كيف أن تصميم نظام التبريد الجيب قد تطور على الأجيال

الأيام الأولى: WWII وولادة نظام التبريد

وكانت قصة نظام تبريد العلامة التجارية في منطقة الحرب العالمية الثانية. وكان من الممكن أن تكون نماذج ويلز MB وفورد GPW الأصلية مبسطة أو خفيفة الوزن، ومن السهل الحفاظ عليها في ظل ظروف قاسية، وكانت نظم التبريد فيها بسيطة، مصممة للموثوقية على الكفاءة، وكان قلب النظام هو جهاز شعاعي مكثف للثديين النحاس يستخدم في منطقة أساسية صغيرة نسبياً.

وكانت هذه المحركات تحركها المحرك وحده، وكثيرا ما تكون مثبتة مباشرة إلى مضخة المياه بتصميم بسيط من أربعة سود، وتستمر هذه المراوح في سرعة المحرك، وتوفر تدفقا ثابتا للطائرات، وتتسبب في ضوضاء، وكانت مضخة المياه نفسها مضخة مركزية أساسية بها مسكن للكتلة ومحرك مطاطي، ولم يكن هناك أي جهاز للارتداد في هذه المركبات المبكرة؛ وكانت التدفقات المبردة غير مقيدة، مما يعني أن المحركات هي المحركة.

ومع انتقال شركة جيب إلى الأسواق المدنية في أواخر الأربعينات والخمسينات، بدأت نظم التبريد تعتمد عناصر وجدت في سيارات الركاب، وكانت أهم إضافة هي جهاز الحرارة الذي يسيطر على تدفق المبردات للسماح للمحرك بالوصول إلى درجة الحرارة التشغيلية المثلى بسرعة أكبر، وكانت تصاميم محرقة الشمعات في وقت مبكر، ووضعت في أعلى مبردات أو في مخرج حرارة متحركة.

وقد أصبحت نظم التبريد المضبوطة شائعة في منتصف الخمسينات، وقد سمح غطاء مبرد من 4-7 ببلوز بأن تصل درجة الحرارة العالية دون أن تغلي، وزيادة كفاءة النقل الحراري، كما أدى النظام المضغط إلى انخفاض فقدان المبرد من التدفق الزائد، وإلى جانب ذلك تحسنت التركيبات المبردة الاختيارية: أصبحت مضادات التحلل المحتوية على الإيثيلين من الغلينول مع القاذورات في المبردات نموذجا، مما أدى إلى استبدال المياه أو خلائط المحتوية على الكحول.

كما تطور تصميم المبردات، حيث انتقل المصانع من الأنبوب والزمن إلى تصميمات زعنفة متشابكة أكثر كفاءة، مما أدى إلى زيادة مساحة السطح، حيث كانت بعض النماذج، مثل ويليز سي جي - 3 بي وواغنر المبكر، تستخدم أجهزة الإشعال في التدفق السفلي مع صهاريج أكبر، وكان المروحة لا تزال تحركها المحرك، ولكنها كانت تتضمن الآن مجموعة من الوصلات الراقية (أو " السحب الواسير " ) للحد من الازد.

The 1970s: Expansion, Complexity, and Off-Road cooling demands

وقد شهدت السبعينات فترة توسع كبيرة في النموذج الذي وضعته شركة جيب، بما في ذلك سلسلة CJ-5، CJ-7)، والشيروكي، والواغنر بكامل الحجم، وقد استخدمت هذه المركبات بشكل متزايد في الاستجمام والتنقيب خارج الطرق، مما أدى إلى زيادة الطلب على نظام التبريد، ولم تعد نظم الانتقال ذات الدائرة الواحدة في الماضي مناسبة.

