Soğutma Sistemi Nedir?
Karayolunda saatte 90 km hızla seyreden tipik bir 4 silindirli araç motorunun içinde dakikada 4000 kontrollü patlama üretilir. Bu patlamalar muazzam miktarda ısı ortaya çıkarır ve kontrol edilmezse birkaç dakika içinde motoru tahrip eder. Motor çalışırken ortaya çıkan yüksek sıcaklıkları kontrol etmek, soğutma sisteminin işidir.
Otomobiller için ilk soğutma sistemi 20. Yüzyıl'ın başlarında geliştirildi. Neredeyse 100 yıldır sürekli geliştirilen soğutma sistemi, aslında temel olarak aynı mantıkla çalışıyor. Ancak modern soğutma sistemleri, ilk versiyonlarına göre daha güvenilir ve daha verimli bir çalışma şekline sahip.
Günümüz soğutma sistemleri, dış hava sıcaklığının 45°C ile -25°C arasında olması koşuluyla motoru sabit bir sıcaklıkta tutar. Motor sıcaklığı çok düşükse, yakıt ekonomisi zarar görür ve emisyonlar artar. Sıcaklığın uzun süre kontrol edilmeden artmasına izin verilirse, motor kendi kendine tahrip olur.
Soğutma Sistemi Çalışma Prensibi
Motorlu taşıtlarda iki tip soğutma sistemi vardır: sıvı soğutmalı ve hava soğutmalı. Hava soğutmalı motorlar, Volkswagen Beetle, Chevrolet Corvair vb. birkaç eski otomobil modelinde bulunur. Bunun yanında pek çok modern motosiklet hala hava soğutmalı motora sahip. Ancak çoğunlukla otomobiller sıvı soğutmalı sistemler kullanıyor.
Soğutma sistemi, motor bloğu içindeki geçitlerden soğutucuyu sirküle etmek için bir su pompası, soğutucunun sıcaklığını kontrol etmek için bir termostat, soğutucuyu soğutmak için bir radyatör, soğutucunun sıcaklığını kontrol etmek için bir radyatör kapağı içerir. Soğutucuyu motordan radyatöre transfer etmek için ara bağlantı hortumları kullanılır.
Soğutma sistemi, motor bloğundaki geçitlerden bir sıvı soğutucu göndererek çalışır. Soğutma suyu, bu kanallardan geçerken motordan ısı alır. Isıtılmış akışkan daha sonra otomobilin önündeki radyatöre bir lastik hortumdan geçer. Isınan su, radyatördeki ince borulardan geçerken, aracın önündeki ızgaradan motor bölmesine giren hava akımı ile soğutulur. Sıvı soğutulduktan sonra, daha fazla ısı emmek için motora döner. Su pompasının görevi ise suyun tesisat ve gizli kanallar boyunca hareket etmesini sağlamaktır.
Soğutma sıvısının önceden belirlenmiş sıcaklığın üzerinde kaldığından emin olmak için motor ile radyatör arasına bir termostat yerleştirilir. Soğutucu sıcaklığı limit sıcaklığının altına düşerse, termostat; soğutucu akışkanın radyatöre akışını bloke eder ve sıvıyı doğrudan motora bypass yoluyla gönderir. Soğutma sıvısı, tasarım sıcaklığına ulaşana kadar bu şekilde dolaşmaya devam eder. Bu noktada termostat bir vana açar ve soğutma sıvısının radyatöre geri dönmesini sağlar.
Soğutma sıvısının kaynamasını önlemek için soğutma sistemi basınçlandırılmak üzere tasarlanmıştır. Basınç altında soğutucunun kaynama noktası önemli ölçüde artar. Bununla birlikte yüksek basınç, hortumların ve diğer parçaların patlamasına neden olabilir. Soğutma sistemindeki basıncı dengede tutma görevi, radyatör kapağına aittir.
Antifriz
Motorun ve ilgili tesisatın içinden geçen soğutma sıvısı, sıfırın altındaki sıcaklıklarda donmamalıdır. Bunun için soğutma suyuna antifriz ilave edilir. Günümüzde araçlardaki soğutucu karışımı, etilen glikol (antifriz) ve su karışımıdır. Önerilen oran %50-%50'dir. Otomobil motorlarında kullanılması önerilen minimum miktardır. Sıcaklıkların sıfırın altına düşebileceği bazı iklimlerde, %75 antifriz ve %25 su oranları önerilir.
Soğutma Sistemde Bulunan Parçalar
• Radyatör
• Radyatör Soğutma Fanı
• Radyatör Kapağı
• Su Pompası
• Termostat
• By-pass Valfi
• Isı Değiştiricisi (Isı Eşanjör)
• Hortumlar
Radyatör
Bu ısı eşanjörü, motor tarafından üretilen fazla ısının aktarılması işlevine sahiptir. Giriş hortumunu, çıkış hortumunu, drenaj tapasını ve radyatör basınç kapağını içeren bileşenlere sahiptir.
