冷卻系的主要功用是把受熱零件吸收的部分熱量及時(shí)散發(fā)

1、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與維修精品課第九章 冷卻系冷卻系的主要功用是把受熱零件吸收的部分熱量及時(shí)散發(fā)出去，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。 冷卻系按照冷卻介質(zhì)不同可以分為風(fēng)冷和水冷，如果把發(fā)動(dòng)機(jī)中高溫零件的熱量直接散入大氣而進(jìn)行冷卻的裝置稱為風(fēng)冷系。而把這些熱量先傳給冷卻水，然后再散入大氣而進(jìn)行冷卻的裝置稱為水冷系。由于水冷系冷卻均勻，效果好，而且發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)噪音小，目前汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上廣泛采用的是水冷水冷卻系是以水作為冷卻介質(zhì)，把發(fā)動(dòng)機(jī)受熱零件吸收的熱量散發(fā)到大氣中去。目前汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上采用的水冷系大都是強(qiáng)制循環(huán)式水冷系，利用水泵強(qiáng)制水在冷卻系中進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)。它由散熱器、水泵、風(fēng)扇、冷卻水套和溫度調(diào)節(jié)裝置

2、等組成散熱器內(nèi)的冷卻水加壓后通過氣缸體進(jìn)水孔壓送到氣缸體水套和氣缸蓋水套內(nèi)，冷卻水在吸收了機(jī)體的大量熱量后經(jīng)氣缸蓋出水孔流回散熱器。由于有風(fēng)扇的強(qiáng)力抽吸，空氣流由前向后高速通過散熱器。因此，受熱后的冷卻水在流過散熱器芯的過程中，熱量不斷地散發(fā)到大氣中去，冷卻后的水流到散熱器的底部，又被水泵抽出，再次壓送到發(fā)動(dòng)機(jī)的水套中，如此不斷循環(huán)，把熱量不斷地送到大氣中去，使發(fā)動(dòng)機(jī)不斷地得到冷卻通常，冷卻水在冷卻系內(nèi)的循環(huán)流動(dòng)路線有兩條，一條為大循環(huán)，另一條為小循環(huán)。所謂大循環(huán)是水溫高時(shí)，水經(jīng)過散熱器而進(jìn)行的循環(huán)流動(dòng)；而小循環(huán)就是水溫低時(shí)，水不經(jīng)過散熱器而進(jìn)行的循環(huán)流動(dòng)，從而使水溫升高。 1.散熱器功用：增

3、大散熱面積，加速水的冷卻。冷卻水經(jīng)過散熱器后，其溫度可降低1015，為了將散熱器傳出的熱量盡快帶走，在散熱器后面裝有風(fēng)扇與散熱器配合工作。 散熱器又稱為水箱，由上水室、散熱器芯和下水室等組成。散熱器上水室頂部有加水口，冷卻水由此注入整個(gè)冷卻系并用散熱器蓋蓋住。在上水室和下水室分別裝有進(jìn)水管和出水管，進(jìn)水管和出水管分別用橡膠軟管和氣缸蓋的出水管和水泵的進(jìn)水管相連，這樣，既便于安裝，而且當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)和散熱器之間產(chǎn)生少量位移時(shí)不會(huì)漏水。在散熱器下面一般裝有減震墊，防止散熱器受振動(dòng)損壞。在散熱器下水室的出水管上還有放水開關(guān)，必要時(shí)可將散熱器內(nèi)的冷卻水放掉。 散熱器芯由許多冷卻管和散熱片組成，對(duì)于散熱器芯應(yīng)

4、該有盡可能大的散熱面積，采用散熱片是為了增加散熱器芯的散熱面積。散熱器芯的構(gòu)造形式有多樣，常用的有管片式和管帶式兩種。 管片式散熱器芯冷卻管的斷面大多為扁圓形，它連通上、下水室，是冷卻水的通道。和圓形斷面的冷卻管相比，不但散熱面積大，而且萬一管內(nèi)的冷卻水結(jié)冰膨脹，扁管可以借其橫斷面變形而避免破裂。采用散熱片不但可以增加散熱面積，還可增大散熱器的剛度和強(qiáng)度。這種散熱器芯強(qiáng)度和剛度都好，耐高壓，但制造工藝較復(fù)雜，成本高。 管帶式散熱器芯采用冷卻管和散熱帶沿縱向間隔排列的方式，散熱帶上的小孔是為了破壞空氣流在散熱帶上形成的附面層，使散熱能力提高。這種散熱器芯散熱能力強(qiáng)，制造工藝簡(jiǎn)單，成本低，但結(jié)構(gòu)剛

