现代汽车的冷却系统


为了避免发动机过热,燃烧室周围的零部件(缸套、缸盖、气门等)必须进行适当的冷却。内燃机的冷却装置有三种形式,水冷却、油冷却和空气冷却。汽车发动机冷却装置以水冷却为主,用气缸水道内的循环水冷却,把水道内受热的水引入散热器(水箱),通过风冷却后再返回到水道内。

Untitled-2 copy.BMP (105836 bytes) 为了保证冷却效果,汽车冷却系统一般由散热器(1)、节温器(2)、水泵(3)、缸体水道(4)、缸盖水道(5)、风扇等组成。以轿车为例,散热器负责循环水的冷却,它的水管和散热片多用铝材制成,铝制水管做成扁平形状,散热片带波纹状,注重散热性能,安装方向垂直于空气流动的方向,尽量做到风阻要小,冷却效率要高。

散热器里面的冷却水不是单纯的水,而是由水(符合饮用水质量)、防冻液(通常为乙二醇)和各种专门用途的防腐剂组成的混合物,也称为冷却液。这些冷却液中的防冻液含量占30%~50%,提高了液体的沸点,在一定工作压力之下,轿车冷却液的允许工作温度可达摄氏120度,超过了水的沸点且不容易蒸发。

发动机是由冷却液的循环来实现的,强制冷却液循环的部件是水泵,它由曲轴皮带带动,水泵叶轮推动冷却液在整个系统内循环。这些冷却液对发动机的冷却,要根据发动机的工作情况而随时调节。当发动机温度低的时候,冷却液就在发动机本身内部做小循环,当发动机温度高的时候,冷却液就在发动机—散热器之间做大循环。实现冷却液做不同循环的控制部件是节温器。节温器实际上是一个阀门,其原理是利用可随温度伸缩的材料,例如石蜡或乙醚之类的材料做开关阀门,当水温高时材料膨胀顶开阀门,冷却液进行大循环,当水温低时材料收缩关闭阀门,冷却液小循环。

为了提高散热器的冷却能力,在散热器后面安装风扇强制通风。以前的轿车散热器风扇是由曲轴皮带直接带动的,发动机启动它就要转,不能视发动机温度变化而变化,为了调节散热器的冷却力,要在散热器上装上活动百页窗以控制风力进入。现代轿车已经普遍使用风扇电磁离合器或者电子风扇,当水温比较低时离合器与转轴分离,风扇不动,当水温比较高时由温度传感器接通电源,使离合器与转轴接合,风扇转动。同样,电子风扇由电动机直接带动,由温度传感器控制电动机运转。这两种形式的散热器电扇运转实际上都由温度传感器控制。

散热器兼作储水及散热作用,如果单纯依赖散热器,有三个缺点,一是水泵吸水一侧因压力低而容易沸腾,叶轮容易穴蚀;二是气水分离不好容易气阻;三是温度高冷却液容易沸腾逸走。因此设计师就加装了膨胀水箱,它的上下两根水管分别与散热器上部和水泵进水口联接,防止上述问题的产生。

现在轿车的冷却系统比过去复杂了,主要是增加了温度控制元件,散热器风扇可随发动机温度变化而“随机应变”,冷却系统普遍采用冷却液。当然,发动机的热也是燃料所产生的能量,将其冷却实际上是一种不得已的浪费。因此人们正研究一种无需冷却的陶瓷材料做成的隔热发动机,将来一旦实现,发动机将会又小又简单。

车汇通
2001年9月20日

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