第8章讲义发动机冷却系(2h)2011-s

1、第八章第八章 发动机冷却系发动机冷却系 8.1 8.1 冷却系的功用与组成冷却系的功用与组成8.2 8.2 冷却液冷却液8.3 8.3 散热器散热器8.4 8.4 冷却风扇冷却风扇8.5 8.5 节温器节温器8.6 8.6 水泵水泵8.7 8.7 变速器机油冷却器变速器机油冷却器工况？三高？ 一、功用一、功用: :使发动机得到适度的冷却，保持在使发动机得到适度的冷却，保持在所有工况下工作在最适宜的温度范围所有工况下工作在最适宜的温度范围(90(905 5) )内。内。 8.18.1 冷却系的功用与组成冷却系的功用与组成冷却程度冷却程度后后 果果过冷过冷（过度）（过度）(1)(1)发动机若过冷，

2、则散热损失增加；发动机若过冷，则散热损失增加；(2)(2) 机油粘度较大机油粘度较大 ，摩擦功率损失较大，使发动机动力性、，摩擦功率损失较大，使发动机动力性、经济性指标下降；零件磨损加剧。经济性指标下降；零件磨损加剧。(3)(3)发动机过冷，进入气缸的混合气或空气温度低，混合气发动机过冷，进入气缸的混合气或空气温度低，混合气雾化质量下降，着火困难；雾化质量下降，着火困难；过热过热（不足）（不足）(1)(1)进入气缸的空气密度减小，使发动机功率下降；进入气缸的空气密度减小，使发动机功率下降；(2(2）爆燃的倾向加大，使零件因承受额外冲击性负荷而造）爆燃的倾向加大，使零件因承受额外冲击性负荷而造成

3、早期损坏；成早期损坏；(3)(3)运动件的正常间隙被破坏，运动阻滞，磨损加剧；运动件的正常间隙被破坏，运动阻滞，磨损加剧；(4)(4)润滑情况恶化，加剧了零件的摩擦磨损；润滑情况恶化，加剧了零件的摩擦磨损；(5)(5)零件的机械性能降低，导致变形或损坏。零件的机械性能降低，导致变形或损坏。二、不正常冷却对发动机的影响二、不正常冷却对发动机的影响未来越来越苛刻的工作条件：未来越来越苛刻的工作条件：n冷却风入口面积减小；n热负荷增加；n发动机舱容积减小；三、冷却系的分类三、冷却系的分类水冷水冷风冷风冷冷却系的工作演示冷却系的工作演示四、正常冷却时的发动机温度四、正常冷却时的发动机温度系系 统统温温

4、 度度 范范 围围试验监测试验监测水冷系水冷系气缸盖内冷却水温度在气缸盖内冷却水温度在353363K, 气缸壁的温度气缸壁的温度不超过不超过470550K。水温传感器水温传感器风冷系风冷系 气缸盖和气缸壁的允气缸盖和气缸壁的允许温度分别为许温度分别为423453K和和433473K（参考）。（参考）。火花塞垫圈火花塞垫圈温度传感器温度传感器五、水冷系与风冷系的优缺点及适用范围五、水冷系与风冷系的优缺点及适用范围系系 统统水冷系水冷系风冷系风冷系适用范围适用范围优缺点比较优缺点比较冷却强度大，易调冷却强度大，易调节，便于冬季启动节，便于冬季启动广泛用于汽车广泛用于汽车发动机发动机冷却效果差，噪音

5、冷却效果差，噪音大，功耗大；零件大，功耗大；零件少，可靠性好。少，可靠性好。仅用于小排量仅用于小排量及军车发动机及军车发动机组成：组成：水泵水泵1111、散热器、散热器1 1、冷却风扇、冷却风扇1212、节温器、节温器1010、补偿水、补偿水桶桶3 3、发动机机体和气缸盖中的水套以及其它附属装置。、发动机机体和气缸盖中的水套以及其它附属装置。六、汽车发动机水冷却系统的组成六、汽车发动机水冷却系统的组成：1、冷却水、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，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，在高温下易自来水等；而井水、河水等硬

6、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。生成水垢，不能作为发动机冷却水。2、防冻液、防冻液 功用：功用：为防止在冬季，因冷却水结冰而发生散热器、气为防止在冬季，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剂以达到降低冰点、提高沸点的目的。防冻剂以达到降低冰点、提高沸点的目的。8.2 8.2 冷却液冷却液使用乙二醇注意事项：使用乙二醇注意事项：（1 1）一、散热器一、散热器散热器又称为水箱。散热器又称为水箱。组成：上水室、散热组成：上水室、散热器芯和下水室。器芯和下水室。 安装在发动机前

