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第 四 章 发 动 机 冷 却 系 概 述 水 冷 系 风 冷 系 变 速 器 机 油 冷 却 系 一 、 冷 却 系 功 用 使 发 动 机 得 到 适 度 的 冷 却 ，并 保 持 其 在 最 适 宜 地 温 度 范 围 内 工 作 。 4.1 概 述 冷 却 程 度 后 果过 冷 热 量 散 失 过 多 ， 增 加 燃 油 消 耗 ， 冷 凝 在气 缸 壁 上 的 燃 油 流 到 曲 轴 箱 中 稀 释 润 滑 油 ，磨 损 加 剧 。不 足 发 动 机 过 热 ， 充 气 量 减 少 燃 烧 不 正 常 ，发 动 功 率 下 降 润 滑 不 良 ， 加 剧 磨 损 。 二 、 不 正 常 冷 却 对 发 动 机 的 影 响 三 、 冷 却 系 的 分 类 水 冷风 冷 四 、 正 常 冷 却 时 的 发 动 机 温 度系 统 温 度 范 围水 冷 系 气 缸 盖 内 冷 却 水 温 度 在 353 363K, 气 缸壁 的 温 度 不 超 过 470 550K。风 冷 系 气 缸 盖 和 气 缸 壁 的 允 许 温 度 分 别 为423 453K和 433 473K. 5、 水 冷 系 与 风 冷 系 的 优 缺 点 及 适 用 范 围系 统水 冷 系风 冷 系 适 用 范 围优 缺 点 比 较冷 却 强 度 大 ， 易 调节 ， 便 于 冬 季 启 动 广 泛 用 于 汽 车发 动 机冷 却 效 果 差 ， 噪 音大 ， 功 耗 大 仅 用 于 小 排 量及 军 车 发 动 机 4.2 水 冷 系 一 、 水 冷 系 的 组 成 水 冷 却 系 是 以 水 作 为 冷 却 介 质 ， 把 发动 机 受 热 零 件 吸 收 的 热 量 散 发 到 大 气 中 去 。目 前 汽 车 发 动 机 上 采 用 的 水 冷 系 大 都 是 强制 循 环 式 水 冷 系 ， 利 用 水 泵 强 制 水 在 冷 却系 中 进 行 循 环 流 动 。 点 此 观 看 水 冷 系 的 组 成 录 像 水 冷 系 由 散 热 器 、 水 泵 、 风 扇 、 冷 却水 套 和 温 度 调 节 装 置 等 组 成 。 冷 却 水 在 冷 却 系 内 的 循 环 流 动 路 线 有两 条 ， 一 条 为 大 循 环 ， 另 一 条 为 小 循 环 。 所 谓 大 循 环是 水 温 高 时 ， 水经 过 散 热 器 而 进行 的 循 环 流 动 ；而 小 循 环 就 是 水温 低 时 ， 水 不 经过 散 热 器 而 进 行的 循 环 流 动 ， 从而 使 水 温 升 高 。 小 循 环大 循 环 节 温 器 冷 却 系 的 大 小 循 环 实 质 通 常 利 用 节 温 器 来 控 制 通 过 散 热 器 冷 却 水 的 流 量 。 节 温器 装 在 冷 却 水 循 环 的 通 路 中 （ 一 般 装 在 气 缸 盖 的 出 水 口 ） ， 根据 发 动 机 负 荷 大 小 和 水 温 的 高 低 自 动 改 变 水 的 循 环 流 动 路 线 ，以 达 到 调 节 冷 却 系 的 冷 却 强 度 。 