汽车冷却系统介绍,汽车冷却系统的原理

序言：目的汽车知识分享，提升自身专业技能，快速解决质量问题。

下面重点介绍一下汽车冷却系统零部件构成，工作原理，问题解决思路。

一、系统概述

1.功能

保持发动机在最适宜的温度范围内工作。

2.分类

发动机的冷却方式可分为水冷式和风冷式，汽车发动机大多数采用水冷式---强制循环水冷却系统。

3. 组成

冷却系统一般包括散热器、散热器盖、风扇、风扇传动带、连接胶管、溢水罐、水泵、发动机水套、控制装置（双速热敏开关和节温器）、水温传感器。

4.工作原理

根据冷却液在冷却系统中的循环路径，可分为小循环与大循环。

当发动机冷车启动时，为了使发动机很快达到正常工作温度，冷却液不流经散热器，此时冷却液所走的的路线为小循环。只有当冷却液的温度达到一定数值后，冷却液才进入大循环。

二、主要零部件介绍

（一）散热器

１．功用：

将水套中流出的热冷却液分成许多股小水流，以增大散热面积，加速冷却液的冷却。

２．结构：

上水室、散热器芯体（散热管、散热片）、下水室、主片、密封圈、护板、放水开关。

4. 散热器主要参数：

正面积：即迎风面积，散热器芯子迎风侧的面积；

散热面积：冷却管面积+2*散热带面积；

波距：散热带上相邻波峰（或波谷）之间的距离；

散热器的散热系数：代表散热器的散热效率，影响因素有冷却液流速、散热器材料和管片厚度、制造质量、空气流量或流速。

５.散热器制造工艺：

（1）高频焊管

原理：在铝元素中加入一定量的硅元素后形成的硅铝合金会随着硅元素含量的不同发生熔点变化，与其他的铝合金就会有熔点差。

（二）散热器盖

1. 作用：

（1）密封散热器；

（2）保证散热器内部的压力平稳；

（3）提高冷却液的沸点温度。

（4）连通散热器与溢水罐，保证散

热器内部冷却液充足。

2. 原理：

当散热器内部压力增加到一定值时（108KP），出气阀克服弹簧力开启，部分水蒸汽经溢水罐排入到大气中，避免损坏散热器。

在散热器内压力降到一定值时（此值为标定所测），进水阀打开，散热器与大气相通，防止散热器芯体被大气压坏。

（三）风扇

1. 作用：提高流经散热器的空气流速和流量，以增强散热器的散热能力，并冷却发动机附件。

2.分类：硅油风扇、 电动风扇。

3.工作原理：

风扇由电动机驱动（蓄电池供电）。

风扇的开启及转速由发动机ECU控制，ECU的信号来源于温度传感器，或者空调A/C请求信号及其系统压力。

4.重要指标：压力、转速、风量、效率、噪声、功率。

5.影响风量的因素：

风扇的直径、转速、叶片形状、叶片安装角、叶片数目、电机功率

（四）水泵

1、作用：对冷却水加压，使之在冷却系中循环流动。

优点：结构简单，尺寸小、排量大，当水泵停止工作时并不妨碍水在冷却系中自然循环

2.工作示意图：

水泵由发动机曲轴通过皮带驱动。

3.水泵参数：

转速、流量、压力、效率

（五）节温器

1、作用：根据发动机冷却液温度的高低，打开或关闭冷却液通向散热器的通道，使冷却液在散热器和水套之间进行循环，调节冷却强度，保证发动机在最适宜的温度下工作。

2、结构：

3、原理：(1) 冷却液水温低于规定值时（炫丽82 ℃、哈弗83 ℃ ），石蜡呈固态，主阀门完全关闭，旁通阀开启，冷却液经旁通管直接进入水泵，只有小循环。

(2) 冷却水温达到规定值后，石蜡逐渐变成液态，体积随之增大，橡胶管收缩，对中心杆下部锥面产生向上的推力。由于杆的上端固定，故中心杆对橡胶管及感应体产生向下的反推力，克服弹簧张力使主阀门逐渐打开，旁通阀开度逐渐减小。此时大小循环同时进行。

