图解汽车发动机技术7-发动机冷却系统

在发动机工作期间，最高燃烧温度可能高达2500℃，即使在怠速或中等转速下，燃烧室的平均温度也在1000℃以上。因此，与高温燃气接触的发动机零部件被强烈加热。若不及时地将这些高温零件上的过多热量散发掉，将出现润滑不良、机件烧蚀、卡滞等现象。因此，发动机必须设计合理的冷却系统，以确保发动机在适宜的温度范围内工作，既可防止发动机温度过高，又能保证发动机冷起动时快速升温，使发动机获得良好的经济性和动力性，且减少排放。

1. 冷却系统的作用

冷却系统既要防止发动机过热，又要防止发动机过冷。过热和过冷都会使发动机运动部件的正常间隙被破坏，润滑状况恶化，加速发动机磨损。发动机温度过高，会导致冷却液沸腾，严重降低热传递效率，混合气过早燃烧，发动机可能发生爆震，最终损坏发动机的气缸盖、气门和活塞等部件。发动机温度过低，会导致燃烧不充分，油耗增大，发动机使用寿命降低。

2. 冷却系统的组成

发动机的冷却系统一般有风冷式与水冷式两种形式，汽车发动机大多采用水冷式。汽车发动机的水冷系统均为强制循环系统，利用水泵提高冷却液的压力，强制冷却液在发动机冷却液管路中循环流动。发动机冷却系统一般由散热器、冷却风扇、节温器、水泵、膨胀水箱（或储液罐）、冷却液管路、气缸体和气缸盖中的水套及其他附属装置等组成。

发动机冷却液有大、小循环两条路径。大循环即冷却液流经散热器的循环，气缸盖水套中的冷却液从节温器主阀门流向散热器，通过散热器冷却后流入水泵进水口，被水泵加压后流入气缸体水套，进而回到气缸盖水套。小循环即冷却液不流经散热器的循环，气缸盖水套中的冷却液从节温器旁通阀流向旁通管道，直接流入水泵进水口，被水泵加压后回到气缸体水套，进而回到气缸盖水套。大、小循环冷却液流量的比例由节温器控制。当气缸体水套中的冷却液温度高时，节温器开度大，流向散热器的冷却液多，防止发动机过热；当气缸体水套中的冷却液温度低时，节温器开度小，流向散热器的冷却液少，防止发动机温度偏低。这样可以保证发动机始终保持在一个最佳的温度下工作。

（1）散热器

散热器一般安装在车辆前部，车辆行驶时，迎面而来的低温空气不断流经散热器，带走冷却液的热量，确保散热效果良好。

散热器是一个热交换器，它将气缸盖水套中流出的高温冷却液分成许多股小水流，增大散热面积，加速其冷却。冷却液在散热器芯内流动，空气从散热器芯外流过，高温冷却液与低温空气发生热传递，实现热交换。为了获得良好的散热效果，散热器与冷却风扇配合工作。冷却液经过散热器后，其温度可降低10~15℃。

（2）膨胀水箱

膨胀水箱一般由透明塑料制造，以便于观察其内部冷却液液位。膨胀水箱的主要作用是为冷却液提供膨胀和收缩的空间，以及冷却系统集中的排气点，因此它的安装位置略高于其他冷却液通道。

（3）冷却风扇

冷却风扇通常安装在散热器后方。冷却风扇旋转时吸入空气使其通过散热器，增强散热器的散热能力，加快冷却液的冷却速度。

在发动机运转初期或低温时，电动冷却风扇不运转，当冷却液温度传感器检测冷却液温度超过一定值时，ECM控制风扇电动机运转。

（4）节温器

节温器是控制冷却液流动路径的阀门，它根据冷却液的温度打开或关闭冷却液流向散热器的通道。当发动机冷起动时，冷却液的温度较低，节温器将冷却液流向散热器的通道关闭冷却液经水泵直接流回气缸体和气缸盖水套内，以使冷却液能够迅速升温。当冷却液温度上升到一定值时，节温器将冷却液流向散热器的通道打开，冷却液经散热器降温后流回水泵。

大多数发动机的节温器布置在气缸盖出水管路中。这种布置方式的优点是结构简单。有些发动机的节温器安装在水泵入水口，这种设计能够防止发动机气缸体内的冷却液温度急剧降低，从而减小发动机内部应力的变化，避免发动机损坏。

（5）水泵

汽车发动机一般采用离心式水泵，其结构简单，尺寸小、排量大且工作可靠。离心式水泵由带有冷却液进口和出口通道的壳体和叶轮等组成。叶轮轴由一个或多个密封轴承支承，轴承不需要润滑。使用密封的轴承，可以防止润滑脂泄漏及脏物和水的进入。水泵壳体安装在发动机气缸体上，水泵叶轮固定在水泵轴上，水泵泵腔与气缸体水套相连接。

水泵的作用是对冷却液加压，保证其在冷却系统中循环流动。

（6）暖风水箱

大多数汽车装有暖风系统，发动机冷却液是该系统的热源。暖风系统中有一个加热器芯，也叫暖风水箱，它由水管和散热器片组成，且两端分别连接冷却系统的出口和入口。发动机高温冷却液进入暖风水箱，加热流经暖风水箱的空气，然后返回发动机冷却系统。

（7）冷却液

汽车会在不同的气候下行驶，通常要求车辆在-40~40℃的温度环境中能够正常工作，因此发动机冷却液必须具有低冰点和高沸点。

冷却液是软水、防冻剂和少量添加剂的混合物。软水中不含（或含少量）可溶性钙、镁化合物，能够有效防止水垢产生，保证冷却效果。防冻剂既可以防止冷却液在寒冷季节结冰，避免散热器、气缸体、气缸盖胀裂，又可以适当提高冷却液的沸点，保证冷却效果。最常用的防冻剂是乙二醇，乙二醇是一种无色、透明、稍有甜味、具有吸湿性的黏稠液体，它能以任何比例与水相溶。冷却液中还添加有防锈剂、泡沫抑制剂、杀菌防霉剂、pH调节剂、着色剂等。