차량의 엔진 냉각 시스템은 엔진을 냉각시킬 뿐만 아니라 효율적이고 깨끗한 작동을 보장할 수 있을 만큼 온도를 따뜻하게 유지하는 역할도 합니다.
시스템 구성 요소에는 열을 발산하는 라디에이터, 라디에이터 냉각을 위한 적절한 공기 흐름을 보장하는 팬, 원하는 작동 온도에 도달하면 열리는 온도 조절기 밸브 및 엔진, 호스를 통해 냉각수를 순환시키는 워터 펌프(또는 냉각수 펌프)가 포함됩니다. 및 기타 구성 요소.
대부분의 차량은 이제 냉각수가 팽창하여 뜨거울 때 냉각 회로를 빠져나가고, 자동차가 꺼지고 엔진이 냉각될 때 되돌아오는 팽창 탱크를 사용합니다. 냉각 시스템은 또한 엔진 열이 자동차 내부를 데우는 데 사용되기 때문에 실내 환기 시스템의 요소를 통합합니다.
거의 모든 자동차는 엔진에 액체 냉각 시스템을 사용합니다. 일반적인 자동차 냉각 시스템은 다음으로 구성됩니다.
대부분의 내연 기관은 공기(기체 유체) 또는 공기로 냉각되는 열 교환기(라디에이터)를 통과하는 액체 냉각제를 사용하여 유체 냉각됩니다. 냉각 엔진의 수냉식 시스템에서 실린더 벽과 헤드에는 냉각액이 순환할 수 있는 재킷이 제공됩니다.
내연 기관의 냉각 시스템은 다양한 엔진 구성 요소를 긴 수명과 적절한 기능에 도움이 되는 온도로 유지하는 데 사용됩니다.
냉각 시스템은 엔진 블록과 헤드의 통로를 통해 액체 냉각수를 보내 작동합니다. 냉각수가 이 통로를 통해 흐르면서 엔진에서 열을 흡수합니다. 유체가 냉각되면 더 많은 열을 흡수하기 위해 엔진으로 돌아갑니다.
실제로 자동차에는 수냉식과 공랭식의 두 가지 유형의 냉각 시스템이 있습니다.
공랭식 엔진은 오리지널 폭스 바겐 비틀, 쉐보레 코베어 및 기타 몇 대와 같은 몇 가지 구형 자동차에서 볼 수 있습니다. 많은 현대식 오토바이는 여전히 공랭식을 사용하지만 대부분의 경우 자동차와 트럭은 수냉식 시스템을 사용하며 이 기사에서 집중적으로 다룰 내용입니다.
냉각 시스템은 엔진 블록과 헤드의 통로를 통해 액체 냉각수를 보내 작동합니다. 냉각수가 이 통로를 통해 흐르면서 엔진에서 열을 흡수합니다. 가열된 유체는 고무 호스를 통해 차량 전면의 라디에이터로 전달됩니다.
라디에이터의 얇은 튜브를 통해 흐르면서 뜨거운 액체는 자동차 앞 그릴에서 엔진룸으로 들어가는 기류에 의해 냉각됩니다.
유체가 냉각되면 더 많은 열을 흡수하기 위해 엔진으로 돌아갑니다. 워터 펌프는 이 배관 시스템과 숨겨진 통로를 통해 유체가 계속 이동하도록 하는 역할을 합니다.
냉각 시스템의 유일한 기능은 엔진이 작동하는 온도를 조절하는 것입니다. 냉각 시스템 또는 그 내부의 부품이 고장나면 엔진이 과열되어 여러 가지 주요 문제가 발생할 수 있습니다.
과열로 인해 헤드 개스킷이 파열될 수 있으며 문제가 충분히 심각한 경우 엔진 블록이 깨질 수도 있습니다. 다음은 냉각 시스템의 주요 부분입니다. 아래에 설명된 대로 냉각 시스템 오류의 징후에 항상 주의하십시오.
냉각 시스템의 주요 구성요소는 워터 펌프, 동결 플러그, 온도 조절기, 라디에이터, 냉각 팬, 히터 코어, 압력 캡, 오버플로 탱크 및 호스입니다.
냉각 팬은 차량의 맨 앞쪽에 있으며 냉각수(이에 대해서는 잠시 후에 더 자세히 설명하겠습니다)가 뜨거워지기 시작할 때 켜지도록 설계되었습니다. 냉각수 온도가 낮아지면 다시 꺼집니다.
