黃慶芬

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

關(guān)鍵詞：冷卻系統(tǒng)；散熱；循環(huán)；溫度設(shè)定點(diǎn)

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(chǎn)生的熱量，使引擎維持在正常的運(yùn)轉(zhuǎn)溫度范圍內(nèi)。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(dòng)風(fēng)扇及車輛行駛時(shí)的氣流來(lái)冷卻引擎；水冷式引擎則是靠冷卻水在引擎中循環(huán)來(lái)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(guò)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(fēng)扇等組成。散熱器負(fù)責(zé)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(dòng)的方向，盡量做到風(fēng)阻要小，冷卻效率要高。散熱器又分為橫流式和垂直流動(dòng)兩種，空調(diào)冷凝器通常與其裝在一起。

發(fā)動(dòng)機(jī)是由冷卻液的循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，強(qiáng)制冷卻液循環(huán)的部件是水泵，它由曲軸皮帶帶動(dòng)，推動(dòng)冷卻液在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)。目前最先進(jìn)的水泵是寶馬新一代直六發(fā)動(dòng)機(jī)上采用的電動(dòng)水泵，它能精確的控制水泵的轉(zhuǎn)速，并有效的減少了對(duì)輸出功率的損耗。這些冷卻液對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻，要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作情況而隨時(shí)調(diào)節(jié)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度低的時(shí)候，冷卻液就在發(fā)動(dòng)機(jī)本身內(nèi)部做小循環(huán)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度高的時(shí)候，冷卻液就在發(fā)動(dòng)機(jī)—散熱器之間做大循環(huán)。實(shí)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(gè)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(guān)閥門，當(dāng)水溫高時(shí)材料膨脹頂開閥門，冷卻液進(jìn)行大循環(huán)，當(dāng)水溫低時(shí)材料收縮關(guān)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(fēng)扇強(qiáng)制通風(fēng)?，F(xiàn)在已經(jīng)普遍使用風(fēng)扇電磁離合器或者電子風(fēng)扇，當(dāng)水溫比較低時(shí)離合器與轉(zhuǎn)軸分離，風(fēng)扇不動(dòng)，當(dāng)水溫比較高時(shí)由溫度傳感器接通電源，使離合器與轉(zhuǎn)軸接合，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)。同樣，電子風(fēng)扇由電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)，由溫度傳感器控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。這兩種形式的散熱器電扇運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)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(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)以水冷卻為主使，用氣缸水道內(nèi)循環(huán)水冷卻把水道內(nèi)受熱水引入散熱器（水箱）通過(guò)風(fēng)冷卻后再返回到水道內(nèi)。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，水泵隨之旋轉(zhuǎn)提冷卻液壓力促使冷卻液強(qiáng)制循環(huán)，循環(huán)冷卻液帶走發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸套缸蓋等零件熱量。當(dāng)冷卻液溫度未達(dá)到節(jié)溫器開啟溫度時(shí)，冷卻液將通過(guò)水循環(huán)管直接從水泵重新進(jìn)入缸體。由于冷卻液避免必要冷卻溫度將迅速升，當(dāng)冷卻液溫度達(dá)到節(jié)溫器開啟溫度節(jié)溫器閥門關(guān)閉循環(huán)管旁通水路，冷卻液將穿過(guò)節(jié)溫器流入散熱器水室，熱水經(jīng)風(fēng)扇吸過(guò)空氣流強(qiáng)制冷卻，散失部分熱量，溫度已經(jīng)降冷卻液留到散熱器水室，經(jīng)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(diǎn)

傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)的作用是可靠地保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)，而還應(yīng)具有改善燃料經(jīng)濟(jì)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(dòng)機(jī)內(nèi)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(jìn)的冷卻系統(tǒng)采用系統(tǒng)化、模塊化設(shè)計(jì)方法，統(tǒng)籌考慮每項(xiàng)影響因素，使冷卻系統(tǒng)既保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作，又提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率和減少排放。

1、溫度設(shè)定點(diǎn)