当 发 动 机 在 正 常 热 状 态 下 工 作 时 ， 即 水 温 高 于 80 ，节 温 器 阀 门 打 开 了 通 往 散 热 器 的 通 道 ， 同 时 关 闭 了 通 往 水 泵 的旁 通 管 ， 冷 却 水 全 部 流 经 散 热 器 ， 形 成 大 循 环 ； 当 冷 却 水 温 低于 70 时 ， 节 温 器 阀 门 关 闭 了 通 往 散 热 器 的 通 道 ， 同 时 打 开 了通 往 水 泵 的 旁 通 管 ， 水 套 内 的 水 只 能 由 旁 通 孔 流 出 经 旁 通 管 进入 水 泵 ， 又 被 水 泵 压 入 发 动 机 水 套 ， 此 时 冷 却 水 并 不 流 经 散 热器 ， 只 在 水 套 与 水 泵 之 间 进 行 小 循 环 ， 从 而 防 止 发 动 机 过 冷 ；当 发 动 机 的 冷 却 水 温 在 70 80 范 围 内 ， 通 往 散 热 器 的 通 道和 通 往 水 泵 的 旁 通 管 均 处 于 半 开 闭 状 态 ， 此 时 一 部 分 水 进 行 大 循 环 ， 而 另 一 部 分 水 进 行 小 循 环 。 二 、 水 冷 系 的 主 要 部 件1、 散 热 器 散 热 器 又 称 为 水 箱 ，由 上 水 室 、 散 热 器 芯和 下 水 室 等 组 成 。 安装 在 发 动 机 前 的 车 架横 梁 上 。 其 作 用 是 将冷 却 水 在 水 套 中 所 吸收 的 热 量 散 发 至 外 界大 气 ， 使 水 温 下 降 。 上 水 箱 散 热 器 盖下 水 箱 散 热 器 芯出 水 管 口进 水 管安 装 处 常 用 散 热 器 芯 的 结 构 型 式 （ 1） 管 片 式 由 若 干 扁 形 或 圆 形 冷 却 管 组 成 。 空 气 吹 过 扁 形 冷 却 管 和 散 热 片 ， 使 管 内 流 动 的 水 得 到 冷 却 。管 片 式 散 热 器 因 结 构 刚 度 较 好 广 为 汽 车 发 动 机 所 使 用 。 （ 2） 管 带 式 由 若 干 扁 平 冷 却 管 组 成 水 管 与 散 热 器 相 间 排 列 ， 在 散 热 器 带 上 常 开 有 形 似 百 叶 窗的 孔 ， 以 破 坏 气 流 在 散 热 器 表 面 上 的 附 面 层 ， 提 高 散 热 能 力 。管 带 式管 片 式 散 热 器 盖 汽 车 上 广 泛 采 用 闭 式 水 冷 系 ， 该 水 冷 系 的 三 热 气盖 具 有 空 气 蒸 汽 阀 ， 可 自 动 调 节 冷 却 系 内 部 压力 ， 提 高 冷 却 效 果 。 压 力 阀真 空 阀 压 力 阀 弹 簧真 空 阀 弹 簧盖 发 动 机 热 态 正 常 时 ， 两 阀门 关 闭 ， 将 冷 却 系 与 大 气 隔开 。 因 水 蒸 气 的 产 生 使 冷 却系 内 的 压 力 稍 高 于 大 气 压 力 ，提 高 了 冷 却 水 的 沸 点 ， 改 善了 冷 却 效 能 。 当 散 热 器 内 部压 力 达 到 126 137Kpa时 ， 蒸汽 阀 开 启 而 使 水 蒸 汽 从 通 气孔 排 出 ； 当 水 温 下 降 ， 冷 却系 内 部 的 真 空 度 低 于 1020Kpa时 ， 空 气 阀 打 开 ， 空 气从 通 气 孔 进 入 冷 却 系 ， 以 防散 热 器 及 芯 管 被 大 气 压 瘪 。 2、 水 泵 水 泵 的 作 用 对 冷却 水 加 压 ， 使 之 在 冷 却系 中 循 环 流 动 。 汽 车 上 广 泛 使 用 离 心式 水 泵 。 它 具 有 结 构 紧凑 、 泵 水 量 大 及 因 故 障而 停 止 工 作 时 ， 不 妨 碍水 在 冷 却 系 内 部 自 然 循环 等 优 点 。 