라디에이터는 냉각수의 열을 팬에 의해 라디에이터를 통해 불어오는 공기와 주행에서 유입되는 공기로 전달하여 냉각수에서 열을 제거하기 위해 특별히 설계되었습니다. 라디에이터는 수년간 사용하면 누출되기 쉽습니다.
워터 펌프는 엔진을 통해 냉각수를 추진하는 것입니다. 워터 펌프가 고장 나면 냉각 시스템이 작동하지 않아 운전 중 엔진이 과열될 수 있습니다.
온도 조절기는 냉각 시스템의 작동, 특히 팬을 켜고 끄는 것을 제어하는 것입니다.
일련의 고무 호스는 냉각수가 흐르는 엔진에 라디에이터를 연결합니다. 이 호스는 수년 동안 사용한 후에도 누수가 시작될 수 있습니다.
냉각 시스템의 빵과 버터는 냉각수입니다. 이 달콤한 냄새가 나는 밝은 녹색 액체는 엔진의 통로를 통해 흐르고 엔진에서 열을 끌어들입니다. 열을 모아 라디에이터 내부의 외부 공기로 전달합니다.
냉각 시스템은 세 가지 중요한 기능을 수행합니다. 첫째, 엔진에서 과도한 열을 제거합니다. 둘째, 가장 효율적으로 작동하는 엔진 작동 온도를 유지합니다. 마지막으로 가능한 한 빨리 엔진을 올바른 작동 온도로 끌어올립니다.
다음과 같은 이유로 IC 엔진에 냉각 시스템이 필요합니다.
일반적으로 냉각 시스템에는 두 가지 유형이 있으며 다음과 같습니다.
공기 냉각은 열을 발산하는 방법입니다. 표면적을 확장하거나 냉각할 물체 위의 공기 흐름을 증가시키거나 둘 모두를 통해 작동합니다. 방열판에 핀을 추가하면 총 표면적이 증가하여 냉각 효율성이 높아집니다.
전자의 예는 냉각 핀을 일체형으로 만들거나 물체의 표면에 단단히 부착하여 물체의 표면에 냉각 핀을 추가하는 것입니다(효율적인 열 전달을 보장하기 위해). 후자의 경우 냉각시키고자 하는 물체에 팬을 이용하여 공기를 불어넣는 방식이다.
공기 냉각에 사용되는 냉각 패드에는 두 가지 유형이 있습니다. 하나는 벌집 모양이고 다른 하나는 엑셀시어입니다.
모든 경우에, 공기는 열을 제거할 것으로 예상되는 물체나 표면보다 더 시원해야 합니다. 이것은 열이 뜨거운 저장소(방열판)에서 차가운 저장소(공기)로 자발적으로만 이동한다는 열역학 제2법칙 때문입니다.
고도가 높거나 항공기 객실과 같이 기압이 낮은 환경에서 작동하는 경우 냉각 용량은 해수면에 비해 감소해야 합니다.
경험 법칙 공식 1 – (h/17500) =경감 계수. 여기서 h는 미터 단위의 해수면 높이입니다. 그리고 그 결과는 해수면 위의 지정된 높이에서 냉각 용량을 얻기 위해 [W] 단위의 냉각 용량을 곱해야 하는 계수입니다.
공랭식 엔진은 엔진을 작동 온도 내로 유지하기 위해 냉각하기 위해 방열 핀 또는 엔진의 뜨거운 영역 위의 공기 순환에 의존합니다. 모든 연소 엔진에서 생성된 열의 상당 부분(약 44%)은 공랭식 엔진의 금속 핀(12%)이 아니라 배기 가스를 통해 빠져나갑니다.
열 에너지의 약 8%는 주로 윤활을 위한 것이지만 냉각기를 통한 열 발산에도 역할을 하는 오일로 전달됩니다. 공랭식 엔진은 일반적으로 오토바이, 일반 항공 항공기, 잔디 깎는 기계, 발전기, 선외 모터, 펌프 세트, 톱 벤치 및 보조 동력 장치에 사용되기 때문에 액체 냉각에 적합하지 않은 응용 분야에 사용됩니다.
다음은 공기 냉각 시스템 사용의 몇 가지 장점입니다.