5、度不如管片式大，一般多為轎車發(fā)動(dòng)機(jī)采用，近年來在一些中型車輛上也開始采用。對(duì)散熱器的要求是，必須有足夠的散熱面積，而且所有材料導(dǎo)熱性能要好，因此，散熱器一般用銅或鋁制成。 目前汽車發(fā)動(dòng)機(jī)多采用閉式水冷系，這種冷卻系的散熱器蓋具有自動(dòng)閥門，發(fā)動(dòng)機(jī)熱態(tài)工作正常時(shí)，閥門關(guān)閉，將冷卻系與大氣隔開。防止水蒸汽逸出，使冷卻系內(nèi)的壓力稍高于大氣壓力，從而可增高冷卻水的沸點(diǎn)。加注防銹，防凍液的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，為了減少冷卻液的損失，保證冷卻系的正常工作，采用散熱器貯水箱結(jié)構(gòu)（圖4-8）。貯水箱的上方用一根軟管通大氣，另一根軟管與散熱器的溢流管相連。當(dāng)散熱器內(nèi)蒸汽壓力升高到某一值時(shí)，其蓋上的壓力閥打開，冷卻液通過壓力

6、閥通過溢流管進(jìn)入貯水箱；當(dāng)溫度下降時(shí)，冷卻液又從貯水箱通過真空閥流回到散熱器內(nèi)部。這樣可以防止冷卻水損失。貯水箱內(nèi)部印有兩條液面高度標(biāo)記線，貯水箱內(nèi)的液面高度應(yīng)位于這兩種刻線之間。2 風(fēng)扇功用：提高通過散熱器芯的空氣流速，增加散熱效果，加速水的冷卻。風(fēng)扇通常安排在散熱器后面，并與水泵同軸。當(dāng)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)空氣產(chǎn)生吸力，使之沿軸向流動(dòng)。空氣流由前向后通過散熱器芯（圖4-10），使流經(jīng)散熱器芯的冷卻水加速冷卻。 車用發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇有兩種形式，軸流式和離心式。軸流式風(fēng)扇所產(chǎn)生的風(fēng)，其流向與風(fēng)扇軸平行；離心式風(fēng)扇所產(chǎn)生的風(fēng)，其流向?yàn)閺较颉］S流式風(fēng)扇效率高，風(fēng)量大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布置方便。因而在車用發(fā)動(dòng)機(jī)上得

7、到了廣泛的應(yīng)用。3 水泵功用：對(duì)冷卻水加壓，加速冷卻水的循環(huán)流動(dòng)，保證冷卻可靠。車用發(fā)動(dòng)機(jī)上多采用離心式水泵，離心式水泵具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、排水量大、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。離心式水泵主要由泵體、葉輪和水泵軸組成，葉輪一般是徑向或向后彎曲的，其數(shù)目一般為69片。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，水泵中的水被葉輪帶動(dòng)一起旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下，水被甩向葉輪邊緣，然后經(jīng)外殼上與葉輪成切線方向的出水管壓送到發(fā)動(dòng)機(jī)水套內(nèi)。與此同時(shí)，葉輪中心處的壓力降低，散熱器中的水便經(jīng)進(jìn)水管被吸進(jìn)葉輪中心部分。如此連續(xù)的作用，使冷卻水在水路中不斷地循環(huán)。如果水泵因故停止工作時(shí)，冷卻水仍然能從葉輪葉片之間流過，進(jìn)行熱流循環(huán)，不致于很快產(chǎn)生過熱。

8、4 冷卻強(qiáng)度調(diào)節(jié)裝置 冷卻強(qiáng)度調(diào)節(jié)裝置是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況和不同使用條件，改變冷卻系的散熱能力，即改變冷卻強(qiáng)度，從而保證發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常在最有利的溫度狀態(tài)下工作。改變冷卻強(qiáng)度通常有兩種調(diào)節(jié)方式，一種是改變通過散熱器的空氣流量；另一種是改變冷卻液的循環(huán)流量和循環(huán)范圍。 (1) 改變通過散熱器的空氣流量 通常利用百葉窗和各種自動(dòng)風(fēng)扇離合器來實(shí)現(xiàn)改變通過散熱器的空氣流量。百葉窗是調(diào)節(jié)空氣流量并防止冬季凍壞水箱，多用人工調(diào)節(jié)，也有采用自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的。自動(dòng)風(fēng)扇離合器是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度自動(dòng)控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)扇風(fēng)量以達(dá)到改變通過散熱器的空氣流量，它不僅能減少發(fā)動(dòng)機(jī)的功率損失，節(jié)省燃油，而且還能提高發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽

9、命，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲。(2) 改變通過散熱器的冷卻水的流量 通常利用節(jié)溫器來控制通過散熱器冷卻水的流量。節(jié)溫器裝在冷卻水循環(huán)的通路中（一般裝在氣缸蓋的出水口），根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷大小和水溫的高低自動(dòng)改變水的循環(huán)流動(dòng)路線，以達(dá)到調(diào)節(jié)冷卻系的冷卻強(qiáng)度。節(jié)溫器有蠟式和乙醚皺紋筒式兩種，目前多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)采用蠟式節(jié)溫器。蠟式節(jié)溫器。蠟式節(jié)溫器在橡膠管和感應(yīng)體之間的空間里裝有石蠟，為提高導(dǎo)熱性，石蠟中常摻有銅粉或鋁粉。常溫時(shí)，石蠟呈固態(tài)，閥門壓在閥座上。這時(shí)閥門關(guān)閉了通往散熱器的水路，來自發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋出水口的冷卻水，經(jīng)水泵又流回氣缸體水套中，進(jìn)行小循環(huán)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫升高時(shí)，石蠟逐漸變成液態(tài)，體積隨之增大，迫使橡膠

10、管收縮，從而對(duì)反推桿上端頭產(chǎn)生向上的推力。由于反推桿上端固定，故反推桿對(duì)橡膠管、感應(yīng)體產(chǎn)生向下反推力，閥門開啟，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫達(dá)到80以上時(shí)，閥門全開，來自氣缸蓋出水口的冷卻水流向散熱器，而進(jìn)行大循環(huán)。 膨脹筒式節(jié)溫器膨脹筒式節(jié)溫器是由具有彈性的、折疊式的密閉圓筒（用黃銅制成），內(nèi)裝有易于揮發(fā)的乙醚。主閥門和側(cè)閥門隨膨脹筒上端一起上下移動(dòng)。膨脹筒內(nèi)液體的蒸氣壓力隨著周圍溫度的變化而變化，故圓筒高度也隨溫度而變化。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在正常熱狀態(tài)下工作時(shí)，即水溫高于80，冷卻水應(yīng)全部流經(jīng)散熱器，形成大循環(huán)。此時(shí)節(jié)溫器的主閥門完全開啟，而側(cè)閥門將旁通孔完全關(guān)閉；當(dāng)冷卻水溫低于70時(shí)，膨脹筒內(nèi)的蒸汽壓力很小，使

11、圓筒收縮到最小高度。主閥門壓在閥座上，即主閥門關(guān)閉，同時(shí)側(cè)閥門打開，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)水套通向散熱器的水路，水套內(nèi)的水只能由旁通孔流出經(jīng)旁通管進(jìn)入水泵，又被水泵壓入發(fā)動(dòng)機(jī)水套，此時(shí)冷卻水并不流經(jīng)散熱器，只在水套與水泵之間進(jìn)行小循環(huán)（圖4-15），從而防止發(fā)動(dòng)機(jī)過冷，并使發(fā)動(dòng)機(jī)迅速而均勻地?zé)崞饋?；?dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水溫在7080范圍內(nèi)，主閥門和側(cè)閥門處于半開閉狀態(tài)，此時(shí)一部分水進(jìn)行大循環(huán)，而另一部分水進(jìn)行小循環(huán)。節(jié)溫器是冷卻系中用來調(diào)節(jié)冷卻溫度的重要機(jī)件，它的工作是否正常，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度影響很大，間接地影響了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能和耗油量，因此，節(jié)溫器不可隨便拆除。 發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸和氣缸蓋采用傳熱較好的鋁合金鑄成，為了增大散熱面積各缸一般都分開制造，在氣缸和氣缸蓋表面分布許多均勻排列的散熱片，以增大散熱面積，利用車輛行駛時(shí)的高速空氣流，把熱量吹散到大氣中去。 由于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)功率較大，需要冷卻的熱量較多，多采用功率、流量較大的軸流式風(fēng)扇以加強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻。為了有效地利用空氣流和