汽車發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的功用就是使發(fā)動(dòng)機(jī)在任何工況下都得到適度的冷卻,從而保持在適宜的溫度下工作。目前，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)不僅能夠保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)，而且還具有改善燃料經(jīng)濟(jì)性和降低排放的作用。為了大家更好地了解汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)，咱們就一塊聊聊汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的工作原理。
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的主要工作是將熱量散發(fā)到空氣中以防止發(fā)動(dòng)機(jī)過熱，但冷卻系統(tǒng)還有其他重要作用。汽車中的發(fā)動(dòng)機(jī)在適當(dāng)?shù)母邷貭顟B(tài)下運(yùn)行狀況最好。如果發(fā)動(dòng)機(jī)變冷，就會(huì)加快組件的磨損，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)效率降低并且排放出更多污染物。因此，冷卻系統(tǒng)的另一重要作用是使發(fā)動(dòng)機(jī)盡快升溫，并使其保持恒溫。
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)工作原理
汽車?yán)鋮s系統(tǒng)分為兩種類型：液冷和風(fēng)冷。液冷液冷汽車的冷卻系統(tǒng)通過發(fā)動(dòng)機(jī)中的管道和通路進(jìn)行液體的循環(huán)。當(dāng)液體流經(jīng)高溫發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)會(huì)吸收熱量，從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度。液體流過發(fā)動(dòng)機(jī)后，轉(zhuǎn)而流向熱交換器(或散熱器)，液體中的熱量通過熱交換器散發(fā)到空氣中。風(fēng)冷某些早期的汽車采用風(fēng)冷技術(shù)，但現(xiàn)代的汽車幾乎不使用這種方法了。這種冷卻方法不是在發(fā)動(dòng)機(jī)中進(jìn)行液體循環(huán)，而是通過發(fā)動(dòng)機(jī)缸體表面附著的鋁片對(duì)氣缸進(jìn)行散熱。一個(gè)功率強(qiáng)大的風(fēng)扇向這些鋁片吹風(fēng)，使其向空氣中散熱，從而達(dá)到冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)的目的。因?yàn)榇蠖鄶?shù)汽車采用的是液冷，管道系統(tǒng)汽車中的冷卻系統(tǒng)中有大量管道。
發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的組成
引擎的水冷卻系統(tǒng)也是一個(gè)散熱循環(huán)的過程，不過需要組合的零件就比冷暖氣系統(tǒng)復(fù)雜多了，包括水箱（散熱器）、風(fēng)扇、水泵、節(jié)溫器（水龜）、副水箱、水管、汽缸水套。首先，由引擎的正時(shí)皮帶來帶動(dòng)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，將冷卻水送往引擎缸體后，就開始在汽缸周圍的水套（即鑄造而成的流水通道）里流動(dòng)。接著，吸收引擎熱能后的冷卻水上升到汽缸蓋的水套，透過節(jié)溫器的開啟返回水箱進(jìn)行降溫，最后回流到水泵，整個(gè)散熱循環(huán)過程就算完成。
▲冷卻系統(tǒng)的循環(huán)過程：水泵→引擎缸體→節(jié)溫器→水箱（風(fēng)扇定時(shí)散熱）→副水箱→水泵。其中部分的熱水會(huì)被送到暖風(fēng)箱當(dāng)暖氣使用。
在散熱循環(huán)過程里的「節(jié)溫器」，就是調(diào)節(jié)水溫的零件，引擎能不能維持正常的工作溫度都要靠它。那什么是「工作溫度」？簡(jiǎn)單來說就是引擎發(fā)揮最佳燃燒效率時(shí)需要的溫度，就好像電腦過熱就會(huì)當(dāng)機(jī)，需要被控制在最佳溫度的一樣道理，但這個(gè)工作溫度會(huì)因不同車廠的設(shè)計(jì)而有所不同，比如說日系車控制在90℃左右，而歐美車則控制在100℃上下。
▲水冷式引擎的缸體在鑄造時(shí)會(huì)鑄有水套（在氣缸周圍的洞口），而氣缸蓋則在燃燒室周圍，利用冷卻液的循環(huán)帶走熱能。
因此引擎剛開啟時(shí)，節(jié)溫器就像一個(gè)閥門，阻擋冷卻水回流到水箱，讓冷卻水在引擎缸體作內(nèi)循環(huán)以快速達(dá)到工作溫度，目的是縮短熱車的時(shí)間和防止引擎過冷而耗掉更多的燃料。當(dāng)冷卻水升溫到80℃后，節(jié)溫器內(nèi)的彈簧彈力逐漸放松，閥門就被打開，讓水套里的熱水流向水箱，這時(shí)水箱風(fēng)扇自動(dòng)開啟將熱水快速散熱（行駛中的氣流也能幫助散熱），待水回流到下水箱后再被水泵送回引擎。這樣的水冷卻循環(huán)效率很穩(wěn)定，適合大壓縮比且輸出動(dòng)力大的多缸引擎，不過多少會(huì)消耗掉一些引擎的動(dòng)力。
