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汽車散熱器工作原理詳解

汽車散熱器的主要工作是將熱量散發到空氣中以防止發動機過熱,但冷卻系統還有其他重要作用。汽車中的發動機在適當的高溫狀態下運行狀況最好。如果發動機變冷,就會加快組件的磨損,從而使發動機效率降低并且排放出更多污染物。因此,冷卻系統的另一重要作用是使發動機盡快升溫,并使其保持恒溫。 

汽車散熱器分為兩種類型:

液冷和風冷。液冷的散熱系統通過發動機中的管道和通路進行液體的循環。當液體流經高溫發動機時會吸收熱量,從而降低發動機的溫度。液體流過發動機后,轉而流向熱交換器(或散熱器),液體中的熱量通過熱交換器散發到空氣中。風冷某些早期的汽車采用風冷技術,但現代的汽車幾乎不使用這種方法了。這種冷卻方法不是在發動機中進行液體循環,而是通過發動機缸體表面附著的鋁片對氣缸進行散熱。一個功率強大的風扇向這些鋁片吹風,使其向空氣中散熱,從而達到冷卻發動機的目的。因為大多數汽車采用的是液冷,管道系統汽車中的散熱系統中有大量管道。

泵將液體輸送至發動機缸體后,液體便開始在氣缸周圍的發動機通道里流動。接著,液體又通過發動機的氣缸蓋返回恒溫器位于液體流出發動機的位置。如果恒溫器關閉,則液體將經過恒溫器周圍的管道直接流回到泵。如果恒溫器打開,液體將首先流入散熱器,然后再流回泵。

加熱系統也有一個單獨的循環過程。該循環從氣缸蓋開始輸送液體,使其流經加熱器風箱,然后又流回泵。對于配備有自動變速器的汽車,通常會有一個獨立的循環過程來冷卻內置于散熱器的變速器油液。變速器油液由變速器通過散熱器內另一個熱交換器抽吸得到。液體汽車可以在遠低于零攝氏度到遠高于38℃的寬泛溫度范圍內工作。

因此,不管使用何種液體對發動機進行降溫,其必須具有非常低的凝固點、很高的沸點以及能吸收大量熱量。水是吸收熱量的最有效的液體之一,但水的凝固點太高,不適用于汽車發動機。大多數汽車使用的液體是水和乙二烯乙二醇的混合液(c2h6o2),也稱為防凍液。通過將乙二烯乙二醇添加到水中,可以顯著提高沸點、降低凝固點。

每當發動機運轉時,水泵就會使液體進行循環。類似于汽車中使用的離心泵水泵運轉時通過離心力將液體輸送到外面,并從中部持續抽吸液體。泵的入口位于離中心較近的位置,因此從散熱器返回的液體可以接觸到泵葉片。泵葉片將液體送至泵的外部,液體由這里進入發動機。從泵流出的液體首先流經發動機缸體和氣缸蓋,然后流入散熱器,最后返回到泵。發動機發動機缸體和氣缸蓋具有許多通過鑄造或機械加工而成的通道,以便于液體流動。

如果這些管道當中液體的流動很平穩,則只會直接冷卻與管道接觸的液體。從管道中流動的液體傳導至管道熱量的多少取決于管道和接觸管道的液體之間的溫度差異。因此,如果與管道接觸的液體得到快速冷卻,那么傳輸的熱量會比較少。通過在管道內制造湍流,混合所有液體,將與管道接觸的液體保持高溫以吸收更多熱量,從而使管道內的全部液體得到有效地利用。

變速器冷卻器跟散熱器內的散熱器很相似,不同的只是油液不是與空氣交換熱量,而是與散熱器當中的冷卻液交換熱量。壓力水箱蓋壓力水箱蓋可以將冷卻液的沸點提高25℃。

恒溫器的主要作用是使發動機快速升溫,并保持恒溫。它是通過調節流經散熱器的水量而實現的。在低溫情況下,散熱器的出口將完全被阻塞,即所有的冷卻液經由發動機進行再次循環。冷卻液的溫度一旦升高到82-91℃之間,恒溫器便會打開,從而使液體流經散熱器。當冷卻液的溫度達到93-103℃時,恒溫器將一直保持打開狀態。

冷卻風扇與恒溫器類似,必須對冷卻風扇加以控制以使發動機保持恒溫。前輪驅動汽車裝有電扇,因為發動機通常橫向安裝,即發動機的輸出朝向汽車的一側。

風扇可以通過恒溫開關或發動機計算機進行控制,這些風扇將在溫度升高到超過設定點時打開。當溫度降到低于設定點時,這些風扇將會關閉。冷卻風扇配備縱向發動機的后輪驅動汽車通常裝有發動機驅動冷卻風扇。這些風扇具有恒溫控制粘性離合器。該離合器位于風扇的中心,被散熱器流出的氣流所包圍。這類特殊的粘性離合器有時更像是全輪驅動汽車的粘性耦合器。當汽車過熱時,打開所有車窗,并且在全速運轉風扇時運行加熱器。這是因為加熱系統實際上是一個二級冷卻系統,可以反映汽車上主冷卻系統的情況。


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