وقد بدأ مشجعو تبديد المحركات الكهربائية يظهرون كخيار على بعض النماذج، رغم أن المعجبين الآليين ما زالوا يهيمنون عليها، ولم يعط المروحون الكهرباء ميزة التشغيل إلا عند الحاجة، مما قلل من عبء المحركات، ويحسن اقتصاد الوقود، كما أنهم سمحوا بوضع أكثر مرونة في المراوح، حيث لم يكن يتعين على المروحة أن تكون على اتصال مباشر بمضخة المياه، إلا أن المراوح الكهربائية المبكرة كانت أقل موثوقية من المحركات الميكانيكية، وقد عاد العديد من أصحاب الجيبين الذين يعانون من جديد.

وقد تحسنت تصميمات مضخات المياه مع ارتفاع المحركات والأختام الأفضل لمعالجة الضغوط المرتفعة ومعدلات تدفق التبريد، واعتمدت بعض المضخات تصميما مزدوجا من أجل توفير تدفق عالي في المحرك RPM وتدفقات خاضعة للرقابة في مستوى عال من التصليحات، وزادت المشعات، مع وجود صفائح إضافية من الأنابيب لزيادة القدرة، وفيما يتعلق بالاستخدامات القصوى خارج الطرق، شملت بعض خيارات الترميزات التي تُصقِّب في شكل صمامات ذات سعة عالية.

وأصبحت المساكن التي تُستخدم في الحرق أكثر قوة، وأضيفت دوائر التفاف لمنع التبريد البارد من الوصول إلى حجر المحرك فور بدء التشغيل، مما ساعد على الحد من الصدمة الحرارية وطول حياة المحرك، وخلال هذه الفترة، بدأت شركة جيب أيضا في تشخيص قضايا الأداء المتعلقة بتبريد المواد بطريقة أكثر منهجية، باستخدام أشكال مبكرة من أجهزة الاستشعار الحرارية لتحذير السائقين من الإفراط في التسخين.

"فان كلوتش" الراقية تصبح "الوحدة"

وبحلول أواخر السبعينات، انتقل معظم نماذج الجيب من معجبين ميكانيكيين ثابتين إلى مقاطع من المعجبين، وقد تحتوي هذه الشواذ على سوائل مثبتة بالسيليكون ترتفع فيها درجات الحرارة، وتجعل المروح أكثر حزماً، وقد تتيح هذه التكنولوجيا للمحرك أن يركض بهدوء وأكثر كفاءة على الطرق السريعة، بينما توفر في الوقت نفسه درجة حرارة ربيعية منخفضة الحرارة مثل الزحف الصخري أو التخ.

الثمانينات والتسعينات: الكفاءة، والألومنيوم، والانبعاثات - التغيرات الديموغرافية

وقد أرغمت أنظمة الانبعاثات في الثمانينات صناعات السيارات على تحسين كفاءة المحرك والحد من أوقات الاحترار، وهذا يعني بالنسبة لجيب زيادة تحسين نظام التبريد لتقليل الخسائر الحرارية إلى أدنى حد، والسماح للمحركات بالوصول إلى درجة حرارة التشغيل أسرع، وكان التغيير الأكثر وضوحا هو الاعتماد الواسع النطاق لمشعات الألمنيوم، والألومنيوم أقصر بكثير من البخاري، ويقلل من مقاومة التقويم البلاستيكي، ويقاوم التآكل.

وقد تطورت التركيبات المبردة مرة أخرى لتحسين السلوك الحراري وتوسيع فترات الخدمة، ووضعت مبردات عالية الملاءمة لحماية مكونات الألومنيوم، وبدأت مبردات تكنولوجيا الأحماض العضوية تظهر في أواخر التسعينات، مما يوفر حماية طويلة العمر (حتى 5 سنوات أو 000 150 ميل)، وأدت هذه المبردات الجديدة إلى خفض تكوين الرواسب وتحسين نقل الحرارة عبر ممرات رأس المبردات والمشعات.

وتحسنت تكنولوجيا الفولاطة مع إدخال أكواخ شديدة الصنع تغلق بشكل أكثر عدائية عند درجات حرارة أقل، كما أدخلت بعض النماذج مراوح كهربائية مزدوجة كمعدات قياسية، لا سيما في منطقة شيروكي الكبرى ZJ (1993-1998)، ويمكن برمجة هذه المعجبين لتشغيلها بسرعة مختلفة استنادا إلى درجة الحرارة المبردة وضغط التراكمي، وقد سمحت وحدات التحكم الإلكترونية بإدارة درجة حرارة أكثر دقة، مما يقلل من الانطلاق على أيام الباردة.

