發(fā)動機冷卻系統(tǒng)綜述和構(gòu)造

1、發(fā)動機冷卻系統(tǒng)綜述和構(gòu)造導(dǎo)入、一般10KW以上的發(fā)動機必須設(shè)置專門的冷卻 系統(tǒng)、雖是輔助系統(tǒng)，但很重要、本章難點不多，但重點不少、與空調(diào)和暖風(fēng)系統(tǒng)密切相關(guān)、該系統(tǒng)的正確使用非常重要9-1 概述一、不設(shè)冷卻系導(dǎo)致發(fā)動機過熱的危害1、爆震2、早燃3、早燃性表面點火4、關(guān)機后繼續(xù)燃燒5、NOx排放增加6、活塞頂燒穿7、汽缸墊燒蝕8、間隙破壞，活塞卡死或拉缸9、排氣門卡死、折短、或撞壞活塞10、潤滑失效二、冷卻系統(tǒng)的功用： 1、及時散發(fā)機件本身的熱量。 2、使發(fā)動機在所有工況下都保持在適當(dāng)?shù)臏囟确秶?（75- 105），防止發(fā)動機過熱或過冷。 3、在發(fā)動機冷起動后使發(fā)動機迅速升溫，盡可能縮短 暖機時間

2、。 三、發(fā)動機對冷卻系統(tǒng)的要求：1、布置合理（1）、無局部過冷區(qū)（2）、無局部熾熱區(qū)（3）、無滴漏（4）、易維護(hù)2、強度適宜：（1）、強度不夠發(fā)動機過熱，則其中運動機件將因高溫膨脹而破壞正常配合間隙，或因潤滑油在高溫下失效而卡死；各機件因高溫導(dǎo)致機械強度降低甚至損壞；發(fā)動機工作過程因高溫導(dǎo)致吸氣量減少甚至燃燒不正常而使發(fā)動機動力性、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)下降等，因此發(fā)動機不可以在過熱條件下工作。（2）、強度太大發(fā)動機若過冷， 、則散熱損失增加，功率下降； 、對柴油機，機油粘度較大 ，摩擦功率損失較 大，導(dǎo)致發(fā)動機動力性、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)也降低；、對汽油機，已汽化的燃油又凝結(jié)并流到曲軸箱，稀釋了機油而影響潤滑，結(jié)

3、果也使發(fā)動機動力性、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)下降，磨損加??； 、另外，酸性腐蝕增加，汽缸磨損加?。ㄅe例）、積聚性工作粗暴；、排放惡化；、間隙增加；3、防漲壞和壓癟性能好：（防凍孔、彈性水套、膨脹箱、空氣蒸汽閥等）四、冷卻系統(tǒng)的類型1、按冷卻介質(zhì)分：（1）、空冷（風(fēng)冷）風(fēng)冷卻系的優(yōu)點：、結(jié)構(gòu)簡單，鏈接視頻、適應(yīng)溫度范圍寬， 對氣溫變化不敏感。、使用和維修方便。 主要缺點：、冷卻不可靠，、功率消耗大、噪音大、機油消耗大單缸機風(fēng)冷系統(tǒng)雙缸四沖程風(fēng)冷系統(tǒng)1.風(fēng)扇 2.導(dǎo)流罩 3.散熱片 4.氣缸導(dǎo)流罩 5.分流板（2）、水冷（液冷）、蒸發(fā)式 是利用冷卻水吸收熱量后一部分蒸發(fā)汽化，將熱量帶走而散發(fā)到大氣中去，屬于開式

4、冷卻系統(tǒng)。 蒸發(fā)式水冷卻系結(jié)構(gòu)簡單，對使用技術(shù)要求不高，常采用在小型內(nèi)燃機和某些固定式動力機上。其缺點是水的消耗量大，必須設(shè)置較大容積的水箱，工作中還需經(jīng)常加水。 、循環(huán)式 A、熱對流循環(huán)式（下頁） B、強制壓力循環(huán)式9-2 強制壓力循環(huán)式水（液）冷卻系統(tǒng)一、基本構(gòu)成二、主要工作部件1、水泵（1）功用水泵的功用是對冷卻水加壓，加速冷卻水在冷卻系中的循環(huán)流動。 （2 ）結(jié)構(gòu)一般采用離心式水泵，與冷卻風(fēng)扇同軸，并由風(fēng)扇皮帶輪帶動旋轉(zhuǎn)。發(fā)動機水泵水泵葉輪1-水泵外殼；2-葉輪；3-夾布膠木密封墊圈；6-水封皮碗；7-彈簧；8-襯墊；9-泵蓋；10-水封座圈；11-球軸承；12-水泵軸；13-半圓鍵；