發(fā)動(dòng)機(jī)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(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)。由于冷卻系統(tǒng)設(shè)定的冷卻溫度是以滿負(fù)荷時(shí)最大散熱率為基礎(chǔ)，因此，發(fā)動(dòng)機(jī)和冷卻系統(tǒng)在部分負(fù)荷時(shí)處于不太理想狀態(tài)，如市區(qū)行駛和低速行駛時(shí)，會(huì)產(chǎn)生高油耗和排放。

通過(guò)改變冷卻液溫度設(shè)定點(diǎn)可改善發(fā)動(dòng)機(jī)和冷卻系統(tǒng)在部分負(fù)荷時(shí)的性能。根據(jù)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(shè)定點(diǎn)。升高或降低溫度點(diǎn)都各有特點(diǎn)，這取決于希望達(dá)到的目的。

2、提高溫度設(shè)定點(diǎn)

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

研究表明，發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度對(duì)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(nèi)，使發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油的最高溫度為140℃，則油耗在部分負(fù)荷時(shí)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(huì)改善發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的功率消耗。此外，可采用不同的方式，進(jìn)一步減小冷卻液的流速。

3、降低溫度設(shè)定點(diǎn)

降低冷卻系統(tǒng)的工作溫度可提高發(fā)動(dòng)機(jī)充氣效率，降低進(jìn)氣溫度。這對(duì)燃燒過(guò)程、燃油效率及排放有利。降低溫度設(shè)定點(diǎn)可以節(jié)省發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)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(diǎn)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)過(guò)熱的原因有：冷卻空氣流量減少（如散熱器阻塞等）；散熱風(fēng)扇不工作；低速上坡，環(huán)境溫度過(guò)高；V型皮帶過(guò)松，轉(zhuǎn)動(dòng)效率差；以及缸體有水垢，節(jié)溫器失效，水泵損壞，熱敏開關(guān)失靈等。

為防止冷卻液溫度過(guò)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(fēng)扇皮帶張緊適當(dāng)，以防發(fā)動(dòng)機(jī)在負(fù)荷工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。必須注意以下要點(diǎn)：

1、保持冷卻系（尤其散熱器）外部和內(nèi)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(fēng)量流通，使冷卻液溫度過(guò)高，必要時(shí)清洗或修復(fù)。

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(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于冷態(tài)時(shí)，冷卻液液面在膨脹箱內(nèi)，位于最高和最低標(biāo)志之間。膨脹箱內(nèi)裝有自動(dòng)液位報(bào)警傳感器，當(dāng)箱內(nèi)液面過(guò)低時(shí)、位于儀表板上的冷卻液溫度報(bào)警燈問(wèn)爍，應(yīng)及時(shí)予以添加。

3、應(yīng)保持風(fēng)扇皮帶張緊力適當(dāng)，風(fēng)扇正常工作。皮帶過(guò)松影響水循環(huán)，加劇其磨損；過(guò)緊易損壞軸承。

4、熱敏開關(guān)連接良好，若有松動(dòng)會(huì)影響風(fēng)扇換檔變速及正常運(yùn)轉(zhuǎn)；如果發(fā)現(xiàn)冷卻系溢水，應(yīng)及時(shí)檢查節(jié)溫器技術(shù)狀況。

5、防止發(fā)動(dòng)機(jī)大負(fù)荷、長(zhǎng)時(shí)間工作，以免水溫過(guò)高；上坡及時(shí)換檔，減輕負(fù)荷。汽車長(zhǎng)時(shí)間坡道行駛、擋住低或是環(huán)境溫度較高時(shí)，應(yīng)注意散熱。

更換冷卻液時(shí)，將儀表板的暖風(fēng)開關(guān)撥至右端使暖風(fēng)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(biāo)志齊平為止。擰緊膨脹箱蓋。啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，直到風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)，將發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，檢查冷卻液高度，必要時(shí)補(bǔ)充。膨脹箱內(nèi)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(xiàn)

[1] 《汽車發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)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(shù)學(xué)院院本教材（試用）

[2] 《汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的常見故障》 徐元強(qiáng)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(jí)中學(xué)）