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汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)原理全解析

目錄:媒體報(bào)道星級(jí):3星級(jí)人氣:-發(fā)表時(shí)間:2017-07-15 09:48:00
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炎熱的夏天即將來臨,當(dāng)你坐在車?yán)镩_著空調(diào)享受著愜意的時(shí)候,你有沒有想過你坐的這個(gè)鐵殼子是怎么降溫的呢?要知道混合器進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的時(shí)候溫度可能高達(dá)2000℃以上,此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞、缸體、氣門等部件都會(huì)承受極強(qiáng)的壓力和高溫,那么車輛是如何在這樣的高溫下保持正常工作的呢?這就要說說車輛的冷卻系統(tǒng)的作用了。

正如人體需要靠毛孔、汗腺來維持正常體溫一樣,發(fā)動(dòng)機(jī)也需要冷卻系統(tǒng)來維持正常的工作溫度。冷卻系統(tǒng)的主要功能就是將發(fā)動(dòng)機(jī)受熱部件的熱量即使散發(fā)出去,對發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行冷卻,保證其在正常的工作溫度下工作。

就像剛才說到的,發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)的最高溫度可以達(dá)到2000℃以上,如果得不到有效冷卻,會(huì)使其機(jī)械強(qiáng)度變差。同時(shí)高溫也會(huì)導(dǎo)致空氣膨脹,引起汽缸充氣系數(shù)下降,進(jìn)一步造成空燃比失調(diào)從而引起燃燒異常。過高的溫度還會(huì)引起機(jī)油變質(zhì),破壞油膜對發(fā)動(dòng)機(jī)的保護(hù),造成潤滑能力下降,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起拉缸等故障。發(fā)動(dòng)機(jī)過熱就好比人發(fā)燒,如果不得到及時(shí)治療的話,也會(huì)引發(fā)一系列的并發(fā)癥。

 

 

冷卻系統(tǒng),按照其冷卻介質(zhì)來分可以分為風(fēng)冷與水冷系統(tǒng)。風(fēng)冷系統(tǒng)用于大部分入門級(jí)的排量不大的摩托車當(dāng)中。但大排量摩托車或者汽車發(fā)動(dòng)機(jī)功率大,對散熱要求遠(yuǎn)比單缸小排量摩托車高的多,風(fēng)冷系統(tǒng)則很難達(dá)到散熱均勻的效果,容易使一些部件造成過熱。所以現(xiàn)在的汽車幾乎全部使用了水冷式冷卻系統(tǒng)。

風(fēng)冷系統(tǒng)就是通過車輛行駛帶來的空氣流動(dòng)對發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行冷卻。風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)的缸筒會(huì)設(shè)計(jì)出很大的散熱片,缸頭部分也會(huì)設(shè)計(jì)出散熱片及風(fēng)道。風(fēng)冷設(shè)計(jì)的好處是,因?yàn)椴捎米匀焕鋮s,撒熱系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)故障,成本低,占用空間少。但其缺點(diǎn)也很明顯,就是散熱慢,而且受發(fā)動(dòng)機(jī)形式的限制。風(fēng)冷散熱系統(tǒng)最多只適合2缸的發(fā)動(dòng)機(jī)(直列四缸中間兩缸不能有效散熱)。

而水冷的散熱性就比風(fēng)冷好很多,水冷的原理是通過流動(dòng)的冷卻液包裹缸套和缸頭對發(fā)動(dòng)機(jī)降溫。冷卻系統(tǒng)有水泵,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)的水道中循環(huán)流動(dòng),使發(fā)動(dòng)機(jī)保證最佳的工作溫度。冷卻液經(jīng)過發(fā)動(dòng)機(jī)帶走熱量再經(jīng)過散熱片散熱的工作循環(huán)被稱為正常循環(huán),也就是老司機(jī)們口中的“大循環(huán)”。

此外,還有冷車循環(huán),即老司機(jī)們口中的“小循環(huán)”。舉個(gè)例子,在冬季冷車啟動(dòng)時(shí),冷卻液溫度較低而不會(huì)打開節(jié)溫器,此時(shí)冷卻液只經(jīng)過水泵在發(fā)動(dòng)機(jī)的水道內(nèi)循環(huán),可以盡快使發(fā)動(dòng)機(jī)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)溫器的設(shè)定值時(shí),節(jié)溫器閥門打開,冷卻液才開始進(jìn)行正常循環(huán),流到散熱器內(nèi)進(jìn)行散熱。

此外,針對車內(nèi)取暖,系統(tǒng)還會(huì)設(shè)置一個(gè)單獨(dú)的供暖循環(huán):冷卻液在循環(huán)的過車中,會(huì)經(jīng)過車內(nèi)的取暖裝置,將熱量送入車內(nèi),而取暖循環(huán)不受節(jié)溫器的控制,只要打開車內(nèi)暖風(fēng),不用打開空調(diào)開關(guān)也能使系統(tǒng)工作。

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而對于渦輪增壓車而言,高速旋轉(zhuǎn)的葉片可能達(dá)到800℃,空氣進(jìn)入增壓器之后,溫度也會(huì)大幅提高而導(dǎo)致密度變小,這樣就會(huì)使增壓器的效率變低,增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢則喪失殆盡。為了提高充氣效率,中冷器就應(yīng)運(yùn)而生。中冷器的工作原理和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)類似,當(dāng)空氣經(jīng)過增壓器溫度變高后,進(jìn)入中冷器進(jìn)行冷卻,空氣溫度降低后,最后再經(jīng)進(jìn)氣歧管進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)。

 

 

機(jī)油冷卻器的原理和發(fā)動(dòng)機(jī)散熱的原理相同,而安裝機(jī)油冷卻器的好處除了會(huì)使機(jī)油工作工況提高之外,水溫也會(huì)有所下降,保證了發(fā)動(dòng)機(jī)在重負(fù)荷工作時(shí)的工作狀態(tài)。

總結(jié):冷卻系統(tǒng)作為車輛六大系統(tǒng)之一,能夠讓發(fā)動(dòng)機(jī)在所有工況之下,都保證在最適宜的溫度下工作,冷卻系統(tǒng)的工作情況也會(huì)直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出、使用壽命以及燃油經(jīng)濟(jì)性。除了發(fā)動(dòng)機(jī)需要冷卻之外,在賽車領(lǐng)域機(jī)油、渦輪增壓器、甚至轉(zhuǎn)向助力油都需要專門的冷卻器進(jìn)行冷卻,所以千萬別小瞧他們的作用,稍有不慎就能把你連人帶車撂在路上。

 
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