汽車發動機冷卻系統的原理及維護

湯濤

針對汽車發動機冷卻系統工作需要，從靈敏性、可靠性、以及發動機的動力性和經濟性考慮出發，應使節溫器、保溫簾和冷卻風扇實現多元聯合控制，大量減少發動機的傳熱損失和功率損失。

現代汽車維修技術的科技含量已越來越高，從電子產品在汽車上的應用，到現代汽車診斷設備的使用、互聯網在汽車維修資訊上的應用，以及維修管理軟件在汽車維修企業發揮的作用等，處處體現現代汽車維修的高科技特征。發動機冷卻系統的作用是對在高溫條件下工作的發動機零件進行冷卻，保證發動機在適宜的溫度范圍內工作。

1 冷卻系簡介

發動機工作時，氣缸內的氣體溫度高達2500℃，若不及時冷卻，會使零部件溫度過高，受熱膨脹過大，影響正常的配合間隙，導致活塞“咬缸”、軸瓦“抱軸”、柴油機因柱塞卡死而“飛車”等嚴重事故；還會使發動機工作過程惡化，容易產生爆燃；零部件的機械強度下降；機油變質，潤滑不良，零件磨損加劇等。最終導致發動機動力性、經濟性、可靠性、耐久性及排放性能的全面下降。發動機工作溫度過低，又會造成著火燃燒條件變差，起動困難；發動機工作粗暴；散熱損失及摩擦損失增加；零件磨損加?。籆O及HC排放增加，排放惡化等；導致發動機功率下降及燃油消耗率增加。目前，汽車上廣泛采用的水冷式發動機正常工作溫度（冷卻液溫度）一般為80～90℃。

冷卻系統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來冷卻引擎。不論采何種方式冷卻，正常的冷卻系統必須確保引擎在各樣行駛環境都不致過熱。

2 冷卻系統的構造及維護

正確堆護發動機的冷卻系統，首先應了解常用的水冷式發動機的主要部件：

冷卻液，冷卻液指清潔的軟水，國際上普遍使用的乙二醇型冷卻液是在軟化水中按比例添加防凍劑乙二醇，配以適量的金屬緩蝕劑、阻垢劑等添加劑進行科學調和，達到冬季防凍、夏季防沸、且能防腐蝕、防水垢等作用。

汽缸水套，它相當于發動機燃燒室周圍的水道，當發動機產生大量的熱時，汽缸水套將發揮降溫的作用在發動機中，水和油的管道涇渭分明、互不干涉，如果發現冷卻液中有油，就說明水路和油路發生了穿孔現象，一旦出現這種情況，水溫表的水溫會急劇上升，這時一定要及時采取措施。

散熱水箱和冷卻風扇，散熱水箱從外觀看狀似蜂窩，做成這種形狀是為了增加水箱的散熱面積，以增強散熱效果。

第四、冷卻水泵和節溫器，冷卻液在冷卻系統中的流動，主要依靠冷卻水泵的動力；節溫器能感知發動機的工作溫度，使發動機保持合適的溫度。

冷卻系統的工作原理。冷卻系的功用就是使發動機在任何工況下都得到適度的冷卻，從而保持在適宜的溫度（冷卻液溫度）下工作。當發動機工作時，在水泵的作用下，進入水泵中的冷卻液被壓入缸體水套中，并進入缸蓋水套中，然后經缸蓋側向水道進入進氣管底部的水套中，對進氣管進行加熱，以促進其中的混合氣中的汽油蒸發、混合。

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

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

冷卻系統的檢修。常見引起發動機過熱的原因有：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，環境溫度過高；V型皮帶過松，轉動效率差；以及缸體有水垢，節溫器失效，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、冷卻液數量充足、風扇皮帶張緊適當，以防發動機在負荷工作時間過長。必須注意以下要點：

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。

按規定使用防凍冷卻液，保持冷卻液數量充足。正確的冷卻液液面高度：當發動機處于冷態時，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。

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，加劇其磨損；過緊易損壞軸承。

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；如果發現冷卻系溢水，應及時檢查節溫器技術狀況。

防止發動機大負荷、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。啟動發動機，直到風扇運轉，將發動機熄火，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。

冷卻系統智能控制。系統由于汽車運行過程中產生強烈的振動、熱輻射和電磁干擾，因此對該系統電路有特殊要求：電路要有較高的抗振動能力，以適應不同路況、車況的要求。提高系統整體的可靠性和穩定性。電路應采取有效的防護隔離措施，以提高其抗干擾能力。

系統組成。該系統由電控冷卻風扇、電控節溫器、電控導風板、微控制機構組成。電控冷卻風扇由電動機驅動；電控節溫器利用電加熱引起雙金屬片變形，由雙金屬片變形帶動節溫閥旋轉運動，來改變大小循環；電控導風板由雙向電動機通過傳動機構使之打開或關閉；微控制機構是利用89C51開發的單片機控制系統。

單片機控制系統工作原理。由溫度傳感器感受發動機水溫的變化，同時把溫度信號轉變為同其成反比關系的電壓模擬信號。這些信號經過處理（電容器低通濾波、校正和電壓跟隨器耦合）送入A/D轉換器（ADC0809）中INO信號通道。由A/D轉換器把采集來的模擬電壓信號轉換為數字信號并讀入單片機，89C510單片機89C51根據不同的輸入信號分析處理去控制驅動電路，實現對節溫器繼電器、導風板繼電器和風扇繼電器的控制。即可實現對發動機冷卻能力的智能控制。當發動機預熱時（發動機水溫（70℃），單片機根據檢測來的溫度數據處理分析向執行元件發出控制信號，使其完成如下操作：a.電控冷卻風扇不工作；b.電控導風板關閉狀態；c.電控節溫器處于小循環狀態。

汽車冷卻系統對汽車來說是至關重要的，在以后的汽車發展中，智能控制代表著未來冷卻系統的發現方向，將在冷卻系統中將占主導位置，從而使汽車得到更好的冷卻和溫度控制，保持在一個良好的工作環境中。

（作者單位：遼河石油勘探局興隆臺公用事業處）