第六章 发动机冷却系

1、第六章第六章 发动机冷却系发动机冷却系 第一节冷却系的功用与分类第一节冷却系的功用与分类 第二节水冷系第二节水冷系返回第一节冷却系的功用与分类第一节冷却系的功用与分类一、冷却系的作用发动机工作时，气缸内燃烧气体的温度可高达 （汽油机），如果不对发动机采取必要的冷却措施，将不能保证其正常工作。发动机冷却系的任务就是使发动机得到适度的冷却，从而使发动机保持在最适宜的温度范围内工作。发动机的冷却要适度。若冷却不足，则会使发动机过热，从而造成充气效率下降、早燃和爆燃的倾向加大，致使发动机功率下降；运动机件间正常的间隙受到破坏，使零件不能正常运动，甚至卡死、损坏；零件因力学性能下降而导致变形和损坏；因润

2、滑油黏度减小、润滑油膜易破裂而加剧零件的磨损。上一页返回第一节冷却系的功用与分类第一节冷却系的功用与分类二、冷却系的分类发动机冷却系按冷却介质的不同，可分为水冷系和风冷系。水冷系水冷系是通过冷却水在发动机水套中循环流动而吸收多余的热量，再将此热量散入大气而进行冷却的一系列装置。水冷系因冷却强度大、易调节、便于冬季启动而广泛用于汽车发动机上。在采用水冷系时，气缸盖内冷却水的温度应保持在范围内，气缸壁的温度则不超过。下一页返回第一节冷却系的功用与分类第一节冷却系的功用与分类风冷系风冷系是将发动机中高温零件的热量，通过装在气缸体和气缸盖表面的散热片直接散入大气中而进行冷却的一系列装置。风冷系因冷却效

3、果差、噪声大、功耗大等缺点，仅用于部分小排量及军用汽车发动机。在采用风冷系时，气缸体和气缸盖的允许温度分别为及。风冷系利用高速空气流直接流过气缸体及气缸盖表面，而将热量散入大气。图所示为发动机风冷系示意图。气缸体和气缸盖通常用导热性好的铝合金分别铸出，然后装到整体的曲轴箱上。为增大散热面积，在气缸体和气缸盖的表面布满了散热片。曲轴通过风扇平带驱动风扇叶轮旋转，将环境温度下的冷却空气吸入，经导风板将其引向气缸体及气缸盖并将发动机的热量带走，然后经热风出口排出。上一页返回第二节水冷系第二节水冷系一、水冷系的组成及水路循环目前汽车发动机上普遍采用的是强制循环式水冷系。它利用水泵将冷却水提高压力，使其

4、在发动机冷却系中循环流动。水冷发动机的气缸盖和气缸体中都铸有相互连通的水套。冷却水在水泵的作用下，流经气缸体及气缸盖的冷却水套而吸收热量，然后沿水管流入散热器。利用汽车行驶的速度及风扇的强力抽吸，而使空气流由前向后高速通过散热器，不断地将流经散热器的高温冷却水的热量散到大气中去而使冷却水温度下降。冷却后的水流至散热器的底部后，被水泵再次压入发动机的水套中，如此循环而将发动机工作时产生的大量热量不断带走，从而保证发动机正常工作。下一页返回第二节水冷系第二节水冷系二、水冷系的主要部件散热器散热器俗称水箱，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传给外界大气，使水温下降。散热

5、器要用导热性能良好的材料制造，并应保证足够的散热面积。散热器主要由上下水箱和、散热器芯和散热器盖等组成。在上下水箱上分别装有进水管口及出水管口，它们分别与发动机气缸盖上的出水管口及水泵的进水管口用软管连接。下水箱常设有放水开关。常用散热器芯的结构形式有管片式和管带式两种，如图所示。上一页 下一页返回第二节水冷系第二节水冷系（）管片式如图（）所示，其散热器芯子由若干扁形冷却管构成，也有使用圆管的，如上海桑塔纳轿车和南京依维柯轻型汽车就采用了全铝合金圆形冷却管散热器。散热片套装在扁形冷却管周围以增大散热面积及增加整个散热器的刚度和强度。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

6、器因结构刚度较好而广泛为汽车发动机所采用。（）管带式如图（）所示，其散热器芯子由扁平冷却管及波纹状薄金属散热带焊接成蜂巢状。水管与散热带相间排列，在散热带上常开有形似百叶窗的孔，以破坏气流在散热带表面上的附面层，提高散热能力。管带式散热器芯的优点是散热能力强、制造工艺简单、质量小。随着路况的不断改善，其应用将日益增多。上一页 下一页返回第二节水冷系第二节水冷系水泵水泵安装在发动机前端（图中的），通常与风扇一起用带轮同轴驱动。水泵的作用是对冷却水加压，使之在冷却系中循环流动。汽车发动机广泛采用离心式水泵。它具有结构紧凑、泵水量大及因故障而停止工作时不会妨碍水在冷却系内自然循环等优点。其工作原理如

