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冷却系统(cooling system)

不可忽略的冷却系统（水箱，Radiator）概论

[size=13px]一部内燃机引擎工作时所产生的功率，1/3推动活塞下行，达到真正的效率输出，那其余的2/3从何消失呢？其中的1/3热能从排气管系统消耗，其余的1/3则由冷却系统所消耗掉，由此可知冷却有多么重要，却又总是被忽略！



[b]冷却系第一关 水箱与其奥妙[/b]

因属热内燃机的工作属性，为了因应基础机件的运作，故需要冷却系统来消除引擎爆炸行程所产生的高热。在整个冷却系统是由：1.水箱、2.散热风扇、3.水管、4.水泵浦、5.节温器等机件所构成，而其间传导热交换的介贸就是冷却水，通常在水箱中必须加入水箱精，而构成所谓的[ 冷却液]。因为纯水的沸点为100℃，而低于0℃就会结冰变为固态，水箱精的作用就是将沸点提升 (约105℃至115℃)并且降低冷冻点，且需防止水箱及引擎水道生锈。而近年来也由于冷却系统管路的重新设计，大都采用高压式水道设计，藉此来升高冷却液的沸点，故新款水箱精更需要有抑制汽泡产生之功能。

冷却液因为添加了水箱精的缘故，是利用化学变化来达到抗冻、高沸点、防锈功能，当时间到达一定的范围，因化学变化的物质将失去原有的标准功能，故基本上每年都需更换一次引擎冷却液，且顺便检查所有的冷却机件是否正常，在更换完冷却液、重新添加水箱精时，千万要注意水箱精浓度及比例的多寡！通常是利用比重计和液体浓度规来侦测，在专用仪器上务必达到抗冻能力在-30℃的规范，也就是说必须达到-30℃的规格时，水箱精的浓度比例才算标准。


[b]水箱盖之压力值 水箱内部构造[/b]

前述现代汽车皆采高压水道之设计，藉以提升冷却液之沸点，而控制和调节此压力值的主元件就在水箱盖上。通常水箱盖上都会标示0.9、1.1、1.3、1.7等数字，其代表的意义乃是它而承受到多少压力，才会令压力活门释放，让膨胀的液体进入副水箱储存，等引擎冷却水温度下降时，因容积的变化再让副水桶内的液体吸回主水箱。所以当整个冷却水系统管路上无泄漏时，只需要观察及添加副水桶的水量即可，但如果发现副水桶老是没水的话，就不能只添加副水桶的水量而已！一定要在引擎冷了以后打开水箱盖，确实检查主水箱的冷却液，液面有没有到达规定的液面高度，而补充它。因为水箱盖密闭的材质通常都是使用橡胶制品，时间长久下来橡胶也因而劣化，导致液体泄漏，故检查冷却水时也需要检查水箱盖的密封性能。

         水箱盖下的主机件就是散热水箱，是一种热交换器，高热的引擎冷却液经由水箱管道传给外界低温的空气。所以水箱包含三个主要之零件，即[水箱芯] ， [上、下储水盖及出入口]，和连接通道用的细管，而在一排排细管的周围又有连在管子上的鳍片，散热细管由入口箱通到出口箱，冷却液流过管子；而空气则在鳍片间流过，高温冷却液的热经过管子传到鳍片，外界的冷空气流过鳍片，将鳍片的热带走从而降低冷却水温度。一但明了水箱散热原理，就可证明一个道理：水箱并非大就是好！

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[b]迎风面积与角度 铝与铜质的争议[/b]

真正评估一个散热器的重要指标，在于散热介贸的接触面积，但是介贸的散热面积不代表、也不等于水箱的迎风面！容量大、水装得多的水箱，效果不见得好到那里，原因都是和散热鳍片的总接触面无关。所以说水箱散热最重要的要素，在于散热鳍片的 [迎风总面积] [迎风的角度]。过度的迎风角，也会阻碍空气进出散热鳍的速度，进而降低了水箱的总散热效能。另外水箱材质的运用，一直众说纷云，铜或铝材质的散热效能，孰优孰劣呢？事实上热的特性最重要的就是高温往低温的方向传导，所以散热器一定要做到的，就是接触介质的面积要大、材质本身的比热要小！