5、14-凸緣盤；15-軸承卡環(huán)；16-隔離套筒；17-滑脂嘴；18-水封環(huán)；19-管接頭。（3）、工作原理2、散熱器 （1）、功用：散冷卻液、機油、變速油之熱。 （2）、類型分縱流式和橫流式兩種?？v流式主要組成部分分為上儲水室和下儲水室、散熱器芯。上儲水室頂部有加水口，用散熱器蓋蓋住?？v流式水箱散熱器橫流式水箱散熱器（3）、結(jié)構(gòu)鏈接視頻 散熱器上水箱的空氣蒸汽閥：加壓后的冷卻系統(tǒng)壓力可提高98196kPa，系統(tǒng)中水的沸點可高達(dá)120c，從而擴大了散熱器與周圍空氣的溫差，提高了散熱器的換熱效率。當(dāng)P水箱內(nèi)98.1+25-38KPa時,蒸汽閥打開;當(dāng) P水箱內(nèi)2-5 KPa時,空氣蒸汽閥打開.（動畫

6、鏈接汽車構(gòu)造3）蒸汽閥打開真空閥打開散熱器的副水箱（膨脹水箱）（鏈接汽車構(gòu)造3動畫）散熱器的副水箱（膨脹水箱）（工作過程見汽車構(gòu)造3動畫）3、風(fēng)扇（1）、功用（2）、軸流式、徑流式（離心式）、混流式 機械風(fēng)扇、電風(fēng)扇（3）、機械風(fēng)扇的硅油離合器風(fēng)扇葉片原理鏈接汽車構(gòu)造3動畫（3）、機械風(fēng)扇的機械式離合器4、節(jié)溫器（1）、功用：節(jié)溫器是控制冷卻水流動路徑的閥門。其作用是根據(jù)冷卻水溫的高低，打開或關(guān)閉冷卻水通向散熱器的通道，調(diào)節(jié)流經(jīng)散熱器的冷卻液的流量，控制冷卻系統(tǒng)的冷卻強度。其工作原理鏈接汽車工作3動畫水泵（2）節(jié)溫器的位置：出水節(jié)溫：節(jié)溫器裝置在發(fā)動機氣缸蓋上的出水口處、感知的水溫是整臺發(fā)動機

7、缸體里冷卻水的溫度。它的開啟和關(guān)閉使缸筒里的水溫變化較大，使電控直噴式發(fā)動機的噴油量也隨之大幅度變化，因而使發(fā)動機在冷機時的運轉(zhuǎn)出現(xiàn)波動。 進(jìn)水節(jié)溫：節(jié)溫器裝置在水泵的進(jìn)水口處，感知的水溫是節(jié)溫器周圍冷卻水的溫度，而不是整合發(fā)動機氣缸體里冷卻水的溫度。水量少，升溫快降溫也快，節(jié)溫器開啟頻率高，它的開啟和關(guān)閉不會使發(fā)動機缸體里冷卻水的溫度產(chǎn)生大的波動。所以把節(jié)溫器裝置在水泵的進(jìn)水口處的電控直噴式發(fā)動機，在冷機時發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)而不會產(chǎn)生波動。 進(jìn)水節(jié)溫還能縮短發(fā)動機暖機時間。 （3）、節(jié)溫器的類型蠟脂式、乙醚式（3）、乙醚式節(jié)溫器（3）、乙醚式節(jié)溫器液體式節(jié)溫器的工作原理（4）、蠟脂式節(jié)溫器（鏈接

8、視頻）1-主閥門；2-蓋和密封墊；3-上支架；4-膠管；5-閥座；6-通氣孔；7-下支架；8-石蠟；9-感應(yīng)體；10-旁通閥；11-中心桿；12-彈簧 常溫下石蠟呈固態(tài)，水溫低于349K（76）時，主閥門完全關(guān)閉，旁通閥完全開啟，由氣缸蓋出來的水經(jīng)旁通管直接進(jìn)入水泵，故稱為小循環(huán)。由于水只是在水泵和水套之間流動，不經(jīng)過散熱器，且流量小，所以冷卻強度弱。 當(dāng)發(fā)動機水溫達(dá)349K（76）以上時，石蠟逐漸變成液態(tài)，體積隨之增大，迫使橡膠管收縮，從而對中心桿下部錐面產(chǎn)生向上的推力。由于桿的上端固定，故中心桿對橡膠管及感應(yīng)體產(chǎn)生向下的反推力，克服彈簧張力使主閥門逐漸打開，旁通閥開度逐漸減小。 蠟脂式節(jié)溫

