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汽车水温为什么几分钟就能升温,而且长时间开车水温不怎么再升高?

  汽车启动后短时间内水温可以上升到80-90 ,而长时间行驶后水温并不会继续上升。这是汽车冷却系统的基本功能:让发动机始终在适宜的温度(90 左右)工作。
  发动机也叫内燃机,混合气在气缸内燃烧爆炸做功推动活塞往复运动,因此燃烧室内温度非常高,如果不能及时把热量散发掉那么发动机就会因为高温而爆缸。多数发动机都采用下图所示的水冷散热系统:
  缸体周围带有散热水道,水道内充满冷却液,冷却液可以及时的吸收来自气缸的热量,原理就像烧锅炉一样。发动机相当于炉子,气缸、气缸盖周围的散热水道就如同锅炉的水套一样:
  气缸内的温度被冷却液吸收后,冷却液也要及时的把温度散出去才可以为发动机降温,因此温升后的冷却液在水泵的作用下流到车前散热器内(水箱)。冷却液从散热器上方注入,当冷却液流到散热器底部时会散发掉大部分热量。温度降下来的冷却液又回到发动机散热水道内继续吸收来自气缸的热量,周而复始的循环下去发动机就实现散热的目的。
  但是发动机工作温度并不是越低越好,最佳的温度是90 左右。怎么能让发动机水温始终保持这个温度呢?其实是通过节温器来实现的:
  上图中零部件C
  就是节温器。节温器装在发动机上水管处,相当于一个阀门。水温没有上升到节温器预设的开启温度时,相当于把阀门关闭了!这时候发动机水套内的冷却液并不会循环到散热器内,整个水路是闭合的因此发动机水套内少量的冷却液温升很快,这就是为什么车辆在行驶初期温度升高很快的原因。而一旦水温上升到节温器预定的开启温度那么节温器就会自动开启,相当于上水管阀门被打开了,也叫大循环:
  节温器开启后,水套内的
  冷却液在水泵的作用下流到散热器内,热量散发后继续注入发动机水套内,冷却液就这样周而复始的循环,把来自气缸的热量远远不断的"搬"走,使发动机始终在最适宜的温度下工作。可以看出来,发动机水温温度控制是通过节温器开合来实现的,水温低节温器处于闭合状态,水温高则处在开启状态。
  我们看看节温器实物图:
  大部分节温器都是石蜡式节温器,平时石蜡呈固态,节温器阀门处在关闭状态。
  当温度升高时节温器内部的石蜡(8)融化体积增加,体积增加会压迫橡胶管(4)收缩,橡胶管收缩的同时对推杆作用以向上的推力,推杆对阀门(1)有向下的反推力使主阀门开启。
  主阀门开启后来自发动机的冷却液直接流到散热器内,主阀门开启的同时节温器下方的旁通阀也会向下方移动把小循环管路封上(关闭),确保冷却液不会走近路而影响散热。这就是节温器的原理,当节温器出现故障时,汽车的水温就得不到控制,要么高温要么低温。
  节温器始终处在开启状态时,发动机水温始终不会上升到70-90 ,发动机时刻处在大循环状态,热量全部散发掉。当节温器始终关闭时,那么发动机就会出现高温的现象,节温器打不开发动机始终处在小循环状态下工作,热量积聚后不能够及时散发掉因此发动机会出现高温的现象。
  如何测试节温器好坏?最常见的办法就是水煮。
  锅内加水,放入温度计,把节温器放在锅内加温即可。水温上升到节温器预定温度时,正常的节温器会开启,肉眼可以观察到。如果开启温度过早或者过晚,或者干脆不开启则证明节温器有问题,换新即可。
  很多车型都采用了电子节温器,看上去好像高大上其实原理仍然没有改变。理论上通过温度传感器 电磁阀执行器可以实现代替石蜡节温器,但是实施起来比较麻烦,成本高,方案复杂稳定性差。,可靠性远远不如蜡式节温器高。
  因此即使是电子式节温器,也只是对传统节温器小改动而来,在节温器上加装了电热塞(16w左右),控制电热塞温度就可以控制石蜡在固态或者液态之间变化。可以看出来最终的执行原件仍然是石蜡,与腊式节温器工作工作原理一样。只不过加了电热塞以后节温器控制精度更高,响应更快而已。
