第七章 发动机冷却系统(高职高专汽车构造)

1、汽车构造汽车构造第七章第七章 发动机冷却系统发动机冷却系统 第七章第七章 冷却系冷却系 7.1 概述概述 7.1.1冷却系的作用冷却系的作用使发动机得到适度使发动机得到适度的冷却，并保持其的冷却，并保持其在最适宜地温度范在最适宜地温度范围内工作。围内工作。动力性经济性冷却程度冷却程度后后 果果1 1、过冷、过冷 热量散失过多，增加燃油消耗，冷热量散失过多，增加燃油消耗，冷凝在气缸壁上的燃油流到曲轴箱中稀凝在气缸壁上的燃油流到曲轴箱中稀释润滑油，磨损加剧。释润滑油，磨损加剧。2 2、不足、不足 发动机过热，充气量减少燃烧不正发动机过热，充气量减少燃烧不正常，发动功率下降润滑不良，加剧磨常，发动功

2、率下降润滑不良，加剧磨损。损。 不正常冷却对发动机的影响不正常冷却对发动机的影响7.1.2发动机过冷或过热的影响发动机过冷或过热的影响冷却系的分类冷却系的分类水冷水冷风冷风冷7.1.3发动机的冷却方式发动机的冷却方式水冷系与风冷系的优缺点及适用范围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，易调节，冷却强度大，易调节，便于冬季启动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，噪音大，冷却效果差，噪音大，功耗大功耗大仅用于小排量及仅用于小排量及军车发动机军车发动机正常冷却时的发动机温度正常冷却时的发动机温度系系

3、统统温温 度度 范范 围围水冷系水冷系气缸盖内冷却液温度在气缸盖内冷却液温度在353373K（80100）, 气缸壁的气缸壁的温度不超过温度不超过470570K（200300）。）。风冷系风冷系气缸盖和气缸壁的允许温度分气缸盖和气缸壁的允许温度分别为别为423453K和和433473K。7.1.4发动机的正常工作温度发动机的正常工作温度KC273.16 ； 式中K-开尔文温度，C-摄氏温度 7.2.1 水冷系的组成水冷系的组成水冷系由散热器、水水冷系由散热器、水泵、风扇、冷却水套泵、风扇、冷却水套和温度调节装置等组和温度调节装置等组成。成。7.2 水冷系统水冷系统冷却水在冷却系内的循环流动路线

4、有两条，一条为大循环(水温高于80 )，另一条为小循环(水温低于70) 。冷却水循环流动路线冷却水循环流动路线1.散热器散热器(1).(1).散热器及散热器散热器及散热器芯的结构形式芯的结构形式 组成：组成：上水室上水室、散热散热器芯器芯和和下水室下水室等。等。作用：作用：将冷却水在水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口出水口进水管进水管安装处安装处7.2.2水冷系的主要组件水冷系的主要组件 按照散热器中冷却液流动的方向可将散热器分为纵流式和横流式两种。 由若干扁形由若

5、干扁形或圆形冷却或圆形冷却管组成。管组成。由若干扁平冷由若干扁平冷却管组成却管组成常用散热器芯的结构型式常用散热器芯的结构型式管片式和管带式汽车上广泛采用闭式水冷系，该水冷系的散热气盖汽车上广泛采用闭式水冷系，该水冷系的散热气盖具有具有真空阀真空阀、压力阀压力阀，可自动调节冷却系内部压力，可自动调节冷却系内部压力，提高冷却效果。提高冷却效果。 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散热器盖散热器盖（2）.散热器盖散热器盖当散热器内部当散热器内部压力达到压力达到126137Kpa时，时，压力阀开启压力阀开启冷却系内部冷却系内部的真空度低的真空度低于于1020Kpa时，时

