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冷卻系的主要作用是對發動機進行冷卻，維持發動機的正常工作溫度，保證發動機的正常工作。
發動機在工作過程中，汽缸與燃燒室內的氣體溫度可高達2073-2273k。直接與氣體接觸的缸體、缸蓋、活塞和氣門等，在高溫的作用下會因熱膨脹而破壞正常間隙，導致運動件受阻或者卡死，各機件因高溫而使機械強度降低甚至損壞，潤滑油因高溫失效而失去潤滑作用等。因此，必須在發動機上設置冷卻系，在發動機工作中對上述高溫機件進行冷卻，冷卻系雖不參與發動機的功能轉換，但卻是發動機正常工作必不可少的保證。
冷卻系在工作中冷卻強度不合適，也會影響發動機的正常工作。冷卻不足，會造成發動機過熱，導致發動機充氣量下降而影響發動機功率輸出。對于汽油機來說，還可能會造成早燃、爆燃和表面點火等不正常燃燒，同時，過高的溫度會使潤滑油黏度降低，導致機件磨損加劇。冷卻過度，會使發動機過冷，導致燃料蒸發困難，或已蒸發的燃料重又凝結。一方面會因燃燒不完全而造成發動機功率下降、油耗量增大，另一方面這些燃料油終會沿汽缸壁流入曲軸箱內，不僅沖刷了缸壁上的機油膜，還會稀釋潤滑油，使機件的潤滑效果變差。所以，冷卻必須適度。不論何種形式的冷卻系，除能滿足發動機在大熱負荷情況下的冷卻外，還必須能在發動機各種工況下，對冷卻強度進行調節，以維持發動機的正常工作溫度。
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