  汽车水温在冷起动情况下,几分钟能升温。
  节温器是保证汽车在冷起动时,几分钟后达到发动机的正常工作温度,保证发动机的正常运转,让发动机达到最佳工作状态,降低因温度过低造成燃烧不充分,使发动机动力不足和尾气排放不达标。节温器的作为
  节温器跟据车辆发动机型号的不同,大小也不同,但开启和闭和的温度都互相接近。节温器的开启温度(一般低于75度时正负差3度处于关闭状态,高于75度时逐渐开启,达到90度时全部开启)节温器安装位置
  节温器一般都是安装在汽车发动机缸盖上的出水口管道内,固定牢固,关闭和打开让发动机内的冷却液与散热器内的冷却液大循环。当你早晨冷起动时,发动机水温低,节温器关闭,发动内的冷却液与散热器不循环,几分钟后发动机水温升高,达到节温器正常工作温度后,节温器打开,发动机的冷却液与散热器里面的冷却夜大循环,使发动和水温一直保持在85一90度的正常工作温度内,不会继续升高。节温器出现故障会产生以下现象
  当发动机起动后,很久水温都没有升高,始终只60度左右,说明节温器出现故障,不能闭合。但不影响车辆行驶,开去修理厂更换就可以了。如果行驶几公里后水温一直上升不降,直逼100度故障灯亮起,应立即靠边停车,检查冷却液有无缺失,若冷却液没有缺少足够,说明节温器已无法开启,这样情况十分危险,不能在开,必须立即请修理师傅更换了节温器才能行驶,不要强行试着开,这样发动机会报废的。
  话不多说,直接讲重点!
  汽车为什么几分钟就能升温?因为汽车发动机需要尽快达到最佳的工作温度,所以冷启动的车辆,会加大喷油量以及提高发动机转速,冷启动发动机转速可达1500到2000转一分钟,并且加大喷油量,目的就是为了让发动机达到最佳工作温度,一般发动机的最佳工作温度在95度到105度左右,
  仪表水温表
  车型品牌不同,温度设计最佳也有所差别,但是大多数发动机在98度左右。这就是为什么发动机水温几分钟内就要升温到8、90度。水温升得快,冬天开暖风也来的快!升的慢暖风来的慢!
  现在很多发动机为了冷车水温上升快,把水泵、水道管路及节温器都设置了好几个,刚开始全部在发动机内部进行小循环,等水温上来后再中循环或大循环。
  节温器大小循环
  下一个问题,为什么长时间开车水温却不再升高,上面说了,发动机的最佳工作温度98度左右,所以发动机就会维持在这个温度,怎么维持住这个温度了?首先是节温器,现在大多数发动机装配电子节温器,控制发动机冷却系统大循环更精准,当发动机水温超过98度以上。节温器就开始打开,把冷却液流向水箱经过电子扇散热再回到发动机水泵,98度进入水箱,进过水箱及电子扇冷却后,水温可能就是88度左右了,然后被水泵泵入到发动机给发动机散热。
  水箱及水箱副水壶和水管
  发动机水温降下来后,电子风扇停转,节温器关闭,如此循环下去,发动机水温基本上控制在95到98度左右,所以长时间行车,发动机的水温不会再升高。
  电子节温器
  如果再升高,那么就不是发动机的最佳工作温度了,发动机的水温一般不超过115度,最高水温一般不超120度(也有130度)。反正不超过红线区或者水温报警灯就不行了,不然就是水温高了,水温低一般是蓝色灯,水温高就是红色灯了。正常的水温不亮灯。如此高的水温,会导致发动机水温高后,发动机冲缸或自动熄火,因此发动机的水温不能太高也不能太低,合适就好。
  经常开车的车主都知道汽车从冷启动开始,水温升高是一个非常快的速度,但是水温到达90度之后的很长时间,通常都不会再有特别明显的升高趋势。这一现象要得益于汽车发动机的水冷系统,它确保了发动机能够在安全合适的温度下连续长时间工作,而不会因为温度的无限升高需要开开停停。那么这个平衡降温的过程是怎么实现的呢?
