《发动机冷却系》PPT课件

第 七 章 发 动 机 冷 却 系 构 造 与 维 修 第 一 节 概 述一 、 冷 却 系 作 用 ： 发 动 机 在 燃 烧 过 程 中 ， 汽 缸 内 气 体 的 温 度 可 高 达 20732273K。 直 接与 燃 烧 的 气 体 接 触 的 零 件 强 烈 受 热 ， 如 不 采 取 适 当 的 措 施 使 之 降 低 温 度 ，则 其 中 运 动 机 件 将 可 能 因 受 热 膨 胀 而 破 坏 正 常 间 隙 ， 或 因 润 滑 油 在 高 温下 失 效 而 使 机 件 卡 死 ， 各 机 件 也 可 能 因 高 温 而 导 致 其 机 械 强 度 降 低 甚 至损 坏 。 因 此 ， 必 须 在 发 动 机 上 设 置 冷 却 系 。 冷 却 系 的 功 用 是 将 受 热 零 件 吸 收 的 部 分 热 量 及 时 散 发 出 去 ， 保 证 发 动 机 在 最 适 宜 的 温 度 下 工 作 。 二 、 发 动 机 过 冷 或 过 热 的 危 害 冷 却 不 足 ， 会 造 成 发 动 机 过 热 ， 导 致 发 动 机 充 气 量 下 降 而 影 响 发动 机 功 率 输 出 。 对 汽 油 机 来 说 ， 还 可 能 造 成 早 燃 、 爆 燃 和 表 面 点 火 等不 正 常 燃 烧 ； 同 时 过 高 的 温 度 会 使 润 滑 油 的 黏 度 降 低 ， 导 致 机 件 磨 损加 剧 。 冷 却 过 度 则 会 造 成 发 动 机 温 度 过 低 ， 使 燃 料 燃 烧 后 产 生 的 热 量 散失 过 多 ， 转 变 成 有 用 功 的 热 量 过 少 ， 并 使 可 燃 混 合 气 形 成 条 件 变 差 ，使 燃 料 蒸 发 困 难 ， 从 而 导 致 发 动 机 功 率 下 降 ， 油 耗 增 加 ； 同 时 还 会 因润 滑 油 黏 度 增 大 而 造 成 润 滑 不 良 ， 加 剧 机 件 的 磨 损 。 三 、 冷 却 系 种 类 风 冷 系 统 和 水 冷 系 统 两 大 类 ， 现 代 发 动 机 采 用 水 冷 系 统 。1.风 冷 系 统 是 用 空 气 作 为 冷 却 介 质 ， 将 受 热 零 件 的 热 量 直 接 散 发 到 大 气中 去 。 采 用 风 冷 系 统 的 发 动 机 ， 为 了 增 大 散 热 面 积 ， 一 般 在 汽 缸体 和 汽 缸 盖 上 制 有 许 多 散 热 片 。 发 动 机 利 用 车 辆 前 进 中 的 空 气 流 ，或 特 设 的 风 扇 鼓 动 空 气 ， 吹 过 散 热 片 ， 将 热 量 带 走 。 风 冷 系 图 2.水 冷 系 统 以 水 或 防 冻 液 （ 统 称 为 冷 却 液 ） 为 冷 却 介 质 ， 靠 冷 却 液 的循 环 流 动 将 高 温 机 件 的 热 量 带 走 ， 再 将 热 量 散 发 到 大 气 中 。 水 套 是 直 接 铸 造 在 汽 缸 体 和 汽 缸 盖 内 相 互 连 通 的 空 腔 ，水 套 通 过 橡 胶 软 管 与 固 定 在 发 动 机 前 端 的 散 热 器 相 连 ， 形成 封 闭 的 冷 却 水 循 环 通 路 。 水 泵 安 装 在 水 套 与 散 热 器 之 间 。 