一、冷却系统概述
    内燃机燃烧时产生的热能量（热量）很高，而真正转换成机械能向外输出动力的热能量实际上只占总热能量的30%～40%，其余的热能量一部分排出到大气中，另一部分传递给与热能量接触的机械零件上。
    可燃混合气在燃烧过程中，气缸内气体的温度高达1927～2527℃。直接与高温气体接触的机件（如气缸体、气缸盖、活塞、气门及气缸壁上部的温度可达647℃）吸收了大量的热量。若不及时加以冷却，会使零件受热膨胀，使相对运动零件之间的间隙减小而卡死；还会使润滑油失效造成机件卡死；零件的机械强度也会降低甚至损坏。过热使发动机进气效率下降，功率降低，引起爆燃或表面点火。因此，为了保证发动机能正常工作，就必须对这些高温条件下工作的机件加以适当地冷却，使这些机件降低到合适的温度。
    对发动机机件进行冷却时要散发一部分热量，这些传出的热量称为冷却损失。正常的冷却损失为燃烧放热能量的22%～25%。
    发动机的冷却也不能过度，过度的冷却一方面由于热散失过多，转变成有用功的热量就相对减少；另一方面由于混合气与过冷的气缸壁接触，会使气缸中原已汽化的汽油又凝结成液体，致使其燃烧不完全而形成积炭或流到曲轴箱内使润滑油变稀影响发动机的润滑，还会使各部分间隙变大，发动机出现油耗增加、功率下降、磨损加剧等一系列问题。因此，冷却系的任务是使发动机得到适当地冷却，从而保证发动机在最适宜的温度范围内工作。在发动机运转时，发动机各部位从燃气获得热量。冷却系的作用是把这些热量散发出去。发动机各部位受热状态不同，所以对冷却的要求也不同。
    在活塞到达上止点时，混合气燃烧做功并产生大量的热，所以燃烧行程是发动机本体受热的过程其中受热最多温度最高的部分是燃烧室，这包括气缸盖和活塞顶部。其中，活塞不能使用冷却水和行驶风直接冷却，冷却系能直接冷却的部分只有气缸盖。在气缸盖燃烧室的各部分当中，排气部分比进气部分温度高。特别是在四冲程发动机上，排气门直接受高温燃气的冲刷，受新气的冷却程度很小，热负荷大都十分严重，某些排气门温度高达800℃左右。冷却水不能直接冷却排气门，排气门的主要散热通道是气门座圈，当排气门落座之后，大量的热通过气门座圈传递给气缸盖。当然，排气道周围的冷却也十分重要。进气道则完全不同，进气道经常被新鲜混合气所冷却，无须像排气道那样进行强制冷却，而且从汽油汽化的角度来看，进气道过冷反而不好。火花塞周围的冷却也十分重要。火花塞的作用是点燃混合气，火花塞的工作温度常常高达800℃左右。如果过热，不等火花塞跳火就会产生炽热表面点火。炽热表面
点火产生的原因很多，如燃烧室内的积炭、排气门过热，等等。但火花塞产生的炽热表面点火不同，不仅影响发动机的正常运转，而且常常使发动机破坏。火花塞的主要散热通道是螺纹紧固部位和火花塞的热片，为了降低火花塞的温度，必须对气缸盖的相关部分进行重点冷却。
    通过上面分析可以了解到，在四冲程发动机上，排气门和火花塞之间的冷却十分重要。特别是气门气缸盖，二个排气门和火花塞的中间位置应该进行重点冷却。
    发动机各部分热负荷不同，对冷却强度的要求也不同。如图1所示的以燃烧室为中心。活塞在上止点附近时气缸内温度最高，所以组成燃烧室的零件的热负荷最大，其中包括气缸盖、活塞顶、气缸体上部、火花塞、气门等。火花塞周围的温度可高达797℃。对于四冲程发动机，进气门可以受到进气的冷却，温度低一些，排气门则不同，受到高温气体的冲刷。

    气缸体下部在活塞下行后才会接触到高温气体，且接触到的气体是膨胀后温度较低的气体，因此气缸盖、排气门、火花塞、活塞顶处要求重点冷却，气缸体上部要求强冷，下部要求弱冷才能使发动机各部分冷却均匀，使气缸壁的温度保持在120～130℃的温度。
    采用水冷系统时应使气缸盖内的冷却水温度保持在80～90℃。气缸体采用铝合金材料时，气缸壁的温度允许为150～180℃，铝合金气缸盖的温度允许为60～200℃。

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