陳家瑞《汽車構(gòu)造》發(fā)動機冷卻系統(tǒng)

一、冷卻系統(tǒng)的功用

使工作中的發(fā)動機得到適度的冷卻，并保持在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。

（80~90度）

第一節(jié)概述

目前一頁\總數(shù)二十八頁\編于十點二、不正常冷卻對發(fā)動機工作的影響1、過熱燃氣在燃燒過程中，氣缸內(nèi)氣體溫度高2000°，發(fā)動機零部件與高溫氣體接觸，將會造成氣缸和進氣管溫度過高，使進入氣缸的可燃混合氣因受熱而膨脹，充氣量↓，使得：目前二頁\總數(shù)二十八頁\編于十點①充氣系數(shù)↓，發(fā)動機功率↓；②機油因溫度過高，粘度↓，嚴重時，機油變質(zhì)，影響潤滑效果，機件磨損加?。虎鄹鳈C件因高溫而膨脹，破壞了正常的嚙合間隙，產(chǎn)生卡死現(xiàn)象。因此發(fā)動機應(yīng)及時冷卻。目前三頁\總數(shù)二十八頁\編于十點2、過冷①熱量散失過多，轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ臒崃俊β省?；②溫度低，機油粘度大，摩擦阻力↑，消耗功率大，起動困難；③燃油不易氣化，燃燒不充分，燃油消耗率↑，功率↓；④燃氣易凝結(jié)（在氣缸壁上），流入曲軸箱，不僅燃油消耗率↑，功率↓，而且機油粘度↓，潤滑效果變差，機件磨損加劇。目前四頁\總數(shù)二十八頁\編于十點三、冷卻系統(tǒng)的分類{水冷風冷目前五頁\總數(shù)二十八頁\編于十點水冷系與風冷系的優(yōu)缺點及適用范圍結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高冷卻效果差，不易控制，噪音大系統(tǒng)水冷系風冷系缺點優(yōu)點冷卻均勻，冷卻效果好，易控制結(jié)構(gòu)簡單，成本低，不存在“凍水箱”，“開鍋”問題目前六頁\總數(shù)二十八頁\編于十點四、水冷系統(tǒng)的組成

水冷卻系統(tǒng)是以水作為冷卻介質(zhì)，把發(fā)動機受熱零件吸收的熱量散發(fā)到大氣中去。目前汽車發(fā)動機上采用的水冷系大都是強制循環(huán)式水冷系統(tǒng)，利用水泵強制水在冷卻系中進行循環(huán)流動。目前七頁\總數(shù)二十八頁\編于十點

水冷系統(tǒng)由散熱器、水泵、風扇、冷卻水套、節(jié)溫器和補償水桶等組成。

目前八頁\總數(shù)二十八頁\編于十點目前九頁\總數(shù)二十八頁\編于十點冷卻水在冷卻系內(nèi)的循環(huán)流動路線有兩條，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，水經(jīng)過散熱器而進行的循環(huán)流動；而小循環(huán)就是水溫低時，水不經(jīng)過散熱器而進行的循環(huán)流動，從而使水溫升高。小循環(huán)大循環(huán)節(jié)溫器目前十頁\總數(shù)二十八頁\編于十點目前十一頁\總數(shù)二十八頁\編于十點乙醚折疊筒式節(jié)溫器主閥門開，側(cè)閥門關(guān)主閥門關(guān)，側(cè)閥門開目前十二頁\總數(shù)二十八頁\編于十點冷卻系統(tǒng)的大、小循環(huán)實質(zhì)

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)動機負荷大小和水溫的高低自動改變水的循環(huán)流動路線，以達到調(diào)節(jié)冷卻系的冷卻強度。

當發(fā)動機在正常熱狀態(tài)下工作時，即水溫高于90℃，節(jié)溫器閥門打開了通往散熱器的通道，同時關(guān)閉了通往水泵的旁通管，冷卻水全部流經(jīng)散熱器，形成大循環(huán)；當冷卻水溫低于80℃時，節(jié)溫器閥門關(guān)閉了通往散熱器的通道，同時打開了通往水泵的旁通管，水套內(nèi)的水只能由旁通孔流出經(jīng)旁通管進入水泵，又被水泵壓入發(fā)動機水套，此時冷卻水并不流經(jīng)散熱器，只在水套與水泵之間進行小循環(huán)，從而防止發(fā)動機過冷；當發(fā)動機的冷卻水溫在80～90℃范圍內(nèi)，通往散熱器的通道和通往水泵的旁通管均處于半開閉狀態(tài)，此時一部分水進行大循環(huán)，而另一部分水進行小循環(huán)。目前十三頁\總數(shù)二十八頁\編于十點五、冷卻液冷卻液：水+防凍劑（乙二醇）

汽車發(fā)動機中使用的冷卻水應(yīng)是清潔的軟水，如雨水，自來水等；而井水、河水等硬水中礦物質(zhì)含量高，在高溫下易生成水垢，不應(yīng)作為發(fā)動機冷卻水。

為防止在冬季寒冷地區(qū)，因冷卻水結(jié)冰而發(fā)生散熱器、氣缸體、氣缸蓋變形或脹裂的現(xiàn)象，在冷卻水中加入一定量的防凍液以達到降低冰點、提高沸點的目的。目前十四頁\總數(shù)二十八頁\編于十點第二節(jié)水冷系統(tǒng)的主要零部件一、散熱器功用：增大散熱面積，加速冷卻液的冷卻。