  传统汽车内燃机的能量转换如何实现
  发动机是汽车上最重要的部分,车况的好坏与发动机的工况息息相关。运用简单的中学物理知识很容易理解汽车发动机的工作其实是一种内燃机的能量转换。把燃料的热值一步步的转换成机械能力。这里的燃料就是我们常见的汽油,柴油和乙醇汽油等等。但是在能量转换的过程当中,转换的效率其实是相当低的。即使是在当今汽车制造水平非常成熟的条件下,传统汽油机的热效率依然不尽如人意。在燃料的化学能通过燃烧变成热能进一步转化成机械能时,最高热效率只有40%左右,由此可见大部分的热量都损失掉了。如果这些损失掉的热量无法消耗,会使发动机温度一直升高。
  汽车发动机的最佳工况和水冷系统
  要想发动机的工作效率长时间保持在较高水准,发动机的工作温度就必须得到有效的控制。因为现代汽车发动机都有强制循环的水冷系统。该系统中包括了车主们熟知的节温器,水泵,散热器等等。它的整个工作流程可以简单理解为水泵作为动力来源,将加压后的冷却液送至整个水冷系统中循环。最后到达散热器后将多余的热释放到空气中,这就是我们常说的冷却系统的大循环。
  而小循环与大循环的区别就是不经过散热器,汽车刚刚冷启动时水冷系统完成的工作就是小循环,这样可以让发动机尽快到达最舒适的工作温度,以此达到燃油经济性。有一个常见的故障现象就是节温器的故障,如果节温器始终保持打开状态,水冷系统就会始终保持大循环,发动机升温慢,因而车主会感觉到车子突然特别耗油。与之相反一直关闭的话就更严重了,始终小循环却不散热,就会出现发动机水温过高,甚至造成拉缸等严重的故障。
  冷却液的重要性
  上文中我们提到了水温大多会保持在90多度,那很多车主就会觉得既然还没到水的沸点。冷却液可以换成水省钱,奉劝车主不要省冷却液。冷却液的冰点比水要低,沸点比水要高。很多性能车的设计水温会比家用车要高,甚至会达到110度,超过水的沸点。这是因为水温越高发动机的热效率就越高,对于提升汽车性能功不可没。但同时,设计水温越高对发动机的强度要求就越高,材料成本也就越高,所以说时一把双刃剑。在北方很冷的地方,冬天用水代替冷却液会结成冰,而且长时间使用自然水会产生严重的水垢堵塞在水管里影响散热。所以自来水一定不能代替冷却液,如果在温度适宜的情况下,可以用纯净水临时代替。
  纯净水不是矿泉水,纯净水不是矿泉水,纯净水不是矿泉水,重要的事情说三遍。
  综上所述,汽车水冷系统的正常工作让发动机始终维持在适宜的温度,以保证长时间的正常驾驶。
  这个问题有很多人回答了,本来我就不想回答了。但是我看了一下下面的回答,感觉很多人没有把这个问题说清楚,特别是发动机冷却强度的调节,只说了其中的一小部分。下面我来详细的给大家说一说发动机冷却系统是如何工作的,冷却强度又是如何调节的,是如何让发动机既能快速升温、又能长期保持稳定的温度。
  汽车上所使用的发动机是一种内燃机,它的本质是一种能量转化工具,即把燃料(汽油、柴油、乙醇、天然气等)的化学能转化为机械能。但是这个转化过程并不是一步就能完成的,而是首先把燃料燃烧,把燃料内部储存的化学能以热能的形式释放出来,然后热能再推动发动机的曲柄连杆机构旋转做功,转化为机械能对外输出。大家都知道,推动汽车行驶的是机械能而不是热能,所以燃料的化学能转化为热能再转化为机械能就是内燃机的基本工作原理。