(3)冷却水温达到某一值时（炫丽92℃ 、哈弗93 ℃ ），石蜡呈液态，主阀门完全开启，旁通阀完全关闭，由水套出来的冷却水全部经过散热器，只有大循环。

4.布置：

（1）布置在气缸盖出水口处。优点：结构简单，容易排除系统中的气泡；缺点：节温器容易产生振荡现象。

（2）布置在发动机进水口处。优点：无振荡现象，控制精确；缺点：水泵吸入阻力增大，易产生气穴。

（六）副水箱

又称作溢水罐、膨胀水箱、补偿水桶

1、作用：冷却液在发动机冷却回路流动，随温度升高体积膨胀，为吸收这部分膨胀体积而设置了溢水罐。

2.分类：

（七）冷却液

液体冷却内燃机所使用的冷却液含有防冻添加剂及防止金属产生锈蚀的添加剂，这些添加剂和水组成的液体通称为冷却液。

1.冷却液所要求的性能：

a防冻性；b防蚀性；c热传导性；d不变质，也不腐蚀橡胶、树脂。

为了满足上述要求，现在经常使用以乙二醇为主要成分，加有防腐蚀添加剂及水的防冻液。

2.冷却液的防腐蚀性：

要求冷却液对钢、铸铁、铝、铜、焊锡等多种金属没有腐蚀作用。防腐蚀

性由选定的添加剂种类及多少决定，并且只能用数种添加剂的组合来满足

整体防腐蚀性要求。

3.冷却液的老化：

防冻液经长期使用，由于防腐添加剂的消耗和浓度的降低，特别由于主要成分乙二醇的氧化变质产生腐蚀性物质和使用温度的提高，会加速防冻液的老化。为了保证其性能，需定期维护，必要时更换。

三.冷却系统设计及匹配

1.对冷却系统要求：

2. 冷却系统相关计算：

系统散热量的计算

Qw =AgeNehn/3600×100％

选用散热器时，散热能力Qmax应比Qw高出15%~20%。即

Qmax=(1.15~1.20) Qw

系统所需风量的计算

水泵的流量计算和匹配

3.冷却系统总体布置的原则

四、案例介绍

（1）问题现象：散热器芯体漏水

（2）问题原因：

在正常情况下，冷却液内部加有一定量的腐蚀抑制剂，保护冷却系统各金属件。

因为发动机磨合需要，发动机内部含有一定量的防锈剂，在防锈剂达到一定量时，有可能破坏冷却液的防腐体系。

当冷却液的防腐体系被破坏以后，冷却液很容易腐蚀散热器。

（3）解决办法：

更换冷却液的配方，使冷却液与发动机内部其他油液的混合液不腐蚀散热器。

（4）经验总结：

发动机冷却液必须满足冰点低、沸点高、抑制金属部件腐蚀、防止结垢等性能；

乙二醇型防冻液能够满足以上要求，其中乙二醇是降低冰点的主要成分，腐蚀抑制剂分为有机和无机两种化合物；

冷却液冰点的选择：比车辆运行地低5～10℃；

在散热器开发阶段，除了耐振性能、散热性能、耐高温压力脉冲性能几个必要试验外，冷却液与散热器的匹配试验也是必需的。

案例2 水温高。

（1）现象：在发动机工作负荷较大时，车辆出现长时间断空调、大幅度限油现象。

（2）原因：冷却系统综合冷却能力不够。

（3）过程控制：

重新计算2.8TC发动机所需要散发出的散热量：

经计算， 最大散热量约为66KW（56570Kcal/h），

经过厂家风洞试验，K1散热器的散热量为63000Kcal/h，已经达到散热量要求。

重新计算此系统所需要的风量：

经计算， 最大风量的范围为2621~5615m3/h。

经过与电子扇的试验数据对比，K1风扇所能提供的风量远远小于要求值。

结论：要解决此问题，必须提高风扇的风量；同时，鉴于电子扇本身的特点，不可能只靠提高电子扇的风量解决此问题，增大散热器的散热量对增强冷却能力也是有利的。

五、其他介绍

关于汽车冷却系统的开发，由于影响因素较多，而且有许多比较抽象的影响因素，比如进风的流场、机舱内部空气的流场等因素，这些因素无法通过计算进行设计。随着计算机辅助设计的发展，目前有关冷却系统的CAE分析模块也被开发出来，比如GT-cool软件、STAR-CD软件、AMESim软件等。在以后的设计过程中，可以充分利用这些软件。