9、器蠟脂式節(jié)溫器4TSI發(fā)動機使用的雙循環(huán)冷卻系統(tǒng)采用雙節(jié)溫器控制，對于通過缸體和缸蓋的不同溫度的冷卻水產(chǎn)生一個分開的冷卻水導(dǎo)向，分別對缸體和缸蓋進(jìn)行大小循環(huán)控制。冷啟動時只在缸體內(nèi)開啟小循環(huán)，使得缸體快速加熱，高的缸體溫度有利于減小曲柄連桿機構(gòu)的摩擦，降低驅(qū)動磨損，同時缸蓋的大循環(huán)并不會受到干涉，因此冷卻性能更好，降低了進(jìn)氣溫度，同時提高了充氣效率。 9-2 水（液）冷卻系統(tǒng)（機油散熱器）大型柴油機機油散熱器玉柴4106機油散熱器9-3 冷卻系統(tǒng)的使用和保養(yǎng)一、分析設(shè)置冷卻系統(tǒng)但仍過熱的原因 1、冷卻液不足 2、節(jié)溫器失靈 3、水垢沉積過厚 4、散熱器通風(fēng)不暢 5、風(fēng)扇離合器或風(fēng)扇皮帶打滑 6

10、、有關(guān)傳感器失靈 7、電風(fēng)扇損壞 8、水泵流量不足、葉輪損壞 9、水路堵塞 10、長期過負(fù)荷 11、空氣蒸汽閥損壞 思考：過冷原因呢？二、寒冷環(huán)境注意事項 1、防止驟加冷液 2、防止速放熱液 3、采取適當(dāng)保溫措施 4、注意防凍 5、小心冬季高溫下驟然停機 6、禁止停機后馬上用冷水沖洗三、使用軟水 10mgCaO/L為1，8 為硬水， 8 為軟水四、及時清理內(nèi)部水垢 1、用專用清洗液 2、用自制清洗液：H2O(10kg)+NaOH(0.75kg)+ NaCO3(0.25kg)+Kerosene(0.25kg)五、及時清理外部塵土、污垢六、發(fā)動機因過熱而開鍋時，切不可將散熱器蓋馬上打開補充冷卻水，

11、因為密封加壓的強制循環(huán)水冷系的壓力高于環(huán)境大氣壓力，冷卻系中冷卻水的沸點高于100c（最高可達(dá)145c），如果立刻將高于100c的冷卻系壓力降低至環(huán)境大氣壓力，冷卻系中的熱水立即沸騰，大量的熱蒸汽涌出會燙傷人。七、注意儲水箱水位，及時、正確添加八、注意皮帶松緊度、磨損、開裂情況，注意儀表讀數(shù)，注意離合器接合與分離情況，注意報警信號九、正確使用防凍液1、防凍液的作用：散熱介質(zhì)，防凍（-15-60c），防銹，防沸騰（常壓下106c），防水垢，防塑料、橡膠件的溶脹和老化，減少蒸發(fā)損失，提高功率，降低燃油消耗率2、防凍液的主要成分（1）、防凍劑乙二醇（廣泛應(yīng)用）、乙醇、甘油2、防凍液的主要成分（2）、

12、緩蝕劑（防銹劑） 發(fā)動機冷卻系統(tǒng)使用了銅、鋁、鑄鐵、鋼、焊錫等金屬。乙二醇防凍液在長期工作中會引起冷卻系統(tǒng)的材質(zhì)腐蝕，腐蝕介質(zhì)是水和乙二醇。在防凍液中添加緩蝕劑，能有效地阻止冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生銹蝕。常見的緩蝕劑分為以下4類: 1）、無機化合物緩蝕劑。它包括偏硅酸鹽、磷酸鹽、鎢酸鹽、硼酸鹽、亞硝酸鹽和鉬酸鹽、苯甲酸鹽等。作為無機化合物緩蝕劑，可使金屬表面形成一層致密的鈍化膜。例如：加入0.05%0.03%的偏硅酸鈉可防止鋁制件的腐蝕。 2）、有機化合物緩蝕劑。常用的有三乙醇胺、苯并三氮唑、巰基苯并噻唑、有機磷酸鹽等，如僅添加0.1%0.5%的苯并三氮唑即可防止銅制構(gòu)件的腐蝕。 3）、復(fù)合配方緩蝕劑。不

