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在现代汽车工业中,发动机的散热系统扮演着至关重要的角色,它不仅保护发动机免受过热损害,还确保车辆在不同工况下都能稳定运行,我们以奥迪发动机为例,详细探讨其散热系统的组成与工作原理。
一、奥迪发动机散热系统的构成
1、冷却液散热器(Radiator)
- 功能:用于冷却发动机中的冷却液。
- 原理:通过空气流动带走冷却液的热量。
- 特点:通常由铝制成,具有高效热传导性能。
2、电子节温器(Thermostat)
- 功能:根据温度调节冷却液的流动路径。
- 原理:石蜡元件受热膨胀,控制阀门开闭。
- 特点:精确控制冷却液的温度和流量。
3、旋转滑阀(Rotating Slide Valve, N493)
- 功能:管理冷却液在不同部件间的流动。
- 原理:电机驱动,通过旋转滑阀实现冷却液的分配。
- 特点:优化热管理系统,提高发动机效率。
4、冷却液续流泵(Coolant Continuation Pump, V51)
- 功能:在发动机关闭后继续循环冷却液。
- 原理:电力驱动,维持冷却液流动。
- 特点:防止发动机过热,延长使用寿命。
5、机械式冷却液泵(Mechanical Coolant Pump)
- 功能:推动冷却液在整个系统中循环。
- 原理:通过皮带传动,提供稳定的冷却液流动。
- 特点:可靠性高,适用于各种工况。
二、奥迪发动机散热系统的工作原理
1、预热阶段
- 当发动机启动时,旋转滑阀N493会封闭机油冷却器和主散热器回流管,使冷却液迅速升温。
- 自动空调冷却液截止阀N422和变速器冷却液阀N488关闭,确保冷却液主要在缸体内循环。
2、自加热阶段
- 如果需要加热车厢,自动空调冷却液截止阀N422和冷却液续流泵V51激活,冷却液流经缸盖、废气涡轮增压器和暖风热交换器。
- 旋转滑阀1转到约145°位置,少量冷却液开始流入缸体和涡轮增压器。
3、小流量阶段
- 为了防止缸盖和涡轮增压器过热,旋转滑阀1转到约145°的位置,滚销齿联动机构带动旋转滑阀2动作,少量冷却液流入缸体和涡轮增压器。
- 冷却液经过涡轮增压器后,通过旋转滑阀模块流回水泵。
4、接通发动机机油冷却器的预热运行
- 当发动机温度进一步升高时,旋转滑阀1到达120°位置,发动机机油冷却器接口打开。
- 旋转滑阀2继续打开,流经缸体的冷却液流量增大。
5、变速器机油加热
- 当发动机温度足够高时,变速器冷却液阀N488打开,用过剩的热量加热变速器机油。
- 冷却液温度达到80°C以上。
6、主散热器实施温度调节
- 根据转速和负荷的变化,旋转滑阀1在85°至0°之间调节,控制流向主散热器的冷却液量。
- 低负荷时,冷却液温度调至107°C;高负荷时,温度可降至85°C。
7、关闭发动机后的续动功能
- 为了避免缸盖和涡轮增压器处的冷却液沸腾,旋转滑阀转至“续动位置”(160-255°)。
- 冷却液续动泵V51和冷却液止回阀N82激活,冷却液分成两个分流继续循环。
三、奥迪发动机散热系统的创新点
奥迪的散热系统集成了多项先进技术,使其在各个温度范围内的工作都表现得非常出色:
1、创新型热量管理系统(ITM)
- 全可变发动机温度调节,实现全域发动机温度调节。
- 通过集成在缸盖内的排气歧管和旋转滑阀模块,精确控制冷却液流动。
2、高效的电子节温器
- 采用石蜡元件和加热元件相结合的方式,更精确地控制冷却液的温度和流量。
- 提高了发动机冷启动后的预热速度,减少了油耗。
3、先进的旋转滑阀技术
- 旋转滑阀N493通过电机驱动,能够实时调整冷却液流向。
- 优化了缸盖、机油冷却器和主散热器之间的冷却液流动,提高了整体散热效率。
奥迪发动机散热系统通过精密的设计和技术集成,实现了对发动机温度的全面管理,无论是在寒冷的冬季还是炎热的夏季,这套系统都能确保发动机在最佳温度下运行,从而提供卓越的驾驶体验和长久的使用寿命。
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