第四章冷却系构造与维修.ppt

1、第5章冷却系统的结构和维护，5.1冷却系统的功能、组成和工作原理，5.2水冷系统主要部件的结构和维护，5.3冷却系统常见故障的诊断和排除总结，5.1冷却系统的功能、组成和工作原理，1。冷却系统的功能冷却系统的主要功能是冷却发动机，保持其正常工作温度，并确保其正常运行。发动机工作过程中，气缸和燃烧室中的气体温度可高达2 073-2 273 K。气缸体、气缸盖、活塞和气门与气体直接接触，在高温作用下，由于热膨胀会破坏正常间隙，导致运动部件的运动受阻或卡住；各部分的机械强度因高温而降低甚至损坏；由于高温故障，润滑油失去润滑。因此，发动机必须配备冷却系统，以在发动机运行期间冷却上述高温部件。尽管冷却系

2、统参与了发动机的功能转换，但它是发动机正常运行的重要保证。下页，返回，5.1冷却系统的功能、组成和工作原理。运行期间冷却系统的适当冷却强度也会影响发动机的正常运行。冷却指示器脚将导致发动机过热，这将导致发动机充气减少并影响发动机功率输出。对于汽油发动机，它也可能引起干燃烧、爆燃和表面着火，以显示正常燃烧；同时，过高的温度会降低润滑油的钻孔程度，导致零件磨损增加。过度冷却会使发动机过冷，导致燃油蒸发困难或蒸发的燃油凝结。一方面，由于完全燃烧，发动机功率将降低，燃料消耗将增加；另一方面，这些燃油最终会沿着气缸壁流入曲轴箱，这表明只有气缸壁上的油膜会被冲走，润滑油会被稀释，这将使零件的润滑效果变差。

3、因此，冷却必须适度。什么样的冷却系统既能满足发动机在最大热负荷下的冷却，又能调节发动机在各种工况下的冷却强度，以保持发动机的正常工作温度。上一页，下一页，返回，5.1冷却系统的功能、组成和工作原理。目前，水冷系统广泛应用于汽车发动机，如图5-1所示。它利用冷却水吸收高温部件的热量，然后将吸收热量的冷却水送到散热器，散热器将热量散发到大气中。水冷系统冷却可靠，冷却强度调节方便，运行过程中冷却剂损失少。当发动机正常工作时，气缸盖中冷却水的温度可保持在353-363k。上一页，下一页，返回，5.1冷却系统的功能、组成和工作原理，一些大型柴油机或小型汽油机采用空气冷却系统，如图5-2所示。它使用空气作

4、为冷却介质，直接冷却气缸体和气缸盖。为了增强冷却效果，使每个气缸冷却均匀，有些发动机的空气冷却系统配有轴流风扇、护罩和分流板。与水冷系统相比，风冷系统冷却性能可靠，冷却强度易于调节和控制。5.1冷却系统2的功能、组成和工作原理。水冷系统的组成汽车发动机中使用的大多数水冷系统都是强制循环水冷系统。它使用水泵在水套和散热器之间循环冷却水来冷却发动机。水冷系统的组成如图5-1所示。水套是气缸与气缸体外壁之间以及气缸盖上下平面之间的夹层空间，在加工气缸体和气缸盖时直接铸造。气缸体的上平面和气缸盖的下平面设有相应的水孔，使气缸盖水套与气缸体水套相通。发动机工作时，水套充满冷却水，冷却水直接从气缸壁和燃烧

5、室壁吸收热量。水泵恒温器位于气缸盖出水管的出口处，可根据发动机的工作温度自动控制冷却水的循环路线，实现冷却强度的调节。百叶窗安装在散热器前面，百叶窗的开度由驾驶员控制，以控制通过散热器的空气量，冷却强度也可以调节。5.1冷却系统的功能、组成和工作原理。冷却水的循环路线发动机运转时，水泵被驱动旋转，水泵将散热器中的冷却水抽出，通过配水管送至气缸体的水套。配水管用于均匀冷却每个气缸。有些发动机的配水管是扁平的铜水管，沿纵向有几个出水口。离水泵越远，出水口就越大，以确保每个气缸的均匀冷却。解放CA6102发动机配水管为水套外铸的大空腔，多个出水口沿纵向与水套相连。进入水套的冷却水强制冷却气缸的上部，