  那么燃料燃烧后释放出的热能能完全转化为机械能吗?答案是不能,所有的能量转换过程都必然伴随着能量的损失。对于汽车发动机来说,转化的效率还相当的低(通常把这个转换效率称为发动机热效率)。对于汽油机而言,现在最先进的汽油机最高热效率也只有41%,也就是说,汽油机燃烧1kg的汽油所产生的热量,最多只有41%的热量转化为机械能用来推动汽车行驶,其余的热量都白白浪费掉了;而我们在日常行驶中,发动机的平均热效率也就在30%左右。对于柴油机而言,热效率能稍高一些,最高可以达到45%左右,日常行驶平均可以达到35%左右,这也是柴油车油耗更低、经济性更好的原因之一,所以很多特别注重经济性的卡车都使用柴油机,在欧洲很多乘用车也使用柴油机,这是与中国最大的不同。
  那么燃料燃烧后多余的热量哪儿去了呢?这些热量一小部分用来保持发动机正常的工作温度,其余的都需要散发到周围的空气中去,这就是汽车在夏季成为一个个"热岛"的主要原因。那么如何让发动机在任何工况下都能保持正常的温度,并且快速有效的将多余的热量散发到空气中,这就是发动机冷却系统的功劳了。
  首先来看看发动机的正常工作温度是怎么回事。发动机在工作时,燃烧室内的最高温度可以达到2000 C,而环境温度一般在-30 ~30 C之间,那么该如何平衡这种温度差呢?工程师在长期的实践中发现,如果能把发动机的温度控制在80 C~90 C之间,就可以把燃烧室的温度控制在500~600 C左右,在这种状态下燃料在燃烧室内的燃烧状态最好,发动机的热效率和各方面性能都处于最佳状态,所以80 C~90 C就是所谓的发动机正常工作温度。当然现在有些高强化的发动机工作温度可以达到100 C以上,比如说轿车使用的汽油发动机正常工作温度一般在95 C~105 C之间,卡车使用的高强化柴油发动机正常工作温度一般在85 C~95 C之间(个别也有更高的,比如带有热管理系统的玉柴发动机)。
  如果发动机温度过高或者过低会怎么样呢?前文说过,发动机最佳的工作温度区间就是80 C~90 C,发动机上各种零部件的最佳工作温度和配合间隙都设计在这个区间,比如活塞与气缸之间的间隙、活塞环的开口间隙等等,同时机油的最佳工作温度也在这个温度范围内。如果温度过低的话,会导致润滑油粘度增大,发动机磨损加剧,有数据表明,发动机80%的磨损量都是在低温启动时造成的;如果发动机温度过高的话,会导致润滑油粘度下降,润滑不良,零部件间隙减小甚至消失,最终造成拉缸、化瓦等严重的机械故障。所以发动机温度过高或者过低都会对发动机使用寿命造成很大的影响。
  那么如何保持发动机正常的工作温度呢?这就需要在发动机上安装冷却系统。在汽车上冷却系统的作用就是让发动机在所有工况下都保持在正常的温度范围内。不仅仅是给发动机散热,同时也要防止发动机过冷,此外还要在冷启动时让发动机快速升温,尽快达到正常的工作温度。
  根据冷却介质的不同,发动机的冷却方式分为风冷式和水冷式两种。风冷式只在一些特种车辆、部分工程机械以及摩托车上使用,总体来说使用范围较小,对发动机的温度控制也不够精确,在汽车上已经很少使用了。现在的汽车上绝大多数使用的都是水冷式冷却系统。虽然名字叫做"水冷",但其实冷却介质并不是水,而是一种具有防冻和防沸功能的特殊冷却液,它具有比热容大、沸点高、冬季防冻等特点,能够满足现在高强化发动机的使用需求。在正常使用情况下是严禁加水的,否则会导致冬季结冰、发动机高温 沸腾等严重的故障。
  发动机的水冷系统学名为强制循环水冷系统,系统结构包括水泵、散热器、冷却风扇、节温器、补偿水桶、发动机机体和气缸盖中的水套以及其他附加装置等,它的工作原理比较简单:水泵是冷却系统中的动力元件,它将冷却系统中的冷却液加压,使之在系统中循环流动。冷却液从气缸壁吸收热量之后温度升高,然后向上流入气缸盖,最后流入散热器,散热器将冷却液的热量散发到周围的空气中。为了加快散热,通常使用风扇来给流过散热器的空气加速。冷却后的冷却液从散热器底部重新流入水泵,继续参与循环。就这样冷却液源源不断的循环流动,将燃料燃烧后多余的热量带走并散发出去。