공랭식 시스템에는 다음과 같은 몇 가지 단점도 있습니다.
예 공랭식 엔진:
스쿠터, 오토바이 및 트랙터에 사용됩니다.
이 유형은 가장 일반적으로 사용되는 시스템 유형입니다.
수냉식 시스템에서 워터 재킷은 엔진 실린더 또는 라이너 주위에 제공됩니다. 이 재킷의 순환수는 실린더 표면의 열을 흡수하고 가열된 물은 라디에이터를 통과하는 공기에 의해 냉각됩니다.
수냉 시스템은 워터 재킷, 워터 펌프, 라디에이터, 온도 조절 밸브, 팬, 벨트 및 풀리 등으로 구성됩니다. 가장 일반적으로 사용되는 냉각제는 물이지만 부식이 없는 더 좋고 원하는 특성을 가진 특수 냉각수, 더 높은 끓는점 등도 시중에서 구할 수 있으며 더 높은 엔진 효율을 얻고 담그는 데도 권장됩니다.
물은 벨트로 구동되는 워터 펌프의 도움으로 원하는 압력과 속도로 워터 재킷에서 지속적으로 순환하도록 만들어집니다. 일반적으로 워터펌프는 원심형이며 원심력에 의해 펌프의 출구에서 물이 나오도록 하는 임펠러가 있는 물의 입구와 출구로 구성된다.
펌프 입구는 하단의 라디에이터와 연결되어 라디에이터에서 냉각수/물을 끌어옵니다. 엔진이 냉각되면 온도 조절기 밸브가 열린 상태로 유지되고 동일한 물/냉각수가 워터 재킷을 통해 순환됩니다.
물/냉각수가 가열될 때까지 온도 조절 밸브가 열려 물이 라디에이터를 통과하도록 하여 라디에이터를 통과하는 공기가 그대로 전달되어 열을 발산합니다.
라디에이터는 트랙터/차량 전면에 위치하며 물/냉각수 탱크, 튜브 및 튜브의 압력 캡으로 구성됩니다. 이 압력 캡은 물 증발을 방지하고 냉각 시스템 내의 압력을 높이는 데 사용됩니다.
외부 공기와 라디에이터 내부의 물의 온도 차이가 크고 열이 물에서 공기로 더 빨리 발산됩니다. 공기는 팬의 도움과 트랙터의 전진 운동에 의해 생성됩니다.
일반적으로 엔진은 80 0 의 온도 범위에서 효율적으로 작동합니다. C ~ 90 0 C 및 엔진 온도는 선선한 기상 조건에서 가능한 한 빨리 이 온도에 도달하고 과도하게 더운 기상 조건에서만 이 온도 범위를 유지하는 것이 항상 바람직합니다.
온도 조절기는 워터 재킷에서 순환하는 물/냉각수의 온도를 조절하여 이 온도 범위를 유지하도록 설계되었습니다.
수냉식 시스템에는 두 가지 유형이 있습니다.
이 시스템에는 펌프가 장착되어 있지 않습니다. 뜨거운 물과 찬 물의 밀도 차이로 인해 물의 순환이 이루어집니다.
그러나 이러한 냉각 시스템에서는 냉각 속도가 낮습니다. 요즘은 물을 일정 수준으로 유지해야 하기 때문에 사용이 제한적입니다. 구조가 간단하고 저렴합니다.
열사이펀 냉각 시스템은 자연 대류의 원리로 작동합니다. Thermosyphon 수냉식 시스템은 가열하면 물이 가벼워진다는 사실을 기반으로 하며,
라디에이터의 상단과 하단은 파이프를 통해 실린더 워터 재킷의 상단과 하단에 각각 연결됩니다. 라디에이터는 공기가 그 위로 흐르게 하여 냉각됩니다. 공기 흐름은 차량의 움직임이나 제공된 팬에 의해 이루어집니다.
실린더 워터 재킷 내부의 가열된 물은 가벼워져 상부 연결 파이프에서 라디에이터로 이동하여 상부 탱크에서 하부 탱크로 내려가면서 이동하면서 열을 차단합니다.
하부 탱크에서 냉각된 물은 실린더 워터 재킷으로 전달되어 공정을 위해 다시 순환됩니다.
이 시스템의 한계는 이 냉각이 온도에만 의존하고 엔진 속도와 무관하다는 것입니다.
