发动机冷却系统的结构、工作原理

发动机冷却系统组成

发动机冷却系统有水冷和风冷之分，汽车发动机多采用水冷却系统。水冷却系统以水为冷却介质，它主要由散热器、水泵、节温器、冷却风扇、补偿水桶、发动机机体和气缸盖水套以及其他附属装置等组成。

1、散热器

散热器即我们常说的水箱，分为纵流式和横流式两种。大多数新型轿车均采用横流式散热器，这可以使发动机罩的外廓较低，有利于改善车身前端的空气动力性。

散热器盖安装在加水口上，上面带有蒸汽—空气阀，使冷却系的压力高于大气压力，冷却水的沸点有所提高。

蒸汽阀一般在散热器内压力达到126kPa~137kPa时，阀门开启，部分水蒸汽经泄气管排入大气，避免损坏散热器。

空气阀在散热器内气压降到 99kPa~87kPa时，空气阀打开，散热器与大气相通，防止散热器芯被大气压坏。

2、膨胀水箱

膨胀水箱多用半透明材料(如塑料)制成。膨胀水箱的上部用一个较细的软管与水箱的加水管相连，底部通过水管与水泵的进水侧相连接，通常位置略高于散热器。

把冷却系变成永久性封闭系统，避免空气进入，使冷却系中水、汽分离，保持系统内压力稳定，提高了水泵的泵水量。

补充冷却液：膨胀水箱上有两条刻线，冷却液应加到上刻线(FULL)，当液面下降到下刻线(LOW)时，应及时补充。

3、水泵

水泵的功用是对冷却液加压，保证其在冷却系统中循环流动。现在汽车发动机广泛采用离心式水泵。

4、风扇

风扇的功用是当风扇旋转时吸进空气使其通过散热器，以增强散热器的散热能力，加快冷却液的冷却速度。。

很多轿车发动机的水冷系采用电动风扇，所以风扇转速与发动机转速无关。在有些电控系统中，电动风扇由电脑控制。当发动机停机后，由于水温偏高，所以电动风扇还会继续转动一段时间，以便更好地为发动机散热。

前面说了， 要保证发动机在最佳的温度下工作，不出现过热过冷现象，就必须能根据使用条件的变化自动调节发动机冷却强度。

冷却强度调节方法： 一是改变流经散热器的空气流量和流速； 二是改变冷却液的流量和循环路线。

5、节温器

节温器的作用：是随发动机负荷和水温的大小而自动改变冷却液的流量和循环路线，保证发动机在适宜的温度下工作，减少燃料消耗和机件的磨损。

6、水冷却系的大循环

冷却水经水泵—水套—节温器—散热器，又经水泵压入水套的循环，其水流路线长，散热强度大，称水冷却系的大循环。

7、水冷却系的小循环

冷却水经水泵—水套—节温器后不经散热器，而直接由水泵压入水套的循环，其水流路线短，散热强度小，称水冷却系的小循环。

发动机冷却系统的功用

混合气在气缸中燃烧后所产生的大量热能，约有70%不能转为发动机的机械动能，且燃烧温度可达到2600℃，这些热能约有一半随着废气排出发动机外，另一半则直接加在发动机机件上。

发动机必须保持一定的工作温度（为80～90℃），各机件才能维持正常的膨胀及间隙，燃料及润滑系统也才能正常作用，因此必须装设冷却系统，使发动机迅速达到工作温度，并一直保持工作温度。

冷却不良会导致发动机过热，各机件过度膨胀而加速磨损，甚至咬死；但过度冷却时，会造成燃油消耗及发动机功率输出降低。

1、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。

2、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。

冷却液的循环路线

汽车发动机冷却系统为强制循环水冷系统，即利用水泵提高冷却液的压力，强制冷却液在发动机中循环流动。冷却液的循环路径受节温器的控制，根据发动机工作温度由低到高的变化，冷却液的循环路径分为小循环和大循环。

所谓小循环，就是当冷却水或冷却液温度低于规定值（一般为80℃左右）时，受节温器控制，循环的水或冷却液不经过散热器。即水或冷却液从缸盖水套流出，经节温器直接进入水泵进水口，再由水泵送入缸体和缸盖的水套。由于水或冷却液不经过散热器，可使发动机温度迅速升高。

所谓大循环，就是当水或冷却液温度超过规定值（一般为90℃左右）时，节温器主阀门开启，副阀门关闭，循环水或冷却液全部经过散热器。散热后的冷却水或冷却液在水泵的抽吸下回到缸体水套内，经缸体上平面上的水孔流入缸盖的水套中，然后从缸盖出水管再流入散热器，形成一个循环系统。由于水或冷却液流动线路长，冷却强度大，故称为大循环。

来源：汽车热管理之家

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