冷却散热系统.PDF

機械工程實驗 陳璟旻 奈米三乙 4A314060 指導老師魏慶華: 摘要 : 汽機車為現今社會最為普及的交通工具，而目前的汽機車行駛動力來 源為燃料燃燒使引擎運轉，但燃燒運轉過程會使部分機械零件溫度居高不下， 所以每一輛汽機車上都會有一套冷卻散熱系統，使汽機車引擎溫度不會過高， 導致引擎縮缸或有更危險的事件發生。 簡介 : 冷卻散熱系統大致分為兩種 : 氣冷式 :在汽缸體與汽缸蓋周圍製成許多散熱片,利用行駛時, 自然流動的空氣 來冷卻( 自然式)或使用風扇強制送風冷卻(強制式),為一般機車所用。 水冷式 :利用水泵將冷卻水壓送至引擎水套內循環,吸收汽缸體與汽缸蓋之熱 量,經節溫器流入水箱散熱以達到冷卻效果,為一般汽車使用。 水冷式冷卻系統構造,包括水箱、 水箱蓋、 水泵、 水管 、節溫器、 風扇、 風 扇皮帶。 原理 : 為了避免引擎過熱，將燃燒過程中未利用的熱量散發出去，讓引擎得 在正常溫度下（約攝氏80~90度左右），當啟動引擎時，要使引擎很快的熱起來 ，引擎的冷卻水走的是一條小循環路線，由水泵(水幫浦)將冷卻水從引擎體下 汽缸水套導入，經汽缸蓋流回水泵繼續循環，但當車子在重負荷的操作情況時 引擎的工作溫度就會很快上升，這時冷卻水走的是大循環路線，冷卻水會流經 節溫器，當冷卻水水溫升高時節溫器會自動打開，水溫降低時會關閉，在此打 開與關閉的同時，冷卻水就通過這一條新的路線流過汽缸本體，對所有的汽缸 都進行冷卻工作，這樣才能讓溫度已經上升的引擎維持在正常的工作溫度。 風扇 風扇通常裝於水幫浦(水泵)前端，由皮帶帶動，動力來源為曲軸，其功用是將 空氣吸經水箱並吹向引擎當冷卻水的溫度超過設限時，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，以降低水箱中的熱 水溫度，同時使引擎本體及周圍的零件得到適當冷卻。風扇葉片為了減小因共 振而引起的噪音，並提高風扇轉速。所以葉片的間隔通常不等，曲折角度也會 有所不同。此外皮帶的鬆緊度也會影響冷卻系統的好壞，太鬆皮帶易打滑，風 扇轉速不夠，無法達到冷卻效果，若太緊就會壓迫軸承而導致損壞。 水箱 又稱散熱器，分為主水箱及副水箱，是冷卻系統最重要的機件，由薄薄的金屬 散熱片所組成。主水箱運作時，會將引擎內熱的冷卻液引導至水箱上方 ，再經 由小水管往下流，利用水箱上的散熱片增加與空氣接觸的面積 ，再經由分水管 流至水箱下方後經管路流回引擎，讓熱能以最快的速度散發出來，以達到冷卻 的目的。而副水箱的作用則採用熱脹冷縮的原理 ，當冷卻系統的壓力升高時， 副水箱會吸收從水箱蓋的閥門洩出的冷卻水，當壓力下降時，原先被 出至副 水箱中的冷卻水將會再被吸入主水箱之中。目前水箱的小水管為了更能抵抗震 動，多採用可撓性橡度管剛性鐵管，不過很容易會腐爛或裂開。 水箱蓋 可使冷卻系統的壓力提高，進而提高冷卻液的沸點 ，讓引擎工作溫度提高，熱 效率也得以提升 ；除此之外，水箱蓋還有洩壓的功能， 由於冷卻水的沸點提 高，為避免汽缸壁因氣泡而無法接觸到冷卻水，產生過熱而使汽缸變形 ，所以 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 。 現代大多數的汽車引擎多採用壓力式水箱蓋，因為加壓式的水箱蓋需要有更高 的 壓 力 ， 來 提 高 水 的 沸點 （ 攝 氏 一 一○ 度 至 一 二五 度 ） ， 水就不太容易沸騰 ，減少冷卻水流失 ，相對的就能提供引擎更高的散熱效果。 節溫器 用來控制引擎冷卻系統的大小循環，來防止引擎過冷。當冷卻水流經節溫器， 此時冷卻水的溫度，會讓節溫器內的 固態蠟因為到達熔點而變成液態 ，蠟一變 成液態 ，就失去了對開關的壓力，於