  如果冷却系统仅仅是这样工作的话,它是不能满足汽车工作需求的,因为发动机在不同工况下产生的热量是不一样的,需要散发出去的热量也是不一样的。比如发动机在冷启动时,需要迅速提升发动机温度,此时的发动机需要保温,尽可能少的散热;在汽车低速低负荷运转时,需要保持发动机温度不降低,此时需要维持一定的冷却强度;在发动机高速高负荷工况下,需要冷却系统最大限度的把多余的热量散发出去,避免发动机高温,此时冷却系统需要全负荷工作,等等。为了满足发动机各种工况下的冷却需求,因此在冷却系统中设计了冷却强度调节装置,它可以调节发动机在不同工况下的冷却强度,让发动机尽可能的保持在正常工作温度范围内。常见的冷却强度调节装置有百叶窗、节温器、电动风扇和风扇离合器等,这些装置才是冷却系统的核心技术。发动机能快速升温、又能长期保持稳定的温度,就是这些装置在起作用。
  1、百叶窗:很多老司机应该能记得,在上世纪八九十年代的解放141、东风140等汽车上,都有一个百叶窗调节器。在夏天把百叶窗全部打开,加强水箱的散热;在冬天把百叶窗关闭,让水温上升的更快。所以百叶窗的作用就是调节流过散热器的空气流量,当它开启时,空气可以全部流过散热器,散热强度高;当它关闭时,空气无法流过散热器,散热强度低。不过现在的汽车已经很少使用百叶窗了,更多的使用电子风扇和风扇离合器来调节散热器空气流速和流量。
  不过百叶窗也并没有完全绝迹,在部分车型上仍在使用,并且越来越智能化,一般使用电控模块根据发动机的温度来调节百叶窗的开启角度。比如在宝马车上使用的智能型百叶窗,它由一个电控单元控制,在发动机水温较低时自动关闭,使发动机快速升温;然后会随着发动机温度的升高,逐渐增大百叶窗的开启角度,使更多的空气流经散热器,加强发动机的散热。此外还有福克斯ST等车型上的进气风冷格栅主动关闭系统,其实就是电控百叶窗。
  2、节温器:节温器是发动机上最重要的冷却强度调节装置,它的作用是随发动机负荷和水温的大小而自动改变冷却液的流量和循环路线,保证发动机在适宜的温度下工作。当它关闭时,冷却水在发动机中封闭运行,不流经散热器,其水流路线短,散热强度小,称为水冷却系的小循环,此时发动机可以快速升温;当它开启时,冷却水流经散热器,其水流路线长,散热强度大,称水冷却系的大循环,此时发动机温度上升较慢。不过发动机在实际运行时,大小循环一般是同时存在的。
  发动机的大循环和小循环水流量能差多少呢?对于普通的家用车来说,一般冷却系统中冷却液的总量大约是6升,在小循环时在发动机中封闭运行的冷却液大约是2升,另外的4升在散热器中。如果节温器损坏,比如它不开启了,发动机中就只有2升冷却液冷却发动机了,显然是不够的,所以发动机就会高温、开锅;如果节温器始终卡死在开启的位置上,那么发动机就要加热全部的6升冷却液,并且热量还会源源不断的通过散热器散发出去,所以发动机的水温不容易升高,长时间处于冷态,会导致发动机磨损加剧。
  早期的节温器都是机械式的,利用石蜡受热膨胀的原理来开启和关闭阀门,从而来控制冷却液的大小循环。现在有越来越多的车型采用了电子节温器,它的工作原理与石蜡式节温器是一样的,只是感温和控制元件采用了电子元件,控制更精准。此外,在节温器上还标注了它的开启温度,对于某些柴油机来说,节温器还分为高温型(82 C开启)和低温型(75 C开启)两种,一般在夏季使用低温型,尽早让冷却系统开启大循环,可以避免发动机过热;在冬季使用高温型,让大循环开启延迟,让发动机尽快升温。如果在冬季仍然使用低温型的节温器,发动机也会出现过冷的故障。
