汽車散熱系統的原理及養護[汽車維修知識]

www.diaoyou.cc 來源：互聯網作者：類別：修車常識時間：2008-07-10

一、汽車水冷卻系統散熱原理
眾所周知，發動機是汽車的心臟，它工作時會產生非常大的熱量。這些熱量必須及時散發掉，不然就會影響發動機的工作效力，嚴重時（比如缺水狀態工作）會損壞發動機缸體，直至癱瘓。
因此，一般汽車都是通過用水冷卻的方法進行散熱。其原理就是將發動機缸體的外壁做成散熱片狀安裝在密閉的機殼內，通過兩根進出水管道與水箱連接，在循環水泵的作用下進行循環，用循環水流將發動機缸體上的高溫帶至安裝在汽車前方迎風處的散熱水箱內，利用水箱鰭片式的散熱方式將熱量散發到空氣中，冷卻后的循環水流再次進入發動機缸體散熱部位。
散熱能力下降的原因及后果
從上示意圖可以看出，整個發動機的冷卻水系統共有三個熱交換處：一個是缸體散熱部位，熱交換的表現方式及目的是用循環水流帶走缸體上活塞做功產生的熱量。第二個是接近沸騰的熱水流進入內壁呈格柵狀的散熱水箱后，其熱量被迅速傳遞并散發到水箱的鋁或銅質的鰭片上。第三是水箱鰭片在吸收熱水的熱量后，其表面上的高溫被氣流帶到空氣中消化所產生的熱交換。
從上述的三個熱交換的方式及原理我們可以看出，只要任何一個熱交換的能力下降，都會導致發動機活塞缸體的散熱達不到設計要求。如果這三處的熱交換能力同時下降，將會嚴重影響發動機的輸出功率，并且會增加活塞運動的阻力，能源消耗大幅上升，最嚴重時直接損壞缸體，造成發動機報廢。所以，如果平時不注重這些方面的保養，一般車輛會在行駛了5～6萬公里后，出現能耗增加、動力下降，發動機噪音加大等現象，有的會因為水溫過高而報警并熄火，夏天大家經常會看見公共汽車行駛時開著后蓋的景象，那就是因為水箱散熱差的問題。
那么是什么原因導致這三個熱交換處的能力下降的呢？我們先來看缸體散熱部位和水箱內壁，隨著發動機使用時間的延長，這二個產生熱交換的地方就和我們日常生活中使用鋁或銅質的水壺燒開水一樣，時間久了會在內壁上凝結一層呈褐色的堅固物體，它主要有兩種成分：一種是水中的氧分和金屬的化合反應所生成的氧化物（而且水溫越高，氧化物的生成越快），它的導熱能力不到銅或鋁的1/20。另一種是碳酸氫鈣（俗稱水垢），它在金屬表面的生成式是：Ca(HCO3)2=CaCO3↓+H2O+CO2↑，它的導熱能力就更差了，不到銅或鋁的1/40。可能大家已經看見過金屬水壺結垢的現象，但并不知道它帶來的浪費。我們反復做過試驗，用一個新的水壺和一個用了二年的水壺，在里面加入同樣多、同樣溫度的水，放在同一個燃氣爐上燒至沸騰，新的水壺所用的時間比舊的要短13～15%。也就是說舊水壺會多用13～15%的燃料，這部分就是因為結垢造成熱交換能力下降所帶來的能耗浪費，這也是汽車行駛5～6萬公里后油耗上升的原因。
而冷卻水箱表體鰭片散熱能力下降也是因為金屬表面和空氣中的水份化合反應生成的氧化物，及車輛行駛過程中吸入的灰塵、油污覆蓋在其表面所造成。
二、汽車空調散熱系統的原理
很多駕車的朋友都有這樣的感受：行駛了一兩年后的汽車，其空調器的制冷效果是高速時比低速時好，低速時又比堵車時好許多，碰到在太陽直照時堵車，空調器簡直沒有效果，而能耗還會增大，動力明顯降低，那是什么原因造成的呢？
“能量守恒定律”是大家在中學的物理課上都學過的，空調器單位時間內在室內產生的制冷量永遠和室外的排熱量是相等的。所以，制冷量越大的空調器其室外機的冷凝器（散熱片面積）就越大，它們之間的匹配關系是在產品設計時就已經決定了的。