汽车基础发动机维修2

523项目七润滑系统和冷却系统524目录任务1润滑系统任务2冷却系统525任务1润滑系统526学习目标1.掌握润滑系统的作用及组成。2.掌握润滑系统润滑方式及工作原理。3.了解润滑剂的特性。527任务描述通过本任务的学习，学生应能准确描述润滑系统的主要功能、润滑方式及关键组成部件，独立进行润滑系统的常规检查，规范更换润滑油及机油滤清器。528相关知识发动机工作时，传力零件的相对运动表面不可直接接触。即便经精密加工，零件表面仍存在微观粗糙度。若未润滑，接触运动时将产生摩擦磨损。金属表面强烈摩擦不仅消耗发动机输出功率，还会加速零件磨损。严重磨损时，摩擦热可能导致表面熔蚀，引发零件损坏、发动机卡死甚至报废。529一、润滑系统的主要功能发动机润滑系统如图所示，其主要任务是在发动机工作时将压力、温度适宜的清洁润滑油（机油）连续不断地、循环输送到所有相对运动的零部件的摩擦表面，并在摩擦表面之间形成油膜，实现液体摩擦。从而减小摩擦阻力、降低功率消耗、减轻机件磨损，以达到提高发动机工作可靠性和耐久性的目的。发动机润滑系统530润滑系统的主要功能可归纳为润滑、冷却、清洗、密封、防锈、液压、减振缓冲等，具体见下表。润滑系统的主要功能531二、润滑系统的润滑方式发动机运动部件的载荷与速度工况差异，导致其对油膜承载能力的需求不同，需采用针对性润滑方式。现代汽车发动机主要采用压力润滑、飞溅润滑和边界润滑三种方式。实际应用中，发动机通过压力润滑+飞溅润滑+边界润滑协同工作，辅以活塞冷却喷嘴喷雾润滑，构成综合润滑系统。5321.压力润滑压力润滑通过齿轮泵维持润滑油循环，将润滑油强制输送至曲轴、连杆轴承等高载荷区域，如图所示。此类摩擦副的油膜承载力主要由轴颈旋转产生的流体动压效应建立。压力润滑5332.飞溅润滑飞溅润滑适用于低载荷滑动表面，通过连杆大端高速旋转击溅润滑油形成油雾，覆盖气缸壁、活塞销等开放区域，如图所示。其油膜覆盖效果与发动机转速相关。对于凸轮、挺柱等高应力接触副，飞溅润滑仅提供基础油膜，主要依赖边界润滑机制。系统通过活塞环刮油控制润滑油消耗量，防止过量润滑油窜入燃烧室。飞溅润滑5343.边界润滑边界润滑指当摩擦表面的润滑油膜厚度极薄（通常<1μm），不足以完全分隔接触表面时，表面微凸体直接接触。此时润滑依赖于润滑剂中的化学添加剂在金属表面形成的保护膜，包括吸附膜和化学反应膜。535三、润滑系统的组成及工作原理发动机润滑系统主要包括油底壳、机油泵、限压阀及旁通阀、机油滤清器、机油冷却器、传感器和机油压力表、温度表等部件，其工作原理如图所示。润滑系统的工作原理536发动机运行时，机油泵从油底壳吸入润滑油，润滑油先经滤油网过滤去除较大杂质，随后被机油泵增压的润滑油分为两路：第一路直接输送至正时链条张紧装置和链条进行润滑；第二路进入机油滤清器，过滤后的清洁润滑油流入主油道。流入主油道的润滑油进一步分配：分支一润滑曲轴轴颈、连杆轴颈、活塞与气缸壁；分支二润滑凸轮轴承、摇臂轴，并通过液压挺杆供给润滑油以自动调节气门间隙，同时润滑挺杆、摇臂及气门杆。机油泵配备限压阀（压力调节装置），当系统压力超过设定值时，限压阀开启以稳定油压。主油道压力通过机械压力表或低压报警指示灯监控，后者在油压不足时触发红色警示。537（一）油底壳油底壳如图所示，是发动机储存润滑油并密封曲轴箱的部件，内部装有防溅板（防止润滑油剧烈晃动）和放油螺栓（用于定期更换润滑油）。