7、图所示。当叶轮旋转时，水泵内的水被叶片推动一起旋转，在离心力的作用下甩向叶轮边缘，在轮廓线为对数螺旋线的水泵壳体内将动能转变为水的压力能，经与叶轮成切线方向的出水口压入发动机的冷却水套。与此同时，叶轮中心因具有负压而使散热器中的水经进水管被吸入水泵。上一页 下一页返回第二节水冷系第二节水冷系图所示为上海桑塔纳轿车发动机水泵的纵剖面图。水泵轴通过球轴承支承在水泵壳体上。水泵轴左端通过水泵轴凸缘，用紧固螺栓与水泵带轮相连，右端则连接水泵叶轮。为防止泵内高压水沿泵轴向外渗漏，在叶轮的前端装有密封装置（通常由水封环、密封圈或填料等组成）。上一页 下一页返回第二节水冷系第二节水冷系风扇风扇通常安装在散热

8、器的后面并与水泵同轴驱动（图中的），用来提高流经散热器的空气流速和流量，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。风扇的扇风量主要取决于风扇的直径、转速、叶片形状及安装角等。目前车用水冷发动机大多采用轴流式风扇。风扇叶片多用薄钢板压制而成，数目为片。为减小叶片旋转时的振动和噪声，叶片之间的夹角一般不相等。叶片与其旋转平面成的安装倾斜角，借以产生吸风能力，使空气沿轴向流动。在轿车及轻型载货汽车上还常使用翼形断面的整体风扇，由铝合金、尼龙等材料制成，如图（）所示，可提高风扇的效率、减小功率消耗、降低噪声。上一页 下一页返回第二节水冷系第二节水冷系节温器节温器安装在水泵的进水口或

9、气缸盖的出水口。其作用是根据发动机冷却水温度的高低，自动改变冷却水的循环路线及流量，以使发动机始终在最合适的温度下工作。目前汽车上多采用蜡式节温器，其核心部分为蜡质感温元件。反推杆的一端固定于支架上，另一端插入橡胶套的中心孔内，橡胶套与金属外壳间装有精制石蜡，利用石蜡受热后由固态变为液态时体积膨胀的性质进行控制。上一页 下一页返回第二节水冷系第二节水冷系风扇离合器和温控开关为减少发动机功率损失，减小风扇噪声，改善低温启动性能，节约燃料及降低排放，在有些汽车发动机上采用风扇离合器或风扇温控开关来控制风扇的转速，自动调节冷却强度，达到上述目的。（）风扇离合器。风扇离合器主要有硅油式及电磁式等多种。

10、图所示为硅油风扇离合器。当冷却水温度不高时，双金属感温器不带动阀片偏转，进油孔关闭，工作腔内无油，风扇离合器处于分离状态。这时仅由于密封毛毡圈和轴承的摩擦，使风扇随同离合器壳体一起在主动轴上空转打滑，转速很低。上一页 下一页返回第二节水冷系第二节水冷系当发动机的负荷增加而使吹向双金属感温器的气流温度超过时，阀片转到将进油孔打开的位置，于是硅油从贮油腔进入工作腔。主动扳利用硅油的黏性带动离合器壳体和风扇转动。此时离合器处于接合状态，风扇转速得到提高以适应发动机需要增强冷却的需要。若发动机的负荷减小，流经双金属感温器的气流温度低于时，双金属感温器复原，阀片将进油孔关闭。工作腔内的油液继续从回油孔流

11、向贮油腔，直至甩空为止。这时风扇离合器又回到分离状态。漏油孔的作用是防止风扇离合器在静态时从阀片轴周围泄漏硅油。上一页 下一页返回第二节水冷系第二节水冷系（）风扇温控开关。图所示为上海桑塔纳轿车的双温蜡质热敏温控开关。它由蜡质感温驱动元件及两挡触点动作机构组成，利用石蜡受热由固态变为液态时体积突然变大来移动推杆，控制触点、的开闭。它装在散热器的水箱上。随冷却水温度的升高，石蜡开始膨胀，通过橡胶密封膜推动推杆而压动拉簧架。当冷却水温升至时，低速触点闭合，散热器电机风扇接通电源，以的低速运转。上一页 下一页返回第二节水冷系第二节水冷系百叶窗在某些汽车发动机散热器的前面还装有起辅助调节冷却强度的百叶窗。它通过调节流经散热器的空气量来调节冷却系的冷却强度，以使发动机保持在适宜的温度下工作。百叶窗是由许多片活动挡板组成的，可由驾驶员通过手柄在驾驶室内操纵、控制，也可由节温器根据水温的高低自动调节百叶窗挡风板的开度。上一页 下一页返回第二节水冷系第二节水冷系三、冷却水和防冻液汽车发动机中使用的冷却水应该是清洁的软水。井水、河水、海水等因含有大量的矿物质而称之为硬水。在高温作用下，这些矿物质会从水中沉淀析出来而产生水垢。这些水垢积附在水套的内壁和软管的接口处，影响了水的循环，造成高温零件散热困难而使发动机过热。对硬水应先软化处理后方可使