發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)原理及維護(hù)

王佳+崔軍勝

【摘 要】本文介紹了發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的功能、構(gòu)成及原理，提出了冷卻系統(tǒng)的維護(hù)要點(diǎn)及檢修方式。

【關(guān)鍵詞】發(fā)動(dòng)機(jī)；冷卻系統(tǒng)；功能；維護(hù)

0 引言

發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)是用來為發(fā)動(dòng)機(jī)散熱的。發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量熱量，如果熱量不及時(shí)排除，會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)溫度越來越高。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、維修維護(hù)及時(shí)會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)一直處于合適的工作溫度下，保證發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性和可靠性，否則就會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命，增加油耗，甚至導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)拉缸等嚴(yán)重故障。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的構(gòu)成及各部件功能

發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)主要由節(jié)溫器、水泵、水泵皮帶、散熱器、散熱風(fēng)扇、熱敏開關(guān)、蓄液罐、采暖裝置組成，除上述部件外，作為冷卻介質(zhì)的冷卻液在水泵、散熱器、儲(chǔ)液罐及采暖裝置中循環(huán)。以上所有部件協(xié)同工作，使發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量快速散發(fā)到大氣中。

1.1 水泵

發(fā)動(dòng)機(jī)水泵主要由泵殼體、葉輪、皮帶、從動(dòng)輪、水泵軸及軸承、水封等部件構(gòu)成。水泵相當(dāng)于冷卻系統(tǒng)中的“心臟”，水泵一般采用離心水泵，水泵在發(fā)動(dòng)機(jī)及水泵皮帶的作用下，水泵葉輪高速旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)冷卻液在冷卻系統(tǒng)中循環(huán)。汽車在運(yùn)行過程中及水泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，長期振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致水封的損壞或者密封不嚴(yán)，從而引發(fā)漏液現(xiàn)象；另外振動(dòng)還會(huì)導(dǎo)致水泵軸承損壞，從而引起異常工作或異常噪聲；另外皮帶在長時(shí)間工作后由于韌性及塑性變差而導(dǎo)致松動(dòng)或者斷裂。

1.2 冷卻液

冷卻液全稱是防凍冷卻液，顧名思義，它是有防凍功能的冷卻液，又稱為防凍液。如果把水泵比喻為冷卻系統(tǒng)的“心臟”，那么冷卻液就是冷卻系統(tǒng)中的“血液”，它在水泵的作用下在冷卻系統(tǒng)中循環(huán)，帶走發(fā)動(dòng)機(jī)散發(fā)的熱量，使其轉(zhuǎn)移到散熱器及采暖裝置中，再散發(fā)到大氣中。

冷卻液主要由水、乙二醇和防腐抑制劑組成。由于防凍液直接和水泵殼體、散熱器管路內(nèi)壁等金屬接觸，所以冷卻液應(yīng)該有良好的防腐性能，防止水泵殼體及管路內(nèi)壁產(chǎn)生銹蝕從而影響冷卻系統(tǒng)的壽命。為了快速將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量帶走，冷卻液還應(yīng)該具有大比熱、低粘度、高傳導(dǎo)率等特點(diǎn)。冷卻液還應(yīng)防止水泵內(nèi)殼體及冷卻管路內(nèi)壁產(chǎn)生水垢，使冷卻系統(tǒng)傳熱能力降低，從而造成發(fā)動(dòng)機(jī)過熱。冷卻液還應(yīng)該有較高的沸點(diǎn)，防止冷卻液過早沸騰而影響冷卻系統(tǒng)的散熱效果。另外，在冷卻液中還應(yīng)該加入泡沫抑制劑，防止冷卻液在水泵葉輪的高速旋轉(zhuǎn)下進(jìn)入空氣而產(chǎn)生大量的泡沫，從而抑制散熱器的散熱效果。

