對于任何機器而言,發動機都是其“心臟”,發動機的溫度過高容易“猝死”,溫度過低,則工作效率下降,所以控制發動機的溫度就十分重要了!
發動機溫度主要由水箱散熱器、風扇控制,最關鍵的因素則是防凍液的選擇。
發動機散熱整體結構,發動機和風扇、水箱相連。最初水箱的低溫水流經發動機缸套,帶走發動機熱量,發動機冷卻下來,水溫上升,高溫水流入水箱蛇形流動冷卻,同時風扇抽吸及車子前進行駛產生相對風速,大量冷空氣經水箱上空氣孔道,加速水箱與外界空氣的熱量交換,使將流經蛇形水管中冷卻水的熱量吸收,再發散于大氣中。
發動機內部管道的散熱,主要通過液體散熱,就是我們所說的水箱散熱器,但是此“水”不是指自來水或者普通的水,是指防凍液!防凍液!防凍液!水箱由一根根空心的鋁(銅)管并排構成蛇形回路,高溫水進入水箱經過冷卻,又循環回到發動機的缸套冷卻發動機。因為水的比熱容較大,能夠吸收缸體的熱量并且水溫升高不多,所以挖掘機利用水作為載熱體傳遞熱量,采用水冷的方法將發動機散熱。
發動機工作,水泵抽輸防凍液,則使防凍液能夠由下水管進入發動機冷卻各部件,并從上水管進入水箱散熱器,散熱后的防凍液經過下水管再次回到發動機內部進行循環冷卻。
如何選擇水箱
水箱的功能就是儲存防凍液和給流經發動機之后的防凍液散熱降溫,這就關系到兩個最重要的因素:水箱容積和散熱功效。
水箱容積需要根據車子的大小以及發動機的功率來定,太大了則顯得太笨重,也沒有必要;太小了,則儲存的防凍液太少,防凍液循環冷卻能力大大減弱。
散熱功效和水箱的材質、散熱面積、風扇風量有關。因為鋁散熱好且價格較銅更為便宜,可謂“性價比高”,再加上現在鋁制品的加工工藝較為簡單完善,目前一般采用的是鋁制水箱。散熱面積就是指水箱與外界空氣進行熱量交換的面積,基本就是指水箱正反兩面的面積。同等情況下,當這個面積越大的時候則會散熱較快。但是高溫冷卻液在水箱的降溫,得考慮到水箱內部的蛇形管道,在同等面積下,管道越長,即管道越繞,那么高溫冷卻液在水箱里流動,接觸到的管壁面積越大,越容易冷下來。風扇吸抽風,能夠加速空氣的流動,能夠促進水箱和外界空氣熱量的交換。
綜上我們可以知道,選擇水箱得多方面考慮,從優選擇。
副水箱
副水箱又叫膨脹水箱,一般都是一個塑料壺,用來存放部分防凍液。副水箱不能裝太滿,因為副水箱和水箱相連,當水箱中的溫度過高,一部分的防凍液以蒸汽形式進入副水箱中冷卻并存留,所以得留有部分的空間讓其能夠“翻滾”冷卻;也不能裝太少,因為副水箱還得及時給水箱中補充防凍液,再加上防凍液會揮發,時間長了,都會減少,所以一般副水箱的防凍液添加到其容積的2/3最佳。
防凍液
防凍液全名為防凍冷卻液,顧名思義既能防凍又能冷卻。既能防止車輛發動機和冷卻系統在冬天凍裂,又能防止在夏天“開鍋”。由此可見,防凍液不應只在冬天使用,而應在全年使用,常換常用,才能提高水箱和發動機的使用壽命。
防凍和冷卻這兩功能主要看冰點和沸點。
正常水的冰點是0℃,冬季的時候,倘若外界溫度低于零度,如果使用的是普通的水就會在水箱以及發動機的水套中結冰,由于水變成冰,體積一下子膨脹,就會凍裂水箱和水套,對整個水冷系統造成不可逆的損害。如果添加的是防凍液,防凍液的冰點很低,一般能達到-30℃,更甚者能達到-50℃,在零下十幾攝氏度,防凍液還是能保持液體狀,能夠流動,保證發動機在低溫時還能正常工作。
圖6 水變成冰
水的沸點是100℃,發動機工作溫度能到達80℃-95℃,流經發動機經過水箱的冷卻水能達到100℃左右。在夏天工作時產生大量的熱,由于外界的高溫,無法自身將熱量及時散發出去,此時急需更冷、更多、流動效率更高的冷卻水在水缸套中循環流動帶走熱量。如果使用普通水,水箱中的冷卻液達到沸點,就產生大量蒸氣與氣泡,蒸氣和氣泡覆蓋冷卻系統中的部分面積,導致水套周圍嚴重缺水,從而使得發動機缺乏冷卻,會出現發動機拉缸、拉瓦,甚至還會使整個發動機損壞乃至報廢。
防凍液的沸點一般都在110-120℃,確保即使發動機工作溫度達到100℃,也不會造成發動機“開鍋”。
所以我們選擇發動機最重要的就是選擇合理的冰點和沸點。冰點一般是低于當地最低溫度10℃以上,沸點則在105℃-120℃之間。
防凍液的成分
普通的水和防凍液的冰點和沸點相差較大,也就說明了普通的水無法直接作為防凍液,那么防凍液的成分是什么呢?
防凍液主要包含有:防凍劑、防腐劑、除垢劑、色素等。
看表1我們就知道,由于乙二醇優于其他三種類型的防凍液,所以現在市場上普遍使用乙二醇防凍液,也在逐步開發其他更優的防凍液。
我們可以看到,隨著乙二醇體積分數的增大(小于65%),其冰點下降。我們可以根據防凍液中乙二醇的體積分數大致判斷其冰點范圍。
1、防凍液的“型”。防凍液類型大致分為兩種,一種是濃縮母液,需兌水稀釋;另一種則是即用型,無需稀釋。目前大多數廠家提供的都是濃縮母液,同時也會提供相應的勾兌手冊。
2、防凍液的“色”。市場上的防凍液顏色五花八門,紅橙黃綠各種都有,其實防凍液本身是無色透明的液體,為了便于區分辨別不同廠家和警示誤食,就添加染色劑,防凍液的顏色與性能、質量沒有必然的聯系。但是在后期添加和更換防凍液時,得遵循“同廠同色添加”的原則,避免互混防凍液間相互反應,不僅達不到防凍液的功能,甚至損害發動機。
3、防凍液的充入。防凍液從副水箱或者是直接打開水箱蓋添加,加注進入發動機。后期添加防凍液時,由于乙二醇難揮發,在防凍液的使用中揮發減少的基本都是水。所以當防凍液液面下降時,一般只需向水箱中添加蒸餾水等軟化水,不用添加乙二醇。如若相反,添加乙二醇則會造成防凍液性能大大受損。就像煮的粥變稠了,只有加水才能變稀,流動性才能好點,不然你加米的話會越來越稠,就成飯了,就沒有流動性了。
發動機冷卻是很簡單的,只需要做到“前期合理選擇水箱和防凍液,后期勤洗水箱多除污垢,間斷性更換添加防凍液”,保證“水箱不堵,防凍液純”,就能夠做好發動機冷卻工作,提升發動機工作效率,延長使用壽命!
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