وخلال هذه الفترة، أصبح نظام التبريد أيضاً جزءاً من نظام تشخيص المحركات التابع للمركبات، وقد وفر أجهزة الاستشعار المؤقتة بيانات آنية لوحدة مراقبة المحرك، كما أن جهازاً حرارياً أو مروحاً خاطئاً يمكن أن يؤدي إلى رموز تشخيص المشاكل، وهذا كان معلماً بارزاً: لم يعد نظام التبريد حلقة آلية قائمة بذاتها، بل كان عنصراً من عناصر نظام إدارة أوسع نطاقاً.

The Introduction of Reverse-Flow cooling

وفي نحو ٤,٠ لام - ٦ محركات تستخدم في " شيروك " وغيرها من النماذج، قامت شركة جيب بتبريد التدفق العكسي، وفي هذه التشكيلة، تم توزيع المبردات أولا عن طريق رأس الأسطوانة ثم إلى أسفل إلى المبنى، مما ساعد على تهدئة أدق أجزاء المحرك )صمامات العادم وغرف الاحتراق( بمزيد من الفعالية، مما أدى إلى الحد من مخاطر التفجير.

Modern Era: Smart Systems and High-Tech Thermal Management

وقد أصبحت نظم تبريد جيب، التي دخلت القرن الحادي والعشرين، أكثر تطورا، حيث أصبح المحرك V6 الذي كان يُدخل في عام 2011 والذي كان يستخدم على نطاق واسع في نماذج وقود وثلاجات وقودية كبيرة، يُستخدم في هيكل متطور جدا للتبريد، ويشمل مضخة للمياه الإلكترونية يمكن التحكم فيها لتباين معدل تدفقها بمعزل عن سرعة المحرك، مما يسمح للمحرك بالدفء بسرعة أكبر بعد بدء حرارة (انبعاثات متوسطة)

وقد أصبح المعجبون بالكهرباء المعيار الذي كان في كثير من الأحيان مع اثنين من المعجبين القادرين على تشغيل متغير السرعة باستخدام التحكم في حركة الكهرباء والمحركات (التحكية في الترددات العالية) ويسمح المراوح بتنصيبها بواسطة نظام TIPM (الوحدة المتكاملة للطاقة) أو وحدات مماثلة لمراقبة الجسم، ترصد درجة الحرارة المبردة، وضغط نظام AC، ودرجة الحرارة المحيطة، وحتى سرعة تشغيل المركبات لتحديد أسرع سرعة ممكنة.

وأجهزة استشعار درجة الحرارة الباردة أصبحت الآن عالية الدقة، وغالبا ما تكون ذات عنصرين (واحد لوحدة النقد الأوروبية، وواحد للمقاس)، وتقع في نقاط متعددة: منافذ للمحركات، ونافذة للمشعين، ومبردات للبث، مما يسمح للاتحاد الأوروبي ببناء خريطة حرارية للنظام، وتشخيص حالات الفشل المحتملة قبل أن تسبب ضررا، وعادة ما يكون الازدهار هو لون طويل العمر، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط الحجم، ومتوسط

نظم التبريد الهجينة والكهربائية

إن المتغيرات الرابحة في الرافعة وشركة غراند تشيروكي قد أدخلت تحديات جديدة تماماً في نظام التبريد، وهذه المركبات تجمع بين محرك داخلي للحرق مع مجموعة من البطاريات ذات الصبغة العالية، وكلها تتطلب إدارة حرارية، كما أن مجموعة البطاريات لديها ثغرة مبردة (عادة جهاز شعاعي مستقل ومضخة مائية) للحفاظ على درجة الحرارة المثلى للضخ.