发 动 机 工 作 时 ， 水 套和 散 热 器 内 充 满 冷 却 水 ， 曲 轴 通 过 V带 驱 动 水 泵 工 作 ， 使冷 却 水 在 水 套 与 散 热 器 之 间 循 环 流 动 ； 冷 却 水 流 经 汽 缸 体和 汽 缸 盖 内 的 水 套 时 ， 带 走 发 动 机 热 量 使 发 动 机 冷 却 ， 而流 经 散 热 器 时 将 热 量 散 发 到 大 气 中 。 风 扇 安 装 在 水 泵 轴 上 ， 水 泵 工 作 时 ， 风 扇 转 动 产 生 强大 的 吸 力 ， 以 增 大 流 经 散 热 器 的 空 气 流 量 和 速 度 ， 加 强 散热 器 的 散 热 效 果 。 在 一 些 发 动 机 上 ， 采 用 风 扇 离 合 器 或 电动 风 扇 来 控 制 风 扇 的 工 作 状 态 ， 以 根 据 发 动 机 的 工 作 情 况调 节 冷 却 强 度 。 百 叶 窗 安 装 在 散 热 器 前 面 ， 由 驾 驶 员 控 制 其 开 度 ， 以控 制 流 经 散 热 器 的 空 气 量 ， 调 节 冷 却 强 度 。 四 、 冷 却 液 冷 却 液 是 水 与 防 冻 剂 的 混 合 物 。 水 的 沸 点 低 ， 易 蒸 发 ， 需 经 常 添 加 ； 不 宜 添 加 河 水 、 井 水 等 含矿 物 质 的 水 ， 以 免 产 生 水 垢 ， 使 冷 却 系 统 散 热 不 良 。 纯 净 水 在 0 时 结 冰 。 水 结 冰 时 体 积 膨 胀 ， 可 能 将 机 体 、 气 缸盖 和 散 热 器 胀 裂 。 所 以 需 放 去 水 过 夜 。 为 了 适 应 冬 季 行 车 的 需 要 ，在 水 中 加 入 防 冻 剂 制 成 冷 却 液 以 防 止 循 环 冷 却 水 的 冻 结 。 最 常 用的 防 冻 剂 是 乙 二 醇 。 在 水 中 加 入 防 冻 剂 还 同 时 提 高 了 冷 却 液 的 沸点 。 因 此 ， 防 冻 剂 有 防 止 冷 却 液 过 早 沸 腾 的 附 加 作 用 。 防 冻 剂 中 通 常 含 有 防 锈 剂 和 泡 沫 抑 制 剂 。 防 锈 剂 可 延缓 或 阻 止 发 动 机 水 套 壁 及 散 热 器 的 锈 蚀 或 腐 蚀 。 冷 却 液 中的 空 气 在 水 泵 叶 轮 的 搅 动 下 会 产 生 很 多 泡 沫 ， 这 些 泡 沫 将妨 碍 水 套 壁 的 散 热 。 泡 沫 抑 制 剂 能 有 效 地 抑 制 泡 沫 的 产 生 。在 使 用 过 程 中 ， 防 锈 剂 和 泡 沫 剂 会 逐 渐 消 耗 殆 尽 ， 因 此 ，定 期 更 换 冷 却 液 是 十 分 必 要 的 。 第 二 节 水 冷 系 统 的 基 本 组 成 汽 车 发 动 机 的 水 冷 系 统 均 为 强 制 循 环 水 冷 系 统 ， 即 利 用 水泵 提 高 冷 却 液 的 压 力 ， 强 制 冷 却 液 在 发 动 机 中 循 环 流 动 。 这 种系 统 包 括 水 泵 、 散 热 器 、 冷 却 风 扇 、 节 温 器 、 补 偿 水 桶 、 发 动机 机 体 和 气 缸 盖 中 的 水 套 以 及 其 他 附 加 装 置 等 。 为 了 控 制 冷 却 水 温 度 ， 冷 却 系 中 设 有 冷 却 强 度 调 节 装 置 ， 如百 叶 窗 、 节 温 器 和 风 扇 离 合 器 等 。 发 动 机 强 制 循 环 式 水 冷 系 图 一 、 散 热 器 1.功 能 利 用 流 进 散 热 器 芯 缝 隙 中 空 气 流 来 带 走 散 热 器 中 冷 却 液 热量 ， 达 到 降 低 冷 却 液 温 度 的 目 的 。