离 心 式 水 泵 工 作 原 理 当 叶 轮 旋 转 时 ， 水 泵中 的 水 被 叶 轮 带 动 一 起 旋转 ， 在 离 心 力 作 用 下 ， 水被 甩 向 叶 轮 边 缘 ， 然 后 经外 壳 上 与 叶 轮 成 切 线 方 向的 出 水 管 压 送 到 发 动 机 水套 内 。 与 此 同 时 ， 叶 轮 中心 处 的 压 力 降 低 ， 散 热 器中 的 水 便 经 进 水 管 被 吸 进叶 轮 中 心 部 分 。 1 水 泵 壳 体 2 叶 轮 3 进 水 管 4 出 水 管 3、 风 扇 功 用 ： 风 扇 通 常 安 排 在 散 热 器 后 面 并 与 水 泵 同轴 。 用 来 提 高 流 经 散 热 器 的 空 气 流 速 和 风 量 ， 增 强散 热 器 的 散 热 能 力 ， 同 时 对 发 动 机 其 他 附 件 也 有 一定 的 冷 却 作 用 。 特 点 ： 车 用 发 动 机 的 风 扇 轴 流 式 和 离 心 式 。 轴 流式 风 扇 所 产 生 的 风 ， 其 流 向 与 风 扇 轴 平 行 ； 离 心 式风 扇 所 产 生 的 风 ， 其 流 向 为 径 向 。 轴 流 式 风 扇 效 率高 ， 风 量 大 ， 结 构 简 单 ， 布 置 方 便 。 因 而 在 车 用 发动 机 上 得 到 了 广 泛 的 应 用 。 车 用 发 动 机 采 用 轴 流 式 风 扇 的 三 种 型 式 结 构 特 点 ： 叶 片 多 用 薄 钢 板 压 制 而 成 ， 为 4 6片 ， 叶 片间 夹 角 一 般 不 相 等 。 叶 片 与 其 旋 转 平 面 成 30 45 的 安装 斜 角 。 整 体 风 扇 在 轿 车 和 轻 型 载 货 汽 车 上 应 用 较 多 。 近 年来 轿 车 上 还 采 用 了 电 动 风 扇 。 风 扇 常 和 发动 机 一 起 由 曲轴 带 轮 通 过 V带驱 动 。 为 调 节 V带 的 张 紧 程 度 ，通 常 将 发 电 机的 支 架 做 成 可调 节 的 。 可 调 节 支 架风 扇 的 驱 动 V带 张 紧 装 置 4、 节 温 器 功 用 ： 根 据 发 动 机 负 荷 大 小 和 水 温 的 高 低 自 动 改 变 水的 循 环 流 动 路 线 ， 从 而 控 制 通 过 散 热 器 冷 却 水 的 流 量 。 节 温 器 装 在 冷 却 水循 环 的 通 路 中 ， 根 据发 动 机 负 荷 大 小 和 水温 的 高 低 自 动 改 变 水的 循 环 流 动 路 线 ， 以达 到 调 节 冷 却 系 的 冷却 强 度 。 节 温 器 有 蜡式 和 乙 醚 皱 纹 筒 式 两种 ， 目 前 多 数 发 动 机采 用 蜡 式 节 温 器 。 推 杆弹 簧 主 阀 门石 蜡 胶 管外 壳 小循环 大循环 当 水 温 低 于 358K 时 ， 主 阀 关 ， 副 阀 开 小 循 环 。 当 水 温 高 于 358K 时 低 于 378K 时 ， 主 阀 渐 开 ， 副 阀 渐关 大 小 循 环 同 时 进 行 。 当 水 温 高 于 378K 时 ， 主 阀 全 开 ， 副 阀 关 大 循 环 。蜡 式 节 温 器 工 作 情 况 5、 风 扇 离 合 器 和 温 控 开 关功 用 ： 减 小 风 扇 噪 声 ， 改 善 低 温 起 动 性 能 ， 节 约 燃 料 和 降低 排 放 ， 自 动 调 节 发 动 机 的 冷 却 强 度 。