이 냉각 시스템에서 물의 순환은 원심 펌프를 제공하여 수행됩니다. 이 펌프로 인해 물의 흐름 속도가 더 빠릅니다. 그리고 펌프는 크랭크축의 벨트로 구동됩니다.
여기에서 라디에이터는 설계자에게 편리한 모든 장소에 장착될 수 있습니다.
이 시스템에서 냉각수의 흐름 방향은 실린더 헤드에서 라디에이터의 상단 탱크로 위쪽으로, 그리고 라디에이터 코어를 통해 아래쪽 탱크로 내려가는 방향입니다. 하단 탱크에서 물을 순환시키는 워터 펌프의 도움으로 하부 라디에이터 호스를 통해 실린더 블록 워터 재킷으로 이동합니다.
물은 펌프의 입구 쪽 중앙에서 엔진으로 들어갑니다. 순환 펌프는 크랭크축의 벨트로 구동됩니다. 엔진 속도가 증가함에 따라 냉각수의 흐름이 증가합니다.
압력 테스트는 냉각 시스템의 누출을 확인하고 라디에이터 캡을 테스트하는 데 사용됩니다. 시스템 범위 또는 라디에이터 캡에 표시된 범위까지 시스템에 천천히 압력을 가합니다. 시스템은 최소 2분 동안 압력을 유지해야 합니다. 그렇지 않은 경우 시스템에 누출이 있는지 확인하십시오.
압력 테스트는 냉각 시스템의 누출을 확인하고 라디에이터 캡을 확인하는 데 사용됩니다. 가장 일반적인 압력 테스트 장치는 다양한 크기의 캡과 라디에이터의 필러 넥용 어댑터가 있는 핸드 펌프 장치입니다.
다른 유형의 압력 테스터는 냉각수 오버플로 호스에 연결된 저장 공기를 사용합니다. 세 번째 유형에는 라디에이터 캡을 교체하고 압력 또는 온도 센서를 삽입할 수 있는 어댑터가 있습니다. 상점 공기 또는 단순히 냉각수 시스템에서 생성된 압력을 사용하여 압력을 측정하고 누출을 확인할 수 있습니다.
다음은 수냉식 시스템의 몇 가지 장점입니다.
수냉식 시스템의 단점은 다음과 같습니다.
예 수냉식 엔진:
오늘날 모든 최신 엔진(자동차, 버스, 트럭 등)은 이러한 유형의 냉각 시스템을 사용합니다.
차량의 엔진 냉각 시스템은 엔진을 냉각시킬 뿐만 아니라 효율적이고 깨끗한 작동을 보장할 수 있을 만큼 온도를 따뜻하게 유지하는 역할도 합니다. 시스템 구성 요소에는 열을 발산하는 라디에이터, 라디에이터 냉각을 위한 적절한 공기 흐름을 보장하는 팬, 원하는 작동 온도에 도달하면 열리는 온도 조절기 밸브 및 엔진, 호스를 통해 냉각수를 순환시키는 워터 펌프(또는 냉각수 펌프)가 포함됩니다. 및 기타 구성 요소.
냉각 시스템에는 (i) 공랭식 시스템과 (ii) 수냉식 시스템의 두 가지 유형이 있습니다. 이러한 유형의 냉각 시스템에서 엔진의 외부 부품으로 전도되는 열은 대기에서 얻은 공기 흐름에 의해 복사 및 전도됩니다.
일반적인 자동차 냉각 시스템은 다음으로 구성됩니다.
냉각 시스템은 자동차 엔진 냉각을 담당합니다. 시속 50마일로 달리는 자동차의 엔진은 분당 약 4000번의 폭발을 일으킬 것입니다. 이로 인해 한 영역에 엄청난 양의 응축열이 발생합니다. 냉각 시스템은 이 열을 받아 안전한 온도로 냉각시킵니다.
냉각 시스템은 다음과 같은 4가지 주요 기능이 있습니다. 엔진의 과도한 열 제거, 일정한 엔진 작동 온도 유지, 냉각된 엔진의 온도를 최대한 빠르게 증가, 히터 작동 수단 제공(객실 예열).