  3、电子风扇:在汽车散热水箱的后面一般都会有一到两个风扇,它的作用是让更多的空气流经散热器,增强散热器的散热能力,加快冷却液的冷却速度。现在的乘用车上基本都是使用电子风扇,用电机来驱动风扇的旋转,由发动机控制单元来控制它的启停以及调节转速的高低。在发动机温度低时不启动,在发动机超过正常温度时开始启动,并且温度越高转速越快,对水箱的散热作用就越大。如果由于某种原因导致风扇停转了,发动机就会高温;如果在水温正常的情况下风扇仍然高速旋转,一般是温控器、发动机控制单元或者相关的线路出故障了。此外现在的发动机上都有一种保护机制,当电子风扇控制系统收不到任何信号或者信号错误时,会强制风扇高速旋转,以加强散热,避免发动机高温。
  4、风扇离合器:在商用汽车上,比如自卸卡车、半挂车、部分工程机械等,它们的冷却风扇是由曲轴直接驱动的,风扇的转速也与曲轴同步,它的冷却强度是非常大的。为了能更好的控制风扇转速,通常在曲轴和风扇之间通过一个风扇离合器实现来柔性连接。这个风扇离合器一般是硅油式的,硅油具有受热膨胀、粘度增大的特点。当发动机水温较低时,硅油粘度低,风扇与曲轴的结合强度较低,虽然曲轴高速旋转,但是风扇转速却较低,发动机冷却强度较小,可以快速升温;当发动机水温较高时,硅油粘度增大,风扇与曲轴几乎完全结合为一体,随曲轴高速旋转,发动机冷却强度大,避免发动机过热。判断风扇离合器是否正常的一个方法就是在发动机温度较高时用手转动风扇,如果转动阻力较大说明风扇离合器是正常的,如果转动很轻松就说明风扇离合器已经损坏,需要更换了。
  现在我们就可以来回答文章开头提出的问题了:当发动机冷启动时,节温器关闭,冷却系统处于小循环,同时风扇停止转动,百叶窗关闭,发动机加大喷油量,此时的发动机热效率是很低的,20%都不到,更多的热量用来给发动机升温,所以发动机可以在几分钟之内就把温度提高到正常工作温度;当发动机温度正常以后,冷却强度调节装置起作用,始终将发动机温度控制在一定范围内,并且会随着发动机负荷与温度的变化随时调节冷却强度,即使长时间行驶也不会出现温度过高或过低的情况。
  咱们汽车发动机的最大热效率,现在也就40%出头,平时的效率有30%就不错了。也就是说,烧了100块钱的油,最多也就40来块钱做了功推着车走(这里面有一部分被传统系统、刹车、电气设备浪费了),其他的都变成热能了。
  转化成热能浪费不说,你还得给它散热,不然这些热量散不出去,温度越来越高,高到材料强度都下降的时候,发动机就扛不住了。真要那样咱们开的就不是车了,而是一个移动的炸药包,说不定什么时候就"BOOM"了。
  除去干活的40%,60%的燃料都转化成热能,这里面大概有10%可以通过辐射散发出去,30%会随着排出去的高温尾气散发出去,剩下这20%左右的热量,我们就得通过冷却系统把它们转移,保证发动机工作时的温度不会太高。
  这就是为啥长时间开车,水温也不会升高,因为厂家设计好了冷却系统。
  这个冷却系统要让发动机维持在最佳工作温度,本身就包含了两点,第一是温度高时把多余的热量散发出去;第二是刚启动时,尽快让发动机升温。
  汽车冷却系统的具体原理就不多说了,咱们可以把它想象成电脑上的水冷散热器。刚开机时不开水泵,所以温度很快上来;当温度高了以后打开水泵,冷却液循环起来就把多余的热量带走;当发动机强度更高的时候,提高冷排的风扇转速,可以排走更多的热量,让核心部件的温度一直稳定在一个范围。
