淺析汽車冷卻系統(tǒng)的組成與維護

黃慶芬

摘要：汽車發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)是保持發(fā)動機正常工作的重要部件，如果發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的維修率很高，就會引起發(fā)動機其他部件的損壞，使發(fā)動機的整體工作能力受到影響，因此，汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的維護與保養(yǎng)就顯得尤為重要。本文從汽車發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)的作用、組成及工作原理發(fā)出，簡述了如何維護發(fā)動機冷卻系統(tǒng)。

關鍵詞：冷卻系統(tǒng)；散熱；循環(huán)；溫度設定點

一、冷卻系統(tǒng)的作用

冷卻系統(tǒng)的功用是帶走引擎因燃燒所產生的熱量，使引擎維持在正常的運轉溫度范圍內。引擎依照冷卻的方式可分為氣冷式引擎及水冷式引擎，氣冷式引擎是靠引擎帶動風扇及車輛行駛時的氣流來冷卻引擎；水冷式引擎則是靠冷卻水在引擎中循環(huán)來冷卻引擎。不論采何種方式冷卻，正常的冷卻系統(tǒng)必須確保引擎在各樣行駛環(huán)境都不致過熱。

二、冷卻系統(tǒng)的組成

水冷卻系統(tǒng)一般由散熱器、節(jié)溫器、水泵、水道、風扇等組成。散熱器負責循環(huán)水的冷卻，它的水管和散熱片多用鋁材制成，鋁制水管做成扁平形狀，散熱片帶波紋狀，注重散熱性能，安裝方向垂直于空氣流動的方向，盡量做到風阻要小，冷卻效率要高。散熱器又分為橫流式和垂直流動兩種，空調冷凝器通常與其裝在一起。

發(fā)動機是由冷卻液的循環(huán)來實現(xiàn)的，強制冷卻液循環(huán)的部件是水泵，它由曲軸皮帶帶動，推動冷卻液在整個系統(tǒng)內循環(huán)。目前最先進的水泵是寶馬新一代直六發(fā)動機上采用的電動水泵，它能精確的控制水泵的轉速，并有效的減少了對輸出功率的損耗。這些冷卻液對發(fā)動機的冷卻，要根據發(fā)動機的工作情況而隨時調節(jié)。當發(fā)動機溫度低的時候，冷卻液就在發(fā)動機本身內部做小循環(huán)，當發(fā)動機溫度高的時候，冷卻液就在發(fā)動機—散熱器之間做大循環(huán)。實現(xiàn)冷卻液做不同循環(huán)的控制部件是節(jié)溫器?？梢詫⒐?jié)溫器看作一個閥門，其原理是利用可隨溫度伸縮的材料（石蠟或乙醚之類的材料）做開關閥門，當水溫高時材料膨脹頂開閥門，冷卻液進行大循環(huán)，當水溫低時材料收縮關閉閥門，冷卻液小循環(huán)。

為了提高散熱器的冷卻能力，在散熱器后面安裝風扇強制通風?，F(xiàn)在已經普遍使用風扇電磁離合器或者電子風扇，當水溫比較低時離合器與轉軸分離，風扇不動，當水溫比較高時由溫度傳感器接通電源，使離合器與轉軸接合，風扇轉動。同樣，電子風扇由電動機直接帶動，由溫度傳感器控制電動機運轉。這兩種形式的散熱器電扇運轉實際上都由溫度傳感器控制。

三、冷卻系統(tǒng)的工作原理

一般汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)以水冷卻為主使，用氣缸水道內循環(huán)水冷卻把水道內受熱水引入散熱器（水箱）通過風冷卻后再返回到水道內。

當發(fā)動機運轉時，水泵隨之旋轉提冷卻液壓力促使冷卻液強制循環(huán)，循環(huán)冷卻液帶走發(fā)動機缸體缸套缸蓋等零件熱量。當冷卻液溫度未達到節(jié)溫器開啟溫度時，冷卻液將通過水循環(huán)管直接從水泵重新進入缸體。由于冷卻液避免必要冷卻溫度將迅速升，當冷卻液溫度達到節(jié)溫器開啟溫度節(jié)溫器閥門關閉循環(huán)管旁通水路，冷卻液將穿過節(jié)溫器流入散熱器水室，熱水經風扇吸過空氣流強制冷卻，散失部分熱量，溫度已經降冷卻液留到散熱器水室，經水泵在泵入缸體重新參加冷卻循環(huán)。

四、冷卻系統(tǒng)的特點

傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)的作用是可靠地保護發(fā)動機，而還應具有改善燃料經濟性和降低排放的作用。為此，現(xiàn)代冷卻系統(tǒng)要綜合考慮下面的因素：發(fā)動機內部的摩擦損失；冷卻系統(tǒng)水泵的功率；燃燒邊界條件，如燃燒室溫度、充量密度、充量溫度。

先進的冷卻系統(tǒng)采用系統(tǒng)化、模塊化設計方法，統(tǒng)籌考慮每項影響因素，使冷卻系統(tǒng)既保證發(fā)動機正常工作，又提高發(fā)動機效率和減少排放。

