发动机冷却系统知识：组成、原理

汽车发动机基础知识

汽车发动机冷却系统的功用就是使发动机在任何工况下都得到适度的冷却,从而保持在适宜的温度下工作。目前，汽车发动机冷却系统不仅能够保护发动机，而且还具有改善燃料经济性和降低排放的作用。为了大家更好地了解汽车发动机冷却系统，咱们就一块聊聊汽车发动机冷却系统的工作原理。

汽车发动机冷却系统的主要工作是将热量散发到空气中以防止发动机过热，但冷却系统还有其他重要作用。汽车中的发动机在适当的高温状态下运行状况最好。如果发动机变冷，就会加快组件的磨损，从而使发动机效率降低并且排放出更多污染物。因此，冷却系统的另一重要作用是使发动机尽快升温，并使其保持恒温。

汽车发动机冷却系统工作原理

汽车冷却系统分为两种类型：液冷和风冷。液冷液冷汽车的冷却系统通过发动机中的管道和通路进行液体的循环。当液体流经高温发动机时会吸收热量，从而降低发动机的温度。液体流过发动机后，转而流向热交换器(或散热器)，液体中的热量通过热交换器散发到空气中。风冷某些早期的汽车采用风冷技术，但现代的汽车几乎不使用这种方法了。这种冷却方法不是在发动机中进行液体循环，而是通过发动机缸体表面附着的铝片对气缸进行散热。一个功率强大的风扇向这些铝片吹风，使其向空气中散热，从而达到冷却发动机的目的。因为大多数汽车采用的是液冷，管道系统汽车中的冷却系统中有大量管道。

发动机冷却系统的组成

引擎的水冷却系统也是一个散热循环的过程，不过需要组合的零件就比冷暖气系统复杂多了，包括水箱（散热器）、风扇、水泵、节温器（水龟）、副水箱、水管、汽缸水套。首先，由引擎的正时皮带来带动水泵运转，将冷却水送往引擎缸体后，就开始在汽缸周围的水套（即铸造而成的流水通道）里流动。接着，吸收引擎热能后的冷却水上升到汽缸盖的水套，透过节温器的开启返回水箱进行降温，最后回流到水泵，整个散热循环过程就算完成。

▲冷却系统的循环过程：水泵→引擎缸体→节温器→水箱（风扇定时散热）→副水箱→水泵。其中部分的热水会被送到暖风箱当暖气使用。

在散热循环过程里的「节温器」，就是调节水温的零件，引擎能不能维持正常的工作温度都要靠它。那什么是「工作温度」？简单来说就是引擎发挥最佳燃烧效率时需要的温度，就好像电脑过热就会当机，需要被控制在最佳温度的一样道理，但这个工作温度会因不同车厂的设计而有所不同，比如说日系车控制在90℃左右，而欧美车则控制在100℃上下。

▲水冷式引擎的缸体在铸造时会铸有水套（在气缸周围的洞口），而气缸盖则在燃烧室周围，利用冷却液的循环带走热能。

因此引擎刚开启时，节温器就像一个阀门，阻挡冷却水回流到水箱，让冷却水在引擎缸体作内循环以快速达到工作温度，目的是缩短热车的时间和防止引擎过冷而耗掉更多的燃料。当冷却水升温到80℃后，节温器内的弹簧弹力逐渐放松，阀门就被打开，让水套里的热水流向水箱，这时水箱风扇自动开启将热水快速散热（行驶中的气流也能帮助散热），待水回流到下水箱后再被水泵送回引擎。这样的水冷却循环效率很稳定，适合大压缩比且输出动力大的多缸引擎，不过多少会消耗掉一些引擎的动力。

汽车发动机冷却系统作用

▲节温器就像阀门，在热车时阻挡引擎水套里的水回流到水箱以进行内循环来快速升温，防止引擎过冷，达到工作温度后阀门开始往下压，热水往上流到水箱。

控制引擎的水温不能只靠节温器

虽然节温器能放掉高温压的冷却水来防止引擎过热，但经过一段时间的循环，引擎缸体内的水会跟水箱水的温度近乎相同，加上工作中的引擎温度一直上升，冷却水就不能有效的降温，因此需要「水箱风扇」来帮助水箱散热。

▲水箱不是储水装置，它只是将被引擎加热过的冷却水引到这里散热，水温超过90°C时风扇会强制降温10°C左右，当然还得外加机油的冷却才能维持引擎的最佳燃烧效率。

事实上，水箱不是一个储水的装置，它只是类似蜂巢造型的散热零件，里面布满多层的隔板薄片（散热芯片），当热水在通道里往下流时，空气经过这些薄片能带走水的热能，理论上薄片面积愈大，散热效率愈好，但引擎室空间有限，水箱的设计尺寸不能太大的情况下，水箱中装置的两个风扇能在极短时间内让冷却水降温7-10℃，这样水泵送回引擎水套的冷却水能够继续吸收热能。

发动机冷却系统的特性

▲水箱上面的压力盖除了可以提高冷却水的沸点以外，也透过压力差把膨胀过度的热水引到副水箱贮存，防止水箱和水管破裂，知道为什么引擎发动时水箱盖不能打开了吧？

至于风扇会根据水温而开启，像感应器测得水温超过90℃时就会启动风扇，待降温10℃左右后就不让风扇的马达通电（作动时机精准到1℃的范围），能减少消耗引擎动力，而且刚熄火的引擎仍处于高温，电子风扇能持续运转降温直到冷却水低于设定的低温度为止。

▲副水箱的冷却水只是用来供应水量不足的主水箱，尤其回到25°C的室温状态，水的体积已经缩小。

232/5000其实冷却系统是密闭的回路，当高温的冷却水流过水箱时压力很大，如果没有适当的泄掉高压，水管很可能会变形甚至爆裂，这时候就要额外设置的空间来容纳热胀冷缩的冷却水，也就是副水箱。当水温过高，副水箱就接收体积膨胀而多出来的水，待水温较低时，还可以供应体积缩小后水箱需要的水量。这样的调节功能是透过水箱盖里的双向阀门设计，管路的高水压会推开向外的阀门并流向副水箱，当水压变低时，水箱管路内的低压会吸开向内的阀门，让冷却水流回水箱，管路的压力就能控制在设定的磅数范围内。

发动机过热的危害

(1)降低充气效率，使发动机功率下降；

(2)爆燃的倾向加大，使零件因承受额外冲击性负荷而造成早期损坏；

(3)运动件的正常间隙被破坏，运动阻滞，磨损加剧，甚至损坏；

(4)润滑情况恶化，加剧了零件的摩擦磨损；

(5)零件的机械性能降低，导致变形或损坏。

发动机过冷的危害

(1)进入气缸的混合气(或空气)温度太低，可燃混合气品质差，使点火困难或燃烧迟缓，导致发动机功率下降，燃料消耗量增加；

(2)燃烧生成物中的水蒸汽易凝结成水而与酸性气体形成酸类，加重了对机体和零件的侵蚀作用；

(3)未汽化的燃料冲刷和稀释零件表面(气缸壁、活塞、活塞环等)上的油膜，使零件磨损加剧。