  我是学汽车出身,我可以告诉你很形象的比喻一下,发动机就像人一样,它有一个最适合的工作温度,人体的最适宜温度37度,发动机的最适宜工作温度在97度左右。温度过低,发动机内的机油不流动发动机的油耗会高,温度过高,发动机会爆死拉缸。所以工程师在设计的时候会最快的速度让发动机温度上升,在他最适合的温度的时候,用大循环,并且用外界的风扇给它散热,在它温度比较低的时候,小循环,外面的风扇还有其他的一些冷凝器,是不工作的,这样可以起到快速提高水温的作用,等到工作温度超过97度,它会变成大循环,包括风扇会帮助他散热,包括汽车行驶的时候空气的温度也会帮助他散热。发动机水温是最重要的一个参数,水温过高或长时间的水温过低都是不正常的现象,需要去4s店做检测,尤其水温过高,发动机水温灯,如果爆灯了,是一定要停止行驶的,继续行驶的话,发动机很有可能会开缸大修,非常非常的麻烦,希望可以帮助你
  这个问题先要了解汽车发动机的构造。现在汽车发动机属内燃机。不管用什么燃料燃烧,(汽柴油,乙醇,天燃气等等),由于缸内燃烧势必产生大量热量。
  而发动机缸套活塞如果温度过高肯定会损坏的。那么,设计者就利用水来降温。一般发动机水温控制在100 以内,此时燃油燃烧最完全,做功最大。油耗最低了。超过100 就是通常所说的开锅。
  为了使发动机快速升温至工作温度,但又不开锅,设计者设计了水循环系统。其中包括水箱,水泵,风扇,节温器等零部件。
  当冷车发动时,为使发动机快速升温,此时节温器关闭只是小循环,几分钟后,随着发动机温度升高,节温器热敏电阻逐步打开,走大循环,此时水泵把发动机内的水与水箱水循环,保持发动机正常水温。如果过高,水扇会工作带走水箱部分温度。这就是为什么发动机水温几分钟升高后,而不再增高的原因。
  另外,为快速升温,还设计了怠速提升阀,当水温未起来时,自动提高发动机转速,当温度正常后,转速自动降低。
  老司机都知道,原来老汽车没有装节温器时,发动机温度,特别是冬季很难升高,而现在汽车水温升温很快其实就是节温器的作用。
  正是由于节温器,水箱,风扇,水泵等调节作用,使汽车发动机处于所需的工作温度。如果这些东西损坏,会导致水温要么过低,要么过高。
  明白了吧?
  对于经常开车的人,都知道在开车途中要留意仪表盘上的水温指示,以便及时掌握爱车在运行时散热系统是否工作正常。现在大多数车辆在仪表上都设计了水温表,既使没设计水温表的车辆,在仪表上也设有水位过低指示灯及水温过高指示灯。
  汽车水温通俗理解就是,指发动机运行时散热系统内冷却液的温度。在正常情况下,散热系统的水循环是分小循环和大循环两个时段进行的。
  小循环是指发动机刚运行时,由于冷却液温度低还未达到节温器所设定的开启温度,此时节温器处于完全关闭状态;小循环为:冷却液 水泵 缸体水道 暖风水箱 缸体水道 水泵,如此往复循环,这也是汽车水温为什么几分钟就能升温的原因。
  大循环是指发动机运行时,由于冷却液温度不断上升,当温度到达节温器所设定开启温度范围时,此时节温器完全开启;大循环为:冷却液 水泵 缸体水道 节温器 上水管 水箱 下水管 水泵,如此往复循环散热,同时小循环也在同步运行。
  在大循环过程中又分两个阶段:
  ①当车辆中高速运行时,由于水箱在迎头风的作用下,散热效果不亚于电子扇;此时在车辆不开空调的情况下,水温基本上达不到电子扇开启的温度。特别是在冬季外界气温低时,车辆在中高速行驶时,水温低于节温器开启温度后,节温器关闭,散热系统再次进行小循环模式,从而保障发动机正常温度以及车内暖风接近于恒温运行。
  ②当水温高于温控开关所设定温度时,电子扇控制线路闭合,散热风扇开启运行模式辐助水箱散热;当温度低于温控开关所设定温度时,电子扇停止运转,从而有效控制发动机散热系统的温度在规定的范围内。
  这就是汽车长时间开车而水温不怎么再升高的缘故。
  小循环&大循环
  燃油动力汽车水温的快速上升与高温后的恒温,依靠的正是冷却系统的「两路切换」,首先来了解一下冷却系统的功能与结构特点。