Radyatör farklı tasarımlara sahip olabilir ve çeşitli malzemelerden imal edilebilir. Borular yatay veya dikey olarak çalışabilir. Eski otomobil modellerinde, radyatörün bir bakır çekirdeği ve pirinç haznesi vardı. Yeni otomobil modellerinde ise daha verimli olan alüminyum ve plastik kombinasyonlar tercih ediliyor.
Radyatör, farklı tasarımlara sahip olabilen fanlarla donatılmıştır. Kimi otomobil modelinde 1 adet fan bulunurken, kimisinde 2 adet bulunur. Hava akışını ihtiyaç duyulan yöne aktaran bir kapakla tasarlanmıştır. Fan dönmeyi bıraktığında, motorun sıcaklığı yükselmeye başlar.
Radyatör Soğutma Fanı
Radyatör fanları, bir radyatöre hava çekerek veya iterek çalışır. Radyatörler, soğutma suyunun konveksiyon mekanizmasıyla ısınmasına izin verecek şekilde tasarlandığından, her zaman daha etkilidir. Bununla birlikte radyatör fanları, radyatörlerdeki hava akımının çoğunluğundan sorumlu değildir. Normal çalışma sırasında, bir aracın ileri hareketi havayı ön ızgaraya ve radyatöre doğru zorlar. Bu hava akımı, bir radyatörün gerçekleştirdiği gerçek soğutmanın yüzde 95'ini oluşturur. Düzgün çalışan bir soğutma sistemi, araç hareket halindeyken tipik olarak bir radyatör fanına bile ihtiyaç duymaz.
Araç hareket halinde değilken ve ağır yük altındayken, soğutma fanı bir motorun aşırı ısınmasını önleyebilecek ekstra hava akımı sağlar. Bu amaçla, çoğu soğutma fanı yalnızca gerektiğinde havayı itmek veya çekmek için tasarlanmıştır. Bazı eski mekanik soğutma fanları her zaman aktiftir ancak bu, motorda gereksiz bir yük oluşturur.
Radyatör Kapağı
Motorun soğutma suyu ısındığında, genişleyerek basıncı artar. Radyatör kapağı bu genişlemeyi kontrol eder ve sistem üzerinde sabit bir basınç sağlar. Kapak basınç değeri, motor çeşidine göre 180 - 210 bar arasında değişir. Yüksek performanslı kapaklar 270 - 450 bar çalışma basıncına sahiptir.
Radyatör kapağı, taşma deposuna basınçlı soğutma suyu gönderir. Ayrıca motor soğutma sıvısının, havanın soğutma sistemine girmesine izin vermeden genişlemesini sağlar. Sistem nominal basınca ulaştığında, basınç yayı sıkıştırılır ve basınçlı soğutma suyu hazneye akar. Bu sayede ısıtılmış sıvının genleşmesine izin verilir.
Radyatör kapaklarındaki vakum valfi, soğutma sıvısının taşma kabından radyatöre geri akmasını sağlamak için açılır. Kapak ayrıca, soğutucunun motor soğurken radyatöre geri akmasını sağlar. Radyatör kapağı bir vakum valfi içerir. Sıcaklık düştüğünde, motorun soğutma sisteminde bir vakum oluşturulur. Vakum valfi açılır ve soğutma sıvısının tanktan tekrar radyatöre akmasına izin verilir.
Su Pompası
Su pompası, motor soğutma sisteminin kalbi olarak kabul edilir. Motor çalıştığı sürece bu eleman soğutucunun sabit hareketini sürdürür. Genellikle dökme demir veya dökme alüminyumdan imal edilir. Aynı zamanda bir makara ve bir çark içerir. Amacı, soğutucu akışkanı içeride tutmak ve sızıntıyı önlemektir. Su pompası kapalı bir yapıya sahiptir. Bir merkezkaç kuvveti kullanılarak, pervane yardımıyla soğutucu akışkan sistemde devir daim yaptırılır.
Termostat
Herhangi bir sıvı soğutmalı araç motorunda, motor ile radyatör arasında termostat adı verilen, vana benzeri bir eleman vardır. Çoğu arabanın termostatı yaklaşık 5-7 cm çapındadır. Görevi, motor ısınıncaya kadar soğutucu akışkanın radyatöre akışını engellemektir. Motor çalışma sıcaklığına ulaştığında (yaklaşık 95 °C derece), termostat açılır. Termostatın parçaları: çerçeve, şarj silindiri, ana valf, ana yay, by-pass valfi ve ikincil yaydır.
Termostat sadece çalışma sıcaklığına ulaşıldığında açılır. Balmumu malzemesine sahip bir eleman içerir. Termostat daha yüksek bir sıcaklık kaydederse, balmumu genleşir. Piston yaya itilir, vana açılır ve soğutucu devreye girer.
By-pass Valfi
Bu valf soğutma sıvısının radyatörü bypass etmesine ve doğrudan motora geri dönmesine izin veren bir geçittir. Kimi motorda by-pass valfi için plastik hortum veya sabit çelik bir boru kullanılır, kimi motorda da su pompasına veya ön mahfazaya yerleştirilmiş bir geçiş parçası olarak kullanılır. Termostat kapalıyken, soğutucu bu bypass'a yönlendirilir.