淺談汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)工作原理

前言

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。為了大家更好的了解汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)，本文將詳細(xì)介紹汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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。

泵將液體輸送至發(fā)動(dòng)機(jī)缸體后，液體便開(kāi)始在氣缸周圍的發(fā)動(dòng)機(jī)通道里流動(dòng)。接著，液體又通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋返回恒溫器位于液體流出發(fā)動(dòng)機(jī)的位置。如果恒溫器關(guān)閉，則液體將經(jīng)過(guò)恒溫器周圍的管道直接流回到泵。如果恒溫器打開(kāi)，液體將首先流入散熱器，然后再流回泵。

加熱系統(tǒng)也有一個(gè)單獨(dú)的循環(huán)過(guò)程。該循環(huán)從氣缸蓋開(kāi)始輸送液體，使其流經(jīng)加熱器風(fēng)箱，然后又流回泵。對(duì)于配備有自動(dòng)變速器的汽車，通常會(huì)有一個(gè)獨(dú)立的循環(huán)過(guò)程來(lái)冷卻內(nèi)置于散熱器的變速器油液。變速器油液由變速器通過(guò)散熱器內(nèi)另一個(gè)熱交換器抽吸得到。液體汽車可以在遠(yuǎn)低于零攝氏度到遠(yuǎn)高于38℃的寬泛溫度范圍內(nèi)工作。

因此，不管使用何種液體對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行降溫，其必須具有非常低的凝固點(diǎn)、很高的沸點(diǎn)以及能吸收大量熱量。水是吸收熱量的最有效的液體之一，但水的凝固點(diǎn)太高，不適用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)。大多數(shù)汽車使用的液體是水和乙二烯乙二醇的混合液(c2h6o2)，也稱為防凍液。通過(guò)將乙二烯乙二醇添加到水中，可以顯著提高沸點(diǎn)、降低凝固點(diǎn)。

每當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，水泵就會(huì)使液體進(jìn)行循環(huán)。類似于汽車中使用的離心泵水泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)通過(guò)離心力將液體輸送到外面，并從中部持續(xù)抽吸液體。泵的入口位于離中心較近的位置，因此從散熱器返回的液體可以接觸到泵葉片。泵葉片將液體送至泵的外部，液體由這里進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)。從泵流出的液體首先流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和氣缸蓋，然后流入散熱器，最后返回到泵。發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和氣缸蓋具有許多通過(guò)鑄造或機(jī)械加工而成的通道，以便于液體流動(dòng)。

如果這些管道當(dāng)中液體的流動(dòng)很平穩(wěn)，則只會(huì)直接冷卻與管道接觸的液體。從管道中流動(dòng)的液體傳導(dǎo)至管道熱量的多少取決于管道和接觸管道的液體之間的溫度差異。因此，如果與管道接觸的液體得到快速冷卻，那么傳輸?shù)臒崃繒?huì)比較少。通過(guò)在管道內(nèi)制造湍流，混合所有液體，將與管道接觸的液體保持高溫以吸收更多熱量，從而使管道內(nèi)的全部液體得到有效地利用。

變速器冷卻器跟散熱器內(nèi)的散熱器很相似，不同的只是油液不是與空氣交換熱量，而是與散熱器當(dāng)中的冷卻液交換熱量。壓力水箱蓋壓力水箱蓋可以將冷卻液的沸點(diǎn)提高25℃。

恒溫器的主要作用是使發(fā)動(dòng)機(jī)快速升溫，并保持恒溫。它是通過(guò)調(diào)節(jié)流經(jīng)散熱器的水量而實(shí)現(xiàn)的。在低溫情況下，散熱器的出口將完全被阻塞，即所有的冷卻液經(jīng)由發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行再次循環(huán)。冷卻液的溫度一旦升高到82-91℃之間，恒溫器便會(huì)打開(kāi)，從而使液體流經(jīng)散熱器。當(dāng)冷卻液的溫度達(dá)到93-103℃時(shí)，恒溫器將一直保持打開(kāi)狀態(tài)。

冷卻風(fēng)扇與恒溫器類似，必須對(duì)冷卻風(fēng)扇加以控制以使發(fā)動(dòng)機(jī)保持恒溫。前輪驅(qū)動(dòng)汽車裝有電扇，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)通常橫向安裝，即發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出朝向汽車的一側(cè)。

風(fēng)扇可以通過(guò)恒溫開(kāi)關(guān)或發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，這些風(fēng)扇將在溫度升高到超過(guò)設(shè)定點(diǎn)時(shí)打開(kāi)。當(dāng)溫度降到低于設(shè)定點(diǎn)時(shí)，這些風(fēng)扇將會(huì)關(guān)閉。冷卻風(fēng)扇配備縱向發(fā)動(dòng)機(jī)的后輪驅(qū)動(dòng)汽車通常裝有發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)冷卻風(fēng)扇。這些風(fēng)扇具有恒溫控制粘性離合器。該離合器位于風(fēng)扇的中心，被散熱器流出的氣流所包圍。這類特殊的粘性離合器有時(shí)更像是全輪驅(qū)動(dòng)汽車的粘性耦合器。當(dāng)汽車過(guò)熱時(shí)，打開(kāi)所有車窗，并且在全速運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)扇時(shí)運(yùn)行加熱器。這是因?yàn)?strong>加熱系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)二級(jí)冷卻系統(tǒng)，可以反映汽車上主冷卻系統(tǒng)的情況。

加熱器管道系統(tǒng)位于汽車儀表板的暖氣風(fēng)箱實(shí)際上是一種小型散熱器。該加熱器風(fēng)扇使空氣流過(guò)暖氣風(fēng)箱，然后再進(jìn)入汽車的乘客艙。加熱器風(fēng)箱類似于一種小型散熱器。加熱器風(fēng)箱從氣缸蓋吸取出熱的冷卻液，然后又使其重新流回泵中，因此，加熱器在恒溫器打開(kāi)或關(guān)閉時(shí)均可以運(yùn)行。

結(jié)語(yǔ)

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)。