2.构 造 上 贮 水 室 下 贮 水 室 散 热 器 芯 组 成 散 热 器 结 构 图 二 、 膨 胀 水 箱 1.作 用 冷 却 液 通 过 膨 胀 水 箱 使 冷 却 系 成 为 一 个 封 闭 系 统 ， 从 而避 免 了 冷 却 液 因 蒸 发 而 导 致 耗 损 ， 冷 却 液 面 高 度 可 保 持 不 变 。 将 冷 却 系 统 中 水 气 分 离 ， 增 大 水 泵 的 泵 水 量 和 减 小 水 泵和 水 套 内 部 穴 蚀 。 2.工 作 特 点 如 图 所 示 膨 胀 水 箱 示 意 图 三 、 散 热 器 盖 1.结 构 蒸 汽 阀 、 空 气 阀 2.作 用 提 高 冷 却 水 沸 点 （ 108 120 ） 提 高 冷 却 效 果 防 止 冷 却 水 量 减 少 3.工 作 特 点 当 散 热 器 内 压 力 大 于 蒸 汽 阀 弹 簧 压 力 时 ， 蒸 汽 阀 开 启 ， 水蒸 气 从 蒸 汽 排 出 管 排 出 。 当 散 热 器 内 冷 却 水 冷 却 收 缩 而 形 成 真 空 时 ， 空 气 阀 开 启 ，让 空 气 进 入 水 箱 内 ， 防 止 水 箱 内 受 真 空 吸 力 作 用 而 造 成 散 热 器受 损 。 散 热 器 盖 图 五 、 水 泵1.功 能 使 冷 却 液 能 进 入 发 动 机 水 套 内 进 行 循 环 ， 以 提 高 发 动 机冷 却 效 果 。 2.构 造 水 泵 叶 轮 、 水 泵 轴 及 轴 承 、 水 泵 外 壳 、 水 封 等 组 成 。 AUDI水 泵 结 构 示 意 图 3.工 作 原 理 当 叶 轮 旋 转 时 ， 水 泵 中 的 冷 却 液 被 轮 叶 带 动 一 起 旋 转 ， 在 离 心力 作 用 下 ， 冷 却 液 向 叶 轮 的 边 缘 甩 出 ， 并 且 沿 切 线 方 向 从 出 水 管 处被 压 送 到 发 动 机 水 套 内 产 生 循 环 。 同 时 ， 叶 轮 中 心 处 的 压 力 下 降 ， 散 热 器 中 的 冷 却 液 经 进 水 管 吸入 到 叶 轮 中 心 。 水 泵 工 作 原 理 图 六 、 风 扇 1.功 能 ： 增 加 通 过 散 热 器 的 空 气 量 ， 使 流 过 散 热 器 的 冷 却 液温 度 迅 速 下 降 ， 提 高 冷 却 效 果 。 2.构 造 ： 目 前 轿 车 水 冷 发 动 机 广 泛 采 用 螺 旋 浆 式 风 扇 ， 其 叶片 多 用 塑 料 或 铝 合 金 铸 成 翼 形 断 面 。 3.风 扇 控 制 ： 由 装 在 散 热 器 一 侧 的 热 敏 开 关 和 点 火 开 关 控 制 。 风 扇 控 制 原 理 ： （ 1） 当 点 火 开 关 ON时 ， 发 动 机 已 达 到 工 作 温 度 ， 使 温 度 开 关 也 在ON位 置 时 ， 继 电 器 线 圈 形 成 回 路 ， 从 而 建 立 磁 场 ， 将 触 点 闭 合 ， 大电 流 从 蓄 电 池 流 进 风 扇 马 达 ， 使 风 扇 开 始 转 动 ， 加 强 冷 却 。（ 2） 点 火 开 关 ON时 ， 但 发 动 机 未 达 到 工 作 温 度 ， 温 度 开 关 处 于 OFF位 置 ， 继 电 器 线 圈 无 法 建 立 磁 场 ， 故 风 扇 马 达 无 电 流 通 过 不 转 。