وبالإضافة إلى ذلك، يستخدم " مضخة حرارة " نظاما لتدفئة الكابينات، يمكن أن يلتقط حرارة النفايات من مكونات المحرك الكهربائي، ويحسن الكفاءة في الطقس البارد، وهذا يبكون بعيدا عن صمام حرارة الماء البسيط الذي يمتد من دبابات دبليو دبليو دبليو دبليو دبليو دبليو دبليو دبليو - كل.

التحديات والاتجاهات المستقبلية في منطقة جبل التبريد

وعلى الرغم من التقدم المثير للإعجاب، تواجه نظم التبريد الحديثة في منطقة جيب تحديات متزايدة، وتولد محركات توربو مثقفة (مثل توربودر توربو ذو الأربع اسطوانات في المربع والمجلد) حرارة هائلة تحت ضغط، مما يتطلب نظما قوية للتبريد لمنع قطع الطرق وحماية المكونات، ويضيف المتجانس بين أجهزة التربومرين مضخة حرارية أخرى، ويعبئ كل هذه المبردات الأمامية (المبردة المبردة).

ولا يزال الأداء خارج الطرق يمثل أولوية، إذ يجب أن تتسامح نظم التبريد مع الطين والرمل والزوايا المتطرفة دون أن تجوع مضخة المياه أو تخسر المبردات، وقد عالج مهندسو الجيب هذا بمشعات عالية الصعود، وأوعية المراوح المختومة، وأنبوب التبريد التي تقاوم تكوين الفقاعات، فإضافة خزان للتعافي المبرد تحت الضغط يساعد على إدارة التدفق أثناء فترات الارتداد الشديدة.

وتتضح الاتجاهات المستقبلية: فزيادة الإصدار الكهربائي ستتطلب إدارة حرارية أكثر تطورا، وستصبح مضخات المياه الكهربائية أكثر انتشارا، مما يتيح فصل تدفق التبريد عن سرعة المحرك تماما، كما أن مكوكات العجلات النشطة ستدمج مع بيانات الملاحة لتوقع الحمولات الحرارية (مثلا، إغلاق المضخات قبل انقطاع طويل في الاحتفاظ بالمحرك).

ومن المجالات الناشئة " الإدارة الحرارية الافتراضية " حيث يستخدم حاسوب المركبة نظام تحديد المواقع وبيانات المرور لاستباق حركة التوقف والتحرك أو ما قبل الزمان أو التبريد الطويل، وهذا يستخدم بالفعل في بعض السوائل الكمالية ويمكن أن يظهر قريبا في نماذج عالية الجودة، وثمة اتجاه آخر يتمثل في استخدام مضخات التبريد الكهربية [1]([1]).

وبالنسبة لمالكي شركة جيب، يساعد فهم تطور نظام التبريد في صنع القرارات المتعلقة بالنفقة، ويمكن تحديد النظم البسيطة في الستينات على الطريق بأدوات أساسية وطول خرطوم حراري، وتتطلب النظم الحديثة أدوات مسح متخصصة لتدفئة دوائر التبريد المعقدة وإعادة تحديد معايرة الضبط الحراري الإلكتروني، وقد ازداد الدعم بعد السوق لتقديم أجهزة التكرير المتداخلة للتدفقات المائية العالية.

خاتمة

ومن المشعات التي لا تكتنف المياه إلا، التي لا تكتنفها أجهزة الأشعة المزودة بأجهزة الويلز إلى نظام متعدد الأجهزة، وغني أجهزة الاستشعار، وأجهزة التهجين التي تخضع للمراقبة الإلكترونية، فإن تصميم نظام تبريد المركبات سيستمر في تحول ملحوظ، وقد عالج كل جيل المطالب المحددة لكل من العمليات الجارية والخارجة عن الطرق، مع الوفاء بمعايير الانبعاثات والكفاءة.

For further reading on Jeep history and cooling system specifics, see ]Motortrend’s Wrangler Evolution feature, Allpar’s Jeep engineering section, and the relevant Wikipedia pages6