Månadens fråga Inskickad av Bill McLellan, Pasadena, Kalifornien, och besvarad av Melany Hunt, biträdande professor i maskinteknik vid Caltech.
Kylsystemet är en viktig del av en bilmotor. Jag har verkligen blivit mer medveten om detta faktum efter att min bil överhettades på Santa Monica Freeway.
Kylsystemet fyller tre viktiga funktioner. För det första tar det bort överskottsvärme från motorn, för det andra upprätthåller det motorns driftstemperatur där den fungerar mest effektivt, och slutligen för det motorn upp till rätt driftstemperatur så snabbt som möjligt.
Kylsystemet består av sex huvuddelar – en motor, en kylare, en vattenpump, en kylfläkt, slangar och en termostat. Under förbränningsprocessen omvandlas en del av bränslenergin till värme. Denna värme överförs till kylvätskan som cirkulerar genom motorn med hjälp av vattenpumpen. Slangarna transporterar den varma kylvätskan till kylaren, där värmen överförs till luft som dras förbi motorn av kylfläkten. Kylvätskan transporteras sedan tillbaka till vattenpumpen och återcirkuleras.
När en motor är kall, t.ex. första dagen på morgonen, fungerar motorn lite annorlunda. För att maximera effektiviteten är motorn konstruerad för att värmas upp snabbt. När motorn väl når rätt driftstemperatur är den konstruerad för att hållas på en stabil temperatur, vilket är syftet med termostaten. Termostaten är som en ventil som öppnas och stängs som en funktion av temperaturen. Termostaten isolerar motorn från kylaren tills den har nått en viss minimitemperatur. Utan termostat skulle motorn alltid förlora värme till kylaren och ta längre tid på sig att värmas upp. När motorn har nått önskad driftstemperatur justerar termostaten flödet till kylaren för att hålla en stabil temperatur.
Undertiden är kylvätskan så varm att termostaten öppnas helt och hållet, vilket gör att motorn är helt beroende av kylaren för att hålla sin temperatur stabil. Så länge det finns ett tillräckligt luftflöde genom kylaren håller motorn sig kall. Om luftflödet av någon anledning är för lågt kommer kylaren inte att göra sitt jobb och motorn kan överhettas. Om kylvätskans flödeshastighet ökas i det här läget kommer motorn då att överföra mer värme till kylvätskan, vilket förvärrar situationen. Termostatens flödesbegränsning bidrar till att öka trycket i kylsystemet, vilket gör det svårare för kylvätskan att koka i vattenpumpen. Den gör dock lite för att hjälpa kylaren att hålla motorn kall.