汽車發(fā)動機基礎(chǔ)知識
汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的功用就是使發(fā)動機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)動機冷卻系統(tǒng)不僅能夠保護發(fā)動機，而且還具有改善燃料經(jīng)濟性和降低排放的作用。為了大家更好地了解汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)，咱們就一塊聊聊汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的工作原理。
汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的主要工作是將熱量散發(fā)到空氣中以防止發(fā)動機過熱，但冷卻系統(tǒng)還有其他重要作用。汽車中的發(fā)動機在適當?shù)母邷貭顟B(tài)下運行狀況最好。如果發(fā)動機變冷，就會加快組件的磨損，從而使發(fā)動機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)動機盡快升溫，并使其保持恒溫。
汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)工作原理
汽車冷卻系統(tǒng)分為兩種類型：液冷和風冷。液冷液冷汽車的冷卻系統(tǒng)通過發(fā)動機中的管道和通路進行液體的循環(huán)。當液體流經(jīng)高溫發(fā)動機時會吸收熱量，從而降低發(fā)動機的溫度。液體流過發(fā)動機后，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。風冷某些早期的汽車采用風冷技術(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)動機中進行液體循環(huán)，而是通過發(fā)動機缸體表面附著的鋁片對氣缸進行散熱。一個功率強大的風扇向這些鋁片吹風，使其向空氣中散熱，從而達到冷卻發(fā)動機的目的。因為大多數(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)動機冷卻系統(tǒng)的組成
引擎的水冷卻系統(tǒng)也是一個散熱循環(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，由引擎的正時皮帶來帶動水泵運轉(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。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行降溫，最后回流到水泵，整個散熱循環(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（風扇定時散熱）→副水箱→水泵。其中部分的熱水會被送到暖風箱當暖氣使用。
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」？簡單來說就是引擎發(fā)揮最佳燃燒效率時需要的溫度，就好像電腦過熱就會當機，需要被控制在最佳溫度的一樣道理，但這個工作溫度會因不同車廠的設(shè)計而有所不同，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會鑄有水套（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，節(jié)溫器就像一個閥門，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)以快速達到工作溫度，目的是縮短熱車的時間和防止引擎過冷而耗掉更多的燃料。當冷卻水升溫到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，這時水箱風扇自動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力大的多缸引擎，不過多少會消耗掉一些引擎的動力。
汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)作用
▲節(jié)溫器就像閥門，在熱車時阻擋引擎水套里的水回流到水箱以進行內(nèi)循環(huán)來快速升溫，防止引擎過冷，達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)過一段時間的循環(huán)，引擎缸體內(nèi)的水會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「水箱風扇」來幫助水箱散熱。
▲水箱不是儲水裝置，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時風扇會強制降溫10°C左右，當然還得外加機油的冷卻才能維持引擎的最佳燃燒效率。
事實上，水箱不是一個儲水的裝置，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），當熱水在通道里往下流時，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)計尺寸不能太大的情況下，水箱中裝置的兩個風扇能在極短時間內(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)動機冷卻系統(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)動時水箱蓋不能打開了吧？
至于風扇會根據(jù)水溫而開啟，像感應(yīng)器測得水溫超過90℃時就會啟動風扇，待降溫10℃左右后就不讓風扇的馬達通電（作動時機精準到1℃的范圍），能減少消耗引擎動力，而且剛熄火的引擎仍處于高溫，電子風扇能持續(xù)運轉(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其實冷卻系統(tǒng)是密閉的回路，當高溫的冷卻水流過水箱時壓力很大，如果沒有適當?shù)男沟舾邏海芎芸赡軙冃紊踔帘?，這時候就要額外設(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，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，管路的高水壓會推開向外的閥門并流向副水箱，當水壓變低時，水箱管路內(nèi)的低壓會吸開向內(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)動機過熱的危害
(1)降低充氣效率，使發(fā)動機功率下降；
(2)爆燃的傾向加大，使零件因承受額外沖擊性負荷而造成早期損壞；
(3)運動件的正常間隙被破壞，運動阻滯，磨損加劇，甚至損壞；
(4)潤滑情況惡化，加劇了零件的摩擦磨損；
(5)零件的機械性能降低，導(dǎo)致變形或損壞。
發(fā)動機過冷的危害
(1)進入氣缸的混合氣(或空氣)溫度太低，可燃混合氣品質(zhì)差，使點火困難或燃燒遲緩，導(dǎo)致發(fā)動機功率下降，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，加重了對機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。
北京艾森汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)
現(xiàn)代汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)設(shè)計(汽車發(fā)動機保養(yǎng))要綜合考慮下面的因素：發(fā)動機內(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)動機冷卻系統(tǒng)工作原理，統(tǒng)籌考慮每項影響因素，有助于設(shè)計性能更加優(yōu)良的汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)。
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