดชนิดหนึ่งในการดูดซับความร้อน แต่มีจุดเยือกแข็งสูงเกินไปสำหรับใช้ในเครื่องยนต์ของรถยนต์ ของเหลวที่ใช้ในรถยนต์ส่วนใหญ่เป็นส่วนผสมของน้ำและเอทิลีนไกลคอล (c2h6o2) หรือที่เรียกว่าสารป้องกันการแข็งตัว โดยการเติมเอทิลีนไกลคอลลงในน้ำ จุดเดือดจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญและจุดเยือกแข็งลดลง
ทุกครั้งที่เครื่องยนต์ทำงาน ปั๊มน้ำจะหมุนเวียนของเหลว เช่นเดียวกับปั๊มหอยโข่งที่ใช้ในรถยนต์ ปั๊มทำงานด้วยแรงเหวี่ยงเพื่อลำเลียงของเหลวออกไปด้านนอกและดูดของเหลวจากตรงกลางอย่างต่อเนื่อง ทางเข้าของปั๊มตั้งอยู่ใกล้กับศูนย์กลาง ดังนั้นของเหลวที่ไหลกลับมาจากหม้อน้ำจึงสามารถเข้าถึงใบพัดปั๊มได้ ใบพัดปั๊มจะส่งของเหลวไปที่ด้านนอกของปั๊มเพื่อเข้าสู่เครื่องยนต์ ของเหลวจากปั๊มจะไหลผ่านเสื้อสูบและฝาสูบก่อน จากนั้นจึงไหลเข้าสู่หม้อน้ำ และสุดท้ายจะไหลกลับไปที่ปั๊ม เสื้อสูบและฝาสูบมีช่องหลายช่องที่หล่อหรือกลึงเพื่อให้ของเหลวไหลสะดวก
หากการไหลของของเหลวในท่อเหล่านี้ราบรื่นเฉพาะของเหลวที่สัมผัสกับท่อเท่านั้นที่จะถูกระบายความร้อนโดยตรง ปริมาณความร้อนที่ถ่ายโอนจากของเหลวที่ไหลผ่านท่อไปยังท่อขึ้นอยู่กับความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างท่อกับของเหลวที่สัมผัสกับท่อ ดังนั้นหากของเหลวที่สัมผัสกับท่อเย็นตัวเร็วความร้อนก็จะถูกถ่ายเทน้อยลง โดยสร้างความปั่นป่วนในท่อผสมของเหลวทั้งหมดทำให้ของเหลวสัมผัสกับท่อสูงเพื่อดูดซับความร้อนได้มากขึ้นเพื่อให้ของเหลวทั้งหมดในท่อสามารถใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ตัวระบายความร้อนของระบบเกียร์นั้นคล้ายกับหม้อน้ำภายในหม้อน้ำมาก ยกเว้นว่าแทนที่จะแลกเปลี่ยนความร้อนกับอากาศ น้ำมันจะเปลี่ยนความร้อนกับสารหล่อเย็นภายในหม้อน้ำ ฝาครอบถังแรงดัน ฝาครอบถังแรงดันสามารถเพิ่มจุดเดือดของน้ำหล่อเย็นได้ 25 °C
หน้าที่หลักของเทอร์โมสตัทคือการทำให้เครื่องยนต์ร้อนขึ้นอย่างรวดเร็วและรักษาอุณหภูมิให้คงที่ ทำได้โดยการควบคุมปริมาณน้ำที่ไหลผ่านหม้อน้ำ ที่อุณหภูมิต่ำ ช่องทางออกของหม้อน้ำจะถูกปิดสนิท นั่นคือสารหล่อเย็นทั้งหมดจะถูกหมุนเวียนผ่านเครื่องยนต์ เมื่ออุณหภูมิของน้ำหล่อเย็นเพิ่มขึ้นถึงระหว่าง 82 ถึง 91 ° C เทอร์โมสตัทจะเปิดขึ้นเพื่อให้ของเหลวไหลผ่านหม้อน้ำ เมื่ออุณหภูมิน้ำหล่อเย็นถึง 93-103 ° C เทอร์โมสตัทจะยังคงเปิดอยู่
พัดลมระบายความร้อนจะคล้ายกับเทอร์โมสตัทและต้องได้รับการควบคุมเพื่อให้เครื่องยนต์มีอุณหภูมิคงที่ รถขับเคลื่อนล้อหน้าจะมีพัดลมติดตั้งอยู่ เนื่องจากเครื่องยนต์มักจะติดตั้งในแนวขวาง กล่าวคือ เครื่องยนต์หันด้านหนึ่งของรถ
พัดลมสามารถควบคุมได้ด้วยสวิตช์เทอร์โมสแตติกหรือคอมพิวเตอร์เครื่องยนต์ และพัดลมเหล่านี้จะเปิดเมื่ออุณหภูมิสูงกว่าจุดที่ตั้งไว้ เมื่ออุณหภูมิลดลงต่ำกว่าจุดที่ตั้งไว้ พัดลมเหล่านี้จะปิดตัวลง รถยนต์ขับเคลื่อนล้อหลังที่มีเครื่องยนต์ตามยาวมักจะติดตั้งพัดลมระบายความร้อนที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ พัดลมเหล่านี้มีคลัตช์ที่มีความหนืดควบคุมด้วยเทอร์โมสตัท คลัตช์ตั้งอยู่ตรงกลางพัดลมและล้อมรอบด้วยอากาศที่ไหลออกจากหม้อน้ำ คลัตช์แบบหนืดชนิดนี้บางครั้งอาจดูเหมือนข้อต่อที่มีความหนืดสำหรับรถยนต์ขับเคลื่อนสี่ล้อมากกว่า เมื่อรถร้อนจัด ให้เปิดกระจกหน้าต่างทั้งหมดแล้วเปิดฮีทเตอร์ในขณะที่พัดลมทำงานเต็มความเร็ว เนื่องจากแท้จริงแล้วระบบทำความร้อนเป็นระบบระบายความร้อนสำรองซึ่งสามารถสะท้อนสถานการณ์ของระบบทำความเย็นหลักบนรถได้
ระบบท่อทำความร้อนที่อยู่ในแผงหน้าปัดของตัวเป่าลมร้อนของรถจริงๆ แล้วเป็นหม้อน้ำขนาดเล็ก พัดลมทำความร้อนช่วยให้อากาศไหลผ่านเครื่องเป่าลมร้อนก่อนเข้าสู่ห้องโดยสารของรถ เครื่องเป่าลมร้อนมีลักษณะคล้ายกับหม้อน้ำขนาดเล็ก เครื่องเป่าลมร้อนดึงสารหล่อเย็นร้อนจากฝาสูบแล้วส่งกลับไปยังปั๊ม เพื่อให้เครื่องทำความร้อนสามารถทำงานได้โดยเปิดหรือปิดเทอร์โมสตัท