13、同成分的金屬構(gòu)件需用不同的緩蝕劑，如：亞硝酸鈉對鋼、鑄鐵的緩蝕效果好，但會腐蝕焊料；三乙醇胺、磷酸鹽、有機磷酸鹽雖對黑色金屬緩蝕效果好，但會腐蝕黃銅、紫銅等；硅酸鹽是鋁金屬的優(yōu)良緩蝕劑，但極易水解，形成大量絮狀沉淀。這些單品種緩蝕劑雖成本較低，但難以滿足防凍液諸多方面的性能要求。所以一般采用具有協(xié)同作用的多種緩蝕物質(zhì)的復(fù)合配方，緩蝕劑總加入量為防凍液原液的0.5%5%。 4）、環(huán)保型配方緩蝕劑。完全采用有機型配方，成份中不含無機鹽，能在金屬表面形成一層致密而穩(wěn)定的保護(hù)膜。采用環(huán)保型配方緩蝕劑制成的防凍液同時具有易生物降解、低毒的特點，對環(huán)境無害的化學(xué)品，不會對水體及土壤生態(tài)造成破壞，具有通用性

14、好，能適合不同金屬材質(zhì)的發(fā)動機，可長年貯存，穩(wěn)定性好。 （3）、抗泡劑發(fā)動機在運轉(zhuǎn)過程中，會不可避免地發(fā)生振動，使空氣滲入防凍液而產(chǎn)生泡沫。這不利于熱的傳遞。溶于防凍液中的空氣對乙二醇有氧化作用，在使用中不希望有泡沫產(chǎn)生，因此必須加入適量的消泡劑。消泡劑可以使用硅酮、醇類和失水甘油醚等。比較好的消泡劑為烷基非離子型表面活性劑。消泡劑的濃度只要0.001%0.1%就能達(dá)到理想的消泡效果。（4）、著色劑在防凍液中加入無毒的水溶性著色劑，與一般的冷卻水區(qū)別，便于觀察冷卻系統(tǒng)中的防凍液是否泄漏;同時具有指示劑的作用，監(jiān)視防凍液的酸堿度變化。常用溴甲藍(lán)、酚紅、甲基紅等原料使防凍液呈現(xiàn)一定指示色，如果顏色

15、超過指示范圍，則表明防凍液呈酸性而失去防銹作用。著色劑的濃度（質(zhì)量）一般在0.01%0.05%。（5）、防凍液在工作狀態(tài)下由于溫度較高，微生物難以繁殖，但在貯存過程中可能引起微生物滋長，使防凍液發(fā)霉變質(zhì)。因此，需要加入微量的殺菌防霉劑，以保證防凍液在23年貯存期內(nèi)不霉變。常用的防霉劑有氯化鋅、糖酸、苯甲酸鈉，其中苯甲酸鈉的防霉效果比較理想。 （6）、緩沖劑防凍液在工作過程中，介質(zhì)會酸化，PH值會下降，使緩蝕劑效果降低，因此防凍液中需要添加緩沖劑，使防凍液的PH值穩(wěn)定在11之間。常用的PH調(diào)節(jié)劑有硼酸鹽、磷酸鹽和有機胺類。3、防凍液的名牌 我國目前執(zhí)行的是SH0521-1999乙二醇型發(fā)動機冷卻

16、液及其濃縮液標(biāo)準(zhǔn)。是參照ASTMD3306標(biāo)準(zhǔn)制訂的，該標(biāo)準(zhǔn)所屬產(chǎn)品分為濃縮液和冷卻液兩類，冷卻液按冰點分為-25號、-30號、-35號、-40號、-45號和-50號等幾個牌號。其主要技術(shù)指標(biāo)見下頁4、目前常用品牌的防凍液 1）、國際品牌：殼牌、美孚、愛溫、TCL、力士、德 爾西、英國嘉實多等（2）、國產(chǎn)品牌：上海滬立、北京長城、寧波金湯、武 漢東湖藍(lán)星、蘭州蘭煉、遼寧潤迪、北京（中 化）藍(lán)星等防凍液的技術(shù)指標(biāo)（5、防凍液的正確選用（1）、根據(jù)環(huán)境溫度條件選擇防凍液的冰點。根據(jù)當(dāng)?shù)囟咀畹蜌鉁剡x用適當(dāng)冰點牌號的防凍液，冰點至少應(yīng)低于最低氣溫10。如果是濃縮液，應(yīng)按產(chǎn)品說明書規(guī)定的比例加水稀釋。

