冷卻系統(tǒng)小結(jié)

冷卻系統(tǒng)小結(jié)第一頁，共三十七頁，2022年，8月28日

主要內(nèi)容1發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)概述2發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)總體介紹3發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理4冷卻系統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)5冷卻系統(tǒng)新技術(shù)第二頁，共三十七頁，2022年，8月28日

一發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)概述1發(fā)動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，可燃混合氣在氣缸內(nèi)燃燒，其工作溫度高達(dá)2000°C，瞬時(shí)溫度可達(dá)3000°C左右，即使在怠速或中等轉(zhuǎn)速下，燃燒室的平均溫度也在1000°C以上。2冷卻系統(tǒng)的功用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，使發(fā)動(dòng)機(jī)在所有工況下都保持在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)，防止發(fā)動(dòng)機(jī)過熱，又要防止發(fā)動(dòng)機(jī)過冷。第三頁，共三十七頁，2022年，8月28日

發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻不足會(huì)造成：（1）發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常在過高溫度下工作，活塞剛度和強(qiáng)度會(huì)下降，容易發(fā)生變形或是折斷;（2）潤滑油燒蝕，最終會(huì)導(dǎo)致潤滑系統(tǒng)工作不良，使元件之間發(fā)生干磨擦，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命;（3）燃油的不正常燃燒，產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)的爆燃或早燃;過高的溫度使發(fā)動(dòng)機(jī)充氣系數(shù)降低，從而降低輸出功率。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻過度會(huì)造成：（1）過多的熱量被冷卻液帶走，使做功的熱量減小，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出減小，動(dòng)力輸出不足

（2）燃油霧化不良，還會(huì)使已霧化了的燃油順氣缸壁流入曲軸箱，這樣不僅會(huì)增加燃料消耗，而且進(jìn)入曲軸箱的燃料還會(huì)稀釋潤滑油，使?jié)櫥阅芟陆担瑫r(shí)還會(huì)加大冷態(tài)摩擦產(chǎn)生的噪聲;（3）冷卻系統(tǒng)水溫太低使發(fā)動(dòng)機(jī)零件的磨損增加。第四頁，共三十七頁，2022年，8月28日

二冷卻系統(tǒng)的總體介紹分類：1風(fēng)冷2水冷

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的水冷系統(tǒng)絕大多數(shù)均為強(qiáng)制水循環(huán)，其工作原理是：利用水泵提高冷卻液的壓力，強(qiáng)制冷卻液在發(fā)動(dòng)機(jī)中循環(huán)流動(dòng)。

冷卻系統(tǒng)組成部件：1發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體和汽缸蓋中的水套及其它附屬裝置2散熱器（中冷器，冷凝器）3冷卻水泵4節(jié)溫器5冷卻風(fēng)扇6膨脹箱

第五頁，共三十七頁，2022年，8月28日風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)第六頁，共三十七頁，2022年，8月28日風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)第七頁，共三十七頁，2022年，8月28日

水冷系統(tǒng)的組成及工作原理示意圖第八頁，共三十七頁，2022年，8月28日

三冷卻系統(tǒng)各部件結(jié)構(gòu)及工作原理（一）發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體和汽缸蓋中的水套及其它附屬裝置

1組成：發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體，水套，分水管（道），汽缸蓋水套2分類：順流式逆流式

3工作原理：分水管直接鑄在機(jī)體的分水道上，沿縱向有出水孔，并與機(jī)體水套相通，離水泵越遠(yuǎn)出水孔越大，其數(shù)目與汽缸數(shù)相同。第九頁，共三十七頁，2022年，8月28日冷卻水套第十頁，共三十七頁，2022年，8月28日

三冷卻系統(tǒng)各部件結(jié)構(gòu)及工作原理（二）（1）散熱器

1組成：進(jìn)水室出水室散熱器芯2分類：縱流式，橫流式（按冷卻液流動(dòng)方向）

管片式，管帶式，板式（按散熱器芯結(jié)構(gòu)形式）

圓管式，扁管式（按管的截面形狀）

單列式，雙列式，三列式（按散熱管列數(shù)）3工作原理：進(jìn)水室—散熱器芯—出水室，冷卻液在散熱器芯內(nèi)流動(dòng)，空氣在散熱器芯外通過

，散熱器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)熱交換機(jī)。

第十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日第十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日

三冷卻系統(tǒng)各部件結(jié)構(gòu)及工作原理（二）（2）中冷器（增壓發(fā)動(dòng)機(jī)）

1作用：降低進(jìn)氣溫度，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣效率，使用設(shè)計(jì)良好的中冷器可以額外多獲得5%-10%的動(dòng)力。2分類：風(fēng)冷式水冷式

3工作原理：同散熱器基本相同第十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日第十四頁，共三十七頁，2022年，8月28日

三冷卻系統(tǒng)各部件結(jié)構(gòu)及工作原理（三）（3）冷凝器（空調(diào)）

1作用：將壓縮機(jī)送出的高溫高壓的氣態(tài)冷媒冷卻并液化。2分類：風(fēng)冷式（水冷式蒸發(fā)式）

3工作原理：同散熱器基本相同第十五頁，共三十七頁，2022年，8月28日

三冷卻系統(tǒng)各部件結(jié)構(gòu)及工作原理（三）冷卻水泵1分類：a離心式水泵：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、排水量大、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。b電子水泵：發(fā)動(dòng)機(jī)熄火仍可以使冷卻水循環(huán)

