مقاله مکانیک: طراحی بهینه سازی شده از واتر پمپ سیستم خنک کاری خودرو

مقدمه

این پایان نامه در مورد یک طراحی بهینه سازی شده از واتر پمپ سیستم خنک کاری خودرو است که به وسیله موتور الکتریکی DC کار می کند. موتورهای بنزینی گرچه تا حدزیادی بهبود یافته و اصلاح شده اند، اما هنوز بازده بالایی برای تبدیل انرژی شیمی ایی به توان مکانیکی ندارند. بیشترین میزان انرژی موجود در بنزین (شاید 70 درصد) به گرما تبدیل می شود و مهم ترین وظیفه سیستم خنک کاری خودرو، مراقبت و استفاده صحیح از گرمای ایجاد شده است. در واقع، نخستین وظیفه سیستم خنک کاری خودرو، جلوگیری از گرم شدن بیش از حد مجاز خودرو ازطریق انتقال گرما به هوای بیرون خودرو است. موتور خودرو، بهترین عملکرد را در دمای مناسب و بهینه بالای خود دارد. وقتی موتور سرد است، عملکرد اجزای آن با نقصان مواجه می شود و بازده موتور کمتر و در نتیجه آلودگی ایجاد شده بیشتر می شود. بنابراین، دیگر وظیفه مهم سیستم خنک کاری خودرو این است که به موتور اجازه دهد با سرعت ممکن به دمای بالای بهینه و مناسب برسد و گرم شود، سپس موتور را در دمایی ثابت نگه دارد. درون موتور خودرو، سوخت به طور دائم می سوزد و عمل احتراق انجام می شود. گرمای حاصل از احتراق، به میزان زیادی از طریق اگزوز خارج می شود، اما مقداری از گرمای ایجاد شده به داخل موتور رسوخ کرده و باعث افزایش دما و در نهایت گرم شدن موتور می شود. موتور، زمانی خوب کار می کند که دمای مایع سردکننده، حدود 93درجه سانتی گراد یا حدود 200 درجه فارنهایت باشد. در این دما محفظه احتراق به اندازه کافی گرم می شود تا احتراقی بهتر و آلودگی کمتر حاصل شود. لزجت روغن موتور کمتر (در اندازه استاندارد) و در نتیجه عملکرد اجزای آن روانتر و درنهایت میزان اتلاف توان موتور کمتر می شود. فرسایش قطعات و اجزای فلزی کمتر می شود. در این دما محفظه احتراق به اندازه کافی گرم می شود تا احتراقی بهتر و آلودگی کمترحاصل شود. لزجت روغن موتور کمتر (در اندازه استاندارد) و در نتیجه عملکرد اجزای آن روانتر و درنهایت میزان اتلاف توان موتور کمتر می شود. فرسایش قطعات و اجزای فلزی کمتر می شود.

خنک کاری داخل موتور به وسیله مایع خنک کاری انجام می گیرد که در بیشتر موارد ترکیبی از آب و ضدیخ است. این مایع خنک کاری به وسیله واتر پمپ در داخل موتور به حرکت در می آید. در سیستم های که امروزه در تمام دنیا رایج است واتر پمپ بوسله تسمه و دو عدد پولی که یکی به واتر پمپ و دیگری به میل لنگ وصل شده است انرژی و توان لازم برای حرکت خودرا از میل لنگ خودرو تامین می کند و به همین دلیل مقداری از توان تولید شده توسط موتور باید صرف به حرکت درآوردن واتر پمپ می شود تا این قطعه بتواند آب را به خوبی داخل محفظه موتور و رادیاتور به حرکت در بیاورد. این امر بدین معنی است که در اینجا ما مقداری اتلاف انرژی داریم که هم بدلیل وجود تسمه و پولی ها است و دیگری اتلاف توانی است که واتر پمپ از موتور خودرو می گیرد تا به حرکت در بیاید. سرعت حرکت واتر پمپ با سرعت شفت پمپ که به وسیله تسمه نیروی خود را از میل لنگ می گیرد برابر است و پس از اینکه موتور خودرو گرم شود واتر پمپ باید برای سرد کردن موتور با سرعت شفت بگردد.

کلیدواژه: سیستم خنک کاری، واتر پمپ الکتریکی، اتلاف توان، خودرو، مصرف سوخت