17、例如：當(dāng)?shù)刈畹蜌鉁貫?30，則防凍液的冰點應(yīng)選擇在-40以下。 （2）、選購多用途長效防凍液。這類產(chǎn)品往往是有機型環(huán)保產(chǎn)品，具有冬天防凍、夏天防沸、長年防腐蝕、防水垢的功能。 （3）、選擇經(jīng)國家指定的檢測站檢測合格的正規(guī)知名企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品。合格的防凍液一般采用高純度、腈綸級乙二醇和高純凈去離子軟化水為原料，從源頭上確保防凍液的質(zhì)量；同時添加10多種添加劑，配方科學(xué)；工藝方面嚴(yán)格按照ISO質(zhì)量體系的要求組織生產(chǎn)，幾十道生產(chǎn) 工序一絲不茍，經(jīng)過過濾、滲透、滴定等質(zhì)量強化技術(shù)，保證產(chǎn)品具有優(yōu)良的綜合性能。在正式投入市場前進(jìn)行一系列質(zhì)量評定，包括臺架試驗、理化分析等，合格后才能投入市場。（4）、切勿貪

18、便宜購買雜牌劣質(zhì)防凍液（包括假冒偽劣產(chǎn)品）。而這些防凍液占到40%以上的市場份額，雖然價格相對便宜一些，但質(zhì)量難以保證，劣質(zhì)防凍液的主要原料是工業(yè)甲醇或各種雜醇等化工下腳料，其揮發(fā)性強，氣味刺鼻。出廠前只是對防凍液的冰點測定后即投放市場，這些沒有經(jīng)過正規(guī)檢驗的產(chǎn)品往往具有較強的腐蝕性，不但對發(fā)動機起不到保護(hù)作用，還會造成管路堵塞，缸體腐蝕等損害。 （5）、在購買防凍液時要找信譽好的商家，查看包裝上的廠名、廠址、 、生產(chǎn)日期、冰點、沸點等項目，向商家索要檢測報告、質(zhì)量保證書、保險以及使用說明書等資料。 （6）、國外最近研制出了丙二醇型防凍液，與乙二醇型防凍液比較，在熱傳導(dǎo)、冰點及橡膠相容性方面的

19、性能與乙二醇型防凍液相當(dāng)，但是在抗腐蝕、毒性及生物降解方面則有著乙二醇型防凍液無法比擬的優(yōu)勢。環(huán)保無水型丙二醇防凍液，冰點低至負(fù)68，沸點高達(dá)+187，具有優(yōu)良的抗沸、抗凍性能，但價格昂貴。6、使用防凍液注意事項（1）、如果發(fā)動機冷卻系原先使用的是水或換用另一牌號防凍液，在加入新的防凍液之前，要把原防凍液放凈，使用雙效合一的除垢除銹水箱清洗劑對冷卻系統(tǒng)徹底清洗。因為防凍液中加有除垢劑和清洗劑，使用前如果沒有對發(fā)動機冷卻系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)真的清洗，而直接加入防凍液后，發(fā)動機冷卻系統(tǒng)中原有的水垢與防凍液接觸后脫落，使防凍液變濁、變稠，甚至變色、變味，嚴(yán)重時堵塞水管、水道、或沉淀在水箱下部彎管接頭部位，造成散熱不良。 （2）、加注防凍液前，要對發(fā)動機冷卻系進(jìn)行全面徹底檢查，如有滲漏現(xiàn)象，應(yīng)及時排除后才能加注防凍液。應(yīng)隨車攜帶一些防凍液，以備短缺時補加。 （3）、禁止直接加注濃縮液。有些車主及修理人員誤認(rèn)為防凍液越純越好（乙二醇濃度越大越好），直接加注防凍液濃縮液，這樣做不但不能滿足防凍液對冰點的要求，反而會出現(xiàn)一些意想不到的現(xiàn)象，如濃度大、密度大、