一、发动机冷却系统运行原理
    1．发动机冷却系统概述
    汽车发动机温度调节系统包括发动机冷却系统和润滑系统。发动机工作时，在可燃混合气的燃烧过程中，气缸内温度高达1800～2000℃各机件可能因高温而导致其机械强度降低甚至损坏。因此，汽车发动机工作时，必须给予冷却。
    典型的汽油机只有大约15％的效率，即只有15％用于驱动车辆。这意味着由发动机产生的全部热量的85％消耗在摩擦和其它热量损失上。这些热量必须散掉。在冷却系统中，冷却液从发动机中吸收热量在散热器释放出去。发动机冷却系统可带走整个发动机热量的35%，排气门温度高达2482℃，大量的热量通过排气系统的废气带到大气中。其它的热量经发动机体，缸盖及活塞散发。
    水冷发动机的气缸盖和气缸体中都铸有贮水的连通夹层空间，称为水套，使冷却液得以接近受热零件，并可在其中循环流动。水泵将冷却液由机外吸入并加压，使之流入发动机缸体水套。在此，冷却液从气缸壁吸收热量，温度升高，继而流到气缸盖水套，再次受热升温后沿水管流入散热器内。由于有空气流由前向后高速从散热器中通过，因而受热后的冷却液在流经散热器的过程中，其热量不断地散到大气中去，冷却液本身也得到冷却。冷却了的冷却液流到散热器底部后，又在水泵的作用下，经水管再流入水套，如此不断的循环，因而使得发动机中高温条件下工作的零件不断地得到冷却。
    发动机的冷却必须适度。若发动机冷却不足，由于气缸充气量减小和燃烧不正常，发动机功率将下降，且发动机零件也会因润滑不良而加速磨损。但若冷却过度，一方面由于热量散失过多，使转变为有用功的热量减小，另一方面由于混合气与冷气缸壁接触，使其中原已汽化的燃油又凝结并流到曲轴箱内，不仅增加了燃油消耗，且易使机油变质而影响润滑，结果也将使发动机功率下降，磨损加剧。所以，为了让发动机在不同的负荷和转速下，经常在最适宜的温度范围内工作，冷却系中设有能改变冷却液循环量的节温器。
    发动机润滑系统也能够起一定的冷却作用。比如，发动机工作时，活塞头部直接与燃烧室接触的高温部分，就由润滑系统来冷却。同时，在发动机运转时各传力零件的相对运动表面（如曲轴与主轴承、活塞与气缸壁、正时齿轮副等）由于摩擦产生的大量热可能导致零件工作表面烧损。所以这些热量必须散出。而带走这些热量的是一种特殊的冷却介质—发动机润滑油。它通过发动机润滑系统进行循环。润滑油不仅可以在各摩擦件之间建立一层油膜，减小摩擦阻力，还从这些零件上吸收热量，并回到油底壳，油底壳从润滑油中吸收热量，并传递到周围的空气中。当发动机机油温度过高时，发动机的润滑性能将急剧下降。为了保持润滑性能，有些发动机（如丰田8A发动机）装备了机油冷却器。机油冷却器与发动机冷却水管相通，冷却液进入机油冷却器循环带走机油的热量。因此发动机温度的调节主要还是由冷却系统来完成。
    发动机从开始运转到正常工作温度有一小段时间。当发动机继续工作，其温度不断的升高。发动机就是依靠冷却系统的调节，使冷车尽可能快的热起来，而温度升高时又能稳定在某一范围，使发动机工作稳定。
    2．节温器对发动机冷却强度的调节
    发动机在冷态条件下工作时效率很低。此时，应使发动机件较快地达到正常温度。发动机刚起动时，为了使温度升高，通常使节温器关闭冷却液通往散热器的通路，让冷却液经水套，气缸壁后直接回到水泵入口循环。这种小循环能够使发动机迅速而均匀地热起来。
    除此以外，有些轿车柴油发动机（如捷达SDI发动机）采用了辅助预热系统，即冷却液预热系统，从而迅速预热发动机，提高其动力性和排放性能。该辅助预热系统根据进气温度传感器、冷却液温度传感器和发动机负荷传感器等的信号，控制冷却液预热塞的工作。当冷却液温度低于9℃时，预热塞电路被接通，冷却液被加热升温。发动机起动后，转速超过2500r/min时，预热塞电路切断，预热工作停止。
    发动机继续工作至怠速小负荷工况，冷却系统只要维持正常的工作温度。节温器此时部分打开通往散热器的阀门，或者开闭交替，使部分冷却液进入散热器。此时，2个循环路径同时工作。
    发动机负荷增加温度升高，进入正常热状态。燃烧气体的温度高达2000℃甚至更高，而气缸壁的温度不能高于205～260℃。此时冷却液应全部流经散热器，形成大循环。节温器将完全打开通往散热器的管路，且关闭小循环的管路。大量的热冷却液进入散热器，通过吹过的气流散热。
    通常，发动机冷却系统采用2种方式布置节温器。一种置于散热器上方水管，缸体冷却液的出口处。东风EQ6100发动机采用此种布置形式（见图1）。另一种置于散热器下方水管，缸体冷却液的进口处。丰田8A发动机即采用此种布置形式（见图2）。



    2种布置形式中的节温器在发动机冷车时，都处于关闭状态，冷却系进行小循环。不同之处在于：前者，当发动机温度升到节温器开启值时打开。此时，缸体中的冷却液从节温器中出来，进入散热器上水管，并挤压其下水管中未参加小循环的冷态冷却液。这些相对低温的冷却液重新被水泵泵入缸体，使缸体的温度瞬间下降，缸体中挤进冷态冷却液后，节温器关闭，再进行小循环，等缸体温度升高到预定值后，节温器再次打开，热冷却液又挤压低温冷却液到散热器底部再被泵入缸体。历经几个升温、降温过程，冷却液温度才能确定。而后一种方式，当发动机温度升到节温器开启值时，节温器打开。但此时从散热器下水管进入节温器的是被冷却后的冷却液，节温器遇冷马上关闭，使小部分冷却液进入缸体参加小循环。缸体温度不会迅速下降，冷却液在缸体中再次升温后，节温器再度打开，小量冷却后的冷却液又进入参加小循环。缸体温度稳定升高。最后，冷却液温度全部升高，使节温器完全打开。可见这2种方式，前者发动机温度波动较大，工作不稳，易磨损。后者发动机温度波动较小，磨损较小。
    电子控制节温器是进一步调节冷却液温度的可行方案。它与膨胀元件控制的节温器的区别在于节温器开启温度是可控的。电子控制节温器内部有一个热阻，它可另外加热膨胀元件，使节温器阀门开度增大，通到散热器的冷却液增多而使冷却液温度降低。由发动机电控单元控制的热阻可保证发动机工作温度与当时的工作条件达到最佳的匹配。控制所需的信息存储在发动机电控单元中。

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