在部分发动机设计中，油底壳金属外壳通过空气对流可辅助润滑油散热，但其散热效能有限，主要散热任务仍由独立机油冷却器承担。油底壳538（二）机油泵机油泵的作用是将一定压力和足够数量的润滑油压送到各润滑部位，并保证润滑油在系统内的正常循环流动。其根据结构形式的不同，可分为齿轮式、转子式和叶片式。其中，齿轮式又分为外啮合齿轮式和内啮合齿轮式。现代轿车发动机润滑系统主要采用齿轮式和转子式机油泵。5391.齿轮式机油泵（1）外啮合齿轮式机油泵结构：外啮合齿轮式机油泵如图所示，主要由泵体、泵盖、主动齿轮、从动齿轮和限压阀等组成。外啮合齿轮式机油泵540工作原理：外啮合齿轮式机油泵的工作原理如图所示。发动机运行时，曲轴驱动机油泵主动齿轮，带动从动齿轮旋转。齿轮脱离啮合时在进油口处形成低压区，润滑油从进油口被吸入泵腔，并由齿轮齿槽携带至出油侧。随着齿轮持续转动，润滑油被强制压入机油滤清器，经滤清后输送至主油道。当出油压力超过额定值时，限压阀开启（克服弹簧预紧力），使部分润滑油旁通至进油腔，从而稳定系统油压。外啮合齿轮式机油泵的工作原理541（2）内啮合齿轮式机油泵结构：内啮合齿轮式机油泵如图所示，主要由泵体、泵盖、内齿轮、外齿轮、月牙形隔板和限压阀等组成。其中，内齿轮是主动齿轮，套在曲轴前端，通过花键由曲轴直接驱动，外齿轮是从动齿轮，安装在泵体内，泵体固定在曲轴前端。内啮合齿轮式机油泵542工作原理：内啮合齿轮式机油泵的工作原理与外啮合齿轮式相似。发动机工作时，曲轴驱动内齿轮（主动）旋转，并推动外齿轮反向旋转。当齿轮转到进油腔侧时，齿廓逐渐脱离啮合，齿间容积增大形成局部负压，润滑油被吸入齿隙。齿轮转动过程中，固定在泵体上的月牙形隔板持续隔离进、出油腔，齿隙内的润滑油被携带至出油腔。当齿轮转到出油腔侧进入啮合时，齿间容积被强制减小，润滑油受压升压，经出油口压入发动机主油道。内啮合齿轮式机油泵由曲轴直接驱动，相比外啮合齿轮式省去了传动轴与支承轴承，具有结构紧凑、成本低的优势，尤其适用于高转速发动机及空间受限的涡轮增压机型。5432.转子式机油泵结构：转子式机油泵又称偏心内啮合转子式机油泵，如图所示，其主要由泵盖、泵体、内转子、外转子和限压阀等组成。内转子（主动）和外转子（从动）都安装在泵体内，内转子固定在机油泵轴上，内转子比外转子少一个齿，外转子可在泵体内自由转动，内、外转子轴心有一个偏心距。转子式机油泵544工作原理：转子式机油泵的内转子旋转时，转子每个齿的齿形轮廓线总能保持点接触，因此在内、外转子之间形成了多个相互隔离的密闭工作腔，如图所示。由于外转子的转速总是低于内转子，这些工作腔在旋转过程中，其位置和容积均发生连续变化；每个工作腔总是在容积最小时开始与泵体上的进油孔接通，然后容积逐渐增大，产生局部真空，将润滑油吸入工作腔；当旋转至与泵体上的出油孔接通且与进油孔断开时，容积逐渐减小，工作腔内润滑油压力升高，从而将润滑油从出油孔压出。转子式机油泵的工作原理545（三）限压阀限压阀的作用是限制发动机润滑系统中润滑油的最高压力。发动机工作时，机油泵的输出压力随转速升高而递增；此外，若润滑系统油路堵塞、轴承间隙过小或润滑油黏度过高，同样会导致供油压力升高。因此，润滑系统的机油泵和主油道均配备限压阀，通过限制压力峰值防止系统过载损坏。