自動車エンジンの作動温度は90.5度から104.4度の範囲にあります。これは、エンジン内の高い燃焼率により、多くのエネルギーが熱エネルギーとして放出されるためです。
この熱エネルギーを効率的に放散させ、エンジン温度を適正範囲に保つ必要があります。温度が臨界値に達すると、エンジンは損傷します。温度を維持するために、自動車用ラジエーターが熱放散に使用されています。
ラジエーターの機能
基本的にラジエーターは熱交換器の一種で、水などの冷却液を用いてエンジンからの熱を吸収します。冷却液はエンジンとの間を循環し、加熱されます。ここで、ラジエーター隣に設置された冷却ファンが重要な役割を果たします。
冷却液が熱を吸収すると温度が上昇しますが、ラジエーター近くのファンが空気を送り冷却します。送風された空気は対流現象により冷却液を大幅に冷却します。放射により熱を吸収し、ファンの対流で再放散するこの連続サイクルが、自動車エンジンの温度維持に貢献しています。
現代のラジエーターはプラスチック-アルミニウム製です。アルミニウムの熱伝達率は真鍮より劣りますが、アルミラジエーターの大型化によりエンジン冷却速度が向上しています。これらはアルミフィンチューブと扁平アルミチューブのろう付けにより製造され、銅や真鍮製冷却器2列分に対し、アルミチューブ1列で同等の性能を発揮します。
サーモスタットもエンジン前方に設置され、エンジン温度が限界値を超えたことを検知します。温度上昇と同時に、水と冷却液がラジエーターから流出し、エンジン摩擦と燃料燃焼で発生した熱を吸収します。ラジエーター表面積は流体冷却を可能にする十分な大きさが確保され、ファンに加えて周囲環境からの空気もエンジン冷却用開口部から導入されます。
不良ラジエーターの症状
ラジエーターはエンジンの熱放散に重要な役割を果たし、エンジンの正常作動と故障防止を保証します。経時的に様々な理由でラジエーターは不調になる可能性があります。主な原因を以下に列挙します：
冷却液レベル低下
通常は水ですが、理想的には不凍液と水の混合液である冷却液は、ポンプを通じてエンジン周囲を循環し、ラジエーターで冷却されます。この不凍液は寒冷環境での水の凍結、高温環境での沸騰を防ぎます。冷却液レベルの低下は過熱の一般的かつ根本的な原因の一つです。冷却液不足はエンジン内への流体流入量減少を意味し、結果的にエンジンの熱吸収や放散能力が低下します。
通常、液面は減少しませんが、ガスケット漏れや配管・ラジエーター漏れなどの問題により液面が低下し、過熱問題を引き起こす可能性があります。駐車中の車両下に冷却液漏れを確認した場合は、ラジエーター点検が強く推奨されます。重大な問題に発展する可能性があるためです。
過熱
冷却液レベルの低下はエンジンの過熱を招きます。詰まったラジエーターも過熱の原因となります。過熱に気付いたら必ずラジエーターを点検してください。過熱に関する詳細は当サイト記事「過熱」をご参照ください。
不良ラジエーターによる過熱の原因
目詰まりしたラジエーター
時にラジエーターは汚れや堆積物で詰まり、冷却液の流れを制限します。ラジエーター詰まりの主因は埃、虫の死骸、異物です。この詰まりはエンジンルームから視認可能です。目視で確認できない場合、ラジエーター内部の詰まりが考えられ、赤外線サーモグラフィーで検出可能です。
不適切な材質
ラジエーターは従来銅や真鍮製でしたが、後に軽量化と低コスト化のためアルミニウム製が採用されました。コストと重量に加え、アルミニウムは冷却性能で銅や真鍮より優れていることが知られています。既に装備していない場合、旧式の真鍮製は温度制御に非効率的なため、アルミ製ラジエーターへの交換が推奨されます。
不良ラジエーターキャップ
不良のラジエーターキャップは冷却液の溢れを引き起こします。ラジエーターキャップの不調も最も一般的でありながら見過ごされがちな要因の一つです。キャップが適切に締まっていない場合、冷却液が漏出しエンジン温度上昇の原因となります。
不良サーモスタット
サーモスタットは圧縮機類のオンオフ制御だけでなく、エンジン温度に応じて熱吸収のための流体流れを調節する弁の役割も果たします。サーモスタットが正常に作動しないと固着し、エンジン内の水が戻る余地を失い過熱を引き起こします。これは最も頻発する問題です。
ファン問題
ラジエーター全体が良好でも、接続されたファンが故障することがあります。これは電気的停止やファンモーターの不調が原因です。ファンの機能不全は冷却液の不適切な冷却を招きます。状態に応じてファンは修理または必要に応じ交換可能です。
ラジエーターには出入口タンクも装備されています。これらのタンクはエンジンからの高温冷却液をラジエーターへ輸送する役割を担います。漏れ箇所は修理可能で、必要に応じタンク全体の個別交換も可能です。一般的に冷却器交換費用は人件費込みで350〜400ドルが相場です。