汽车构造上,第八章发动机冷却系

1、第八章第八章 发动机冷却系发动机冷却系1.发动机过热的危害发动机过热的危害l 1)降低充气效率，使发动机功率下降；降低充气效率，使发动机功率下降；l 2)早燃和爆燃的倾向加大，使零件因承早燃和爆燃的倾向加大，使零件因承受额外冲击性负荷而造成早期损坏受额外冲击性负荷而造成早期损坏;l 3)运动件的正常间隙被破坏，运动阻滞，运动件的正常间隙被破坏，运动阻滞，磨损加剧，甚至损坏；磨损加剧，甚至损坏；l 4)润滑油变质，润滑情况恶化，加剧了润滑油变质，润滑情况恶化，加剧了零件的摩擦磨损；零件的摩擦磨损；l 5)过热使零件的机械性能降低，导致变过热使零件的机械性能降低，导致变形或损坏。形或损坏。 冷却消

2、耗热量，应适当。冷却消耗热量，应适当。2发动机过冷的危害发动机过冷的危害l 浪费热量浪费热量l 进入气缸的混合气进入气缸的混合气(或空气或空气)温度太低，可燃混合温度太低，可燃混合气品质差，使点火困难或燃烧迟缓，导致发动机气品质差，使点火困难或燃烧迟缓，导致发动机功率下降，燃料消耗量增加。功率下降，燃料消耗量增加。l 润滑油粘度增加，摩擦损失增加。润滑油粘度增加，摩擦损失增加。l 燃烧生成物中的水蒸汽易凝结成水而与酸性气体燃烧生成物中的水蒸汽易凝结成水而与酸性气体形成酸类，加重了对机体和零件的侵蚀作用；形成酸类，加重了对机体和零件的侵蚀作用；l 未汽化的燃料冲刷和稀释零件表面未汽化的燃料冲刷和

3、稀释零件表面(气缸壁、活塞、气缸壁、活塞、活塞环等活塞环等)上的油膜，使零件磨损加剧。上的油膜，使零件磨损加剧。功率下降，经济性变坏，使用寿命降低。功率下降，经济性变坏，使用寿命降低。l 使发动机在所有工况使发动机在所有工况下都保持在适当的温下都保持在适当的温度范围内度范围内l 防止发动机过热、过防止发动机过热、过冷。在冷起动之后，冷。在冷起动之后，还要保证发动机迅速还要保证发动机迅速升温，尽快达到正常升温，尽快达到正常的工作温度。的工作温度。第一节第一节 冷却系统的功用及组成冷却系统的功用及组成l 在发动机工作期间，最高燃烧温度可能高达在发动机工作期间，最高燃烧温度可能高达2500，即使在怠

4、速或中等转速下，燃烧室的平均温度也在即使在怠速或中等转速下，燃烧室的平均温度也在1000以上。以上。水冷式发动机保持正常工作，水冷式发动机保持正常工作，l 冷却水：冷却水：8090l 气缸壁：气缸壁：200300l 气缸盖、活塞顶部：气缸盖、活塞顶部： 300400l 润滑油：润滑油：7090l 风冷发动机铝气缸壁：风冷发动机铝气缸壁：150180l 铝气缸盖：铝气缸盖：160200一、冷却系的功用冷却系的功用二、发动机的冷却方式二、发动机的冷却方式 根据冷却介质不同分：水冷系统，空冷系统根据冷却介质不同分：水冷系统，空冷系统第二节：水冷系组成与主要机件第二节：水冷系组成与主要机件组成：组成：

5、风扇、水泵、水套、节温器、散热器、百叶风扇、水泵、水套、节温器、散热器、百叶 窗、水管等组成窗、水管等组成水泵节温器风扇散热器盖水温表水套分水管放水阀百叶窗散热器风扇水泵l强制循环水冷系：强制循环水冷系：即利用水泵提高冷却液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。的压力，强制冷却液在发动机中循环流动。三、冷却液冷却液水（软水）防冻剂冷却液水（软水）防冻剂水冷却液：水冷却液：l优点优点: 简单方便简单方便l缺点：水沸点低，易蒸发，需经常添加，缺点：水沸点低，易蒸发，需经常添加， 易结冰。易结冰。l冷却液不宜添加含矿物质的水（河水、井冷却液不宜添加含矿物质的水（河水、井水等）要求

6、添加雨水、雪水或离子交换水水等）要求添加雨水、雪水或离子交换水防冻剂防冻剂l优点：提高冷却液的优点：提高冷却液的防冻和防沸防冻和防沸的能力。的能力。l桑塔纳系列轿车采用以乙二醇为基料的冷桑塔纳系列轿车采用以乙二醇为基料的冷却液却液( (乙二醇的质量占乙二醇的质量占45456 6、水的质量、水的质量占占54544 4) )，凝固点在，凝固点在2525以下，沸点以下，沸点在在106106以上。）以上。）l防冻剂防冻剂 防锈剂、泡沫抑制剂、着色剂防锈剂、泡沫抑制剂、着色剂第二节第二节 水冷系统主要部件的构造水冷系统主要部件的构造一、散热器一、散热器:组成组成l进水室进水室l出水室出水室 热交换器热交