546限压阀的工作原理如图所示，当润滑油压力超过预设阈值时，压力克服弹簧预紧力，推动阀门开启，部分润滑油经旁通通道（回油道）流回油底壳，使压力回落至设定值后阀门关闭。限压阀的工作原理547（四）旁通阀旁通阀的作用是在机油滤清器堵塞时维持发动机润滑系统油路的基本畅通。当滤清器堵塞时，润滑油将通过与之并联安装的旁通阀直接进入润滑系统的主油道。旁通阀的基本结构与限压阀相似，主要区别在于安装位置、响应压力以及溢流方向不同。通常旁通阀的弹簧刚度要显著低于限压阀的弹簧刚度。548旁通阀通常与机油滤清器并联安装，其工作原理如图所示。当机油滤清器堵塞导致其进、出口压差增大到设定值时，旁通阀随即开启，从而确保润滑油仍能输送至主油道及相关润滑部位，防止供油中断。机油滤清器旁通阀的工作原理a）旁通阀关闭b）旁通阀打开549（五）机油滤清器机油滤清器的作用是过滤润滑油中的金属磨屑、机械杂质、胶质、水和氧化物等，保持润滑油的清洁和良好的润滑性能，确保润滑系统稳定运行。润滑系统的润滑油滤清形式主要分为全流式与分流式两类。全流式机油滤清器串联在机油泵与主油道之间，发动机工作时，润滑油全部经机油滤清器滤清，如下图a所示；分流式机油滤清器与主油道并联，仅过滤机油泵输出的部分机油（通常用于精细过滤），如下图b所示。需要注意的是，旁通阀是应急通道，而分流式滤清器是主动分流过滤设计。目前，轿车发动机普遍采用全流式机油滤清器。550润滑系统机油滤清的形式a）全流滤清式b）分流滤清式5511.全流式机油滤清器全流式机油滤清器如图所示，主要由壳体、滤芯和旁通阀等组成。壳体设有进、出油口，机油泵压出的润滑油经进油口进入壳体与滤芯间的空腔，穿过滤芯后从出油口流出，进入主油道。全流式机油滤清器5522.分流式机油滤清器分流式机油滤清器主要用于滤除直径>0.001mm的细小机械杂质和胶质。其因滤芯结构造成流动阻力较大，故与主油道并联安装，系统中只有10%～15%的润滑油通过它进行过滤。根据结构不同，分流式机油滤清器可分为过滤式和离心式两种。离心式滤清器过滤能力强、流通能力大，且分离出的杂质积存在转子内壁不影响其过滤性能，无需更换滤芯，只需定期清洗；但其对胶质的过滤效果较差。553（六）集滤器集滤器一般采用金属网式结构，安装在机油泵进油口之前，用来过滤润滑油中较大颗粒的杂质，防止杂质进入机油泵。汽车发动机所用的集滤器分为浮式和固定式两种。浮式集滤器漂浮于机油表面，机油泵通过其吸油，目前应用不多。固定式集滤器固定安装在油底壳底部。虽然其吸入的是油底壳底部的润滑油（可能含有较多沉淀物），但其吸油口远离油面，可以有效防止泡沫吸入，因此润滑更可靠，且结构简单，如图所示。集滤器554固定式集滤器吸油管总成的上端设有与机油泵进油孔连接的凸缘，下端与滤网支座中心固定连接。滤网夹装在支座与罩之间。滤网依靠自身的弹力，被紧密地夹持在支座和罩之间。罩的边缘有四个缺口，形成进油通道。当机油泵工作时，润滑油从罩的缺口处流入，经滤网滤除较大颗粒杂质后，通过吸油管总成进入机油泵。555（七）机油冷却器当发动机需要承受较大热负荷时，机油冷却器的作用显得尤为重要。机油冷却器通过强制冷却对润滑油进行降温，确保润滑油维持在最佳工作温度范围（70～90℃）。机油冷却器分为风冷式和水冷式两种。5561.风冷式机油冷却器风冷式机油冷却器利用汽车行驶时的迎面风对润滑油进行冷却。在高速行驶、气流充足时，风冷式机油冷却器具有优异的散热能力，多用于赛车和热负荷大的涡轮增压汽车。