发动机运行过程中最高燃烧温度最高可达2500,即使在怠速或中等速度下,燃烧室的平均温度也在1000以上。因此,与高温气体接触的发动机部件被强烈加热。如果这些高温部件的热量不能及时释放,可能会出现润滑不良、机器部件拆卸、堵塞等现象。因此,发动机必须设计合理的冷却系统,使发动机在适当的温度范围内工作,防止发动机温度过高,在发动机冷却时迅速加热,使发动机获得良好的经济和动力,减少排放。
1。冷却系统的作用
冷却系统不仅要防止发动机过热,还要防止发动机过热。过热和过度冷却会破坏发动机运动部件的正常缝隙,加剧润滑状态,从而加速发动机磨损。发动机温度过高会导致冷却液沸腾,传热效率严重降低,搅拌机燃烧过早,发动机可能会爆震,最终会损坏发动机的气缸盖、阀门、活塞等部件。发动机温度过低,燃烧不足,油耗增加,发动机寿命减少。
2。冷却系统配置
发动机的冷却系统一般有风冷式和水冷两种形式,汽车发动机大多使用水冷。汽车发动机的水冷系统都是强制循环系统,利用泵提高冷却水的压力,强制冷却水在发动机冷却剂管路中循环。发动机冷却系统通常由散热器、冷却风扇、恒温器、泵、膨胀水箱(或水箱)、冷却剂管道、气缸体和气缸盖的水套及其他辅助装置组成。
发动机冷却剂有大循环和小循环两种路径。大循环是冷却水通过散热器的循环,气缸头水套的冷却水从节温器主阀流向散热器,通过散热器冷却后流入泵进水口,对泵施加压力,流入气缸块水套,返回气缸头水套。小循环是冷却水不通过散热器的循环。气缸盖水套的冷却剂从节温器旁路阀流入旁路管道,直接流入泵进水口,对泵施加压力,使其返回气缸盖水套,返回气缸盖水套。大大小小循环冷却水流量的比例由恒温器控制。气缸体水套的冷却液温度高,恒温器打开大,流向散热器的冷却剂多,防止发动机过热。气缸体水套的冷却液温度低时,恒温器打开小,流向散热器的冷却剂少,防止发动机温度降低。这样可以确保发动机总是在最佳温度下工作。
(1)散热器
散热器一般安装在车辆前面,车辆行驶时迎面而来的低温空气会不断通过散热器,夺走冷却水的热量,确保冷却效果良好。
散热器是一种热交换器,它将气缸盖水套产生的高温冷却液分成多股小流量,增加冷却面积,加快冷却速度。冷却剂在散热器核心内流动,空气从散热器核心流出,高温冷却水和低温空气热传导,使热交换成为可能。为了获得良好的冷却效果,散热器与冷却风扇一起工作。冷却剂通过散热器后,温度可以降低10 ~ 15。
p>(2)膨胀水箱
膨胀水箱一般由透明塑料制造,以便于观察其内部冷却液液位。膨胀水箱的主要作用是为冷却液提供膨胀和收缩的空间,以及冷却系统集中的排气点,因此它的安装位置略高于其他冷却液通道。
(3)冷却风扇
冷却风扇通常安装在散热器后方。冷却风扇旋转时吸入空气使其通过散热器,增强散热器的散热能力,加快冷却液的冷却速度。
在发动机运转初期或低温时,电动冷却风扇不运转,当冷却液温度传感器检测冷却液温度超过一定值时,ECM控制风扇电动机运转。
(4)节温器
节温器是控制冷却液流动路径的阀门,它根据冷却液的温度打开或关闭冷却液流向散热器的通道。当发动机冷起动时,冷却液的温度较低,节温器将冷却液流向散热器的通道关闭冷却液经水泵直接流回气缸体和气缸盖水套内,以使冷却液能够迅速升温。当冷却液温度上升到一定值时,节温器将冷却液流向散热器的通道打开,冷却液经散热器降温后流回水泵。
大多数发动机的节温器布置在气缸盖出水管路中。这种布置方式的优点是结构简单。有些发动机的节温器安装在水泵入水口,这种设计能够防止发动机气缸体内的冷却液温度急剧降低,从而减小发动机内部应力的变化,避免发动机损坏。
(5)水泵
汽车发动机一般采用离心式水泵,其结构简单,尺寸小、排量大且工作可靠。离心式水泵由带有冷却液进口和出口通道的壳体和叶轮等组成。叶轮轴由一个或多个密封轴承支承,轴承不需要润滑。使用密封的轴承,可以防止润滑脂泄漏及脏物和水的进入。水泵壳体安装在发动机气缸体上,水泵叶轮固定在水泵轴上,水泵泵腔与气缸体水套相连接。
水泵的作用是对冷却液加压,保证其在冷却系统中循环流动。
(6)暖风水箱
大多数汽车装有暖风系统,发动机冷却液是该系统的热源。暖风系统中有一个加热器芯,也叫暖风水箱,它由水管和散热器片组成,且两端分别连接冷却系统的出口和入口。发动机高温冷却液进入暖风水箱,加热流经暖风水箱的空气,然后返回发动机冷却系统。
(7)冷却液
汽车会在不同的气候下行驶,通常要求车辆在-40~40℃的温度环境中能够正常工作,因此发动机冷却液必须具有低冰点和高沸点。
冷却液是软水、防冻剂和少量添加剂的混合物。软水中不含(或含少量)可溶性钙、镁化合物,能够有效防止水垢产生,保证冷却效果。防冻剂既可以防止冷却液在寒冷季节结冰,避免散热器、气缸体、气缸盖胀裂,又可以适当提高冷却液的沸点,保证冷却效果。最常用的防冻剂是乙二醇,乙二醇是一种无色、透明、稍有甜味、具有吸湿性的黏稠液体,它能以任何比例与水相溶。冷却液中还添加有防锈剂、泡沫抑制剂、杀菌防霉剂、pH调节剂、着色剂等。
作者:凌凯汽车技术
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