發(fā)展背景
引擎在運轉過(guò)程中,汽車(chē)零部件受燃燒氣體及摩擦力的影響,不斷吸收熱量,在給定的工作條件下,這些熱量必須與吸熱過(guò)程相同的速度擴散到大氣中去,達到相對的平衡,維持發(fā)動(dòng)機給定的工作溫度。從體積結構上看,冷卻系統占了整個(gè)引擎的三分之一??梢?jiàn)冷卻系統是引擎正常運轉不可缺少的重要架構。形象的講:引擎工作在液體包圍之中。冷卻媒介的優(yōu)劣,直接影響引擎的性能。
早期的引擎冷卻僅僅是維持引擎能正常工作就可以了。二次世界大戰結束之后,美國的汽車(chē)制造商意識到:通過(guò)提高引擎的工作溫度,可以減少磨損和積炭。于是加裝了節溫器,使引擎的工作溫度恒定在85℃左右。隨著(zhù)時(shí)代的發(fā)展,汽車(chē)制造業(yè)的進(jìn)步,對冷卻媒介提出了更高的要求。很多高性能的汽車(chē),如:奔馳、寶馬更是要求配備原廠(chǎng)冷卻液。發(fā)達國家的火車(chē)機車(chē)冷卻系統的出水口溫度,更是高達120℃。提高引擎工作溫度,已成為提高引擎性能的重要手段。
傳統冷卻媒介的缺陷
水是冷卻媒介的一種。長(cháng)久以來(lái),選擇水作為冷卻媒介,主要是出于其安全,易取的特點(diǎn)。但水本身固有的缺陷,如:沸點(diǎn)低,結冰,腐蝕,水垢等,使其無(wú)法滿(mǎn)足現代引擎發(fā)展的需要。在百余年的汽車(chē)工業(yè)發(fā)展史上,經(jīng)歷了許多技術(shù)變革,但冷卻媒介卻從未得到根本的改變,始終離不開(kāi)水。過(guò)去,人們對冷卻系統內部工作狀態(tài)的認識是模糊的,當使用含水冷卻液時(shí),由于水的沸點(diǎn)低,以及產(chǎn)生的水蒸汽層阻礙導熱的原因,在氣缸工作時(shí)產(chǎn)生的高溫,熱量交換不出來(lái),使發(fā)動(dòng)機工作在過(guò)熱狀態(tài),導致產(chǎn)生預燃,爆震,引擎性能下降,油耗增加,故障率上升。很多汽車(chē)制造商,以冷卻系統增加壓力裝置,來(lái)緩解過(guò)熱“開(kāi)鍋”問(wèn)題,既增加了制造成本,又沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題,治標不治本。所有引擎只要使用含水冷卻媒介,都將受此危害。并且在冷卻系統管路內產(chǎn)生水垢、水銹,系統工作在高壓下,使冷卻系統壽命大幅縮短。
引擎在設計和使用上,冷卻媒介往往是習慣和依賴(lài)使用含水的冷卻液,這樣,引擎的工作溫度必須控制在100℃以下。通常是80℃~95℃之間。這是含水媒介的一個(gè)臨界狀態(tài),也是不得已而為之。引擎是
金屬制品,按理說(shuō),多承受高幾十度的溫度,是一點(diǎn)問(wèn)題沒(méi)有的。問(wèn)題是海拔在0高度時(shí),水的沸點(diǎn)只有100℃。也就是說(shuō):水溫超過(guò)沸點(diǎn)時(shí),引擎冷卻系統內產(chǎn)生大量的水蒸汽導致氣阻,引擎內部溫度高達幾百度,引擎的
曲軸抱死、卡環(huán)、甚至拉缸。實(shí)踐證明:使用含水的冷卻媒介,引擎始終工作在危險的狀態(tài),無(wú)法科學(xué)的設定引擎工作溫度。而采用提高引擎工作溫度來(lái)提高引擎性能,受到阻礙。所以講:使用和依賴(lài)含水的冷卻媒介是制約引擎高性能發(fā)展的障礙和誤區。
鑒于水媒介的種種弊端,上世紀90年代,歐美及發(fā)達國家,已成功開(kāi)發(fā)出無(wú)水冷卻液,最早為軍隊專(zhuān)用,以后賽車(chē)和高性能的汽車(chē)上開(kāi)始使用,已向民用普及。