（ 3） 点 火 开 关 OFF时 ， 不 管 温 度 开 关 ON或 OFF， 因 无 电 源 供 应 ， 继电 器 OFF， 风 扇 马 达 不 转 。 风 扇 控 制 图 七 、 风 扇 离 合 器 1.功 能 根 据 发 动 机 温 度 自 动 控 制 风 扇 的 转 速 ， 改 变 通 过 散 热 器 的空 气 量 ， 实 现 冷 却 强 度 的 自 动 调 节 。 减 少 发 动 机 功 率 消 耗 ， 降 低 发 动 机 的 噪 声 。 2.种 类 硅 油 式 电 磁 式 机 械 式 3.硅 油 式 风 扇 离 合 器 构 造 主 动 轴 、 水 泵 轴 主 动 板 、 从 动 板 前 盖 、 壳 体 、 风 扇工 作 室 、 进 油 孔 、 阀 片 风 扇 离 合 器 图 4.工 作 过 程n 当 流 进 散 热 器 的 空 气 温 度 升 高 时 ， 双 金 属 热 敏 弹 簧 受 热 变形 ， 迫 使 阀 片 轴 相 对 于 从 动 板 转 动 ， 而 阀 片 与 阀 片 轴 固 定 在 一起 ， 从 而 带 动 阀 片 转 动 ， 进 油 孔 打 开 ， 硅 油 进 入 到 工 作 室 。n 在 主 动 板 和 从 动 板 之 间 的 缝 隙 中 有 了 硅 油 后 ， 主 动 板 利 用硅 油 的 粘 性 带 动 从 动 板 和 风 扇 一 起 转 动 。 风 扇 离 合 器 处 于 接 合状 态 ， 风 扇 转 速 逐 渐 升 高 。 八 、 节 温 器 1.功 能 节 温 器 安 装 在 水 套 出 水 口 处 ， 根 据 发 动 机 工 作 温 度 ， 它 可 自 动 控制 通 向 散 热 器 和 水 泵 的 两 个 冷 却 水 通 路 ， 以 调 节 冷 却 强 度 。2.结 构 2021-7-28 第 31页 节 温 器 实 物 图 3.节 温 器 工 作 原 理 发 动 机 工 作 温 度 低 （ 70 以 下 ） 时 ， 节 温 器 自 动 关 闭 通 向 散 热 器 的通 路 ， 而 开 启 通 向 水 泵 的 通 路 ， 从 水 套 流 出 的 冷 却 水 直 接 通 过 软 管 进 入水 泵 ， 并 经 水 泵 送 入 水 套 在 进 行 循 环 ， 由 于 冷 却 水 不 经 散 热 器 散 热 ， 可使 发 动 机 工 作 温 度 迅 速 升 高 ， 此 循 环 路 线 称 为 小 循 环 。 发 动 机 工 作 温 度 高 （ 80 以 上 ） 时 ， 节 温 器 自 动 关 闭 通 向 水 泵 的 通路 ， 而 开 启 通 向 散 热 器 的 通 路 ， 从 水 套 流 出 的 冷 却 水 经 散 热 器 散 热 后 再由 水 泵 送 入 水 套 ， 提 高 了 冷 却 强 度 ， 以 防 止 发 动 机 过 热 ， 此 循 环 路 线 称 为 大 循 环 。 2021-7-28 第 33页 水 冷 却 系 的 大 、 小 循 环 (1)水 冷 却 系 的 大 循 环 ： 冷 却 水 经 水 泵 水 套 节 温 器 散热 器 ， 又 经 水 泵 压 入 水 套 的 循 环 ， 其 水 流 路 线 长 ， 散 热 强 度 大 ，称 水 冷 却 系 的 大 循 环 。 (2)水 冷 却 系 的 小 循 环 ： 冷 却 水 经 水 泵 水 套 节 温 器 后 不经 散 热 器 ， 而 直 接 由 水 泵 压 入 水 套 的 循 环 ， 其 水 流 路 线 短 ， 散热 强 度 小 ， 称 水 冷 却 系 的 小 循 环 。