6、而气缸的下部主要通过对流冷却。吸收热量的冷却水通过气缸体和气缸盖之间的水道进入气缸盖的水套，冷却燃烧室和气门座，然后流入气缸盖的出水管。上一页，下一页，返回，5.1冷却系统的功能、组成和工作原理，恒温器安装在气缸盖出水管的出口处，冷却水的循环路线由冷却水温度的控制决定。当发动机刚启动，冷却水温度低于323 K时，恒温器关闭通向散热器的通道，从缸盖水套流出的冷却水通过小循环连接水管直接进入水泵，然后由水泵送至缸体水套。随着冷却水被散热器辐射，发动机温度会迅速升高。这种循环称为小循环。5.1冷却系统的功能、组成和工作原理。当发动机冷却水温度高于353 K时，恒温器关闭直接通向水泵的小循环通道，所有

7、流出缸盖水套的冷却水进入散热器散热。冷却后的冷却水由水泵泵送，并返回气缸体的水套进行循环。由于通过散热器散热，发动机冷却水的温度可以迅速降低，以避免发动机过热。这种流通方式叫做大流通。当发动机冷却水温度在323 K和353 K之间时，恒温器使两个循环都存在，然后只有一部分冷却水流过散热器散热。冷却系统(水冷系统)中冷却液循环示意图如图5-3所示。5.1冷却系统的功能、组成和工作原理。气缸盖上安装有水温感应塞，水温感应塞与驾驶室内的水温计相连，可随时指示气缸盖水套内冷却水的温度。如果温度过高或过低，驾驶员可以通过改变快门的开度来调节。水冷系统还为驾驶室或车厢内的加热器提供热源，在气缸盖的出水管上

8、设有橡胶水管与加热器连通。水冷系统的布置与同型号发动机有些相似，如图5-4和图5-5所示。在一些发动机上，冷却水还承担着润滑系统润滑油和自动变速器润滑油的散热任务。5.2水冷系统主要部件的结构和维护1。散热器的结构散热器的结构如图5-6所示，主要由上储水室(上水箱)、下储水室(下水箱)和连接上、下水箱及散热冷却水的散热器芯(其结构如图5-6所示)组成。上储水室通过管道与缸盖上的出水管连通使用散热器不仅可以增加散热面积，还可以增加散热器的刚度和强度。上一页，下一页，返回，5.2水冷系统主要部件的构造和维护。管带散热器芯采用冷却管和波纹管沿纵向间隔设置的方式。散热带上开槽孔的目的是破坏散热带上气流

9、形成的边界层，提高散热能力。管带散热器芯散热能力强，制造工艺简单，成本低，但其刚度不如管型散热器大，管型散热器一般用于汽车发动机，近年来已用于一些中型车辆。上一页，下一页，返回，5.2水冷系统主要部件的结构及维护，发动机工作时，进入上储水室的高温冷却水通过冷却管流入下储水室，被流经散热器芯间隙的气流冷却，降温后在水泵的抽吸下进入水套循环使用。一些汽车发动机使用横流式散热器，储水室位于散热器的两侧。在散热过程中，水是横向流动的。这种散热器高度低，非常适合发动机罩低的汽车。散热器要求由导热性好的材料制成(如黄铜)。近年来，越来越多的铝材料被使用。一些发动机散热器冷却管和储水室由黄铜制成，而散热片由

10、铝条制成。上一页，下一页，返回，5.2水冷系统主要部件的结构和维护，2。散热器盖所有汽车发动机采用闭式水冷系统。该水冷系统广泛采用带蒸汽阀和空气阀的散热器盖，其结构如图5-8所示。在弹簧的作用下，蒸汽阀紧紧地压在进水口上，以密封散热器。蒸汽阀的中央有一个空气阀，由弹簧关闭。由于这两个阀的作用，不仅可以提高冷却水的沸点，而且当散热器中的水量减少或压力降低时，可以防止冷却管被大气压力放气。5.2水冷系统主要部件的建造和维护。当散热器中的温度上升产生蒸汽并且压力上升到某个值(通常为0。026-0。037 MPa，有些汽车的散热器盖可以达到0。1 MPa)，蒸汽阀打开，蒸汽从蒸汽排出管排出。冷却水沸点

11、的升高是由冷却系统中压力的增加引起的。当真空度达到一定时(一般为0。0l-0。02mpa ),空气阀被吸开，空气通过蒸汽排放管进入散热器。当发动机处于高温状态时，缓慢小心地打开散热器盖，以免高温湿气烫伤人。5.2水冷系统主要部件的结构和维护，3。补偿桶目前，大多数发动机使用防冻剂作为冷却液。防冻液的冰点很低，可以避免冬季结冰导致散热器、气缸体和气缸盖开裂的现象；防冻液的沸点高于水，这更有利于发动机的正常运转。为防止防冻液流失，冷却系统中提供了一个补偿桶，用于自动补偿散热器中的防冻液。上一页，下一页，返回，5.2水冷系统主要部件的构造和维护，补偿桶设置在散热器的一侧(见图5-9)，并通过橡胶水管