  1:燃油车装备的发动机是内燃式热机(下文简称发动机),这是一种可以将热能转化为机械能的机器。转化的原理是通过喷射燃油并混合空气送至发动机的燃烧室,通过压缩冲程使空气升温蒸发液态燃油,之后通过火花塞以高压电电出电弧引燃混合油气。油气的瞬间燃爆本质为化学反应,反应过程中分子的无规则剧烈运动会产生动能与极高的温度;汽油的火焰温度理论值为1200 ,压燃试柴油机的火焰温度高达1800 。
  2:如上所述,内燃式热机的运行是依靠高热能转化为有效功,但是热能并不会完全转化为动力。因为发动机在运行中必然会因进排气冷却以及运动磨损消耗掉很多动力,其中各种冷却损耗会非常夸张且会不间断的进行冷却。因为热力学第二定律说明了热能会从高温环境或物体,无序的传递至低温环境或物体;而发动机机体的温度总不会达到火焰温度的超高温,所以这些金属材料会不断吸收热能直至融化。
  重点1:发动机机体绝不允许融化
  内燃式热机的结构非常复杂,活塞以极高频率的往复运转会与缸套产生物理接触,为保证接触运动状态下的磨损可控,两者的制造精度都会非常之高。而如果因高温导致两者融化变形,那么在运动过程中很有可能造成活塞卡滞导致发动机总成报废;所以将发动机温度控制在某一个高温标准则是稳定运行的基础,这一标准需要满足磨损程度的最小化,以及热能转化动能(热效率)的最大化,普通代步车的温度标准基本在85~120 之间,实现温度恒定的基础则是冷却系统,结构特点如下所示。
  冷却系统运行原理非常简单,散热水箱在车头位置,位于中网(进气格栅)的后部;车辆行驶中的自然风冷可以有效的为水箱散热,同时风扇也会为水箱散热。于是贮存大量冷却液的水箱则等于全时被风冷降温,箱体的温度是足够低的;那么冷却液在循环过程中达到发动机缸盖的位置吸收了大量的热,之后达到水箱后则会被低温水箱吸收热能实现降温。温度合理后再次循环至缸盖则能吸收同样的热能,这种往复循环则能够把发动机机体的温度控制在恒定的标准范围内,这就是内燃式发动机恒温的原理。
  说明:前置散热风扇总会有两个,启动之后往往只有一个风扇运转,这并不是故障。因为两组风扇中只有一个在大循环时正常运转,另一个备用风扇会在长途高负荷驾驶时发动机水温超过预设值后参与散热;日常短途代步一般不会激活备用风扇,当然有一些车辆在打开A/C开关用冷空调时也会激活备用风扇,因为压缩机会增加发动机的运行负荷。所以只有一个风扇运转是正常现象,不用担心。
  重点2:大小循环的区分
  上述内容为汽车发动机达到热机状态后的正常运行状态,此时冷却液会从缸盖吸收大量的热能,冷却程度非常夸张并不是适合冷启动阶段使用。原因可参考第一节关于【过度冷却】的描述,冷启动时发动机机体以及冷却液的温度本就很低,如果用大循环冷却则会吸收大量的热能,造成只有少量的热能可以转化为动力,结果自然是汽车动力差的一塌糊涂。所以在冷启动阶段为了保证车辆的动力体验合格,此时会将冷却液调整为小循环状态,结构特点参考下图。
  小循环只是让冷却液经过缸盖,这一阶段发动机机体的温度会快速上升,高温后能够保证热效率也就是动力的提升。同时少量冷却液也会快速的升温,高温冷却液会融化掉节温器内的石蜡,石蜡逐渐膨胀挤压并关闭小循环路径,此时冷却液整体的温度会缓慢上升;直到石蜡被高温作用到完全关闭小循环路径,之后进入大循环时冷却液与机体都已经达到了理想的高温状态,发动机则能够以最佳热效率体现性能与低油耗了。
  总结:冷却系统必须有两组循环方式,否则发动机冷机和热机状态切换的速度会很慢,用车体验与用车成本会大大提升。如环境温度过低冷却液很难切入大循环,如没有小循环模式可想而知这些车会不会很好开了。
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