（ 1） 风 扇 离 合 器 主 要 有 硅 油 式 和 电 磁 式 等 。冷 却 水 温 度 不 高 时 ， 风 扇 随离 合 器 壳 体 一 起 空 转 打 滑 ；当 发 动 机 气 流 温 度 超 过 338K时 ， 离 合 器 处 于 接 合 状 态 ，风 扇 转 速 提 高 。 当 发 动 机 气流 温 度 低 于 308K 时 ， 风 扇 离合 器 又 回 到 分 离 状 态 。 硅 油 风 扇 离 合 器 （ 2） 风 扇 温 控 开 关 功 用 ： 在 冷 却 水 温 度 升 高 时 ， 其 内 部 的 温 控 介 质 膨 胀 而 使 风 扇以 高 速 运 转 ， 加 速 了 发 动 机 的 冷 却 ； 相 反 ， 若 在 冷 却 水 温 度降 低 的 时 ， 介 质 收 缩 而 使 风 扇 低 速 运 转 或 停 下 来 ， 实 现 了 对散 热 器 电 动 机 风 扇 的 控 制 。（ 3） 百 叶 窗 功 用 ： 通 过 调 节 流 经 散 热 器 的 空 气 量 来 调 节 冷 却 系 的 冷 却 强 度 ，使 发 动 机 在 适 宜 的 温 度 下 工 作 。 三 、 冷 却 水 和 防 冻 液1、 冷 却 水 汽 车 发 动 机 中 使 用 的 冷 却 水 应 是 清 洁 的 软 水 ， 如 雨 水 ，自 来 水 等 ； 而 井 水 、 河 水 等 硬 水 中 含 有 矿 物 质 ， 在 高 温 下 易生 成 水 垢 ， 不 能 作 为 发 动 机 冷 却 水 。2、 防 冻 液 功 用 ： 为 防 止 在 冬 季 寒 冷 地 区 ， 因 冷 却 水 结 冰 而 发 生 散热 器 、 气 缸 体 、 气 缸 盖 变 形 或 胀 裂 的 现 象 ， 在 冷 却 水 中 加 入一 定 量 的 防 冻 液 以 达 到 降 低 冰 点 、 提 高 沸 点 的 目 的 。 4.3 风 冷 系 利 用 高 速 空 气 流 直 接 吹 过气 缸 盖 和 气 缸 体 的 外 表 面 ， 把从 气 缸 内 部 传 出 的 热 量 散 发 到大 气 中 去 ， 以 保 证 发 动 机 在 最有 利 的 温 度 范 围 内 工 作 。一 、 工 作 机 理 ：二 、 结 构 发 动 机 气 缸 和 气 缸 盖 采 用传 热 较 好 的 铝 合 金 铸 成 ， 结 构简 单 、 重 量 轻 、 故 障 少 ， 无 需特 殊 保 养 ， 但 是 由 于 材 料 质 量要 求 高 ， 冷 却 不 够 均 匀 ， 工 作噪 音 大 等 缺 点 ， 目 前 在 汽 车 上 很 少 使 用 。 4.4 变 速 器 机 油 冷 却 器一 、 采 用 的 原 因 ： 在 自 动 变 速 器 中 ， 机 油 因 工 作 频 繁 而 过 热 ， 则 会 降 低 变速 器 的 性 能 ， 甚 至 造 成 变 速 器 损 坏 。 所 以 ， 在 装 有 自 动 变 速器 的 汽 车 中 必 须 装 置 变 速 器 机 油 冷 却 器 。二 、 构 造 ： 实 际 上 就 是 一 根 冷 却 管 。三 、 位 置 及 冷 却 ： 置 于 散 热 器 的 出 水 室 内 ， 由 冷 却 液 对 流 过 冷 却 管 的 变 速 器机 油 进 行 冷 却 。 小 结冷 却 系 作 用水 冷 系 大 、 小 循 环主 要 部 件 散 热 器水 泵节 温 器风 冷 系 与 水 冷 系 的 区 别变 速 器 机 油 冷 却 器 采 用 的 原 因