水冷系統之組成架構

文:Arthur

冷卻水主水箱水箱風扇 風扇開關汽缸水套水幫浦節溫器水箱蓋副水箱


一般的水冷系統包含了下面八個主要項目:

1.冷卻水

好的冷卻液最好是比熱值越大越好,也就是說,冷卻液吸收熱能的效率要高,導熱性則是越快越好,在吸收與釋放熱能的速度要快,並且要能夠符合安全性,也就是不會燃燒,無腐蝕性,而更重要的是,要取得容易且價格低廉。綜觀地球上的所有物質,能符合上述多項條件者,也就只有「水」了。所以無怪乎車輛的外型、性能如何改變,冷卻系統中所裝的依然是水。

2.主水箱

為了讓冷卻水得以將從引擎內所帶出的熱量散發至空氣中,因此有了水箱出現。利用水箱上的金屬片增加與空氣接觸的面積,讓熱能能以最快的速度散發出來,降低流回引擎內部的冷卻水溫。堪稱原始卻有效的方法。

3.水箱風扇

有了水箱的出現,當然也要有流通的空氣配合才行,否則流經水箱的熱能要何去何從呢?在車輛行駛的過程中,要讓空氣流經水箱並不是一件困難的事,這也就是為何水箱大都放置在引擎事的最前端(以前置引而言)的原因所在,目的在讓水箱能直接撞風,以達散熱之目的。

但是車輛並非一發動就保持在行駛的狀態下,尤其近年來交通環境日益惡化,塞車已成為家常便飯,在靜止發動、或是慢速前進的狀態之下,一具引擎要過熱可真是易如反掌,所以只好自立救濟,在水箱旁裝個電風扇來散熱。然而這只風扇到底是朝哪個方向吹呢?想當然耳是順著進風的方向嘛!否則當車子在往前走時,風怎麼還吹的出去呢?所以應該說是用吸的才是。

4.風扇開關

所謂的風扇開關,實際上就是一個溫度感應器,直接裝置在水箱上,感應冷卻水的溫度。當冷卻水的溫度超過設限時,此風扇開關將會打開,讓電流流通,使風扇開始運轉,藉以冷卻主水箱中的冷卻水。

5.汽缸水套

在汽缸壁、燃燒室和排氣口附近,為大量的熱能產生的地方,因此圍繞著水套,藉以將熱能帶出,以免熱能累積過高,造成機件的損毀。

6.水幫浦

冷卻水在冷卻系統中是不會自己流動的,因此要使冷卻水產生循環流動,將熱能帶至主水箱散熱,則有賴水幫浦。依據物理原理,熱水會往上浮,冷水會往下沈,因此由引擎所流出的熱水將由主水箱的上方進入,冷卻後再由下方流出。

7.節溫器

為了讓引擎發動後盡快到達工作溫度,所以當冷卻水的溫度尚未到達工作溫度時,將它規範在汽缸水套的小循環內,使冷卻水僅在汽缸水套中流動;等到到達工作溫度時,再使冷卻水流入主水箱的大循環內。要完成這項工作,就有賴“節溫器”了。

節溫器俗稱“水龜”,作用係依照物理中的冷縮熱脹原理,當水溫升高時會自動打開,水溫降低時會關閉,在此打開與關閉的同時,控制著冷卻水進入大循環的流量。所以有了節溫器,除了可以縮短引擎提升至工作溫度的時間外,在寒冷的天候下也可以保持引擎所要求的工作溫度。這樣的結果對於油耗與污染有著相當正面的助益。

8.水箱蓋

水箱蓋本身有限壓閥的設計,它的功用在於維持冷卻系統中一定的壓力,使得冷卻水的沸點得以提高,讓引擎工作溫度提高,熱效率也得以提升;除此之外,由於冷卻水的沸點提高,而避免了冷卻水在沸騰時於水套內所產生的氣泡。這種氣泡的產生,將會導致汽缸壁因氣泡而無法接觸到冷卻水的部份,產生過熱點而使汽缸變形。

而當冷卻系統內的壓力過高時,水箱蓋上的限壓設計也會適時打開,讓壓力洩出,以避免過大的壓力造成冷卻系統的損害,如水管爆裂,導致漏水的現象。

9.副水箱

由於冷縮熱脹的關係,當冷卻水在受熱後即開始產生膨脹,所以冷卻系統中的壓力也就開始升高;當壓力高於水箱蓋的設限制,冷卻水就會自水箱蓋的閥門洩出,這些洩出的冷卻水將被導入副水箱之中;然而當引擎冷卻之後,冷卻水也開始收縮,此時冷卻系統內的壓力也就開始降低,當壓力下降至大氣壓力以下時,原先被排出至副水箱中的冷卻水將會再被吸入主水箱之中,這也就是副水箱的作用。

 


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