小米点评：专业知识分享，希望可以帮助到大家。你也喜欢:汽车冷却系统（原创首发）序言：目的汽车知识分享，提升自身专业技能，快速解决质量问题。

下面重点介绍一下汽车冷却系统零部件构成，工作原理，问题解决思路。

一、系统概述

1.功能

保持发动机在最适宜的温度范围内工作。

2.分类

发动机的冷却方式可分为水冷式和风冷式，汽车发动机大多数采用水冷式---强制循环水冷却系统。

3. 组成

冷却系统一般包括散热器、散热器盖、风扇、风扇传动带、连接胶管、溢水罐、水泵、发动机水套、控制装置（双速热敏开关和节温器）、水温传感器。

4.工作原理

根据冷却液在冷却系统中的循环路径，可分为小循环与大循环。

当发动机冷车启动时，为了使发动机很快达到正常工作温度，冷却液不流经散热器，此时冷却液所走的的路线为小循环。只有当冷却液的温度达到一定数值后，冷却液才进入大循环。

二、主要零部件介绍

（一）散热器

１．功用：

将水套中流出的热冷却液分成许多股小水流，以增大散热面积，加速冷却液的冷却。

２．结构：

上水室、散热器芯体（散热管、散热片）、下水室、主片、密封圈、护板、放水开关。

4. 散热器主要参数：

正面积：即迎风面积，散热器芯子迎风侧的面积；

散热面积：冷却管面积+2*散热带面积；

波距：散热带上相邻波峰（或波谷）之间的距离；

散热器的散热系数：代表散热器的散热效率，影响因素有冷却液流速、散热器材料和管片厚度、制造质量、空气流量或流速。

５.散热器制造工艺：

（1）高频焊管

原理：在铝元素中加入一定量的硅元素后形成的硅铝合金会随着硅元素含量的不同发生熔点变化，与其他的铝合金就会有熔点差。

（二）散热器盖

1. 作用：

（1）密封散热器；

（2）保证散热器内部的压力平稳；

（3）提高冷却液的沸点温度。

（4）连通散热器与溢水罐，保证散

热器内部冷却液充足。

2. 原理：

当散热器内部压力增加到一定值时（108KP），出气阀克服弹簧力开启，部分水蒸汽经溢水罐排入到大气中，避免损坏散热器。

在散热器内压力降到一定值时（此值为标定所测），进水阀打开，散热器与大气相通，防止散热器芯体被大气压坏。

（三）风扇

1. 作用：提高流经散热器的空气流速和流量，以增强散热器的散热能力，并冷却发动机附件。

2.分类：硅油风扇、 电动风扇。

3.工作原理：

风扇由电动机驱动（蓄电池供电）。

风扇的开启及转速由发动机ECU控制，ECU的信号来源于温度传感器，或者空调A/C请求信号及其系统压力。

4.重要指标：压力、转速、风量、效率、噪声、功率。

5.影响风量的因素：

风扇的直径、转速、叶片形状、叶片安装角、叶片数目、电机功率

（四）水泵

1、作用：对冷却水加压，使之在冷却系中循环流动。

优点：结构简单，尺寸小、排量大，当水泵停止工作时并不妨碍水在冷却系中自然循环

2.工作示意图：

水泵由发动机曲轴通过皮带驱动。

3.水泵参数：

转速、流量、压力、效率

（五）节温器

1、作用：根据发动机冷却液温度的高低，打开或关闭冷却液通向散热器的通道，使冷却液在散热器和水套之间进行循环，调节冷却强度，保证发动机在最适宜的温度下工作。

2、结构：

3、原理：(1) 冷却液水温低于规定值时（炫丽82 ℃、哈弗83 ℃ ），石蜡呈固态，主阀门完全关闭，旁通阀开启，冷却液经旁通管直接进入水泵，只有小循环。

(2) 冷却水温达到规定值后，石蜡逐渐变成液态，体积随之增大，橡胶管收缩，对中心杆下部锥面产生向上的推力。由于杆的上端固定，故中心杆对橡胶管及感应体产生向下的反推力，克服弹簧张力使主阀门逐渐打开，旁通阀开度逐渐减小。此时大小循环同时进行。