但是，风冷式机油冷却器在发动机起动后需要较长的暖机时间才能使润滑油达到正常的工作温度，因此在普通轿车上很少采用。5572.水冷式机油冷却器水冷式机油冷却器的安装位置如下图所示。发动机工作时，润滑油经机油滤清器滤清后，直接进入机油冷却器。在机油冷却器内部，冷却液和机油的流动路径存在两种情况，一是冷却液在机油冷却器换热管内部流动，润滑油在换热管外部流动；二是润滑油在换热管内部流动，冷却液在换热管外部流动。两种流体在机油冷却器内进行热交换，使高温润滑油得到冷却。558机油冷却器上装有旁通阀，当润滑油温度过低时，旁通阀打开，润滑油不经过机油冷却器直接进入主油道。水冷式机油冷却器外形尺寸小，布置方便，温度稳定，而且不会使机油过度冷却，因此在轿车中得到广泛应用。水冷式机油冷却器的安装位置559（八）机油尺机油尺是用于检测发动机静态润滑油液位高度的工具，它通过插入油底壳与润滑油接触，进而判断润滑油量是否在合理范围内，如图所示。机油尺插入油底壳与润滑油接触560机油尺通常由金属制成，下端形状因发动机结构和测量需求不同有所差异，以扁平状（片状）设计居多，带有明显的上限（MAX）和下限（MIN）标记，如图所示。机油尺561润滑油一般加到上、下限标记之间的中上位置为宜，这样既预留了润滑油消耗（如烧润滑油）的余量，也避免了润滑油因热膨胀而导致的液位过高，如图所示。若机油不足，会影响润滑效果，甚至引起“烧瓦”“抱轴”等机械事故，应及时补充；若润滑油过量，会造成润滑油飞溅加剧、发动机运转阻力增加等，应及时放出过多的润滑油。润滑油加注到合适位置562机油尺通常位于发动机舱内，具体位置因车型而异，常见于发动机上部或侧面，并带有橙色或红色手拉环作为标识，如图所示。为确保准确测量润滑油量，测量前应首先将车辆停放于水平地面，待发动机达到正常工作温度后，关闭发动机并等待5～10min，以便发动机润滑油充分回流至油底壳。机油尺位置563（九）曲轴箱通风装置发动机工作时，部分可燃混合气和废气经活塞环窜入曲轴箱。凝结的可燃混合气会稀释润滑油；高温废气及所含酸性物质、水蒸气会侵蚀零件并劣化润滑油；窜气还会导致曲轴箱压力、温度升高，易引发油封、衬垫渗漏。为此，发动机设有曲轴箱通风装置，可及时排出窜气、引入新鲜空气，形成持续对流。曲轴箱通风方式一般有自然通风和强制通风两种。5641.自然通风将从曲轴箱抽出的气体直接导入大气中的通风方式称为自然通风。柴油机多采用自然通风方式。该通风方式通常在与曲轴箱连通的气门室盖或润滑油加注口上，接出一根下垂的出气管，管口切成斜口，切口的方向与汽车行驶的方向相反。利用汽车行驶和冷却风扇的气流，在出气口处形成一定真空度，将气体从曲轴箱抽出。5652.强制通风将从曲轴箱抽出的气体导入发动机的进气歧管并吸入气缸进行再燃烧的通风方式称为强制通风，如图所示。强制通风566汽油机一般采用强制通风方式，这样，可以将窜入曲轴箱内的混合气回收使用，有利于提高发动机的经济性。由于发动机在小负荷、低转速下工作时，进气歧管真空度较高，为防止吸入过多的气体影响发动机正常工作，在曲轴箱通风装置中设有PCV阀（曲轴箱强制通风阀），如图所示。该阀是一个单向止回阀，通常安装在连接进气歧管的通风管路上。PCV

