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內容概述：
內燃機運行原理簡述水冷循環系統原理與極限溫度燃油汽車長時間行駛的發動機溫度有多高，高溫的發動機艙是否需要特殊的散熱，比如長途駕駛後打開引擎蓋散散熱；類似的問題是屢見不鮮，然而這些現象都不是故障，也都不會影響發動機的正常使用或增加磨損。
因為燃油汽車裝備的是「內燃機」，運行中必然會產生高溫，防凍冷卻液也會非常燙。
01內燃機的概念
Engine·發動機是個籠統的概念，類型包括電機、內燃機、外燃機、渦扇機、渦噴機等等。其中燃油汽車曾經使用過外燃機和內燃機，所謂外燃指在外部燃燒燃料產生熱能，從而推動發動機的活塞運轉而轉化動力，蒸汽機與斯特林熱機都屬於外燃機。這種機器的熱效率很高，但是因體積龐大所以不適用於汽車，運行概念如下。
【內燃機】則是把燃燒部分集成到發動機的內部，所謂的「燃燒室」（氣缸中的一部分空間）正是用於燃燒燃油產生熱能的空間。燃燒必然是產生很高的溫度，因為這種化學反應過程中會有分子的不規則劇烈碰撞，碰撞摩擦的過程會產生熱能，這是燃油汽車的動力本源，同時也是差生高高溫的基礎。
火焰的溫度總是很高，相信這點是不需要解釋的；燒水就是以燃燒產生的熱能，傳導至水中使其升溫，用大火可以在很短的時間內讓水沸騰，用大火也可以讓金屬熔化，內燃機為什麼不會熔化呢？
02水冷循環系統的概念
內燃機需要高標準的溫控冷卻系統，標準有兩路。
第一路是基礎的風冷散熱系統，不論多先進的燃油汽車都會有。比如前置散熱風扇（電子扇）正是風冷的基礎，有單個或一對電子扇組成的風冷系統，實際不是往前吹給水箱散熱，而是往後吹給機體散熱。
這是中由外至內的散熱方式，雖然單純依靠風冷起不到有效地溫控效果但是也很重要；因為內燃機是從內部吸熱並加熱機體材料，外部的溫度會低於底部。而熱能會傳導至低溫物體，也就是往低溫的外部傳導，那麼從外部散熱則能以加速吸熱的方式為機體內部降溫。
第二路是與風冷配合運行的水冷散熱系統，結構包括水箱、水泵、膨脹壺、暖風水箱，以及節溫器和水溫傳感器等零部件。風冷單元主要指前置水箱，不過進行風冷的不是電子扇，而是行駛中車頭直面前方的空氣；所謂的風阻其實指環繞在地面的空氣的阻力，前行中的汽車要不斷推開空氣，過程中必然會損耗動力。
但同時空氣也有吸熱與散熱的特點，在溫度低於水箱的前提下，空氣大量且快速地與水箱接觸則會持續的吸熱，這是為水箱散熱的基礎。
「水冷循環」的原理也非常簡單，防凍冷卻液會在水泵的增壓作用下在管路內循環，內燃機缸蓋是有循環水道的；燃燒做功（運行中）的內燃機會持續產生熱能，缸蓋則會吸收熱能，冷卻液流經缸蓋時又會吸收缸蓋的熱能使其降溫。最終流動到不斷被風冷降低的相對低溫水箱裡被水箱吸熱而降溫，再次流動到缸蓋後當然可以再次吸熱。
水冷系統說白了就是多次的熱傳導，以「吸熱·散熱·再吸熱」的流程周而復始，那麼既然有理想的散熱系統，為什麼發動機艙的溫度還是會很高呢？
溫度標準參考：
汽油燃燒火焰溫度1200℃防凍冷卻液理想溫度100℃左右燃燒產生的溫度實在是太高了，使用渦輪增壓系統的火焰溫度實際會更高；快速流動的防凍液能夠吸收熱能確實不假，但熱能傳導也是需要時間的。如果降低流速倒是能夠更有效的降溫，不過前提是點火做功的頻率也要降低。
正常行駛的發動機轉速是不是得在2500轉左右？轉速除以二是每分鐘燃燒做功的次數，也就是說以單次做功產生極高熱能為基礎，每分鐘要做功1250次。所以防凍冷卻液不可能有很低的溫度，正常熱車狀態下會有100℃左右，高性能汽車可以達到110-130℃。
重點：除散熱水箱的溫度會相對低以外，循環管路的溫度會很高，出水管部分會更高；因為這些水管也會吸熱，被加熱到與冷卻液溫度相同也沒有什麼奇怪的。
這點可以從汽車的暖風系統得到印證，燃油汽車的暖風依靠的是冷卻液加熱水箱，之後用鼓風機將外部的低溫空氣吹過水箱加熱後送入車內。如果水箱不是特別燙的話，則不會有充足的熱能快速的被低溫空氣吸收並升溫；水箱的溫度會非常接近冷卻液的溫度，那麼發動機艙是不是就和蒸房差不多了呢？
這就是發動機艙為什麼會很熱的原因，說白了這是燃油汽車的通病；至於是否會高溫損壞發動機的問題是不用擔心的，只要水溫表的指針穩定在中間，不論發動機艙有多熱都不用擔心。
如指針偶爾偏向高溫範圍則要即使更換防凍冷卻液，如難以升高到中線的話，問題排除氣溫過低的影響之後，升溫慢多為節溫器損壞，指針不動則多為水溫傳感器損壞，就是這樣了。
編輯：天和Auto-汽車科學島
天和MCN授權發布
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