冷卻系統(tǒng)組成及作用

汽車?yán)鋮s系統(tǒng)的作用冷卻系統(tǒng)可以根據(jù)發(fā)動機(jī)的負(fù)荷、轉(zhuǎn)速和溫度變化，隨時改變冷卻強(qiáng)度，從而保證發(fā)動機(jī)快速升溫并保持正常溫度；對發(fā)動機(jī)的不同工作部位給予不同的冷卻強(qiáng)度；發(fā)動機(jī)工作時產(chǎn)生的熱量散發(fā)到空氣體中，保證發(fā)動機(jī)在最合適的溫度范圍內(nèi)工作。冷卻系統(tǒng)不僅要防止發(fā)動機(jī)過熱，還要防止發(fā)動機(jī)在冬季過冷。發(fā)動機(jī)冷啟動后，冷卻系統(tǒng)也要保證發(fā)動機(jī)迅速升溫，盡快達(dá)到正常工作溫度。

汽車?yán)鋮s系統(tǒng)部件冷卻系統(tǒng)包括水泵、冷卻液、散熱器、冷卻風(fēng)扇、節(jié)溫器、膨脹箱、發(fā)動機(jī)缸體和氣缸蓋內(nèi)的水套等附加裝置。1.冷凍劑

冷卻液在發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)中循環(huán)，帶走發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的多余熱能，使其能在正常工作溫度下運轉(zhuǎn)。如果發(fā)動機(jī)過熱，會導(dǎo)致充電效率和發(fā)動機(jī)功率下降。會增加過早燃燒和爆燃的傾向，過早損壞零件；它會惡化運動部件之間的潤滑，加劇它們的磨損。如果發(fā)動機(jī)太冷，會導(dǎo)致進(jìn)入氣缸的空燃比質(zhì)量差，從而降低發(fā)動機(jī)功率，增加油耗。燃燒產(chǎn)物中的酸性物質(zhì)會腐蝕零件；未燃盡的燃油沖刷、稀釋運動部件表面的潤滑油膜，加劇其磨損。

冷卻液是水和防凍液的混合物，根據(jù)防凍液成分的不同，可分為醇類、甘油類和乙二醇類冷卻液。

2.冷卻風(fēng)扇

冷卻風(fēng)扇的作用是在風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)時通過散熱器吸入空空氣，從而增強(qiáng)散熱器的散熱能力，加快冷卻液的冷卻速度。目前冷卻風(fēng)扇有機(jī)械、電子、硅油、電控等幾種。機(jī)械冷卻風(fēng)扇如圖1-2-2所示。3.恒溫器

恒溫器是一個控制冷卻劑流動路徑的閥門。當(dāng)發(fā)動機(jī)冷起動時，冷卻液溫度低。此時，節(jié)溫器關(guān)閉冷卻液流向散熱器的通道，使冷卻液可以通過水泵進(jìn)口直接流入發(fā)動機(jī)機(jī)體或缸蓋水套，使冷卻液快速升溫。圖1-2-3顯示了恒溫器的物理圖。

4.水泵

水泵的功能是給冷卻液加壓，以確保冷卻液在冷卻系統(tǒng)中循環(huán)。

離心式水泵廣泛應(yīng)用于汽車發(fā)動機(jī)，其基本結(jié)構(gòu)由水泵外殼、連接盤或皮帶輪、水泵軸及軸承或軸連接軸承、水泵葉輪及水封裝置等組成。

工作原理:發(fā)動機(jī)通過皮帶輪帶動水泵的軸承和葉輪轉(zhuǎn)動。水泵中的冷卻液由葉輪帶動一起旋轉(zhuǎn)。在離心力的作用下，被甩到水泵外殼邊緣，同時產(chǎn)生一定的壓力，然后從出水口或水管流出。由于冷卻液被甩出，葉輪中心的壓力降低，水箱中的冷卻液在水泵進(jìn)口與葉輪中心的壓差下通過水管被吸入葉輪，實現(xiàn)冷卻液的往復(fù)循環(huán)。支撐泵軸的軸承是用潤滑脂潤滑的，所以要防止冷卻液漏入潤滑脂中造成潤滑脂乳化，同時還要防止冷卻液泄漏。防止水泵泄漏的密封措施包括水封和密封墊。水封動密封環(huán)和軸通過過盈配合安裝在葉輪和軸承之間，水封靜密封座緊貼水泵外殼，達(dá)到密封冷卻液的目的。