阀567PCV阀的工作原理如图所示。发动机无负荷时：阀芯被弹簧压在阀座上，PCV阀关闭，如下图a所示。PCV阀的工作原理a）无负荷b）怠速或小负荷c）大负荷568怠速或小负荷工况时：曲轴箱漏气量较小，此时节气门开度小，进气歧管真空度大，阀芯克服弹簧力被向上吸起，由于阀芯和阀体内腔为锥形结构，此时通道开度较小，气体仅能通过阀芯侧边的小孔流入进气歧管，通风量受限，对怠速影响较小，如上图b所示。中负荷工况时：随着发动机负荷增加，进气歧管真空度降低，弹簧推动阀芯逐渐向下移动，通风通道扩大，气体流量同步增加。大负荷工况时：曲轴箱漏气量激增，节气门全开导致进气歧管真空度最低，此时阀芯在弹簧作用下移动至阀体中间位置，使PCV阀完全打开，实现气体高效更新，如上图c所示。569四、润滑系统的润滑剂汽车发动机润滑系统中起主要润滑作用的是润滑油（也称机油）。发动机内部相互摩擦运动的金属部件，运动速度快、工作温度可达400～600℃。在这样恶劣的工况下，合格的机油可以降低发动机零件的磨损，延长使用寿命。5701.机油的构成机油主要由基础油和添加剂两部分组成。其中，添加剂占比20%～30%，基础油占比70%～80%。基础油是机油的主要成分，决定着机油的基本性质，添加剂则可弥补和改善基础油性能方面的不足，赋予其新的性能，是机油的重要组成部分。机油主要分矿物机油和合成机油两大类；其中，合成机油又分为全合成机油和半合成机油。571矿物机油是指其基础油由原油分馏得到的塔底油（或其他馏分）经精制处理而成。由于矿物油的分子结构相对复杂且具有易断裂的特性，所以在高温、高压或高速剪切等严苛工况下，更容易发生裂解、氧化等变质现象。矿物机油的制造工艺流程相比合成机油要简单得多，因此成本较低。572合成机油是指其基础油为化学合成油，如聚α-烯烃（PAO）或酯类油等。如果基础油完全使用化学合成油，则称为全合成机油。如果部分使用化学合成油，部分使用矿物油，则称为半合成机油。相比较而言，全合成机油通常具有更优异的抗氧化性能、更好的油泥分散清洁能力、更低的挥发性（减少机油消耗）。同时，得益于其更佳的高温稳定性和更低的摩擦系数，全合成机油不仅有助于节能，同时也更环保。5732.机油的分类（1）按质量等级分类机油按质量等级分类主要依据国际通用的API（美国石油学会）性能等级标准，该标准根据发动机类型（汽油/柴油）和使用性能要求进行划分。字母“S”代表汽油发动机机油系列，字母“C”代表柴油发动机机油系列，每个系列又分为若干等级，具体见下表。574API机油等级分类575（2）按黏度等级分类机油按黏度等级分类主要依据全球通用的SAE（美国汽车工程师学会）黏度等级标准（SAEJ300）。该标准通过数字和字母组合精确描述机油在不同温度下的流动特性，如下图所示。

根据黏度选择机油576任务2冷却系统577学习目标1.掌握冷却系统的作用和组成。2.掌握冷却系统的类别和工作原理。3.了解冷却液的特性。578任务描述通过本任务的学习，学生应能准确描述冷却系统的主要功能、冷却方式及关键组成部件，独立进行冷却系统的常规检查，规范更换冷却液。579一、冷却系统的功能冷却系统的主要功能包括：◆冷起动时，帮助发动机快速达到正常工作温度（80～90℃）；◆正常运行时，及时散发受热零件吸收的多余热量，确保发动机在各种工况下均处于适宜温度范围内工作。发动机工作时，燃料的燃烧与运动部件间的摩擦会产生大量热量（气缸内温度可达2073～2273℃），冷却系统的散热能力将直接影响发动机的性能。相关知识5801.