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)作用
▲節(jié)溫器就像閥門，在熱車時(shí)阻擋引擎水套里的水回流到水箱以進(jìn)行內(nèi)循環(huán)來快速升溫，防止引擎過冷，達(dá)到工作溫度后閥門開始往下壓，熱水往上流到水箱。
控制引擎的水溫不能只靠節(jié)溫器
雖然節(jié)溫器能放掉高溫壓的冷卻水來防止引擎過熱，但經(jīng)過一段時(shí)間的循環(huán)，引擎缸體內(nèi)的水會(huì)跟水箱水的溫度近乎相同，加上工作中的引擎溫度一直上升，冷卻水就不能有效的降溫，因此需要「水箱風(fēng)扇」來幫助水箱散熱。
▲水箱不是儲(chǔ)水裝置，它只是將被引擎加熱過的冷卻水引到這里散熱，水溫超過90°C時(shí)風(fēng)扇會(huì)強(qiáng)制降溫10°C左右，當(dāng)然還得外加機(jī)油的冷卻才能維持引擎的最佳燃燒效率。
事實(shí)上，水箱不是一個(gè)儲(chǔ)水的裝置，它只是類似蜂巢造型的散熱零件，里面布滿多層的隔板薄片（散熱芯片），當(dāng)熱水在通道里往下流時(shí)，空氣經(jīng)過這些薄片能帶走水的熱能，理論上薄片面積愈大，散熱效率愈好，但引擎室空間有限，水箱的設(shè)計(jì)尺寸不能太大的情況下，水箱中裝置的兩個(gè)風(fēng)扇能在極短時(shí)間內(nèi)讓冷卻水降溫7-10℃，這樣水泵送回引擎水套的冷卻水能夠繼續(xù)吸收熱能。
發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的特性
▲水箱上面的壓力蓋除了可以提高冷卻水的沸點(diǎn)以外，也透過壓力差把膨脹過度的熱水引到副水箱貯存，防止水箱和水管破裂，知道為什么引擎發(fā)動(dòng)時(shí)水箱蓋不能打開了吧？
至于風(fēng)扇會(huì)根據(jù)水溫而開啟，像感應(yīng)器測(cè)得水溫超過90℃時(shí)就會(huì)啟動(dòng)風(fēng)扇，待降溫10℃左右后就不讓風(fēng)扇的馬達(dá)通電（作動(dòng)時(shí)機(jī)精準(zhǔn)到1℃的范圍），能減少消耗引擎動(dòng)力，而且剛熄火的引擎仍處于高溫，電子風(fēng)扇能持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)降溫直到冷卻水低于設(shè)定的低溫度為止。
▲副水箱的冷卻水只是用來供應(yīng)水量不足的主水箱，尤其回到25°C的室溫狀態(tài)，水的體積已經(jīng)縮小。
232/5000其實(shí)冷卻系統(tǒng)是密閉的回路，當(dāng)高溫的冷卻水流過水箱時(shí)壓力很大，如果沒有適當(dāng)?shù)男沟舾邏?，水管很可能?huì)變形甚至爆裂，這時(shí)候就要額外設(shè)置的空間來容納熱脹冷縮的冷卻水，也就是副水箱。當(dāng)水溫過高，副水箱就接收體積膨脹而多出來的水，待水溫較低時(shí)，還可以供應(yīng)體積縮小后水箱需要的水量。這樣的調(diào)節(jié)功能是透過水箱蓋里的雙向閥門設(shè)計(jì)，管路的高水壓會(huì)推開向外的閥門并流向副水箱，當(dāng)水壓變低時(shí)，水箱管路內(nèi)的低壓會(huì)吸開向內(nèi)的閥門，讓冷卻水流回水箱，管路的壓力就能控制在設(shè)定的磅數(shù)范圍內(nèi)。
發(fā)動(dòng)機(jī)過熱的危害
(1)降低充氣效率，使發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降；
(2)爆燃的傾向加大，使零件因承受額外沖擊性負(fù)荷而造成早期損壞；
(3)運(yùn)動(dòng)件的正常間隙被破壞，運(yùn)動(dòng)阻滯，磨損加劇，甚至損壞；
(4)潤(rùn)滑情況惡化，加劇了零件的摩擦磨損；
(5)零件的機(jī)械性能降低，導(dǎo)致變形或損壞。
發(fā)動(dòng)機(jī)過冷的危害
(1)進(jìn)入氣缸的混合氣(或空氣)溫度太低，可燃混合氣品質(zhì)差，使點(diǎn)火困難或燃燒遲緩，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，燃料消耗量增加；
(2)燃燒生成物中的水蒸汽易凝結(jié)成水而與酸性氣體形成酸類，加重了對(duì)機(jī)體和零件的侵蝕作用；
(3)未汽化的燃料沖刷和稀釋零件表面(氣缸壁、活塞、活塞環(huán)等)上的油膜，使零件磨損加劇。
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)
現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)(汽車發(fā)動(dòng)機(jī)保養(yǎng))要綜合考慮下面的因素：發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的摩擦損失;冷卻系統(tǒng)水泵的功率;燃燒邊界條件，如燃燒室溫度、充量密度、充量溫度等。了解汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)工作原理，統(tǒng)籌考慮每項(xiàng)影響因素，有助于設(shè)計(jì)性能更加優(yōu)良的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)。
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