水泵外殼通過墊片與發(fā)動機(jī)連接，支撐軸承等運動部件。水泵外殼上還有一個排水孔，位于水封和軸承之間。冷卻液一旦通過水封泄漏，就可以從排水孔排出，防止冷卻液進(jìn)入軸承腔，破壞軸承潤滑，腐蝕部件。如果發(fā)動機(jī)停機(jī)后冷卻液仍然泄漏，則說明水封損壞。

5.汽車散熱器汽車散熱器是汽車水冷發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)中不可缺少的部件。目前正朝著輕量化、高效化、經(jīng)濟(jì)化的方向發(fā)展。汽車散熱器結(jié)構(gòu)也在不斷適應(yīng)新的發(fā)展。

汽車散熱器主要有兩種類型:

而銅，前者用于一般乘用車，后者用于大型商用車。散熱器的材料和制造技術(shù)發(fā)展迅速。鋁散熱器憑借其在輕量化材料方面的明顯優(yōu)勢，在汽車、輕型車領(lǐng)域逐漸取代銅散熱器。同時，銅散熱器的制造技術(shù)和工藝也有了很大的進(jìn)步。銅釬焊散熱器在乘用車、工程機(jī)械、重型卡車等發(fā)動機(jī)散熱器中優(yōu)勢明顯。國外汽車使用的散熱器大多是鋁制散熱器，主要從環(huán)保角度考慮。在歐洲，鋁制散熱器的比例平均為64%。從我國汽車散熱器生產(chǎn)的發(fā)展前景來看，釬焊生產(chǎn)的鋁散熱器數(shù)量逐漸增多。銅焊銅散熱器也用于公共汽車、卡車和其他工程設(shè)備。汽車散熱器最常見的結(jié)構(gòu)形式可分為兩種:DC式和橫流式。

散熱器芯的主要結(jié)構(gòu)形式有兩種:管式和管帶式。管式散熱器的核心是由許多細(xì)的冷卻管和翅片組成，大部分采用扁圓形截面，以減少空空氣阻力，增加傳熱面積。

散熱器的核心應(yīng)有足夠的流通面積讓冷卻液通過，同時也應(yīng)有足夠的流通面積讓空氣體通過足夠的空氣體帶走冷卻液傳遞給散熱器的熱量。此外，必須有足夠的散熱面積，以完成冷卻液、空氣體和散熱器之間的熱交換。

管式散熱器由波紋散熱條和冷卻管交替排列焊接而成。與管式散熱器相比，在同等條件下，管式散熱器的散熱面積可增加12%左右。此外，散熱帶上還設(shè)置有類似百葉的孔洞，對氣流產(chǎn)生擾動，破壞散熱帶表面流動空氣體的附著層，提高散熱能力。

6.膨脹水箱有的汽車散熱器蓋上裝有蒸汽閥，這樣在冷卻水溫度較高時蒸汽可以排入大氣，在冷卻水溫度較低時外部空氣體可以吸入冷卻系統(tǒng)。

由于蒸汽閥的打開，冷卻水將被排出。對于使用冷卻液的汽車，這會導(dǎo)致冷卻液的消耗和集中。因此，許多汽車在發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)中增加了一個膨脹箱，使發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)與大氣隔離。同時，這種結(jié)構(gòu)還可以分離冷卻系統(tǒng)中的水和氣體，從而避免氣蝕。

膨脹箱3由透明塑料制成，位置略高于散熱器。膨脹罐的上端分別通過散熱器出氣管2和水套出氣管4與散熱器和缸蓋水套上的儲水室連通。膨脹罐的下端通過補(bǔ)充水管8與小循環(huán)水管10連通。由于膨脹罐的位置略高于散熱器，膨脹罐液面上方有一定的空空間。

當(dāng)發(fā)動機(jī)工作時，散熱器和水套中產(chǎn)生的蒸汽通過出氣管2和4，進(jìn)入膨脹箱并冷凝，從而可以及時分離水和氣體。冷凝的冷卻水通過補(bǔ)給水管8進(jìn)入水泵。