6、，真空阀打开真空阀打开（3）.补偿水桶 作用：作用：当冷却液受热膨胀时，部分冷却液流入补偿水桶；而当冷却液降温时，部分冷却液又被吸回散热器。 作用：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当的温度范围内工作。 调整螺母散热器感温器制动空气压缩机空气缸调整杆杠杆空气滤清器百叶窗（4）.散热器百叶窗（1 1）. .功用：功用：风扇通常安排在散热器后面并与水泵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强散热器的散热能力，同时对发动机其他附件也有一定

7、的冷却作用。一定的冷却作用。2、风扇、风扇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。轴流式风扇所产生的风，其流向与风扇轴平行；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。离心式风扇所产生的风，其流向为径向。轴流式风扇轴流式风扇效率高，风量大，结构简单，布置方效率高，风量大，结构简单，布置方便。因而在车用发动机上便。因而在车用发动机上得到了广泛的应用得到了广泛的应用。风扇常和发电机一起由曲轴带轮通过V带驱动。为调节V带的张紧程度，通常将发电机的支架做成可调节的。可可调节支架调节支架风扇的驱动风扇的驱动V带张紧装置带张紧装置 作用：作用：对冷却

8、对冷却水加压，使之在水加压，使之在冷却系中循环流冷却系中循环流动。动。 汽车上广泛使用汽车上广泛使用离心式水泵离心式水泵。它具有。它具有结构紧凑、泵水量大及因故障而停止工结构紧凑、泵水量大及因故障而停止工作时，不妨碍水在冷却系内部自然循环作时，不妨碍水在冷却系内部自然循环等优点。等优点。3.水泵水泵 主要由： 泵体 叶轮 水泵轴等组成。当叶轮旋转时，水泵中的当叶轮旋转时，水泵中的水被叶轮带动一起旋转，水被叶轮带动一起旋转，在在离心力作用下离心力作用下，水被甩向叶，水被甩向叶轮边缘，然后经外壳上与叶轮边缘，然后经外壳上与叶轮轮成切线方向成切线方向的出水管压送的出水管压送到发动机水套内。到发动机水

9、套内。与此同时，叶轮中心处的与此同时，叶轮中心处的压力降低，散热器中的水便压力降低，散热器中的水便经进水管被吸进叶轮中心部经进水管被吸进叶轮中心部分。分。离心式水泵工作原理离心式水泵工作原理4.冷却强度调节装置冷却强度调节装置 根据发动机不同工况和不同使用条件，改变冷却系的散热能力，即改变冷却强度保证发动机经常处在最有利温度状态下工作。 改变冷却强度通常有两种调节方式：1）改变通过散热器的空）改变通过散热器的空气流量和流速；气流量和流速；2）改变冷却液的循环流）改变冷却液的循环流量和循环范围。量和循环范围。1）改变通过散热器的空气流量；）改变通过散热器的空气流量； 通常利用百叶窗和各种自动风扇

10、离合器来实现改变通过散热器的空气流量。（1）百叶窗）百叶窗 作用：在冷却水温度较低时改变吹过散热器的空气流量，从而控制冷却强度。 安装位置：百叶窗安装在散热器前面，它是由许多片活动挡板组成的。挡板垂直或水平安装，由驾驶员通过装在驾驶室内的手柄操纵调节挡板的开度。（2）自动风扇离合器）自动风扇离合器 硅油式 机械式 电磁式目前应用最多的是硅油式风扇离合器。目的目的 风扇是发动机功率的消耗者，最大时约为发动机功率的10%。为了降低风扇功率消耗，减少噪声和磨损，防止发动机过冷，降低污染，节约燃料，多采用风扇离合器。硅油风扇离合器硅油风扇离合器 结构：结构：由前盖、壳体、主动板、从动板、阀片、主动轴、