若冷却不足，发动机会过热，这将导致：（1）发动机充气效率下降，降低功率输出；（2）运动机件间隙异常，引发零件卡滞或损坏；（3）零件材料力学性能下降，造成变形或损坏；（4）润滑油黏度降低、油膜破裂，加剧零件磨损；（5）针对汽油机还会造成早燃、爆震及表面点火现象。2.若冷却过度，发动机会过冷，这将导致：（1）发动机燃油雾化不良，混合气形成不充分，燃烧不完全、功率下降、油耗与排放增加；（2）润滑油黏度过大，润滑不良，加速零件磨损。581二、冷却系统的类型汽车发动机的冷却系统主要有水冷式和风冷式两种类型，如图所示。

不同冷却形式的发动机a）水冷发动机b）风冷发动机582水冷系统是一系列利用冷却液在发动机水套中循环流动来吸收多余热量，并通过散热器将热量散入大气的装置。因其冷却强度大、易于调节，并且通过添加防冻液防止了冬季冷却液结冰的问题，便于冷起动，故被广泛应用于汽车发动机。风冷系统是以空气为冷却介质，利用安装在气缸体和气缸盖表面的散热片，将高温零件的热量直接散发到大气中。由于其存在冷却效果不稳定、噪声大，以及驱动冷却风扇消耗功率较大等缺点，现仅用于部分小排量摩托车和某些有特殊需求的军用汽车发动机。当采用风冷系统时，其气缸体和气缸盖通常允许更高的工作温度，但仍需控制在材料允许的范围内。583三、冷却系统的组成及工作原理目前，汽车发动机广泛采用的是强制循环式水冷却系统，其主要由冷却水泵、散热器、冷却风扇、水套（在气缸盖或气缸体上制出的夹层空间）、节温器、膨胀水箱、水管和传感器等部件组成，如图所示。

水冷却系统的组成584强制循环式水冷却系统通过冷却水泵将冷却液从膨胀水箱吸入并加压，使之经分配管道流入气缸体水套。冷却液从气缸壁吸收热量后温度升高，继而流入气缸盖水套继续吸热。受热后的冷却液沿上水管流入散热器。汽车行驶时，外部气流从前向后高速穿过散热器，同时散热器后方的风扇通过强力抽吸增强气流。冷却液自上而下流经散热器时，将热量持续释放到大气中。冷却后的冷却液到达散热器底部后，再次被冷却水泵压入气缸体与气缸盖水套，形成循环，确保高温工况下的发动机部件得到有效冷却。585（一）散热器散热器俗称水箱，安装在发动机前的车架横梁上，其主要作用是将冷却液所携带的热量散入大气中，以降低冷却液温度。散热器主要由上水室、下水室、散热器芯等组成，如图所示。

散热器586上水室装有散热器的进水管，其进水口通过软管与气缸盖出水管连接。顶部设有散热器盖（注水口），注水口通常连接溢流管。当冷却液沸腾时，在开式冷却系统中，水蒸气直接从溢流管排出；而在闭式冷却系统中，溢流管接膨胀水箱，水蒸气通过溢流管进入膨胀水箱后冷凝。下水室装有散热器的出水管，其出水口通过软管与冷却水泵进水口连接。上、下水室之间通过焊接的散热器芯（散热片）连通，形成冷却液的密闭流通通道。587散热器结构形式多样，按散热器芯结构可分为管片式和管带式；按冷却液流动方向可分为纵流式和横流式，具体见下表。

散热器的结构形式588

散热器的结构形式589散热器盖安装在散热器注水口处。对于闭式冷却系统，其不与大气直接连通，因此散热器盖上设有蒸汽阀和真空阀，如图所示。这种双阀结构维持冷却系统压力高于大气压，从而提高冷却液的沸点。

散热器盖590当散热器内压力升至108～147kPa时，蒸汽阀开启（见下图a），部分冷却液蒸气经溢流管导入副水箱，防止系统过压损坏；当压力降至10～20kPa（负压）时，真空阀开启（见下图b），使散热器与大气连通，避免芯管塌陷。散热器芯多采用耐腐蚀、导热性好的铝合金或铜合金制造，其中铝合金因轻量化优势已成为主流。

