水冷式内燃機関を搭載した自動車やオートバイ。 ラジエーターは、エンジンやシリンダーヘッドの中を通る水路に接続されており、そこに液体（クーラント）を送り込みます。 この液体は水の場合もあるが（水が凍りにくい気候の場合）、一般的には水と不凍液を気候に応じた割合で混合したものである。 不凍液は通常、エチレングリコールまたはプロピレングリコール（少量の腐食防止剤を含む）です。
典型的な自動車の冷却システムは次のように構成されています。
- エンジンブロックとシリンダーヘッドに鋳込まれた一連のギャラリーは、熱を逃がすために循環する液体で燃焼室を取り囲んでいます。
- ラジエーターは、熱を素早く逃がすためのフィンのハニカムを備えた多数の小さなチューブで構成されており、エンジンからの熱い液体を受けて冷却します。
- 冷却水をシステム内で循環させるためのウォーターポンプ（通常は遠心式）
- ラジエーターに送られる冷却水の量を変えることで温度を制御するサーモスタット
- ラジエーターに冷たい空気を送り込むためのファン
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ラジエーターは、内部の液体の熱を外部の空気に伝えて液体を冷却し、それによってエンジンを冷やします。 また、ラジエーターは、オートマチックトランスミッションの液体、エアコンの冷媒、吸気を冷却するためにもよく使われ、時にはモーターオイルやパワーステアリング液を冷却することもあります。 ラジエーターは通常、フロントグリルの後ろなど、車の前方から空気の流れを受ける位置に取り付けられる。 エンジンがミッドマウントやリアマウントの場合、十分な空気の流れを得るためにフロントグリルの後ろにラジエーターを取り付けるのが一般的だが、そのためには長いクーラントパイプが必要となる。 また、ラジエターは、車両上部の流れやサイドグリルから空気を取り込むこともある。
ラジエーターの構造
自動車のラジエーターは、一対の金属製またはプラスチック製のヘッダータンクを、多数の狭い通路を持つコアで連結し、体積に対して高い表面積を確保しています。 このコアは通常、金属板を重ねてプレスして溝を作り、ハンダ付けやロウ付けして作られます。 長い間、ラジエーターは真鍮や銅のコアを真鍮のヘッダーにはんだ付けして作られていた。 最近のラジエーターはコアがアルミ製で、ガスケット付きのプラスチック製ヘッダーを使用してコストと重量を削減していることが多い。
初期の建設方法にハニカムラジエーターがありました。 丸いチューブの両端を六角形にスウェージし、それを重ねてハンダ付けしました。
ビンテージカーの中には、コイル状のチューブで作られたラジエーターコアを使用しているものがありますが、これは効率は悪いものの、よりシンプルな構造です。
クーラントポンプ
ラジエーターは最初、熱サイフォン効果だけで駆動する下向きの垂直流を使用していました。 冷却水はエンジン内で加熱され、密度が低下して上昇します。 ラジエーターで冷却されると、冷却水の密度が高くなり、下降します。 この効果は、低出力の固定式エンジンには十分ですが、初期の自動車以外には不十分です。
HeaterEdit
車内の小型ラジエーターを同時に作動させるために、通常、バルブまたはバッフル、あるいはその両方のシステムが組み込まれています。 この小さなラジエーターと関連するブロワー ファンは、ヒーター コアと呼ばれ、車内を暖める役割を果たします。 ヒーターコアは、ラジエーターと同様に、エンジンから熱を奪う働きをする。 そのため、エンジンがオーバーヒートしているときには、メインのラジエーターを補助するために、ヒーターをオンにして強めに設定するよう、自動車技術者はオペレーターにアドバイスすることがあります。
温度制御
水流制御
最近の自動車のエンジン温度は、主にワックス・ペレット式のサーモスタットによって制御されています。ペレットタイプのサーモスタットです。
エンジンが最適な動作温度に達すると、バルブが開く仕組みになっています。
エンジンが冷えているときは、少量のバイパス流を除いてサーモスタットは閉じており、エンジンが温まるにつれて冷却水の温度変化をサーモスタットに伝えます。 エンジンの冷却水は、サーモスタットによって循環ポンプの入口に導かれ、ラジエーターを経由して直接エンジンに戻されます。 エンジンの中だけを水が循環するようにすることで、局所的な「ホットスポット」を避けながら、エンジンをできるだけ早く最適な運転温度に到達させることができます。
最適な温度に達した後、サーモスタットはラジエーターへの冷却水の流れを制御し、エンジンが最適な温度で作動し続けるようにします。
最適な温度になった後は、エンジンの冷却水がラジエーターに流れるように制御し、エンジンが最適な温度で作動するようにします。 ラジエターを流れる空気の速度は、放熱能力に大きく影響します）。 逆に、寒い夜に高速道路の下り坂を軽いスロットルで巡航しているときは、エンジンの出力が小さいのでサーモスタットはほぼ閉じた状態になり、ラジエターはエンジンの出力よりも多くの熱を放散することができます。 ラジエーターへの冷却水の流入量が多すぎると、エンジンが冷やされすぎて最適な温度以下で運転されることになり、燃費の悪化や排気ガスの増加につながります。 さらに、クランクシャフトのベアリングなど、熱膨張を考慮して適切なクリアランスで組み合わされている部品があると、エンジンの耐久性や信頼性、寿命が損なわれることもあります。
サーモスタットは、エンジンを最適な動作温度に保つために、車両の運転負荷や速度、外気温の変化に対応して、その範囲内で常に動いています。