(3)冷却水温达到某一值时（炫丽92℃ 、哈弗93 ℃ ），石蜡呈液态，主阀门完全开启，旁通阀完全关闭，由水套出来的冷却水全部经过散热器，只有大循环。

4.布置：

（1）布置在气缸盖出水口处。优点：结构简单，容易排除系统中的气泡；缺点：节温器容易产生振荡现象。

（2）布置在发动机进水口处。优点：无振荡现象，控制精确；缺点：水泵吸入阻力增大，易产生气穴。

（六）副水箱

又称作溢水罐、膨胀水箱、补偿水桶

1、作用：冷却液在发动机冷却回路流动，随温度升高体积膨胀，为吸收这部分膨胀体积而设置了溢水罐。

2.分类：

（七）冷却液

液体冷却内燃机所使用的冷却液含有防冻添加剂及防止金属产生锈蚀的添加剂，这些添加剂和水组成的液体通称为冷却液。

1.冷却液所要求的性能：

a防冻性；b防蚀性；c热传导性；d不变质，也不腐蚀橡胶、树脂。

为了满足上述要求，现在经常使用以乙二醇为主要成分，加有防腐蚀添加剂及水的防冻液。

2.冷却液的防腐蚀性：

要求冷却液对钢、铸铁、铝、铜、焊锡等多种金属没有腐蚀作用。防腐蚀

性由选定的添加剂种类及多少决定，并且只能用数种添加剂的组合来满足

整体防腐蚀性要求。

3.冷却液的老化：

防冻液经长期使用，由于防腐添加剂的消耗和浓度的降低，特别由于主要成分乙二醇的氧化变质产生腐蚀性物质和使用温度的提高，会加速防冻液的老化。为了保证其性能，需定期维护，必要时更换。

三.冷却系统设计及匹配

1.对冷却系统要求：

2. 冷却系统相关计算：

系统散热量的计算

Qw =AgeNehn/3600×100％

选用散热器时，散热能力Qmax应比Qw高出15%~20%。即

Qmax=(1.15~1.20) Qw

系统所需风量的计算

水泵的流量计算和匹配

3.冷却系统总体布置的原则

四、案例介绍

（1）问题现象：散热器芯体漏水

（2）问题原因：

在正常情况下，冷却液内部加有一定量的腐蚀抑制剂，保护冷却系统各金属件。

因为发动机磨合需要，发动机内部含有一定量的防锈剂，在防锈剂达到一定量时，有可能破坏冷却液的防腐体系。

当冷却液的防腐体系被破坏以后，冷却液很容易腐蚀散热器。

（3）解决办法：

更换冷却液的配方，使冷却液与发动机内部其他油液的混合液不腐蚀散热器。

（4）经验总结：

发动机冷却液必须满足冰点低、沸点高、抑制金属部件腐蚀、防止结垢等性能；

乙二醇型防冻液能够满足以上要求，其中乙二醇是降低冰点的主要成分，腐蚀抑制剂分为有机和无机两种化合物；

冷却液冰点的选择：比车辆运行地低5～10℃；

在散热器开发阶段，除了耐振性能、散热性能、耐高温压力脉冲性能几个必要试验外，冷却液与散热器的匹配试验也是必需的。

案例2 水温高。

（1）现象：在发动机工作负荷较大时，车辆出现长时间断空调、大幅度限油现象。

（2）原因：冷却系统综合冷却能力不够。

（3）过程控制：

重新计算2.8TC发动机所需要散发出的散热量：

经计算， 最大散热量约为66KW（56570Kcal/h），

经过厂家风洞试验，K1散热器的散热量为63000Kcal/h，已经达到散热量要求。

重新计算此系统所需要的风量：

经计算， 最大风量的范围为2621~5615m3/h。

经过与电子扇的试验数据对比，K1风扇所能提供的风量远远小于要求值。

结论：要解决此问题，必须提高风扇的风量；同时，鉴于电子扇本身的特点，不可能只靠提高电子扇的风量解决此问题，增大散热器的散热量对增强冷却能力也是有利的。

五、其他介绍

关于汽车冷却系统的开发，由于影响因素较多，而且有许多比较抽象的影响因素，比如进风的流场、机舱内部空气的流场等因素，这些因素无法通过计算进行设计。随着计算机辅助设计的发展，目前有关冷却系统的CAE分析模块也被开发出来，比如GT-cool软件、STAR-CD软件、AMESim软件等。在以后的设计过程中，可以充分利用这些软件。

小米点评：专业知识分享，希望可以帮助到大家。