图文详解:汽车冷却系统的组成部件及工作原理

节温器是控制冷却液流动路径的阀门。当发动机冷启动时,冷却液的温受较低,这时节温器将冷却液流向散热器的通道关闭,使冷却液经水泵入口直接流入机体或气缸盖水套,以便使冷却液能够迅速升温。如果不装节温器,让温度较低的冷却液经过散热器冷却后返回发动机,则冷却液的温度将长时间不能升高,发动机也将长时间在低温下运转。双阀蜡式节温器的结构如下图所示。推杆的一端紧固在带状上支架上,而另一端则插入感温体内的胶管当中。感温体支承在带状下支架及节温器阀之间,在感温体外壳与胶管中间充满精制石蜡。

双阀蜡式节温器工作原理:阀座与下支架铆接在一起,紧固在阀座上的中心杆的锥形下端插在橡胶管内;橡胶管与感温器体之间的空腔内充满特制的石蜡,常温下石蜡呈固态,当温度升高时,逐渐熔化,体积也随之增大,感温器体上部套装在主阀门上,下端则与副阀门铆接在一起;节温器安装在水泵下端,进水口的前部,用来控制水泵的进水。

当冷却液温度低于85℃时,节温器体内的石蜡体积膨胀量尚小,故主阀门受大弹簧作用紧压在阀座上,来自散热器的水道被关闭,而副阀门则离开来自发动机的旁通水道,所以冷却液便不经过散热器,只在水泵与发动机水套之间进行小循环流动。这样,冷发动机开始工作时,冷却液快速升温,能很快暖机,在短时间内达到发动机正常工作温度。

当冷却水温度高于85℃时,石蜡体积膨胀,使橡胶管受挤压变形,但由于中心杆是固定不动的,于是橡胶管收缩则对中心杆锥形端部产生一个轴向推力,迫使感温器体压缩大弹簧,使主阀门逐渐开启,副阀门逐渐关闭,因而部分来自散热器的冷却水进行大循环流动。随着温度升高,主阀门开大,进行大循环冷却水量增多。

当水温达到105℃时,主阀全开,开足升程至少7mm,副阀门则完全关闭,全部冷却水流经散热器进行大循环流动。注:溢流阀或称溢流孔有排空气作用。下图中锥面是在出水侧,而进水侧是扁的,这样就不能封热水而是封冷水防逆流。在节温器没开启之有热水进入散热器水套,防止水温差过大。

常见故障:节温器损坏造成水温过高或过低。例如:用手触摸散热器上水管,发现上方的进液管烫手,而下方的出液口不热,说明冷却系统无大循环,可能原因是节温器损坏,造成发动机冷却液循环不良。如果打开空调会出现偶尔不制冷,打开暖风会不热等。

为了实现发动机缸体的温度迅速升高,同时缸体的温度比缸盖温度稍微高一些,系统中设有两个节温器,两个节温器装在一个支架上。两个节温器采用的是“expansionelements”(膨胀元件安装在节温器内,里面填充石蜡,受热膨胀会顶起升程销,升程销带动节温器盘来打开大循环)原理。为了监控冷却液温度,冷却液温度传感器(G62)装在节温器2上,其结构与安装位置如下图所示,测量的是缸盖出水口的温度。

① 气缸体的温度可以升高得更快,因为冷却液在温度达到105℃之前会一直在气缸体内循环。

③ 由于缸盖的温度稍低一些,燃烧室的温度也就低一些,好处是增加充气效率,同时减小爆震倾向。

为了控制冷却系统内的温度,冷却液流量的1/3用于冷却缸体,2/3用于参与冷却缸盖,主要用来冷却燃烧室。流速和温度,是通过节温器的横截面积来控制的。由于两个循环系统的温度不同,所以开启的温度也就不同。在这种情况下,需要两个分开的节温器。由于缸体循环的压力高,所以使用的是双行程节温器,来实现精准的温控开启。如果使用的是单行程节温器,就需要一个更大尺寸的节温器盘保证压力高时开启。但由弹簧力的作用,节温器将只在高温的时候打开。如果采用双行程节温器,在达到开启温度的初期,只需要一个小尺寸的节温器盘就能打开。由于受力面积小,反向作用力也就小,所以节温器在精确的温度控制过程中可以精确打开。在节温器盘移动一段距离后,小节温器盘驱动一个大节温器盘来打开节温器的整个横截面,如下图所示。