1.3 散熱器

散熱器也稱換熱器、熱交換器或水箱。冷卻液在水泵的作用下將發(fā)動(dòng)機(jī)散出的熱量帶到散熱器，散熱器應(yīng)該具有良好的導(dǎo)熱性能，為了增加散熱面積，散熱器管路外會(huì)設(shè)置金屬翅片，翅片的間距設(shè)置不易過密，否則不但易于積灰，阻力也較大。散熱器按照材質(zhì)可分為銅散熱器和鋁散熱器。銅散熱器的優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)熱性能好、壽命長，但價(jià)格比較貴，重量較重。鋁散熱器的優(yōu)點(diǎn)是重量輕（減少整車重量及耗油量）、價(jià)格便宜，但耐腐蝕型較差、價(jià)格貴，散熱性能較差。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，冷卻液在散熱器管路內(nèi)流動(dòng)，空氣在散熱器管路和翅片外通過，空氣在高速流動(dòng)下將散熱器的熱量帶走，從而使散熱器內(nèi)的冷卻液溫度降低。

1.4 儲(chǔ)液罐

冷卻液在溫度升高時(shí)，體積就會(huì)增大，為了儲(chǔ)存高溫時(shí)的冷卻液，在冷卻系統(tǒng)靠近換熱器的位置設(shè)有儲(chǔ)液器。散熱器上的閥門會(huì)在冷卻液壓力升高時(shí)自動(dòng)打開，散熱器中的冷卻液或蒸汽就會(huì)沿著聯(lián)通管路流入儲(chǔ)液罐中，當(dāng)冷卻液的溫度下降時(shí)，散熱器內(nèi)的壓力下降，這時(shí)冷卻液又會(huì)沿著連通管路經(jīng)過散熱器上的閥門流回散熱器中。儲(chǔ)液罐中設(shè)有上刻線和下刻線，當(dāng)冷卻液液面低于下刻線時(shí)應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充冷卻液，充注冷卻液時(shí)注意不要超過上刻線，以避免高溫時(shí)，大量冷卻液溢出。

1.5 節(jié)溫器

冷卻系統(tǒng)是為了作用是防止發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)過熱，但在發(fā)動(dòng)機(jī)剛啟動(dòng)時(shí)，尤其是在北方寒冷的冬季，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)表面溫度很低，發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性較差，發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)升高到合理的溫度后再進(jìn)行散熱，節(jié)溫器就是為此而設(shè)計(jì)的。發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)溫器一般采用蠟式節(jié)溫器，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)及冷卻液溫度較低時(shí)，節(jié)溫器內(nèi)的石蠟為固態(tài)，節(jié)溫器閥在彈簧的作用下關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)與散熱器之間的管路，冷卻液經(jīng)水泵直接返回發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的小循環(huán)，使發(fā)動(dòng)機(jī)快速升溫達(dá)到最佳的工作溫度。當(dāng)冷卻液的溫度達(dá)到或超過規(guī)定值時(shí)，石蠟變成液體，且體積增大，壓力升高而使節(jié)溫器閥門打開，這時(shí)冷卻液在水泵的作用下通過散熱器，使發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量快速散發(fā)到大氣中。

1.6 散熱風(fēng)扇

散熱風(fēng)扇安裝在散熱器后方，風(fēng)扇開啟后，大量的空氣經(jīng)過散熱器將熱量帶走，增強(qiáng)散熱器的散熱效果。汽車下高速行駛時(shí)，高速氣流通過散熱器，此時(shí)風(fēng)扇一般不會(huì)工作；但在汽車慢速行駛或原地運(yùn)行時(shí)，就需要啟動(dòng)風(fēng)扇強(qiáng)制使大量空氣流過換熱器進(jìn)行換熱。風(fēng)扇的起動(dòng)由熱敏開關(guān)來控制。

1.7 熱敏開關(guān)

熱敏開關(guān)又稱水溫感應(yīng)器，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)水溫度低于設(shè)定值時(shí)，熱敏開關(guān)斷開風(fēng)扇電路，風(fēng)扇不啟動(dòng)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)水溫度超出設(shè)定值后，熱敏開關(guān)將接通風(fēng)扇電路。當(dāng)溫度超過設(shè)定值時(shí)，風(fēng)扇不轉(zhuǎn)，就需要檢查熱敏開關(guān)和風(fēng)扇是否有故障了。

