冷卻和潤滑

www.bomingjun.com 來源：互聯(lián)網(wǎng) 作者：xjm82395219邢類別：汽車構(gòu)造維修時間：2008-08-17

當一輛汽車以50km／h的速度行駛時，發(fā)動機氣缸內(nèi)每個活塞每分鐘要上下運動6000次。燃燒室內(nèi)混合氣燃燒后會產(chǎn)生高溫高壓的燃氣(約為800—2000℃)。所以必須對氣缸加以冷卻，否則其中的運動件受熱膨脹而破壞了正常間隙、機械強度降低而損壞、潤滑失效而卡死。當然如果冷卻過度也會造成氣缸充氣量減少、燃燒不正常、功率下降、油耗增加及潤滑不良等影響。在汽車上建立冷卻系的目的是要使發(fā)動機保持在適當?shù)臏囟认鹿ぷ鳌?lt;/p>
 目前汽車發(fā)動機的冷卻廣泛采用水冷式。令發(fā)動機高溫部件的熱量通過缸套、缸蓋傳導(dǎo)給周圍水套內(nèi)的冷卻水，然后將冷卻水所吸收的熱量散人外界大氣中。發(fā)動機正常工作時水套內(nèi)剛水溫應(yīng)保持在80～90℃左右。
 目前汽車發(fā)動機多采用強制循環(huán)水冷系統(tǒng)。發(fā)動機氣缸蓋和氣缸體中都有水套。水泵將冷卻水從機外吸入加壓，使冷水在水套內(nèi)流動，帶走鄰近部件的熱量。冷卻水吸熱后自身溫度升高，進入車前端的散熱器(水箱)內(nèi)。由于汽車前進和風(fēng)扇的抽吸，外界冷空氣通過散熱器，帶走散熱器內(nèi)冷卻水的熱量并送入大氣。當散熱器中的冷卻水得到冷卻后，在水泵的作用下，再次進入水套。如此循環(huán)不已地冷卻了發(fā)動機的高溫部件。
 為了保證發(fā)動機在不同負荷、轉(zhuǎn)速以及在不同季節(jié)下在最適宜的溫度范圍內(nèi)工作，有些汽車還設(shè)置了百葉窗、節(jié)溫器和風(fēng)扇離合器等。
 散熱器位于汽車前端(個別的在車尾)汽車前進時的迎風(fēng)處，上下端各有一個貯水室，其間用眾多細的冷卻管相連。冷卻管大多采用扁圓形截面。為了強化冷卻效果，在冷卻管外套上布置了許多金屬散熱片，以增加散熱面積和散熱器本身的剛度和強度。由冷卻管和散熱片組成的部件稱作散熱器芯。以上介紹的結(jié)構(gòu)稱之為管片式散熱器芯。
 另一種被廣泛使用的是管帶式散熱器芯(圖3)，它是由波紋狀散熱帶和冷卻管相間排列經(jīng)焊接而成。在散熱帶上開有擾動氣流的小翅，以提高散熱能：力。由于這種形式的散熱效果好，便于制造，質(zhì)量小，故被廣泛采用。缺點是結(jié)構(gòu)強度不如管片式。
 對散熱器芯的要求是所用材料的導(dǎo)熱性好，一般多用黃銅片制造。為了節(jié)約用銅，鋁制的散熱器芯大有發(fā)展前途。目前多用在高級轎車和賽車上。
 冷卻水的加水口位于散熱器上貯水室，平時用蓋緊閉，以防冷卻水溢出。倘若冷卻水中含水蒸氣過多，壓力過大，可能導(dǎo)致散熱器發(fā)生破裂，因此必須設(shè)置排氣口減壓閥。由于冷卻水與大氣連通，故稱之為開式冷卻系。這種形式的缺點是冷卻水會不斷地蒸發(fā)，需經(jīng)常檢查和補充。另一種為閉式。發(fā)動機在正常熱狀態(tài)下，整個系統(tǒng)封閉與大氣隔開，排氣口關(guān)閉。若系統(tǒng)內(nèi)壓力過大，高于大氣壓力，排氣口開啟，與大氣相通。目前閉式冷卻系在排氣口上廣泛采用空氣—蒸汽閥。
 近年來，大部分汽車在冷卻系里都充加防凍液，以代替冷卻水。與一般加冷卻水系統(tǒng)的不同點是：在散熱器蓋排氣口需處接出一根橡膠或塑料管與貯液罐相通。當受熱膨脹時，防凍液就進入貯液罐。溫度降低時，罐內(nèi)防凍液又被吸回入散熱器內(nèi)。由此可避免防凍液的損失，更不必經(jīng)常添加。