① 冷却液温度低于87℃,两个节温器都处于关闭状态,发动机升温快,如下图所示。冷却液流经下面这些元件:冷却液泵→气缸盖→节温器支架→小冷却液箱→机油冷却器→冷却液罐。

② 冷却液温度介于87~105℃时,节温器1打开,节温器2关闭,从而将气缸盖的温度设定在87℃,气缸体进一步升温,如下图所示。冷却液流经下面这些元件:冷却液泵→气缸盖→节温器支架→小冷却液箱→机油冷却器→冷却液罐→散热器。

③ 气缸盖温度设定在87℃,气缸体温度达到105℃,两个节温器都打开,如下图所示。冷却液流经下面这些元件:冷却液泵→气缸盖→节温器支架→小冷却液箱→机油冷却器→废气再循环阀→冷却液罐→散热器→缸体→节温器。

冷却液循环泵通过螺栓固定在缸体上,安装在进气歧管下面,它是增压空气冷却系统的一部分。

它根据负荷来控制,将冷却液从附加散热器中吸出,泵入进气歧管内的冷却器和涡轮增压器。

每次发动机启动后的短时间内,,冷却液循环泵工作;输出转矩持续在100N·m以上的时候,冷却液循环泵工作;进气歧管内增压空气温度持续超过50℃,冷却液循环泵工作;两个温度传感器之间的温差小于8℃,冷却液循环泵工作;发动机每工作120s,冷却液循环泵工作10s,为了避免涡轮增压器产生热量积聚;关闭发动机后,根据电控单元存储的迈普图决定从0~480s之间的工作时间,避免涡轮增压器过热而产生气阻,冷却液循环泵工作。

冷却液循环泵继电器(J496)安装位置如下图所示。如果这个泵失效,很可能会产生过热现象。这个泵本身并不带诊断功能,通过对比两个进气温度传感器的信号来识别冷却系统故障,OBD警报灯会点亮。

大众冷却系统随动泵:控制单元根据特性曲线),避免涡轮增压器涡轮轴上机油焦化结炭。发动机热机关闭后工作1~15min,该泵将较凉的冷却液逆着其流动方向传送,于是辅助水泵吸入的冷却液就从散热器经涡轮增压器流到发动机缸体,然后流回到散热器,消除停滞的热量。

发动机横置的车上才装备该泵,其结构与纵置发动机的车上的泵(V50)是相同的,如下图所示。V51由发动机控制单元借助于PWM信号来操控。

冷却液续动泵(V51)由发动机控制单元根据操控单元(暖风控制单元J65)的请求或者自动空调控制单元(J255)的信号来工作。

该泵在发动机一定的转速时,还会辅助发动机水泵,以便增大流经暖风热交换器冷却液液流(加大暖风发热量)。

另外,还可以快速降低废气涡轮增压器内的温度,这样可以延长发动机机油的使用寿命。

冷却液散热器几乎都使用铝合金散热器芯。设计冷却液散热器时,必须确保在所有可能的运行和环境条件下,冷却液散热器可将发动机内产生的余热有效释放到环境中去。

例如,宝马E65的冷却液散热器包括两个部分:一个主要负责发动机冷却的高温区,一个确保自动变速箱油冷却的低温区。其实现方式是,通过集成在冷却液箱内分流器使高温区附近的部分冷却液转变流向。

与以前车型上使用的铝合金/塑料冷却液散热器相。

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