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車の冷却水の働き [余計な事柄]

  水冷式のエンジンはエンジンを冷却水で冷やしている。

  冷却水の働きは

エンジンの熱を吸熱してラジエーターにで温度を下げ、

再びエンジンに戻して、再びエンジンの熱を吸熱する。



  冷却水の成分は

水、エチレングリコール、各種金属錆止め剤、消泡剤です。

  私は冷却水のエチレングリコール濃度を50%にしてる。

エンジンの熱を一番吸熱するのは水で、エチレングリコールは水に比べ少ない。

なぜ、エチレングリコールを50%も入れるかというと、凍りにくいということのほかに、

沸点を上げる利点がある。水は100℃で沸騰する。(1気圧下で)

  エチレングリコール沸点は197℃である。よって、50%濃度では140℃くらいは沸騰しない。

冷却水の温度を100℃でサーモスタットでコントロールしている場合、

エンジンの金属表面で水と接触している部分では、+10℃くらい高くなる。

これは、冷却水の温度と流れ方で変わるが、冷却水の温度が100℃ならば、接触面では110℃。

冷却水温度が130℃ならば、140℃になり、沸騰開始になる。



  実際はラジエータキャップで、密栓をして冷却水の圧力を上げている。

圧力を上げることで。沸騰する温度を上げている。計算では

概略1k/cm2加圧で+20℃ぐらいなのだが、

(水蒸気は100℃で1気圧になるが、120℃くらいで倍の2気圧に水蒸気圧は100℃を超えると

急激に上昇する。数値は少し適当です。)

実際の効果は流体している状態のためそれより低いと思う。

  一部分でもこの沸騰状態になると、冷却水の液体に気体が混入することで、

気体と液体の混合で体積が増加し、見かけ上の比重が下がり、エンジンと冷却水の熱交換を妨害する。

熱交換で冷やされ難くなったエンジン温度は上昇し、悪循環の最後は

冷却水は完全に沸騰してしまう事になる。

  戦時中、日本は液冷エンジンを作ったが、ドイツのようにエチレングリコールを作れなかった。

飛行機は高く飛ぶと気圧が下がり、冷却水と大気圧力差は大きくなり、

栓を固く締めても。冷却水の蒸気圧は高く、徐々に漏れて、エンジンの性能は発揮できなかった。

  水蒸気圧の差で面白いのは水分0%の加圧した容器をプラスチック栓をし、大気中に置くと、

高い圧力のビンの中に大気中の水蒸気が侵入する。もちろんいくらかは容器のガスは抜けるが。

濃度差を平均化する力が案外と大きいのにびっくりした。



  実は、冷却水を循環するポンプの羽根の負圧側は沸騰しやすいところで、

そこで少しでも沸騰が発生すると、泡が消える時発生する超音波というか

小さな衝撃波でプロペラが削られる。これをキャビテーションという。

それを防止するのが、エチレングリコール濃度とキャブレターキャップと消泡剤である。

この中で経時劣化するのはラジエーターキャップと消泡剤です。

消泡剤は熱で分解されるので、2年ごとの車検時に交換をお勧めします。

また、高速をよく使う又は、年間走行距離が5万km以上ならば、

1年毎の交換が必要かもしれません。7年交換不要の長寿命冷却水も、

消泡剤は劣化すると思うのですが。信じるか信じないかはあなた次第です。

追加:

ラジエーター自体も、熱変動で膨張収縮をし、アルミは100℃位ならば強度低下しないが、

曲がるところや溶接部分などに力が加わると、連続折り曲げのすごく小さい要素と

設計上と製造工程上での欠陥部分の一番弱いところにクラックが入りやすい。

 ゴム配管部品の劣化と合わせて、何時かは、穴が開くはず、古くなり冷却水が、漏れ出したら、

ラジエーター交換がベストだと思う。冷却水はオイル温度を下げているので、オーバーヒートから、

エンジン破損はすぐだ。

 正しいオイル交換と、冷却水交換をしていれば、エンジンは設計寿命まで持つ、

(オイルの劣化でラインの閉塞と冷却水の漏れがなく、通常の運転)


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