動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的工作原理

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[導(dǎo)讀:]動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的工作原理

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  顧名思義,冷去系統(tǒng)的功能是將發(fā)動(dòng)機(jī)受熱部件吸收的部分熱量及時(shí)散發(fā)出去,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行冷卻,使其保持在正常的溫度下工作。一般以冷卻介質(zhì)分為風(fēng)冷系統(tǒng)與水冷系統(tǒng),隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)功率越來(lái)越大,對(duì)散熱的要求也越來(lái)越高,風(fēng)冷系統(tǒng)由于很難達(dá)成均勻的散熱效果,容易使一些部件造成過(guò)熱損傷發(fā)動(dòng)機(jī),并且散熱效率不如水冷系統(tǒng)好,所以現(xiàn)在汽車幾乎全部使用了水冷式散熱系統(tǒng)。所以只為大家介紹水冷式冷卻系統(tǒng)。
  汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)利用水泵提高冷卻液的壓力,強(qiáng)制冷卻液在發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水道中循環(huán)流動(dòng),將發(fā)動(dòng)機(jī)多余的熱量帶走,使其保持在更佳工作溫度。這種為發(fā)動(dòng)機(jī)降溫的循環(huán)模式被稱為主循環(huán),而主循環(huán)模式還必須成設(shè)置成兩種不同的冷卻循環(huán)模式來(lái)保證發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況下更好的工作,即冷車循環(huán)和正常循環(huán),也就是老司機(jī)口中常說(shuō)的小循環(huán)與大循環(huán)。
  冷車循環(huán)(小循環(huán))是指在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)后,溫度較低的冷卻液不會(huì)將節(jié)溫器打開,此時(shí)冷卻液只經(jīng)過(guò)水泵在發(fā)動(dòng)機(jī)的水道中進(jìn)行循環(huán),目的是使發(fā)動(dòng)機(jī)盡快達(dá)到正常的工作溫度,等發(fā)動(dòng)機(jī)溫度上升,冷卻液溫度達(dá)到節(jié)溫器設(shè)定值(一般為80度)時(shí),節(jié)溫器閥門打開,冷卻液進(jìn)行正常循環(huán)(大循環(huán)),這時(shí)冷卻液從發(fā)動(dòng)機(jī)水道中流出,經(jīng)過(guò)車頭位置的散熱器,進(jìn)行散熱,水泵再將散熱冷卻后的冷卻液送人發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行冷卻循環(huán),節(jié)溫器負(fù)責(zé)控制循環(huán)模式的切換,使發(fā)動(dòng)機(jī)盡量保持在更佳工作溫度。
  另外,針對(duì)車內(nèi)空調(diào)取暖,系統(tǒng)還會(huì)設(shè)置一個(gè)單獨(dú)的取暖循環(huán),冷卻液經(jīng)過(guò)車內(nèi)的取暖裝置,將熱量送入車內(nèi),在回到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行冷卻,取暖循環(huán)不受節(jié)溫器的控制,只要車內(nèi)打開暖風(fēng),這套循環(huán)系統(tǒng)便開始工作。
  冷卻系統(tǒng)的構(gòu)造
  冷卻系統(tǒng)中,冷卻液充當(dāng)冷卻介質(zhì)流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)水道,主要零部件有節(jié)溫器、水泵、散熱器、散熱風(fēng)扇、水溫感應(yīng)器及蓄液罐。
  首先,冷卻液作為發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻介質(zhì)又被稱為防凍液。冷卻液由水、防凍劑、添加劑三部分組成,按防凍劑成分不同可分為酒精型、甘油型、乙二醇型等類型的冷卻液。其中乙二醇型冷卻液是用乙二醇作防凍劑,并添加少量抗泡沫、防腐蝕等綜合添加劑配制而成。由于乙二醇易溶于水,可以任意配成各種冰點(diǎn)的冷卻液,其更低冰點(diǎn)可達(dá)-68℃,這種冷卻液具有沸點(diǎn)高、泡沫傾向低、粘溫性能好、防腐和防垢等特點(diǎn),是一種較為理想的冷卻液,目前國(guó)內(nèi)外發(fā)動(dòng)機(jī)所使用的和市場(chǎng)上所出售的冷卻液幾乎都是這種乙二醇型冷卻液。
  節(jié)溫器是控制冷車循環(huán)與正常循環(huán)的重要部件,通常節(jié)溫器會(huì)設(shè)計(jì)在80攝氏度左右時(shí)開啟,溫度較低時(shí)則會(huì)自動(dòng)關(guān)閉,節(jié)溫器的正常工作保證了當(dāng)前的循環(huán)模式可以為發(fā)動(dòng)機(jī)提供更為合理的冷卻效果。
節(jié)溫器是控制冷車循環(huán)與正常循環(huán)的重要部件
  而由皮帶驅(qū)動(dòng)的水泵是對(duì)冷卻液進(jìn)行加壓,保證冷卻液可以在冷卻系統(tǒng)中循環(huán)流動(dòng)。而散熱器(又稱為水箱)與散熱風(fēng)扇被設(shè)置在車頭位置,一般會(huì)在前杠上設(shè)計(jì)幫助散熱器散熱的開口。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),冷卻液在散熱器芯內(nèi)流動(dòng),空氣在散熱器芯外通過(guò),熱的冷卻液由于向空氣散熱而變冷。