目前十五頁\總數(shù)二十八頁\編于十點散熱器又稱為水箱，由上水室、散熱器芯和下水室等組成。安裝在發(fā)動機前的車架橫梁上。其作用是將冷卻水在水套中所吸收的熱量散發(fā)至外界大氣，使水溫下降。上水室散熱器蓋下水室散熱器芯出水管口進水管安裝處目前十六頁\總數(shù)二十八頁\編于十點1、散熱器芯

（1）管片式空氣吹過扁形冷卻管和散熱片，使管內(nèi)流動的水得到冷卻。管片式散熱器因結(jié)構(gòu)剛度較好廣為汽車發(fā)動機所使用。

（2）管帶式冷水管與散熱帶相間排列，在散熱帶上常開有小孔，以破壞氣流在散熱帶表面上的邊界層，提高散熱能力。目前十七頁\總數(shù)二十八頁\編于十點2、散熱器的布置目前十八頁\總數(shù)二十八頁\編于十點3、散熱器蓋

汽車上廣泛采用閉式水冷系，該水冷系的散熱氣蓋具有空氣——蒸汽閥門，可自動調(diào)節(jié)冷卻系內(nèi)部壓力，提高冷卻效果。

壓力閥真空閥壓力閥彈簧真空閥彈簧蓋目前十九頁\總數(shù)二十八頁\編于十點

發(fā)動機熱態(tài)正常時，兩閥門關(guān)閉，將冷卻系與大氣隔開。因水蒸氣的產(chǎn)生使冷卻系內(nèi)的壓力稍高于大氣壓力，提高了冷卻水的沸點，改善了冷卻效能。當散熱器內(nèi)部壓力達到126～137Kpa時，壓力閥開啟而使水蒸汽從通氣孔排出；當水溫下降，冷卻系內(nèi)部的真空度低于10～20Kpa時，真空閥打開，空氣從通氣孔進入冷卻系，以防散熱器及芯管被大氣壓癟。目前二十頁\總數(shù)二十八頁\編于十點4、補償水桶加注防凍液的汽車發(fā)動機，為了減少冷卻液的損失，保證冷卻系統(tǒng)的正常工作，采用散熱器＋補償水桶(貯水箱)結(jié)構(gòu)。補償水桶內(nèi)部印有兩條液面高度標記線，補償水桶內(nèi)的液面高度應(yīng)位于這兩種刻線之間。補償水桶散熱器目前二十一頁\總數(shù)二十八頁\編于十點

二、水泵

水泵的作用

對冷卻水加壓，使之在冷卻系中循環(huán)流動。汽車上廣泛使用離心式水泵。結(jié)構(gòu)緊湊，泵水量大，因故障而停止工作時，不妨礙水在冷卻系內(nèi)部自然循環(huán)。目前二十二頁\總數(shù)二十八頁\編于十點

離心式水泵工作原理當葉輪旋轉(zhuǎn)時，水泵中的水被葉輪帶動一起旋轉(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)動機水套內(nèi)。與此同時，葉輪中心處的壓力降低，散熱器中的水便經(jīng)進水管被吸進葉輪中心部分。1－水泵殼體2－葉輪3－進水管4－出水管目前二十三頁\總數(shù)二十八頁\編于十點三、風扇

功用：風扇通常安排在散熱器后面并與水泵同軸。用來提高流經(jīng)散熱器的空氣流速和風量，增強散熱器的散熱能力，同時對發(fā)動機其他附件也有一定的冷卻作用。

特點：車用發(fā)動機的風扇有軸流式和離心式。軸流式風扇所產(chǎn)生的風，其流向與風扇軸平行；離心式風扇所產(chǎn)生的風，其流向為徑向。軸流式風扇效率高，風量大，結(jié)構(gòu)簡單，布置方便。因而在車用發(fā)動機上得到了廣泛的應(yīng)用。目前二十四頁\總數(shù)二十八頁\編于十點車用發(fā)動機采用軸流式風扇的三種型式結(jié)構(gòu)特點：葉片多用薄鋼板壓制而成，為4～6片，葉片間夾角一般不相等。葉片與其旋轉(zhuǎn)平面成30°～45°的安裝斜角。整體風扇在轎車和輕型載貨汽車上應(yīng)用較多。近年來轎車上還采用了電動風扇。目前二十五頁\總數(shù)二十八頁\編于十點電動風扇很多轎車發(fā)動機的水冷系采用電動風扇，尤其橫置發(fā)動機前輪驅(qū)動的汽車更是如此。電動風扇由風扇電動機驅(qū)動并由蓄電池供電，所以風扇轉(zhuǎn)速與發(fā)動機轉(zhuǎn)速無關(guān)。在有些電控系統(tǒng)中，電動風扇由電腦控制。冷卻液溫度傳感器向電腦傳輸與冷卻液溫度相關(guān)的信號。當冷卻液溫度達到規(guī)定值時，電腦使風扇繼電器搭鐵，繼電器觸點閉合并向風扇電動機供電，風扇進入工作。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，布置方便，不消耗發(fā)動機功率使燃油經(jīng)濟性得到改善。此外，采用電動風扇不需要檢查、調(diào)整或更換風扇傳動帶，因而減少了維修的工作量。目前二十六頁\總數(shù)二十八頁\編于十點

1、節(jié)溫器

功用：根據(jù)發(fā)動機負荷大小和水溫的高低自動改變水的循環(huán)流動路線，從而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，根據(jù)發(fā)動機負荷大小和水溫的高低自動改變水的循環(huán)流動路線，以達到調(diào)節(jié)冷卻系的冷卻強度。節(jié)溫器有蠟式和乙醚折疊筒式兩種，目前多數(shù)發(fā)動機采用蠟式節(jié)溫器。推桿彈簧主閥門石蠟?zāi)z管外殼四、冷卻強度調(diào)節(jié)