ヴィンテージカーには、アルコールやアセトンなどの揮発性液体が入った波形のベローズタイプのサーモスタットがあります。 このタイプのサーモスタットは、冷却システムの圧力が約7psiを超えるとうまく機能しません。 最近の自動車は15psi前後で走行することが多いので、ベローズタイプのサーモスタットは使用できません。
エアフロー コントロール
ラジエーターのサイズやラジエーター ファンのタイプなど、エンジンの温度に影響を与える要因は他にもあります。
ラジエーターを通る空気の流れの速さは、ラジエーターが放散する熱に大きく影響します。
ラジエーターを通る空気の流れの速さは、ラジエーターの放熱に大きな影響を与えます。
エンジン駆動のファンは、多くの場合、ドライブベルトのファンクラッチによって制御されており、低温時にはスリップしてファンの回転数を下げます。
エンジン駆動のファンは、ドライブベルトのファンクラッチで制御されていることが多く、低温時にはファンがスリップして回転数が下がります。 最近の自動車では、可変速式または循環式のラジエターファンによって、冷却速度をさらに調節することができます。 電動ファンは、サーモスタットスイッチまたはエンジンコントロールユニットによって制御されます。
ビスカスドライブファンや電動ファンが開発される以前のエンジンには、常にラジエーターに空気を送り込む単純な固定ファンが取り付けられていました。 商用車やトラクターなど、高温での重作業に対応するために大型のラジエーターを搭載しなければならない車両では、サーモスタットがあっても、軽負荷時の寒冷地では、大型のラジエーターと固定ファンにより、サーモスタットが開くと同時に冷却水の温度が急激に低下し、冷えてしまうことがよくありました。 この問題は、ラジエーターにラジエーターブラインド（またはラジエーターシュラウド）を取り付けて、ラジエーターを通る空気の流れを部分的または全面的に遮断するように調整することで解決できます。 ブラインドは、キャンバスやゴムなどの素材をロール状に巻いたもので、ラジエーターの長さに沿って広げ、必要な部分を覆うようになっている。 第一次世界大戦中のS.E.5やSPAD S.XIIIといった単発戦闘機のように、古い車には運転席や操縦席から調整できる一連のシャッターがついていて、ある程度コントロールできるようになっているものもある。 最近の自動車の中には、必要に応じて冷却と空力のバランスをとるために、エンジンコントロールユニットによって自動的に開閉される一連のシャッターを備えているものもあります。
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冷却水の圧力
内燃機関の熱効率は内部温度が高いほど高くなるため、冷却水は沸点を上げるために大気圧よりも高い圧力に保たれます。 通常、ラジエーターのフィルキャップには、校正された減圧弁が組み込まれている。
温度の上昇に伴ってクーラントシステムの圧力が上昇すると、プレッシャーリリーフバルブが過剰な圧力を逃がすところまで到達します。 これはシステムの温度上昇が止まると止まります。 過剰に充填されたラジエーター（またはヘッダータンク）の場合は、少しの液体を逃がすことで圧力を逃がします。 この液体は単に地面に排出されるか、大気圧に保たれた通気性のある容器に集められます。 エンジンを停止すると、冷却システムが冷却され、液体のレベルが下がります。 余分な液体がボトルに集められた場合、これがメインクーラント回路に「吸い戻される」場合があります。
Engine coolantEdit
第二次世界大戦以前のエンジン冷却水は、通常、水でした。
航空機エンジンの高性能化に伴い、より高沸点の冷却水が求められ、グリコールや水とグリコールの混合液が採用されました。
アルミニウムや金属が混在するエンジンの開発以降は、不凍液よりも腐食防止の方が重要になり、地域や季節を問わず使用されるようになりました。
沸騰・過熱編
オーバーフロータンクが空になるとクーラントが気化し、エンジンの局所的または全体的な過熱を引き起こすことがあります。 その結果、ヘッドガスケットの破損、シリンダーヘッドやシリンダーブロックのゆがみやひび割れなど、深刻なダメージを受けることになります。
高温のラジエーターを開けるとシステムの圧力が下がり、沸騰して危険なほど高温の液体や蒸気が噴出することがあります。
HistoryEdit
自動車用ウォーター ラジエーターの発明は、カール・ベンツによるものとされています。
補助ラジエーター
自動車の冷却能力を高めるためには、オリジナルのラジエーターのサイズを大きくすることができない場合、2つ目のラジエーター（補助ラジエーター）を装備しなければならないことがあります。 このラジエーターは、メインのラジエーターと直列に接続して回路を構成する。 これは、Audi 100に初めてターボを搭載して200を作ったときの例である。
エンジンによっては、エンジンオイルを冷却するための小さなラジエーターであるオイルクーラーを備えているものもあります。
エンジンによっては、エンジンオイルを冷却するための小型ラジエーターであるオイルクーラーを備えているものもあります。 これらのラジエーターには、メインのラジエーターを小型化したようなオイルエアラジエーターと、もっと単純にオイルウォーターラジエーターがある。 もっと簡単に言えば、ウォーターラジエーターの中にオイルパイプを挿入したオイルウォータークーラーの場合もある。 水は空気よりも高温だが、熱伝導率が高いため、複雑な構造ではなく、安価で信頼性の高いオイルクーラーでも（制限内であれば）同等の冷却が可能である。
ターボチャージされたエンジンやスーパーチャージされたエンジンにはインタークーラーが装備されていることがありますが、これはエンジンを冷却するのではなく、入ってくる空気を冷却するための空対空または空対水のラジエーターです。