由皮帶驅(qū)動(dòng)的水泵是對(duì)冷卻液進(jìn)行加壓,保證冷卻液可以在冷卻系統(tǒng)中循環(huán)流動(dòng)
  散熱器上還有一個(gè)很容易被忽略的小零件,就是散熱器蓋。它的工作原理和家用壓力鍋相似,目的是增加容器內(nèi)的壓力來(lái)達(dá)到高效率和高溫的冷卻效果。當(dāng)汽車在運(yùn)行時(shí),冷卻液溫度升高,水箱內(nèi)壓力增加,當(dāng)壓力到達(dá)一定程度的時(shí)候,壓力閥門被壓力頂開,那么沖出來(lái)的冷卻液就會(huì)流入旁邊的儲(chǔ)液罐,當(dāng)汽車停止工作后,真空的冷卻系統(tǒng)又會(huì)把儲(chǔ)液罐里的水吸回水箱。
  風(fēng)扇則在車速較慢速或者停車時(shí)(散熱器撞風(fēng)效果不理想時(shí)),水溫感應(yīng)器控制轉(zhuǎn)動(dòng)幫助散熱器散熱。
  渦輪增壓車型必備部件:中冷器
  中冷器是渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的必備部件,渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣效率比一般自然進(jìn)氣發(fā)動(dòng)機(jī)更高。當(dāng)空氣進(jìn)入渦輪增壓后其溫度也會(huì)大幅升高,密度也相應(yīng)變小,而中冷器正是起到冷卻空氣的作用,高溫空氣經(jīng)過(guò)中冷器的冷卻,再經(jīng)進(jìn)氣歧管進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)。
中冷器是渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的必備部件
  發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣溫度非常高,通過(guò)增壓器的熱傳導(dǎo)會(huì)提高進(jìn)氣的溫度。并且空氣在被壓縮的過(guò)程中密度會(huì)升高,這樣導(dǎo)致了空氣溫度帶升高,從而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率,使增壓原本的優(yōu)勢(shì)消失殆盡。如果想要進(jìn)一步提高充氣效率,就要降低進(jìn)氣溫度。在相同的空燃比條件下,增壓空氣的溫度每下降10攝氏度,發(fā)動(dòng)機(jī)功率就能提高3%-5%。
  另外,如果未經(jīng)冷卻的增壓空氣進(jìn)入燃燒室,除了會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率,還很容易導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒溫度過(guò)高,造成爆震等故障,因此為了解決增壓后的空氣升溫造成的不利影響,必須加入中冷器來(lái)配合增壓系統(tǒng)工作。
  發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑良藥:機(jī)油冷卻器
  潤(rùn)滑油(機(jī)油)在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)也發(fā)揮著重要的作用,它為發(fā)動(dòng)機(jī)提供了必要的潤(rùn)滑、密封、清潔、防腐、以及冷卻作用。而對(duì)于機(jī)油來(lái)說(shuō),溫度是影響其工作狀態(tài)更重要的因素,對(duì)于一些大功率高熱量發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō),過(guò)高的溫度會(huì)使機(jī)油粘度下降,造成油膜破壞,潤(rùn)滑性能下降、使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)阻力加大,影響動(dòng)力輸出并且對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成磨損。為了解決上述問(wèn)題,便出現(xiàn)了機(jī)油冷卻器。
  與水冷式散熱器原理相同,發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的潤(rùn)滑油流經(jīng)位于車頭前杠內(nèi)的的散熱器進(jìn)行散熱降溫,然后循環(huán)流入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)進(jìn)行潤(rùn)滑,雖然原理簡(jiǎn)單,但散熱器的尺寸及管路的口徑?jīng)Q定了對(duì)機(jī)油壓力的影響,匹配不當(dāng)會(huì)造成機(jī)油壓力不足,使發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法得到正常的潤(rùn)滑效果。
  即使原裝車,安裝上機(jī)油冷卻器也是一種對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)加以有效保護(hù)的手段。對(duì)于改裝過(guò)動(dòng)力系統(tǒng)的車輛更加有必要添加,安裝機(jī)油冷卻器之后,連帶冷卻水溫也會(huì)有所下降,保證了引擎在較大負(fù)荷下也可以保持更佳的工作狀態(tài)。
  總結(jié):
  冷卻系統(tǒng)的作用是在所有工況下,保證發(fā)動(dòng)機(jī)在更適宜的溫度工作,冷卻系統(tǒng)匹配與設(shè)定的是否合適將直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力表現(xiàn)、使用壽命和燃油經(jīng)濟(jì)性。所以說(shuō)冷卻系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)中扮演著重要的角色
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