散热器盖的工作原理a）蒸汽阀打开b）真空阀打开591（二）膨胀水箱为了减少冷却液损失并保证冷却系统正常工作，现代汽车发动机通常采用散热器与膨胀水箱组合的结构。膨胀水箱顶端与大气相通，另一端通过软管与散热器的溢流管相连。当散热器内压力升高到一定值时，散热器盖上的蒸汽阀自动打开，冷却液通过蒸汽阀和溢流管流入膨胀水箱；当冷却液温度下降导致散热器内压力降低时，冷却液又通过真空阀从膨胀水箱流回散热器内部。这样可以有效避免冷却液浪费，同时保持冷却系统的压力稳定。592膨胀水箱上设有两条液位标记线，即上限标记线和下限标记线，如图所示。冷却液的液位高度应始终位于这两条标记线之间。液位过高或过低都会影响冷却系统的正常运行，因此需要定期检查并及时补充冷却液。

膨胀水箱593膨胀水箱的主要作用如下：1.形成封闭系统将冷却系统转为永久性封闭结构，减少冷却液的蒸发损失，降低补充冷却液的频率。2.防止空气进入避免空气不断进入冷却系统，从而减少因空气接触导致的机件氧化和腐蚀。5943.降低穴蚀风险通过稳定冷却系统的压力，减少冷却液中气泡的形成和破裂，从而降低穴蚀对发动机部件的损害。4.提高冷却效率通过分离冷却系统中的水和水蒸气，保持冷却系统压力稳定，提高冷却水泵的工作效率，确保冷却液循环更加顺畅。595（三）节温器节温器的主要作用是根据发动机的负荷和冷却液温度的变化，自动调节冷却液的流量和循环路径，确保发动机在适宜的工作温度下运行，以减少燃料消耗和机件磨损，提高发动机的效率和可靠性。5961.蜡式节温器（1）结构目前，大多数发动机采用蜡式节温器，如图所示。其主要由上支架、下支架、主阀门、副阀门、排气阀、阀座、推杆、橡胶管、石蜡、蜡管和弹簧等组成。阀座与上、下支架通过铆接固定在一起，橡胶管与蜡管之间的空腔内充满石蜡。为提高导热性能，石蜡中通常掺有铜粉或铜丝网。蜡管的上端装有主阀门，下端与副阀门铆接在一起。蜡式节温器a）实物图b）构造图597（2）工作原理1）小循环（冷却液温度较低时）。当发动机冷起动或冷却液温度低于84℃时，节温器蜡管内的石蜡呈固态。此时，主阀门在弹簧作用下紧压在阀座上，关闭通往散热器的通道；副阀门则打开，冷却液在冷却水泵和水套之间进行小范围循环，如图所示。由于该循环路径短、流量小，故称为小循环。小循环有助于冷却液温度迅速升高，确保发动机各部位均匀且快速地预热。冷却液小循环5982）当冷却液温度升高至84～94℃时，节温器蜡管内的石蜡受热融化，体积膨胀，挤压橡胶管使其收缩。橡胶管收缩产生的推力通过推杆传递，克服弹簧的弹力，使主阀门部分开启。此时冷却液开始进行混合循环，一部分通过主阀门进入散热器冷却，另一部分则仍通过副阀门进行小循环，如图所示。混合循环能根据发动机的热负荷自动调节冷却强度，确保发动机在适宜的温度范围内运行。冷却液混合循环5993）大循环（冷却液温度过高时）。当冷却液温度达到94℃以上时，节温器蜡管内的石蜡受热完全液化，体积急剧膨胀，使主阀门完全打开，副阀门彻底关闭。来自气缸盖出水管的冷却液全部经主阀门进入散热器冷却，如图所示。由于该循环路径长、流量大，因此被称为大循环。大循环能够有效地降低冷却液温度，防止发动机过热。冷却液大循环6002.电子节温器随着技术的发展，越来越多的汽车配备了电子节温器，如图所示。