2離心式水泵組成：泵體葉輪水泵軸

3工作原理：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)。第十六頁，共三十七頁，2022年，8月28日泵殼崩蓋葉輪泵軸第十七頁，共三十七頁，2022年，8月28日

三冷卻系統(tǒng)各部件結(jié)構(gòu)及工作原理（四）節(jié)溫器

1組成：主，副閥門，彈簧，蠟室（膨脹筒），支架，推桿等2分類：蠟式節(jié)溫器：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、排水量大、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。3工作原理：利用石蠟隨著溫度升高逐漸由固體變?yōu)橐后w并膨脹，帶動(dòng)主、副閥門移動(dòng)。4安裝位置：1發(fā)動(dòng)機(jī)出水口處（結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易排出氣泡）2散熱器的出水口處（結(jié)構(gòu)復(fù)雜，消除振蕩現(xiàn)象）第十八頁，共三十七頁，2022年，8月28日

水冷系統(tǒng)的組成及工作原理示意圖第十九頁，共三十七頁，2022年，8月28日蠟室支架推桿第二十頁，共三十七頁，2022年，8月28日

冷卻強(qiáng)度的調(diào)節(jié)第二十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日

三冷卻系統(tǒng)各部件結(jié)構(gòu)及工作原理（五）冷卻風(fēng)扇

1分類：普通風(fēng)扇電動(dòng)風(fēng)扇(單風(fēng)扇雙風(fēng)扇）

1變速器2發(fā)動(dòng)機(jī)3曲軸4皮帶1散熱器2溫度傳感器3導(dǎo)風(fēng)罩5冷凝器6散熱器7風(fēng)扇水泵軸4冷卻風(fēng)扇5直流電動(dòng)機(jī)6繼電器3工作原理：加速流經(jīng)散熱器的空氣流速，促進(jìn)散熱器散熱。第二十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日第二十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日冷卻液1組成：水（軟水）防凍劑（乙二醇）2作用：a防止冬季氣溫過低，冷卻系統(tǒng)中的水結(jié)冰，體積膨脹使發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體，缸蓋和膨脹箱脹壞。（含50%乙二醇的冷卻液冰點(diǎn)降為-35℃）b適當(dāng)提高了冷卻液的沸點(diǎn)（含50%乙二醇的冷卻液

沸點(diǎn)提升為105℃）c防銹劑和泡沫抑制劑

防凍劑：延緩或阻止發(fā)動(dòng)機(jī)水套壁及散熱器的銹蝕和腐蝕

泡沫抑制劑：減少泡沫的產(chǎn)生（泡沫妨礙水套壁散熱）第二十四頁，共三十七頁，2022年，8月28日

三冷卻系統(tǒng)各部件結(jié)構(gòu)及工作原理（六）膨脹箱

目前大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)都采用了防凍液作為冷卻液。防凍液冰點(diǎn)很低，可避免冬季使用中因結(jié)冰而導(dǎo)致散熱器、缸體和缸蓋被脹裂的現(xiàn)象；防凍液的沸點(diǎn)也要比水高，更有利于發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作。為防止防凍液的損失，冷卻系設(shè)置了膨脹箱，對(duì)散熱器內(nèi)的防凍液起到自動(dòng)補(bǔ)償?shù)淖饔谩Ｅ蛎浵湓O(shè)置于散熱器一側(cè)，通過橡膠水管與散熱器加水口處的出氣口相連。盡量靠近散熱器布置，使得水管長度最短；膨脹箱的高度要高于冷卻系統(tǒng)所有部件。當(dāng)冷卻液受熱膨脹至散熱器蓋的蒸氣閥打開時(shí)，部分冷卻液隨著高壓蒸氣通過水管進(jìn)入補(bǔ)償水桶；而當(dāng)溫度降低、散熱器內(nèi)產(chǎn)生真空時(shí)，

膨脹箱內(nèi)的冷卻液及時(shí)回流散熱器。

第二十五頁，共三十七頁，2022年，8月28日膨脹箱箱第二十六頁，共三十七頁，2022年，8月28日

四冷卻系統(tǒng)部分部件的設(shè)計(jì)計(jì)算流程圖第二十七頁，共三十七頁，2022年，8月28日

計(jì)算公式散入冷卻系統(tǒng)的熱量：第二十八頁，共三十七頁，2022年，8月28日計(jì)算公式單位時(shí)間內(nèi)所需冷卻水的量

第二十九頁，共三十七頁，2022年，8月28日

計(jì)算公式單位時(shí)間內(nèi)所需冷卻空氣的量

第三十頁，共三十七頁，2022年，8月28日散熱器設(shè)計(jì)散熱面積F第三十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日散熱器設(shè)計(jì)第三十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日冷卻風(fēng)扇設(shè)計(jì)

第三十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日5冷卻系統(tǒng)的新技術(shù)1雙節(jié)溫器冷卻系統(tǒng)：分別控制缸蓋和缸體的冷卻液循環(huán)，保持缸體的溫度比缸蓋的溫度稍高，這樣可以降低曲柄連桿機(jī)構(gòu)的摩擦，提高充氣效率，并且一定程度上可以減少爆震的傾向，以求更好地發(fā)揮出發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。

a溫度小于或等于87℃時(shí)：兩個(gè)節(jié)溫器都關(guān)閉，發(fā)動(dòng)機(jī)可以迅速升溫b溫度在87℃～105℃時(shí)：節(jié)溫器1打開，節(jié)溫器2關(guān)閉，缸蓋溫度保持在80℃，缸體溫度繼續(xù)上升c溫度在105℃以上時(shí)