내연 기관은 종종 엔진 블록과 가열된 실린더 헤드를 통해 엔진 냉각수라는 액체를 순환시킨 다음 라디에이터를 통해 대기로 열을 잃는 다음 다시 엔진으로 순환시켜 냉각됩니다. 엔진 냉각수는 일반적으로 수성이지만 오일일 수도 있습니다.
대형 연소 엔진용 엔진 오일은 일반적으로 SAE 40 광유 또는 이와 유사한 것입니다. 내연 기관에 사용되는 엔진 오일은 모터 오일 또는 윤활유라고도 합니다. 오일의 특성은 열 전달 유체로서의 오일에 설명되어 있습니다.
내연 기관은 차가운 흡기 공기, 뜨거운 배기 가스 및 명시적 엔진 냉각을 통해 폐열을 제거합니다. 따라서 모든 열 엔진이 작동하려면 냉각이 필요합니다. 고온은 엔진 재료와 윤활유를 손상시키고 더운 기후에서는 더욱 중요해지기 때문에 냉각도 필요합니다.
낮은 점도 및 밀도; 건축 자재에 대한 화학적 중립성; 내화학성 및 무해함; 저렴한 비용과 가용성.
엔진에는 워터 재킷이라고 하는 내부 중공 구조가 있습니다. 이를 통해 엔진 내부로 냉각수가 흐르면서 엔진의 열을 흡수합니다. 그런 다음 호스를 통해 라디에이터로 이동하여 냉각됩니다. 거기에서 다시 엔진으로 돌아가서 뜨거운 냉각수를 대체하여 프로세스를 반복합니다.
라디에이터는 얇은 금속 핀을 통해 냉각수를 우회하여 열이 차량 외부의 공기로 훨씬 더 쉽게 흐를 수 있도록 합니다. 본질적으로 라디에이터는 냉각수를 냉각시킨 다음 엔진을 냉각시킵니다.
냉각 시스템의 주요 구성 요소는 워터 펌프, 동결 플러그, 온도 조절기, 라디에이터, 냉각 팬, 히터 코어, 압력 캡, 오버플로 탱크 및 호스입니다.
일반적으로 물은 기름보다 열용량이 높지만 기름이 더 나은 윤활유입니다. 움직이는 부품의 마찰은 열을 생성하므로 마찰 감소의 양은 열 감소로 이어집니다. 물은 기름에 비해 열등한 윤활유이므로 마찰이 충분한 곳에 기름을 사용합니다.
뜨거운 엔진은 일반적으로 오일 쿨러로 알려진 일종의 라디에이터인 열 교환기를 통과하는 오일로 열을 전달합니다. 냉각된 오일은 뜨거운 물체로 다시 흘러들어가 지속적으로 냉각됩니다.
냉각 시스템은 열 전달 특성을 사용하여 엔진에서 열을 제거합니다. 현대 자동차는 액체 냉각 시스템을 사용합니다. 이들은 엔진 내에서 순환된 유체를 사용하여 엔진에서 라디에이터로 펌핑되어 열이 방출됩니다.
냉각수는 물보다 열용량이 높습니다. 이것은 물이 훨씬 더 적은 에너지로 도달할 수 있는 동일한 온도에 도달하기 위해 더 많은 열 에너지가 필요하다는 것을 의미합니다. 냉각수의 구성 요소도 끓는점을 높여 엔진 작동에 더 안전합니다.
물은 가장 일반적인 냉각수입니다. 높은 열용량과 저렴한 비용으로 적합한 열전달 매체입니다. 일반적으로 부식 억제제 및 부동액과 같은 첨가제와 함께 사용됩니다.
냉각수 온도 경고:이 경고등은 냉각수 부족으로 인해 엔진이 과열되었음을 나타냅니다. 이 표시등이 켜지면 즉시 차를 세우고 차를 끄십시오.
그것은 절대적으로 라디에이터 없이 시작할 수 있습니다. 엔진이 과열되지 않는 한 손상을 일으키지 않습니다. 엔진이 너무 뜨거워질 정도로 오래 돌리지 않으면 문제가 되지 않습니다.
엔진은 여러 가지 이유로 과열될 수 있습니다. 일반적으로 냉각 시스템에 문제가 있어 열이 엔진룸에서 빠져나갈 수 없기 때문입니다. 문제의 원인에는 냉각 시스템 누출, 라디에이터 팬 결함, 워터 펌프 고장 또는 냉각수 호스 막힘이 포함될 수 있습니다.
