发动机里也“注水” 车辆冷却系统技术解析

http://www.qipei.hc360.com2017年06月19日09:17 来源:远光灯T|T

    【慧聪汽车配件网】炎热的夏天即将来临,当你坐在车里开着空调享受着惬意的时候,你有没有想过你坐的这个铁壳子是怎么降温的呢?要知道混合器进入发动机汽缸的时候温度可能高达2000℃以上,此时发动机的活塞、缸体、气门等部件都会承受极强的压力和高温,那么车辆是如何在这样的高温下保持正常工作的呢?这就要说说车辆的冷却系统的作用了。

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    正如人体需要靠毛孔、汗腺来维持正常体温一样,发动机也需要冷却系统来维持正常的工作温度。冷却系统的主要功能就是将发动机受热部件的热量即使散发出去,对发动机进行冷却,保证其在正常的工作温度下工作。

    就像刚才说到的,发动机在工作时的最高温度可以达到2000℃以上,如果得不到有效冷却,会使其机械强度变差。同时高温也会导致空气膨胀,引起汽缸充气系数下降,进一步造成空燃比失调从而引起燃烧异常。过高的温度还会引起机油变质,破坏油膜对发动机的保护,造成润滑能力下降,严重时还会引起拉缸等故障。发动机过热就好比人发烧,如果不得到及时治疗的话,也会引发一系列的并发症。

    冷却系统,按照其冷却介质来分可以分为风冷与水冷系统。风冷系统用于大部分入门级的排量不大的摩托车当中。但大排量摩托车或者汽车发动机功率大,对散热要求远比单缸小排量摩托车高的多,风冷系统则很难达到散热均匀的效果,容易使一些部件造成过热。所以现在的汽车几乎全部使用了水冷式冷却系统。

    风冷系统就是通过车辆行驶带来的空气流动对发动机进行冷却。风冷发动机的缸筒会设计出很大的散热片,缸头部分也会设计出散热片及风道。风冷设计的好处是,因为采用自然冷却,撒热系统不会出现故障,成本低,占用空间少。但其缺点也很明显,就是散热慢,而且受发动机形式的限制。风冷散热系统最多只适合2缸的发动机(直列四缸中间两缸不能有效散热)。

    而水冷的散热性就比风冷好很多,水冷的原理是通过流动的冷却液包裹缸套和缸头对发动机降温。冷却系统有水泵,利用水泵提高冷却液的压力,强制冷却液在发动机的水道中循环流动,使发动机保证最佳的工作温度。冷却液经过发动机带走热量再经过散热片散热的工作循环被称为正常循环,也就是老司机们口中的“大循环”。    

    此外,还有冷车循环,即老司机们口中的“小循环”。举个例子,在冬季冷车启动时,冷却液温度较低而不会打开节温器,此时冷却液只经过水泵在发动机的水道内循环,可以尽快使发动机达到正常的工作温度。等发动机温度上升,冷却液温度达到节温器的设定值时,节温器阀门打开,冷却液才开始进行正常循环,流到散热器内进行散热。

    此外,针对车内取暖,系统还会设置一个单独的供暖循环:冷却液在循环的过车中,会经过车内的取暖装置,将热量送入车内,而取暖循环不受节温器的控制,只要打开车内暖风,不用打开空调开关也能使系统工作。

    而对于涡轮增压车而言,高速旋转的叶片可能达到800℃,空气进入增压器之后,温度也会大幅提高而导致密度变小,这样就会使增压器的效率变低,增压发动机的优势则丧失殆尽。为了提高充气效率,中冷器就应运而生。中冷器的工作原理和发动机冷却系统类似,当空气经过增压器温度变高后,进入中冷器进行冷却,空气温度降低后,最后再经进气歧管进入发动机。

    机油冷却器的原理和发动机散热的原理相同,而安装机油冷却器的好处除了会使机油工作工况提高之外,水温也会有所下降,保证了发动机在重负荷工作时的工作状态。

    总结:冷却系统作为车辆六大系统之一,能够让发动机在所有工况之下,都保证在最适宜的温度下工作,冷却系统的工作情况也会直接影响到发动机的动力输出、使用寿命以及燃油经济性。除了发动机需要冷却之外,在赛车领域机油、涡轮增压器、甚至转向助力油都需要专门的冷却器进行冷却,所以千万别小瞧他们的作用,稍有不慎就能把你连人带车撂在路上。

责任编辑:师洋洋

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