7、换器l散热器芯散热器芯进水室出水室散热器芯1. 散热器结构散热器结构l 纵流式散热器纵流式散热器l 横流式散热器，这可以使发动机罩的外廓较低，横流式散热器，这可以使发动机罩的外廓较低，有利于改善车身前端的空气动力性。有利于改善车身前端的空气动力性。 散热器芯的结构形式散热器芯的结构形式l管片式散热器芯管片式散热器芯 l管带式散热器芯管带式散热器芯l板式散热器芯板式散热器芯 2.散热器盖散热器盖闭式水冷系：闭式水冷系：成为封闭系统的强制循环水冷系统成为封闭系统的强制循环水冷系统优点：优点：闭式水冷系可减少冷却液外溢及蒸发损失。闭式水冷系可减少冷却液外溢及蒸发损失。 闭式水冷系可使系统内的压力提高

8、闭式水冷系可使系统内的压力提高98196kPa，冷却液的沸点相应地提高到冷却液的沸点相应地提高到120 左右，从而扩大左右，从而扩大了散热器与周围空气的温差，提高了散热器的换热了散热器与周围空气的温差，提高了散热器的换热效率。可以相应地减小散热器尺寸。效率。可以相应地减小散热器尺寸。二、散热器盖作用：作用：平时盖住加水口，将冷却系平时盖住加水口，将冷却系与大气隔开，防止水蒸气溢出或冷与大气隔开，防止水蒸气溢出或冷却水溅出。水冷系散热器盖具有自却水溅出。水冷系散热器盖具有自动阀门，热状态正常时，阀门关闭，动阀门，热状态正常时，阀门关闭，当冷却压力过高、过低时，自动阀当冷却压力过高、过低时，自动阀

9、门开启，使之与大气相通门开启，使之与大气相通散热器盖及其工作原理散热器盖及其工作原理作用作用：密封水冷系并调节系统的工作压力密封水冷系并调节系统的工作压力真空阀压力阀3. 补偿水桶补偿水桶l 补偿水桶内的液面应位于两条标记线之间。补偿补偿水桶内的液面应位于两条标记线之间。补偿冷却液损失冷却液损失l 补偿水桶还可消除水冷系中的所有气泡。补偿水桶还可消除水冷系中的所有气泡。 4. 散热器百叶窗散热器百叶窗l通过改变吹过散热器的空气流量来调节发通过改变吹过散热器的空气流量来调节发动机的冷却强度，以保证发动机经常在适动机的冷却强度，以保证发动机经常在适当的温度范围内工作当的温度范围内工作。感温器二、二

10、、 冷却风扇冷却风扇l 功用及结构：当风扇旋转时吸进空气，使其通过散热功用及结构：当风扇旋转时吸进空气，使其通过散热器，以增强散热器的散热能力，加速冷却液的冷却。器，以增强散热器的散热能力，加速冷却液的冷却。l 轴流式风扇：风扇旋转时，空气沿着风扇旋转轴的轴轴流式风扇：风扇旋转时，空气沿着风扇旋转轴的轴线方向流动。线方向流动。（大风量、高效率）（大风量、高效率） l安装位置：安装位置：风扇多为轴流式，装在发动机与散热器之间，与水泵同轴。风扇用螺钉安装在水泵轴前端的皮带轮或凸缘盘上。l 风扇扇风量的相关因素：风扇扇风量的相关因素：风扇的直径、转速、叶风扇的直径、转速、叶片形状、叶片安装角、叶片数

11、目。片形状、叶片安装角、叶片数目。l 叶片材料：叶片材料：钢板、塑料和铝合金。为了减轻振动钢板、塑料和铝合金。为了减轻振动噪声，叶片间夹角不等。噪声，叶片间夹角不等。l 叶片数：叶片数：46片。片。l 偏扭角（叶片安装角）：偏扭角（叶片安装角）：叶片与叶轮旋转平面之叶片与叶轮旋转平面之间有一偏扭角。偏扭角可为定值，也可制成变偏间有一偏扭角。偏扭角可为定值，也可制成变偏扭角。扭角。硅油风扇离合器硅油风扇离合器l 汽车在行驶过程中，由于环境条件和汽车在行驶过程中，由于环境条件和运行工况的变化，发动机的热状况也在改运行工况的变化，发动机的热状况也在改变，因此必须随时调整发动机的冷却强度变，因此必须随

12、时调整发动机的冷却强度l 风扇是发动机功率的消耗者，最大时风扇是发动机功率的消耗者，最大时约为发动机功率的约为发动机功率的10%。为了降低风扇功。为了降低风扇功率消耗，减少噪声和磨损，防止发动机过率消耗，减少噪声和磨损，防止发动机过冷，降低污染，节约燃料，多采用风扇离冷，降低污染，节约燃料，多采用风扇离合器。合器。电动风扇电动风扇l 轿车发动机电动风扇轿车发动机电动风扇l 由风扇电动机驱动并由蓄电池供电，与发动机转速由风扇电动机驱动并由蓄电池供电，与发动机转速无关无关。转速由温控热敏电阻开关控制。转速由温控热敏电阻开关控制l 冷却液温度冷却液温度92-97度，风扇电动机度，风扇电动机1档，风扇