 在散熱器的后方，通常有一個風(fēng)扇，它與冷卻液泵采用同一根驅(qū)動軸。風(fēng)扇葉轉(zhuǎn)動時，將汽車前方的空氣吸進，令其通過散熱器芯，將芯內(nèi)熱水的熱量帶走。風(fēng)扇類似飛機的螺旋漿，它的葉片用薄鋼板制成，也有用高強度工程塑料或鋁合金鑄成。葉片數(shù)4。6片。為了降低噪聲和振動，葉片間夾角不等。為了提高風(fēng)扇的冷卻效果，有的風(fēng)扇外廓加上一個護風(fēng)圈。風(fēng)扇一般由曲軸前輸出端的皮帶輪帶動三角皮帶來傳動。三角皮帶的松緊程度是可調(diào)的，太松會引起皮帶打滑，扇風(fēng)量減少，使發(fā)動機過熱；太緊則使各軸承的磨損加劇。所以皮帶的張緊力必須按制造廠的規(guī)定調(diào)好。
 冷卻水泵用來驅(qū)使冷卻系內(nèi)的冷卻水加速流動，保證帶出足夠的發(fā)動機熱量。最被廣泛采用的是離心式水泵(圖4)。因為它的結(jié)構(gòu)簡單，個頭小而排水量大，即使壞了也不影響冷卻水的流動。它的結(jié)構(gòu)類似理發(fā)用的吹風(fēng)機。水從散熱器的下貯水室出來，進入水泵的旋轉(zhuǎn)中心，再被轉(zhuǎn)動著的葉輪甩向水泵殼四壁，最后沿切線方向從噴口噴出，進到氣缸的水套里。在車輛的使用過程中，應(yīng)經(jīng)常檢查水泵是否漏水。另外要按制造廠的規(guī)定，定期予以潤滑。
 汽車制造廠在設(shè)計某一具體車型的冷卻系時，是根據(jù)該車在某一常用工作狀況下而設(shè)計的。然而汽車的使用條件干變?nèi)f化。如在夏季高溫、發(fā)動機高負荷低轉(zhuǎn)速的條件下，需要加強冷卻，防止發(fā)動機過熱；在寒冷的冬季。發(fā)動機在低負荷高轉(zhuǎn)速的條件下，需要降低冷卻效果。現(xiàn)代汽車一般都采用改變通過散熱器的空氣量或改變冷卻水的流量來控制冷卻的效果。
 改變通過散熱器的空氣量所采取的措施最簡單的要數(shù)在散熱器前方加裝百葉宙了。百葉窗是一扇由多個葉片構(gòu)成的窗子，通常由駕車人或節(jié)溫器自動控制。冷卻水過冷時關(guān)閉百葉窗，反之則開啟至全開。
 另一種改變通過散熱器的空氣量的措施是變換風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。風(fēng)扇本身設(shè)有離合器。冷卻水溫低時，離合器分離，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速降低或停止。冷卻水溫高時，離合器接合，加速風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動，強化冷卻的效果。這種自動調(diào)節(jié)空氣流量的裝置還會帶來節(jié)約燃油的好處。至于利用什么媒介令離合器忽離忽合，現(xiàn)在常用的有硅油、溫控元件及電磁線圈等不一。
 改變冷卻水流量的常用辦法是在水路中增加節(jié)溫器。一般設(shè)在氣缸蓋的出水口處。當冷卻水溫過低時，節(jié)溫器堵住冷卻水不使它流入散熱器，而令冷卻水直接回到氣缸體的水套內(nèi)。冷卻水溫高時，節(jié)溫器將回流到水套的通路關(guān)閉，讓冷卻水通過散熱器，加強對水的冷卻。節(jié)溫器本身起到雙通閥的作用，常用的有折疊式和蠟式。前者對壓力很敏感，后者結(jié)構(gòu)簡單，堅固耐用，價格便宜。
 為了防止在氣缸水套內(nèi)產(chǎn)生水垢，冷卻液最好采用軟水。如雨水、雪水或涼開水。如用硬水需予以堿化處理，否則將出現(xiàn)傳熱效果差，發(fā)動機過熱的現(xiàn)象。
 由于冷卻水在寒冷氣候條件很容易結(jié)冰而導(dǎo)致出現(xiàn)脹破冷卻系部件的現(xiàn)象。為了降低冷卻水的結(jié)冰溫度，可以在冷卻水中添加乙二醇或酒精。當然應(yīng)按制造廠的規(guī)定比例來配制。防凍液內(nèi)如加入少量添加劑可得到長效防凍液，使用它可常年無須更換，也不致使發(fā)動機出現(xiàn)銹蝕、凍結(jié)或結(jié)垢。此舉不但可減輕維護工作量，而且還提高了發(fā)動機的壽命和汽車的使用率。