7、安装在发动机前的车架横梁上。的车架横梁上。作用：将冷却水在水作用：将冷却水在水套中所吸收的热量散套中所吸收的热量散发至外界大气，使水发至外界大气，使水温下降。温下降。上水室上水室散热器盖散热器盖下水室下水室散热器芯散热器芯出水管口出水管口进水管进水管安装处安装处8.3 8.3 散热器散热器所以散热器所以散热器是一热交换是一热交换器！器！常用散热器的分类常用散热器的分类1. 按照散热器中冷却液流动的方向：按照散热器中冷却液流动的方向： （1）纵流式）纵流式 散热器芯竖直布置，上接进水室，下连出水散热器芯竖直布置，上接进水室，下连出水室，冷却液由进水室自上而下地流过散热器芯进入出水室。室，冷却液由

8、进水室自上而下地流过散热器芯进入出水室。 （2）横流式）横流式 散热器芯横向布置，左右两端分别为进、出水散热器芯横向布置，左右两端分别为进、出水室，冷却液自进水室经散热器芯到出水室横向流过散热器。室，冷却液自进水室经散热器芯到出水室横向流过散热器。大多数新型轿车均采用横流式散热器，这可以使发动机罩的大多数新型轿车均采用横流式散热器，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。外廓较低，有利于改善车身前端的空气动力性。常用散热器的分类常用散热器的分类 （1）管片式）管片式 由若干扁形或圆形冷却管组成。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

9、。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。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）管带式 由若干扁平冷却管组成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。的孔，以破坏气流在散热器表面上的附面层，提高散热能力。2. 按照散热器芯：按照散热器芯：常用散热器的分类常用散热器的分类 （3）板式）板式 由若干扁形或圆形冷却管组成。由若干扁形或圆形冷却管组成。散热器芯的冷却液通道由成对的金属薄

10、板焊合而成。这种散散热器芯的冷却液通道由成对的金属薄板焊合而成。这种散热器芯散热效果好，制造简单，但焊缝多不坚固，容易沉积热器芯散热效果好，制造简单，但焊缝多不坚固，容易沉积水垢且不易维修。水垢且不易维修。散热器的材料散热器的材料黄铜、铝或复合材料黄铜、铝或复合材料结构：结构：散热器盖散热器盖散热片散热片上贮水室上贮水室下贮水室下贮水室上贮水室上贮水室下贮水室下贮水室 二、散热器盖二、散热器盖 汽车上广泛采用闭式水冷系，该水冷系的散热气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盖具有空气蒸汽阀蒸汽阀，可自动调节冷却系内部压，可自动调节冷却系内部压力，提高冷却效果。力，提高冷却效果。

11、压力阀压力阀真空阀真空阀压力阀弹簧压力阀弹簧真空阀弹簧真空阀弹簧盖盖 发动机热态正常时，两阀发动机热态正常时，两阀门关闭，将冷却系与大气隔门关闭，将冷却系与大气隔开。因水蒸气的产生使冷却开。因水蒸气的产生使冷却系内的压力稍高于大气压力，系内的压力稍高于大气压力，提高了冷却水的沸点，改善提高了冷却水的沸点，改善了冷却效能。当散热器内部了冷却效能。当散热器内部压力达到压力达到126126137Kpa137Kpa时，蒸时，蒸汽阀开启汽阀开启而使水蒸汽从通气而使水蒸汽从通气孔排出；当水温下降，冷却孔排出；当水温下降，冷却系内部的系内部的真空度低于真空度低于101020Kpa20Kpa时，空气阀打开时，

12、空气阀打开，空气，空气从通气孔进入冷却系，以防从通气孔进入冷却系，以防散热器及芯管被大气压瘪。散热器及芯管被大气压瘪。闭式冷却系统优点：n减少冷却液外溢及蒸发损失；n可使系统内压力升高98196kPa，提高冷却液的沸点，提高换热效率，散热能力增强，可以减小设计尺寸。 为防止防冻液的损失，冷却系为防止防冻液的损失，冷却系设置了补偿水桶，对散热器内的防设置了补偿水桶，对散热器内的防冻液起到自动补偿的作用。冻液起到自动补偿的作用。 补偿水桶设置于散热器一侧，补偿水桶设置于散热器一侧，通过橡胶水管与散热器加水口处的通过橡胶水管与散热器加水口处的出气口相连。出气口相连。 当冷却液受热膨胀至散热器盖当冷却

13、液受热膨胀至散热器盖的蒸气阀打开时，部分冷却液随着的蒸气阀打开时，部分冷却液随着高压蒸气通过水管进入补偿水桶；高压蒸气通过水管进入补偿水桶；而当温度降低、散热器内产生真空而当温度降低、散热器内产生真空时，补偿水桶内的冷却液及时回流时，补偿水桶内的冷却液及时回流散热器。散热器。 1-散热器盖， 2-上贮水室，3-导风罩 ， 4-散热器总成，5-下贮水室 ，6-散热器出管7-散热器进水管 ，8-补偿水桶三、补偿水桶三、补偿水桶 8.4 8.4 冷却风扇冷却风扇 功用：功用：风扇通常安排在散热器后面并与水泵同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，增强轴。用来提高流