12、与散热器进水口的出风口相连。冷却液受热膨胀时，多余的防冻液通过橡胶水管进入补偿桶；当温度降低且散热器中产生真空时，补偿桶中的防冻液会及时返回散热器。补偿桶上有两个划线标记，高(高)和低(低)。当水温为377K(500)时，补偿桶中的液位不得低于“去离子”划线标记；在室温下，补偿桶中的液位不应超过美国总审计局的标记。上一个，下一个，上一个因为膨胀箱的位置略高于散热器，所以在膨胀箱的液位上方有一定的空间。上一页，下一页，返回，5.2水冷系统主要部件的构造和维护，当发动机工作时，散热器和水套中产生的蒸汽通过散热器出口管1和水套出口管4，进入膨胀箱并凝结成流体，从而及时实现水气分离。冷凝的冷却水通过辅

13、助水管9进入水泵。5.2水冷系统主要部件的结构和检修，5。散热器的检修1)散热器的清洗在使用过程中，腐蚀和污垢会影响冷却效果。清洗散热器并去除水垢是恢复散热器散热能力的有效方法。化学方法用于清洗水垢，即利用酸或碱物质与水垢之间的化学反应生成水溶性物质来清除水垢。清洗时，最好使用循环法，即先用酸性溶液清洗，然后用碱性溶液冲洗中和。清洗时，清洁剂在一定压力(一般为10千帕)下在气缸体的水套或散热器中循环，3-5分钟后即可清洗。上一页，下一页，返回，5.2水冷系统主要部件的结构和维护，2)检查散热器的泄漏，堵塞散热器的入口和出口，用压力为50 - 100千帕的压缩空气填充散热器，将其浸泡在水中，并检

14、查是否有气泡冒出。如果发现任何泄漏部分，应进行标记，以便进行焊接修复。3)散热器的维修散热器的泄漏主要发生在散热器管道与上下水室的接触部位。当泄漏不严重时，可以通过钎焊进行修复。散热器管道泄漏时，可采用局部密封。密封散热器管道的数量不得超过管道总数的10%，截止翅片的面积不得超过总迎风面积的10%。上一页，下一页，返回，5.2水冷系统主要部件的结构和维护，4)检查散热器盖和膨胀箱是否是现代汽车发动机的密封冷却系统，冷却液是否不能在沸点以上汽化，并保持良好的热传导和冷却能力；冷却系统能否防止冷却液过度消耗，降低水垢沉积率，取决于散热器盖和膨胀箱的工作性能。散热器盖可通过专用手动气泵进行检查。压力

15、阀的开启压力应在73.5 - 103千帕范围内，真空阀的开启压力应在0.98-11.8千帕范围内。膨胀箱应无泄漏，盖子密封良好，通气孔畅通，否则会破坏冷却液的回流，必须立即更换。上一页，下一页，返回，5.2水冷系统主要部件的结构和维护，2。水泵1。水泵结构离心式水泵用于汽车发动机。它体积小，产水量大，运行可靠。离心水泵的工作原理如图5-11所示。叶轮固定在水泵轴上，水泵外壳安装在机体上。当散热器充满冷却水时，水泵外壳也充满冷却水。当叶轮随水泵轴转动时，水泵内的冷却水被叶轮带动一起转动，在离心力的作用下被甩到叶轮边缘，然后通过壳体上与叶轮相切的出水管被压入发动机水套。同时，叶轮中心的压力降低，散热器中的冷却水通过进水管被吸入，使冷却水循环。上一页，下一页，返回，5.2水冷系统主要部件的结构及维护，东风6100-J发动机离心水泵的结构如图5-12所示。1)水泵外壳和泵盖水泵外壳1的前半部分是支撑水泵轴的轴承座孔，后半部分是容纳叶轮的工作室。水泵外壳上的进水管a直接与工作室B连通.管接头19用于连接小循环水管；泵盖9和密封垫8用螺栓固定在水泵壳体的后端面上，以密封水泵壳体。水泵的出水室位于法兰盘用于安装风扇皮带轮。水封装置将轴承与泵工作室隔开，以防止进气室中的冷却水进入轴承。水封装置主要由水封垫圈3、水封盖碗6、水封座圈1