        比热小的物质容易加热也容易降温，当比热的概念清楚时，很多读者会认为，明明铜的比热就比铝来得小，为何高性能水箱终究使用铝制品呢？原因在于先前提到的一个好的散热器，除了本身的材质要比热低外，接触介质的面积大也是相当重要！而铝的延展性相当优异，所以整个水箱的散热鳍片及管道，相对的都可以作得更加密集且细致，也就是说和相同容积的铜制品比较，强化型的铝水箱可以拥有更大的接触面积，能快速的将热透过空气的接触、辐射的方式散播出去。且铝质本身有着不易锈蚀，贸轻的特性，所以为何铝水箱会被要求高效率的散热系统所采用，其真正的原因在此。

[b]风扇吹拂水箱 节温器是阀门[/b]

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节温器

水箱散热依赖空气流动所带走的热量来完成，当车辆速度高时迎风力量大，水箱散热无任何问题；但是如果在慢速行驶状态下，或者引擎运转而车辆不行进时，水箱散热就需要靠风扇来作强制式的气流供应。以往直列引擎、后轮驱动车的散热风扇，直接由引擎曲轴驱动，在风扇基座上设计了热感式风扇离合器，藉以调整风扇的开关时机。而现代的前轮驱动车，因引擎摆设方向不同、无法直接利用引擎动力来驱动风扇，故改由电动风扇来完成此项工作。
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电动风扇消耗引擎的动力较小，也比机械式驱动的风扇噪音小，同时也无需检查、调整或更换风扇皮带。而且电动风扇启闭时机，由温度控制Sensor所控制，在设定值到达时作用、等冷却液温度下降到设定温度时就停止工作，如此可以准确的保持正常的工作温度。

        提到保持引擎工作温度，当引擎冷车发动后如何控制水的流动，让引擎尽早达到工作温度，此时﹁节温器﹂就关闭冷却水在管路中的通路，水由汽缸头再度被水泵浦打入引擎体循环流动，并未经过水箱，此一循环路径即称为小循环。待引擎温度达到节温器设定之开启温度时( 原厂约75℃-80℃)，节温器的阀门开启，此时水箱中的冷水被水泵浦泵入引擎水套内，而引擎内的热水，经由上水管进入水箱散热，此时之路径称之为大循环。因为节温器的启闭纯粹属于机械的结构，也会因使用年限的影响而损坏。一旦发现风扇正常、水箱水无减少，而温度却无端上升时，此时最有可能的即是节温器卡死无法作用！因此，每年更换冷却水、添加足够的水箱精，使冷却水道保持干净不生锈，是让 [节温器] 活得更久的最好方法。

       当各位读者都清楚冷却系统各机件的作用原理之后，接着就比较能清楚的判断及诊断，引擎冷却系统故障的原因。大致上故障分为三大类：1.为引擎过热、2.暖机太慢、3.冷却液泄漏。其中第二项为引擎热得不够快，而1.3项都是过热的现象！所以暖机太慢最大的原因，大都只是节温器卡在﹁开﹂的位置，引擎一发动冷却水即循环到水箱，故引擎必须运转更久才能达到暖机状态，因而增加引擎的磨耗。但是此种问题通常在冬天才会被车主注意到，在夏天的话，则问题比较会被注意到。