14、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。定的冷却作用。分类：分类：车用发动机的车用发动机的风扇轴流式和离心式风扇轴流式和离心式。特点：特点：轴流式风扇所产生的风，其流向与风扇轴平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。行；离心式风扇所产生的风，其流向为径向。轴流轴流式风扇式风扇效率高，风量大，结构简单，布置方便。因效率高，风量大，结构简单，布置方便。因而在车用发动机上而在车用发动机上得到了广泛的应用得到了广泛的应用。一、风扇功用及结构：一、风扇功用及结构：此风扇有什

15、么独特的地方？此风扇有什么独特的地方？结构工艺：结构工艺：n叶片与风扇旋转平面成叶片与风扇旋转平面成30304040度角。度角。n叶片不等间距布置或为奇数；减小振动和噪音。叶片不等间距布置或为奇数；减小振动和噪音。n加设护风圈，提高效率。加设护风圈，提高效率。影响风量的因素：影响风量的因素：风扇的直径、风扇的直径、转速、叶片形状、叶片安装角、转速、叶片形状、叶片安装角、叶片数目叶片数目横断面形状：横断面形状：弧形、翼形弧形、翼形机械传动式风扇的布置方式皮带皮带发电机发电机风扇风扇曲轴曲轴二、风扇离合器二、风扇离合器功用：功用：减小风扇噪声，自动调节发动机的冷却强度，改善减小风扇噪声，自动调节发

16、动机的冷却强度，改善低温起动性能，节约燃料和降低排放。低温起动性能，节约燃料和降低排放。 硅油风扇离合器硅油风扇离合器类型：类型：1. 硅油风扇离合器：利用一定硅油风扇离合器：利用一定温度时，硅油体积变化带动离温度时，硅油体积变化带动离合器结合。合器结合。 2. 电磁风扇离合器：达到一定电磁风扇离合器：达到一定温度时，水温感应开关的电路温度时，水温感应开关的电路接通，离合器结合。接通，离合器结合。硅油风扇离合器：硅油风扇离合器： 构造：构造：壳体与前盖、主、壳体与前盖、主、从动板（进、回油孔）、从动板（进、回油孔）、阀片与感温器阀片与感温器 工作原理：工作原理：a.发动机气流温度超过发动机气流

17、温度超过65 ：感温器变形，阀片转动感温器变形，阀片转动 进油孔开进油孔开工作腔进油，工作腔进油，离合器接合；离合器接合；b.发动机气流温度低于发动机气流温度低于35：感温器不变，阀片不动感温器不变，阀片不动 进油孔关进油孔关工作腔无油工作腔无油 离合器分离。离合器分离。三、电动风扇三、电动风扇 电动风扇由风扇电动机驱动并由蓄电池供电，所以风扇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。脑控制。热敏电阻开关控制：热敏电阻开关控制：0档：停转档：停转1档：档：9297 2300r/

18、min2档：档：99105 2800r/min优点：优点：结构简单，布置方便；结构简单，布置方便；缺点：缺点：高速旋转时噪声大。费用高，不适用大型车辆。高速旋转时噪声大。费用高，不适用大型车辆。蜡式节温器蜡式节温器皱纹筒式节温器皱纹筒式节温器功用功用：自动控制水流量和循环路线，调节冷却强度。自动控制水流量和循环路线，调节冷却强度。分类：分类： 蜡式：蜡式：可靠寿命长可靠寿命长 皱纹筒式：皱纹筒式：可靠性差，工艺复杂可靠性差，工艺复杂8.5 8.5 节温器节温器n变更水的循环路线（节温器）变更水的循环路线（节温器）水流量的调节水流量的调节散散热热器器节温器节温器水水套套水泵水泵散散热热器器节温器节温器水泵水泵大循环大循环( (水温高水温高):): 小循环小循环( (水温低水温低):):水水套套推杆推杆弹簧弹簧主阀门主阀门石蜡石蜡胶管胶管外壳外壳 构造：构造： 工作原理：工作原理：n76 85 85 液体石蜡体积液体石蜡体积大，大， 主阀开，水流散主阀开，水流散热器大循环。热器大循环。蜡式节温器蜡式节温器电子节温器电子节温器节温器位置节温器位置n在气缸盖出水管路：在气缸盖出水管路： 优点是结构简单，容易优点是结构简单，容易排除冷却系统中的气泡。排除冷却系统中的气泡。 缺点是节温器在工作时缺点是节温器在工作时会产生振荡现象。