电子节温器的核心特点在于其电子化、智能化控制。它不再依赖物理变化，而是通过发动机ECU接收冷却液温度、发动机负荷、转速、车速等多重传感器信号，精确计算最佳冷却液温度目标值，并主动驱动内部加热元件或执行电机来快速、线性地调节节温器阀门开度。这使得电子节温器具有响应速度快、控制精度高、调节范围广等显著优势。电子节温器a）外形图b）构造图601相比传统石蜡节温器，电子节温器在提升燃油经济性、降低排放、改善冷起动暖机速度、优化动力输出和保护发动机方面性能更卓越，代表了更先进的发动机热管理技术方向。而石蜡节温器则因其结构简单、成本低，多用于对热管理要求不高的传统车型中。但无论采用何种类型的节温器，其根本目的都是为了实现冷却系统在不同循环模式之间的按需切换。602（四）冷却水泵冷却水泵简称水泵，其作用是对冷却液加压，使冷却液在冷却系统中循环。目前，汽车发动机一般采用离心式水泵。离心式水泵主要由壳体、叶轮、水泵轴和带轮等组成，如图所示。离心式水泵603冷却水泵通常安装在发动机机体上，由曲轴通过正时传动带驱动，如图所示。正时传动带连接曲轴带轮与冷却水泵带轮，因此冷却水泵转速与发动机转速成正比。冷却水泵的安装位置604离心式水泵的工作原理如图所示。当叶轮旋转时，带动冷却液随其一同旋转。在离心力作用下，冷却液被甩向叶轮边缘，然后经壳体上切向的出水管被压送到发动机水套内。与此同时，叶轮中心处的压力降低，散热器中的冷却液经进水管被吸到叶轮中心部分。如此连续作用，使冷却液在管路中不断循环。如果冷却水泵因故障停止工作，冷却液仍然能通过静止叶轮的叶片间通道被动流动。在散热器与发动机存在温差时，会形成热虹吸效应（自然对流），产生有限的冷却液循环，这有助于延缓发动机过热。离心式水泵的工作原理605（五）冷却风扇冷却风扇的作用是提高流经散热器的空气流速和流量，从而增强散热器的散热能力，并辅助冷却发动机的其他附件。轿车发动机广泛采用轴流式冷却风扇，其核心是一个由轻质塑料制成、带有4～9片特定弯曲角度（翼型）叶片的叶轮，通常被一个圆形或切角多边形的塑料导风罩包围。为了减轻振动和噪声，叶片间的夹角被设计为不等距，如下图所示。它被紧密地垂直安装于发动机舱内散热器正后方，叶片边缘与导风罩内壁仅有极小间隙。这种紧凑的集成安装方式，结合导风罩的引导，确保了风扇转动时能高效地抽取空气强制通过散热器芯体，以达到最佳的冷却效果。其驱动电机通常内置在轮毂中。606冷却风扇6071.硅油风扇离合器硅油风扇离合器是利用硅油的高黏度特性传递扭矩，通过感温器自动控制离合器的分离与接合，从而调节冷却风扇的转速。硅油风扇离合器主要由前盖、壳体、主动盘、从动盘、阀片、主动轴、双金属感温器、阀片轴和轴承等组成，如图所示。硅油风扇离合器a）实物图b）构造图608低温时，阀片关闭，硅油滞留储油腔，主动盘与从动盘间因硅油缺失而传递力矩极小，风扇低速空转；温度升高时，感温器形变推动阀片开启，硅油流入工作腔，主动盘旋转时硅油产生的黏性剪切力带动从动盘和壳体，使风扇转速随硅油填充量增加而提升；高温时，阀片全开，工作腔硅油饱和，动力近乎刚性传递，风扇达最高转速。整个过程通过温度感知→硅油流量调节→黏性力矩传递的闭环机制，实现风扇转速与散热需求的自动匹配，降低能耗与噪声。6092.电磁风扇离合器电磁风扇离合器是根据冷却液温度，通过温控开关和继电器电路控制风扇运转的，其结构分为主动部分和从动部