冷却液之内泄漏 极可能伤害引擎
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冷却液流失会有两个比较令使用者困扰的现象：1.须经常添加冷却液、2.冷却液泄漏处通常都会留下明显的渍痕。冷却液之泄漏在引擎的内外都有可能，典型的外部泄漏是在管子或水管接头、暖气芯子、水箱芯子或者水泵浦。而内部泄漏的话，从外表则分辨不出来，但是须常常添加冷却液、及引擎冒出白烟的现象判断为内部泄漏。内部泄漏可能严重的伤害引擎，冷却液会污染机油，使机油乳化丧失润滑能力，并引起内部机件的生锈！而更夸张的情况下就是引擎未运转时，冷却液就渗入汽缸内，一旦引擎运转时活塞向上压缩，极可能产生连杆弯曲或活塞爆裂的悲惨下场。

        通常此一内部泄漏现象所损坏的零件，都是所谓的汽缸床垫片；汽缸床垫片，其负责密封引擎本体及汽缸头的神圣使命，无论你的引擎更换了再好的活塞，更高压缩的爆炸力，都加诸在这一张薄薄的汽缸床垫片！近来的新引擎大都采用金属的汽缸床，其密封的部分完全依赖金属平面上所刻意制造的凸起肋条。正厂设定的抗压能力及金属材质，皆使用高强度之不锈钢材质，而一般外厂制造的金属汽缸床，钢材、及压铸力都不如原厂规格，说穿了就只是徒具一个外型而已！此举往往造成修护人员及车辆使用者无穷的困扰，因为使用者的不察，往往被此种所谓的副厂汽缸床垫片弄得灰头土脸，白忙一场。更不要说把此种零件用在改装引擎上或Turbo车上，那下场会是更加的惨！


[b]引擎过热的原因 需追根究底解决[/b]

       引擎过热的主因包含了：1.因为冷却液的漏出，而使冷却液面过低，此时应该使用冷却系统压力测试器，在冷却管路上施以1kg以上之压力，找出泄漏源，加以更换或修理。2.锈与水垢的累积，使冷却水无法正常的循环流动，应该清理冷却系统之管路，使用清洁剂来帮助水套内或水箱里部的水垢、油脂的清除，最后施以逆冲清洁法来确实达到清洁之功能。

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3.扁瘪的上下水管会使冷却液无法顺利的流动，应检查和更换这此不正常的水管。通常发现上水管破裂，大都只更换上水管，如果一部车辆使用超过70000公里或三年以上，就必须考虑其它的水管是否也接近损坏的阶段，最好全部一次更换！以免换好这条爆那条，那时才叫做 [祸不单行]。4.节温器卡在关闭的位置，因为节温器的损坏，通常没有任何先前的迹象可循，且一般使用状态、节温器不开的话，冷却液温度会非常快速的升至沸点，然后成为水蒸气，迫使冷却系统的压力上升快于水箱盖所能释放者！过高的压力可能使水箱水管裂开或胀脱，或者使水箱的接合缝裂开，若是这种情况发生，更换节温器的同时，更需要检查汽缸垫片是否也遭到损坏!
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5.水泵浦损坏，使冷却液循环量不够，正常水泵浦应该能使用个五到十万公里，如果水泵浦太快损坏的话，有一个主因是带动水泵浦的皮带调整的太紧，应该按正常的规格紧度来调整水泵浦皮带，避免水泵浦不正常的磨损。最后还有一些与冷却系统无关的理由而导致的引擎过热，这些可能的原因包含了，高海拔的运转机油油面太低，导致油温升高，进而使水温一并上升；引擎的压缩压力太高、燃烧室温度骤然的上升，还有点火正时的不正确、过早的爆震及太晚的放炮等，都会使温度上升！

         有一种是肉眼所无法查觉的现象，乃因为混合比的不正确，使燃烧室温度快速上升，通常改装的引擎在硬体与软体的搭配上，不协调时极易出现此高热现象，如果一昧的从冷却机件着手改善的话，那即所谓的治标不治本，唯有真正处理燃燃的混合比才是正确之道。[/size]

谢谢了主楼!!:victory:

回复 2F king89 的帖子

你用的到就好...呵呵~