11、双金属感温器、阀片轴、轴承、风扇等组成。硅油风扇离合器的工作原理硅油风扇离合器的工作原理 当发动机冷起动或当发动机冷起动或小负荷下工作时，小负荷下工作时，冷却水及通过散热冷却水及通过散热器的气流温度不高，器的气流温度不高，进油孔被阀片关闭，进油孔被阀片关闭，工作腔内无硅油，工作腔内无硅油，离合器处于分离状离合器处于分离状态。态。 发动机负荷增加时，冷却水及通过散热器的气流发动机负荷增加时，冷却水及通过散热器的气流温度随之升高，感温器受热变形而带动阀片轴转温度随之升高，感温器受热变形而带动阀片轴转动。当流经感温器的气流温度超过动。当流经感温器的气流温度超过338K(65)时，时，进油孔被完全打开

12、，于是硅油从贮油腔进入工作进油孔被完全打开，于是硅油从贮油腔进入工作腔。腔。 主动板即利用硅油的粘性带动壳体和风扇转动。主动板即利用硅油的粘性带动壳体和风扇转动。风扇离合器处于接合状态，风扇转速迅速提高。风扇离合器处于接合状态，风扇转速迅速提高。 当发动机负荷减小，流经感温器的气流温度低于308K(35)时，感温器恢复原状阀片将进油孔关闭，工作腔中的硅油继续从回油孔流回贮油腔，直至甩空为止。风扇离合器又回到分离状态。电动机的开关由散热器的水温开关控制，并且有高低速两个档位，低速档在沸点内使用，高速档在沸点外使用，需要冷却时自动起作用。 （3）、电动风扇2）改变冷却液的循环流量和循环范围）改变冷

13、却液的循环流量和循环范围 一般由节温器来控制通过散热器冷却液流量。要保证发动机在最佳的温度下工作，不出现过热过冷现象，就必须能根据使用条件的变化自动调节发动机冷却强度。 1. 1. 功用：功用：根据发动机负荷大小和水温的高低自动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。水的流量。 安装位置：节温器装在冷却水循环的通路中，根安装位置：节温器装在冷却水循环的通路中，根据发动机负荷大小和水温的高低自动改变水的循环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。流动路线，以达到调

14、节冷却系的冷却强度。节温器节温器多数发动多数发动机采用机采用蜡蜡式节温器。式节温器。蜡式节温器由上蜡式节温器由上支架、下支架、支架、下支架、主阀门、旁通阀、主阀门、旁通阀、感应体、中心杆、感应体、中心杆、橡胶管和弹簧等橡胶管和弹簧等组成组成2.蜡式节温器的结构和工作原理蜡式节温器工作情况蜡式节温器工作情况 (1)当水温低于349K(76)时，主阀门完全关闭，旁通阀完全开启，由气缸盖出来的水经旁通管直接进入水泵，故称小循环。由于水只是在水泵和水套之间流动，不经过散热器，且流量小，所以冷却强度弱。 (2)(2)当冷却水温度当冷却水温度在在349K359K(768349K359K(7686)6)之间

15、时，大小之间时，大小循环同时进行。循环同时进行。(3)当发动机内水温升高到当发动机内水温升高到359K(86)，主阀门完全开，主阀门完全开启，旁通阀完全关闭，冷却启，旁通阀完全关闭，冷却水全部流经散热器，称为大水全部流经散热器，称为大循环。由于此时冷却水流动循环。由于此时冷却水流动路线长，流量大，冷却强度路线长，流量大，冷却强度强。强。 3.节温器的布置节温器的布置按照大循节温器的布置按照大循环所处位置可以分别布环所处位置可以分别布置在发动机进水口和出置在发动机进水口和出水口处，水口处，按照机体中的位置可以按照机体中的位置可以布置在缸盖内部和缸盖布置在缸盖内部和缸盖外部，也有与水泵布置外部，也

16、有与水泵布置在一起的。在一起的。 水温高于水温高于80水温低于水温低于701、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：为防止在冬季寒冷地区，因冷却水结冰而发生散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。一定量的防冻液以达到降低冰点、提高沸点的目的。7.2.3冷却水和防冻液冷却水和防冻液利用高速空气流直接吹过气缸利用高速空气流直接吹过气缸盖和气缸体的外表面，把从气盖和气缸体的外表面，把从气缸内部传出的热量散发到大气缸内部传出的热