1.8 采暖裝置

采暖裝置是利用發(fā)動(dòng)機(jī)散發(fā)的熱量為車內(nèi)升溫的裝置，相對(duì)于使用空調(diào)制熱，采用采暖裝置為車內(nèi)加熱不但節(jié)約空調(diào)的能量，而且還可以幫助發(fā)動(dòng)機(jī)散熱。采暖裝置的結(jié)果與散熱器的結(jié)構(gòu)相同，只是散熱器安裝在車外，而采暖裝置安裝在靠近車內(nèi)的位置。采暖裝置的開啟不受節(jié)溫器的控制，所以打開車內(nèi)暖氣時(shí)，會(huì)增加發(fā)動(dòng)機(jī)溫度升高的速度，但影響很小。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的維護(hù)及注意事項(xiàng)

為了使發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)處于良好的工作狀態(tài)，需要對(duì)其進(jìn)行定期維護(hù)保養(yǎng)。

2.1 散熱器的清理

散熱器和采暖裝置散熱效果直接影響到冷卻系統(tǒng)的冷卻能力，由于含有灰塵的空氣大量通過散熱器和采暖裝置，在使用一段時(shí)間后，散熱器和采暖裝置表面就會(huì)附著一層灰塵，導(dǎo)致其散熱能力下降，因此應(yīng)該定期對(duì)散熱器及采暖裝置表面的灰塵進(jìn)行定期清理。清理散熱器和采暖裝置表面的灰塵時(shí)，應(yīng)避免用水槍直接對(duì)著散熱器進(jìn)行清洗，這樣有可能會(huì)導(dǎo)致散熱器周圍電線接頭脫落，損害電子部件。正確的做法應(yīng)該是使用高壓風(fēng)槍對(duì)著散熱器和采暖裝置吹。

2.2 散熱器的檢修

散熱器的常見故障主要表現(xiàn)為泄漏，修理散熱器泄漏一般有兩種方法；焊修法和堵漏法。裂紋如不超過0.3mm，可用堵漏法就車進(jìn)行修補(bǔ)，超過0.3mm則用焊修法。修復(fù)后的散熱器必須通過滲漏試驗(yàn)，確保無滲漏后才能交付使用。

2.3 冷卻液的檢查及注意事項(xiàng)

由于冷卻液在使用過程中會(huì)由一部分蒸發(fā)掉，所以要定期檢查儲(chǔ)液器內(nèi)冷卻液液面的位置，當(dāng)冷卻液液面低于下刻度時(shí)，應(yīng)及時(shí)添加冷卻液。注意不要使用水來代替冷卻液，從上文冷卻液的介紹中可知冷卻液具有防腐、防結(jié)垢、抑制發(fā)泡等特點(diǎn)，而這些特點(diǎn)都是水不具備的。

2.4 風(fēng)扇定期檢查

車輛靜止，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，冷卻液溫度上升到設(shè)定值后，熱敏開關(guān)就會(huì)控制風(fēng)扇啟動(dòng)，如果車輛在靜止時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)了一定時(shí)間后，風(fēng)扇還不轉(zhuǎn)，那說明風(fēng)扇存在故障。風(fēng)扇不能正常轉(zhuǎn)動(dòng)，有可能是風(fēng)扇電機(jī)卡住了，可以試試能否撥動(dòng)風(fēng)扇，正常時(shí)可輕松撥轉(zhuǎn)；如果電機(jī)和節(jié)溫器沒有問題，那么有可能是風(fēng)扇保險(xiǎn)絲燒斷了，特別是在夏天車內(nèi)用電量大的時(shí)候。

3 結(jié)語

發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)對(duì)于控制發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、防止發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生故障有著重要的作用。了解發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的構(gòu)成及原理的同時(shí)，在車輛使用過程中一定要定期進(jìn)行維護(hù)，保證發(fā)動(dòng)機(jī)一直處于良好的工作狀態(tài)。endprint