發(fā)動機冷卻系統(tǒng)是發(fā)動機六大系統(tǒng)之一,其功用是把受熱零件吸收的部分熱量及時散發(fā)出去,保證發(fā)動機在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。
在整個冷卻系統(tǒng)中,冷卻介質是冷卻液,主要零部件有節(jié)溫器、水泵、水泵皮帶、散熱器、散熱風扇、水溫感應器、蓄液罐、采暖裝置(類似散熱器)。
1)冷卻液
冷卻液又稱防凍液,是由防凍添加劑及防止金屬產(chǎn)生銹蝕的添加劑和水組成的液體。它需要具有防凍性,防蝕性,熱傳導性和不變質的性能。現(xiàn)在經(jīng)常使用乙二醇為主要成分,加有防腐蝕添加及水的防凍液。冷卻液用水最好是軟水,可防止發(fā)動機水套產(chǎn)生水垢,造成傳熱受阻,發(fā)動機過熱。在水中加入防凍劑同時提高了冷卻液的沸點,可起到防止冷卻液過早沸騰的附加作用。另外,冷卻液中還含有泡沫抑制劑,可以抑制空氣在水泵葉輪攪動下產(chǎn)生泡沫,妨礙水套壁散熱。
2)節(jié)溫器
從介紹冷卻循環(huán)時,可以看出節(jié)溫器是決定走“冷車循環(huán)”,還是“正常循環(huán)”的。節(jié)溫器在80℃后開啟,95℃時開度最大。節(jié)溫器不能關閉,會使循環(huán)從開始就進入“正常循環(huán)”,這樣就造成發(fā)動機不能盡快達到或無法達到正常溫度。節(jié)溫器不能開啟或開啟不靈活,會使冷卻液無法經(jīng)過散熱器循環(huán),造成溫度過高,或時高時正常。如果因節(jié)溫器不能開啟而引起過熱時,散熱器上下兩水管的溫度和壓力會有所不同。
3)水泵
水泵的作用是對冷卻液加壓,保證其在冷卻系中循環(huán)流動。水泵的故障通常為水封的損壞造成漏液,軸承毛病使轉動不正常或出聲。在出現(xiàn)發(fā)動機過熱現(xiàn)象時,最先應該注意的是水泵皮帶,檢查皮帶是否斷裂或松動。
4)散熱器
發(fā)動機工作時,冷卻液在散熱器芯內流動,空氣在散熱器芯外通過,熱的冷卻液由于向空氣散熱而變冷。散熱器上還有一個重要的小零件,就是散熱器蓋,這小零件很容易被忽略。隨著溫度變化,冷卻液會“熱脹冷縮”,散熱器器因冷卻液的膨脹而內壓增大,內壓到一定時,散熱器蓋開啟,冷卻液流到蓄液罐;當溫度降低,冷卻液回流入散熱器。如果蓄液罐中的冷卻液不見減少,散熱器液面卻有降低,那么,散熱器蓋就沒有工作!
5)散熱風扇
正常行駛中,高速氣流已足以散熱,風扇一般不會在這時候工作;但在慢速和原地運行時,風扇就可能轉動來助散熱器散熱。風扇的起動由水溫感應器控制。
6)水溫感應器
水溫感應器其實是一個溫度開關,當發(fā)動機進水溫度超出90℃以上,水溫感應器將接通風扇電路。如果循環(huán)正常,而溫度升高時,風扇不轉,水溫感應器和風扇本身就需要檢查。
7)蓄液罐
蓄液罐的作用是補充冷卻液和緩沖“熱脹冷縮”的變化,所以不要加液過滿。如果蓄液罐完全用空,就不能僅僅在罐中加液,需要開啟散熱器蓋檢查液面并添加冷卻液,不然蓄液罐就失去功用。
8)采暖裝置
采暖裝置在車內,一般不太出問題。從循環(huán)介紹可以看出,此循環(huán)不受節(jié)溫器控制,所以冷車時打開暖氣,這個循環(huán)是會對發(fā)動機的升溫有稍延后的影響,但影響實在不大,不用為了讓發(fā)動機升溫而使人凍著。也正因為這循環(huán)的特點,在發(fā)動機出現(xiàn)過熱的緊急情況下,打開車窗,暖氣開到最大,對發(fā)動機的降溫會有一定的幫助。
發(fā)動機工作時,氣缸內的氣體溫度可高達1727~2527C,若不及時冷卻,將造成發(fā)動機零部件溫度過高,尤其是直接與高溫氣體接觸的零件,會因受熱膨脹影響正常的配合間隙,導致運動件受阻甚至卡死。此外,高溫還會造成發(fā)動機零部件的機械強度下降,使?jié)櫥褪プ饔玫?。冷卻系的主要功用是把受熱零件吸收的部分熱量及時散發(fā)出去,保證發(fā)動機在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。冷卻系按照冷卻介質不同可以分為風冷和水冷,如果把發(fā)動機中高溫零件的熱量直接散入大氣而進行冷卻的裝置稱為風冷系。而把這些熱量先傳給冷卻水,然后再散入大氣而進行冷卻的裝置稱為水冷系。由于水冷系冷卻均勻,效果好,而且發(fā)動機運轉噪音小,目前汽車發(fā)動機上廣泛采用的是水冷系。
因為多數(shù)車輛皆采用水冷式引擎,所以本文以介紹水冷式引擎之冷卻循環(huán)為主。在水冷引擎的冷卻循環(huán)中,可分為「小循環(huán)」與「大循環(huán)」。小循環(huán)是指冷卻水僅在引擎內循環(huán),而大循環(huán)則是冷卻水在引擎與熱交換器 (水箱) 間循環(huán)。為什么要有大循環(huán)與小循環(huán)呢?主要是因為引擎在冷車時溫度低,此時少量的冷卻水在引擎內作小循環(huán),使引擎能迅速達到工作溫度;一旦引擎達到工作溫度,控制大、小循環(huán)轉換的溫度控制閥 (俗稱水龜) 則會開啟,讓冷卻水能流至水箱內讓空氣將熱帶走,引擎溫度越高,水龜開啟的程度就越大,冷卻水的流量也越大,好帶走更多的熱量。冷卻水的循環(huán)是靠水泵浦帶動的,水泵浦則是由引擎的運轉所驅動,所以當引擎轉速越高,水泵浦的運轉效率也越高。
冷卻液的特性
冷卻液是由純水與水箱精按一定比例調制而成,水箱精能提高冷卻水的沸點。純水在常溫常壓下的沸點是100℃,一旦引擎溫度過高,會使冷卻水沸騰成為水蒸氣,而水在氣態(tài)下的熱對流系數(shù)遠低于液態(tài),所以氣態(tài)的水蒸氣幾乎無法帶走引擎的熱量,此時引擎溫度會迅速升高而損害引擎。所以水箱精將冷卻水的沸點提高,以確保冷卻液在高溫時仍是液態(tài),才能帶走引擎產(chǎn)生的熱。
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