淺析汽車冷卻系統的組成與維護

黃慶芬

摘要：汽車發動機的冷卻系統是保持發動機正常工作的重要部件，如果發動機冷卻系統的維修率很高，就會引起發動機其他部件的損壞，使發動機的整體工作能力受到影響，因此，汽車發動機冷卻系統的維護與保養就顯得尤為重要。本文從汽車發動機的冷卻系統的作用、組成及工作原理發出，簡述了如何維護發動機冷卻系統。

關鍵詞：冷卻系統；散熱；循環；溫度設定點

一、冷卻系統的作用

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。

二、冷卻系統的組成

水冷卻系統一般由散熱器、節溫器、水泵、水道、風扇等組成。散熱器負責循環水的冷卻，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的方向，盡量做到風阻要小，冷卻效率要高。散熱器又分為橫流式和垂直流動兩種，空調冷凝器通常與其裝在一起。

發動機是由冷卻液的循環來實現的，強制冷卻液循環的部件是水泵，它由曲軸皮帶帶動，推動冷卻液在整個系統內循環。目前最先進的水泵是寶馬新一代直六發動機上采用的電動水泵，它能精確的控制水泵的轉速，并有效的減少了對輸出功率的損耗。這些冷卻液對發動機的冷卻，要根據發動機的工作情況而隨時調節。當發動機溫度低的時候，冷卻液就在發動機本身內部做小循環，當發動機溫度高的時候，冷卻液就在發動機—散熱器之間做大循環。實現冷卻液做不同循環的控制部件是節溫器?？梢詫⒐潨仄骺醋饕粋€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）做開關閥門，當水溫高時材料膨脹頂開閥門，冷卻液進行大循環，當水溫低時材料收縮關閉閥門，冷卻液小循環。

為了提高散熱器的冷卻能力，在散熱器后面安裝風扇強制通風?，F在已經普遍使用風扇電磁離合器或者電子風扇，當水溫比較低時離合器與轉軸分離，風扇不動，當水溫比較高時由溫度傳感器接通電源，使離合器與轉軸接合，風扇轉動。同樣，電子風扇由電動機直接帶動，由溫度傳感器控制電動機運轉。這兩種形式的散熱器電扇運轉實際上都由溫度傳感器控制。

三、冷卻系統的工作原理

一般汽車發動機冷卻系統以水冷卻為主使，用氣缸水道內循環水冷卻把水道內受熱水引入散熱器（水箱）通過風冷卻后再返回到水道內。

當發動機運轉時，水泵隨之旋轉提冷卻液壓力促使冷卻液強制循環，循環冷卻液帶走發動機缸體缸套缸蓋等零件熱量。當冷卻液溫度未達到節溫器開啟溫度時，冷卻液將通過水循環管直接從水泵重新進入缸體。由于冷卻液避免必要冷卻溫度將迅速升，當冷卻液溫度達到節溫器開啟溫度節溫器閥門關閉循環管旁通水路，冷卻液將穿過節溫器流入散熱器水室，熱水經風扇吸過空氣流強制冷卻，散失部分熱量，溫度已經降冷卻液留到散熱器水室，經水泵在泵入缸體重新參加冷卻循環。

四、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。

1、溫度設定點

發動機工作溫度的極限值取決于排氣門周圍區域最高溫度。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，這樣才能更好地保護發動機。由于冷卻系統設定的冷卻溫度是以滿負荷時最大散熱率為基礎，因此，發動機和冷卻系統在部分負荷時處于不太理想狀態，如市區行駛和低速行駛時，會產生高油耗和排放。

通過改變冷卻液溫度設定點可改善發動機和冷卻系統在部分負荷時的性能。根據排氣門周圍區域溫度極限值，可升高或降低冷卻液或金屬溫度設定點。升高或降低溫度點都各有特點，這取決于希望達到的目的。

2、提高溫度設定點

提高工作溫度設定點是一種比較受歡迎的方法。提高溫度有許多優點，它直接影響發動機損耗和冷卻系統的效果以及發動機排放物的形成。提高工作溫度將提高發動機機油溫度，降低發動機摩擦磨損，降低發動機燃油消耗。

研究表明，發動機工作溫度對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，使發動機機油的最高溫度為140℃，則油耗在部分負荷時下降10%。

提高工作溫度也明顯影響冷卻系統的效能。提高冷卻液或金屬溫度會改善發動機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，從而降低發動機的功率消耗。此外，可采用不同的方式，進一步減小冷卻液的流速。

3、降低溫度設定點

降低冷卻系統的工作溫度可提高發動機充氣效率，降低進氣溫度。這對燃燒過程、燃油效率及排放有利。降低溫度設定點可以節省發動機運行成本，提高部件使用壽命。

研究表明，若氣缸蓋溫度降低到50℃，點火提前角可提前3℃A而不發生爆震，充氣效率提高2%，發動機工作特性改善，有助于優化壓縮比和參數選擇，取得更好的燃油效率和排放性能。

五、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：

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

5、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。

參考文獻

[1] 《汽車發動機構造原理與維修》（上）主創人員：吳世洋、于佳等，出版社：大連汽車職業技術學院院本教材（試用）

[2] 《汽車發動機的常見故障》 徐元強主編 北京電子工業出版社，2007、5

（作者單位：云南省楚雄州祿豐縣職業高級中學）