13、转速档，风扇转速2300r/minl 冷却液温度冷却液温度99-105度，度， 风扇电动机风扇电动机2档，风扇转速档，风扇转速2800r/minl 冷却液温度冷却液温度84-91度，度， 切断电源，风扇停转。切断电源，风扇停转。l 优点：结构简单，布置方便，不消耗发动机功率，优点：结构简单，布置方便，不消耗发动机功率，燃油经济性得到改善。无风扇传动带，减少维修保燃油经济性得到改善。无风扇传动带，减少维修保养工作量。养工作量。三、节三、节 温温 器器控制冷却液流动路径的阀门。它根据冷却液温度的控制冷却液流动路径的阀门。它根据冷却液温度的高低，打开或关闭冷却液通向散热器的通道。高低，打开或关闭冷却

14、液通向散热器的通道。小循环工作过程小循环工作过程:冷却水带走热量冷却水带走热量经气缸盖流出经气缸盖流出到节温器到节温器当水温低于当水温低于80度度节温器阀门打开通往节温器阀门打开通往水泵的旁通管水泵的旁通管关闭通往散热器的通道关闭通往散热器的通道冷却水冷却水全部流经旁通管全部流经旁通管进入水泵进入水泵压入水套压入水套大循环工作过程：大循环工作过程：冷却水带走热量冷却水带走热量经气缸盖流出经气缸盖流出到节温器到节温器当水温高于当水温高于86度度节温器阀门打开通节温器阀门打开通往散热器的通道往散热器的通道关闭通往水泵的旁通管关闭通往水泵的旁通管冷却冷却水全部流经散热器水全部流经散热器进入水泵进入水

15、泵压入水套压入水套混合循环工作过程：混合循环工作过程：冷却水带走热量冷却水带走热量经气缸盖流经气缸盖流出出到节温器到节温器当水温介于当水温介于76 -86度度节温器阀门节温器阀门打开通往散热器的通道和通往水泵的旁通管打开通往散热器的通道和通往水泵的旁通管 冷却冷却水部分流经散热器、部分流经旁通管水部分流经散热器、部分流经旁通管进入水泵进入水泵形成混合循环形成混合循环组成：组成：推杆、推杆、上、下支架、上、下支架、弹簧、感温体、弹簧、感温体、胶管、节温器胶管、节温器阀、阀座阀、阀座单阀蜡式节温器单阀蜡式节温器l 特性：特性：冷却液温度达到冷却液温度达到85度时，节温器阀开始打度时，节温器阀开始打

16、开，开，105度时全开，升程应超过度时全开，升程应超过7mm工作情况：工作情况： 温度升高：温度升高：石蜡变为液态石蜡变为液态体积膨胀使胶管收缩体积膨胀使胶管收缩对推杆产生向对推杆产生向上推力上推力不动的推杆产生反作用力不动的推杆产生反作用力水温为水温为76度时，推杆产生的度时，推杆产生的反作用力克服弹簧压力反作用力克服弹簧压力阀门打开阀门打开常温时：常温时：石蜡呈固态石蜡呈固态弹簧将主阀门压在阀座上弹簧将主阀门压在阀座上主阀门关主阀门关闭闭副阀门随着上移离开阀座副阀门随着上移离开阀座小循环通道打开小循环通道打开节温器的布置节温器的布置l气缸盖出水管路中：气缸盖出水管路中：结构简单，易于排除结

17、构简单，易于排除水冷系中的气泡，缺点是节温器会产生振水冷系中的气泡，缺点是节温器会产生振荡现象荡现象,增加燃油消耗。增加燃油消耗。l散热器出水管路中：散热器出水管路中：减轻或消除节温器振减轻或消除节温器振荡现象，并能精确的控制冷却液温度，但荡现象，并能精确的控制冷却液温度，但结构复杂，成本较高，多用于高性能的汽结构复杂，成本较高，多用于高性能的汽车及在冬天经常高速行驶的汽车上。奥迪车及在冬天经常高速行驶的汽车上。奥迪100四、水泵四、水泵 l1.水泵的功用水泵的功用 l水泵的功用是对冷却液加压，水泵的功用是对冷却液加压，保证其在冷却系统中循环流动。保证其在冷却系统中循环流动。 l2.水泵的基本结构及工作原理水泵的基本结构及工作原理 l3.水泵的典型构造水泵的典型构造l4.水泵的驱动水泵的驱动 叶轮旋转叶轮旋转水泵中的水被带动旋转水泵中的水被带动旋转在离心力下水在离心力下水被甩向叶轮边缘被甩向叶轮边缘将动能转化为压能将动能转化为压能经出水管压经出水管压送入水套送入水套叶轮中心处压力降低叶轮中心处压力降低散热器的冷