发动机冷却系统(正)

第 六 章 发 动 机 冷 却 系 统 第 一 节 概 述 第 二 节 水 冷 系 统 的 主 要 零 部 件 一 、 冷 却 系 统 的 功 用 使 工 作 中 的 发动 机 得 到 适 度 的 冷 却 ， 并 保 持 在 最 适 宜的 温 度 状 态 下 工 作 。 （ 8090度 ） 第 一 节 概 述 二 、 不 正 常 冷 却 对 发 动 机 工 作 的 影 响1、 过 热燃 气 在 燃 烧 过 程 中 ， 气 缸 内 气 体温 度 高 2000 ， 发 动 机 零 部 件 与高 温 气 体 接 触 ， 将 会 造 成 气 缸 和进 气 管 温 度 过 高 ， 使 进 入 气 缸 的可 燃 混 合 气 因 受 热 而 膨 胀 ， 充 气量 ， 使 得 ： 充 气 系 数 ， 发 动 机 功 率 ； 机 油 因 温 度 过 高 ， 粘 度 ， 严重 时 ， 机 油 变 质 ， 影 响 润 滑 效 果 ，机 件 磨 损 加 剧 ； 各 机 件 因 高 温 而 膨 胀 ， 破 坏 了正 常 的 啮 合 间 隙 ， 产 生 卡 死 现 象 。因 此 发 动 机 应 及 时 冷 却 。 2、 过 冷 热 量 散 失 过 多 ， 转 变 为 有 用 功 的 热 量 ，功 率 ； 温 度 低 ， 机 油 粘 度 大 ， 摩 擦 阻 力 ， 消耗 功 率 大 ， 起 动 困 难 ； 燃 油 不 易 气 化 ， 燃 烧 不 充 分 ， 燃 油 消耗 率 ， 功 率 ； 燃 气 易 凝 结 （ 在 气 缸 壁 上 ） ， 流 入 曲轴 箱 ， 不 仅 燃 油 消 耗 率 ， 功 率 ， 而 且机 油 粘 度 ， 润 滑 效 果 变 差 ， 机 件 磨 损 加剧 。 三 、 冷 却 系 统 的 分 类 水 冷风 冷 水 冷 系 与 风 冷 系 的 优 缺 点 及 适 用 范 围系 统水 冷 系风 冷 系 缺 点优 点冷 却 均 匀 ， 冷 却 效果 好 ， 易 控 制结 构 简 单 ， 成 本 低 ，不 存 在 “ 冻 水 箱 ” ，“ 开 锅 ” 问 题 四 、 水 冷 系 统 的 组 成 水 冷 却 系 统 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 统 ， 即 利 用 水 泵 提 高 冷 却液 的 压 力 ， 强 制 水 在 冷 却 系 中 进 行 循 环 流动 。 水 冷 系 统 由 散 热 器 、 水 泵 、 风 扇 、 冷 却水 套 、 节 温 器 和 补 偿 水 桶 等 组 成 。 制 作 ： 霍 志 毅 Email： 桑 塔 纳 发 动 机 冷 却 系 示 意 图 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 统 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 90 ， 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 80 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 80 90 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 。 五 、 冷 却 液冷 却 液 ： 水 +防 冻 剂 （ 乙 二 醇 ） 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 矿 物 质 含 量 高 ， 在 高 温 下 易 生 成 水 垢 ，不 应 作 为 发 动 机 冷 却 水 。 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 。 第 二 节 水 冷 系 统 的 主 要 零 部 件一 、 散 热 器功 用 ： 增 大 散 热 面 积 ， 加 速 冷 却 液 的 冷 却 。 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 室 散 热 器 盖下 水 室 散 热 器 芯出 水 管 口进 水 管安 装 处 1、 散 热 器 芯 （ 1） 管 片 式 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 冷 水 管 与 散 热 带 相 间 排 列 ， 在 散 热 带上 常 开 有 小 孔 ， 以 破 坏 气 流 在 散 热 带 表 面 上 的 边 界 层 ，提 高 散 热 能 力 。 2、 散 热 器 的 布 置 3、 散 热 器 盖 汽 车 上 广 泛 采 用 闭 式 水 冷 系 ， 该 水 冷 系 的散 热 气 盖 具 有 空 气 蒸 汽 阀 门 ， 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 ， 压 力阀 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10 20Kpa时 ， 真 空 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 。 4、 补 偿 水 桶加 注 防 冻 液 的 汽 车 发 动 机 ， 为 了 减 少 冷 却 液 的 损失 ， 保 证 冷 却 系 统 的 正 常 工 作 ， 采 用 散 热 器 补偿 水 桶 (贮 水 箱 )结 构 。 补 偿 水 桶 内 部 印 有 两 条 液面 高 度 标 记 线 ， 补 偿 水 桶 内 的 液 面 高 度 应 位 于 这两 种 刻 线 之 间 。 补 偿 水 桶散 热 器 二 、 冷 却 风 扇 1、 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 扇有 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 。 2、 风 扇 离 合 器功 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 。 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 电 动 风 扇 很 多 轿 车 发 动 机 的 水 冷 系 采 用 电 动 风 扇 ， 尤 其 横 置 发动 机 前 轮 驱 动 的 汽 车 更 是 如 此 。 电 动 风 扇 由 风 扇 电 动 机 驱动 并 由 蓄 电 池 供 电 ， 所 以 风 扇 转 速 与 发 动 机 转 速 无 关 。 在有 些 电 控 系 统 中 ， 电 动 风 扇 由 电 脑 控 制 。 冷 却 液 温 度 传 感器 向 电 脑 传 输 与 冷 却 液 温 度 相 关 的 信 号 。 当 冷 却 液 温 度 达到 规 定 值 时 ， 电 脑 使 风 扇 继 电 器 搭 铁 ， 继 电 器 触 点 闭 合 并向 风 扇 电 动 机 供 电 ， 风 扇 进 入 工 作 。优 点 ： 结 构 简 单 ， 布 置方 便 ， 不 消 耗 发 动 机 功率 使 燃 油 经 济 性 得 到 改善 。 此 外 ， 采 用 电 动 风扇 不 需 要 检 查 、 调 整 或更 换 风 扇 传 动 带 ， 因 而减 少 了 维 修 的 工 作 量 。 三 、 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 。 蜡 式 节 温 器 ： 由 上 支 架 、 下 支 架 、 主 阀 门 、 旁 通 阀 、 感 应 体 、 中心 杆 、 橡 胶 管 和 弹 簧 等 组 成 。 节 温 器 实 物 图 节 温 器 工 作 演 示