1、溫度設定點

發(fā)動機工作溫度的極限值取決于排氣門周圍區(qū)域最高溫度。最理想的情況是按金屬溫度而不是冷卻液溫度控制冷卻系統(tǒng)，這樣才能更好地保護發(fā)動機。由于冷卻系統(tǒng)設定的冷卻溫度是以滿負荷時最大散熱率為基礎，因此，發(fā)動機和冷卻系統(tǒng)在部分負荷時處于不太理想狀態(tài)，如市區(qū)行駛和低速行駛時，會產生高油耗和排放。

通過改變冷卻液溫度設定點可改善發(fā)動機和冷卻系統(tǒng)在部分負荷時的性能。根據排氣門周圍區(qū)域溫度極限值，可升高或降低冷卻液或金屬溫度設定點。升高或降低溫度點都各有特點，這取決于希望達到的目的。

2、提高溫度設定點

提高工作溫度設定點是一種比較受歡迎的方法。提高溫度有許多優(yōu)點，它直接影響發(fā)動機損耗和冷卻系統(tǒng)的效果以及發(fā)動機排放物的形成。提高工作溫度將提高發(fā)動機機油溫度，降低發(fā)動機摩擦磨損，降低發(fā)動機燃油消耗。

研究表明，發(fā)動機工作溫度對摩擦損失有很大影響。將冷卻液排出溫度提高到150℃，使氣缸溫度升高到195℃，油耗則下降4%-6%。將冷卻液溫度保持在90-115℃范圍內，使發(fā)動機機油的最高溫度為140℃，則油耗在部分負荷時下降10%。

提高工作溫度也明顯影響冷卻系統(tǒng)的效能。提高冷卻液或金屬溫度會改善發(fā)動機和散熱氣熱傳遞傳遞的效果，降低冷卻液的流速，減小水泵的額定功率，從而降低發(fā)動機的功率消耗。此外，可采用不同的方式，進一步減小冷卻液的流速。

3、降低溫度設定點

降低冷卻系統(tǒng)的工作溫度可提高發(fā)動機充氣效率，降低進氣溫度。這對燃燒過程、燃油效率及排放有利。降低溫度設定點可以節(jié)省發(fā)動機運行成本，提高部件使用壽命。

研究表明，若氣缸蓋溫度降低到50℃，點火提前角可提前3℃A而不發(fā)生爆震，充氣效率提高2%，發(fā)動機工作特性改善，有助于優(yōu)化壓縮比和參數(shù)選擇，取得更好的燃油效率和排放性能。

五、冷卻系統(tǒng)的檢修

常見引起發(fā)動機過熱的原因有：冷卻空氣流量減少（如散熱器阻塞等）；散熱風扇不工作；低速上坡，環(huán)境溫度過高；V型皮帶過松，轉動效率差；以及缸體有水垢，節(jié)溫器失效，水泵損壞，熱敏開關失靈等。

為防止冷卻液溫度過高，在使用中必須保持散熱器和水套清潔、冷卻液數(shù)量充足、風扇皮帶張緊適當，以防發(fā)動機在負荷工作時間過長。必須注意以下要點：

1、保持冷卻系（尤其散熱器）外部和內部清潔，是提高散熱效能的重要條件。散熱器外部沾有泥污或碰撞變形，均合影響風量流通，使冷卻液溫度過高，必要時清洗或修復。

2、按規(guī)定使用防凍冷卻液，保持冷卻液數(shù)量充足。正確的冷卻液液面高度：當發(fā)動機處于冷態(tài)時，冷卻液液面在膨脹箱內，位于最高和最低標志之間。膨脹箱內裝有自動液位報警傳感器，當箱內液面過低時、位于儀表板上的冷卻液溫度報警燈問爍，應及時予以添加。

3、應保持風扇皮帶張緊力適當，風扇正常工作。皮帶過松影響水循環(huán)，加劇其磨損；過緊易損壞軸承。

4、熱敏開關連接良好，若有松動會影響風扇換檔變速及正常運轉；如果發(fā)現(xiàn)冷卻系溢水，應及時檢查節(jié)溫器技術狀況。

5、防止發(fā)動機大負荷、長時間工作，以免水溫過高；上坡及時換檔，減輕負荷。汽車長時間坡道行駛、擋住低或是環(huán)境溫度較高時，應注意散熱。

更換冷卻液時，將儀表板的暖風開關撥至右端使暖風控制閥全開，拆下冷卻液膨脹箱蓋，松開水泵口軟管夾箍，拉出冷卻液軟管，放出冷卻液后再將軟管夾箍擰緊。在膨脹箱中加入冷卻液，直到液面高度與最高標志齊平為止。擰緊膨脹箱蓋。啟動發(fā)動機，直到風扇運轉，將發(fā)動機熄火，檢查冷卻液高度，必要時補充。膨脹箱內冷卻液不能注滿，加注1/2即可，一般使用2年左右更換一次。

參考文獻

[1] 《汽車發(fā)動機構造原理與維修》（上）主創(chuàng)人員：吳世洋、于佳等，出版社：大連汽車職業(yè)技術學院院本教材（試用）

[2] 《汽車發(fā)動機的常見故障》 徐元強主編 北京電子工業(yè)出版社，2007、5

（作者單位：云南省楚雄州祿豐縣職業(yè)高級中學）