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第六章 发动机冷却系 一、冷却系的功用 • 使工作中的发动 机得到适度的冷 却，从而保持在 最适宜的温度范 围内工作。 不正常冷却对发动机的影响 冷却程度 后 果 过冷 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释润滑油， 磨损加剧。零件强度降低。 不足 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，加剧磨损。排放 恶化，工作粗暴。 二、冷却系的类型和组成 类型：水冷和风冷 • 1、水冷 以冷却液为冷却介质的为水冷系统。组成：散热器，水 管，水泵，水套，分水管，风扇，节温器，百叶窗。一 般发动机的冷却系的正常温度为80℃～90℃。 • 2、风冷： 以空气为冷却介质的冷却系统称风冷系统；风冷却系的 特点：结构简单，使用和维修方便。主要缺点：冷却不 可靠，功率消耗大、噪音大、对气温变化不敏感。 水冷却系的工作演示 三、冷却水和防冻液 1、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，自来水等。 2、防冻液：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 加入一定量的防冻液以达到降低冰点、提高沸点的目的。 3、冷却液：水与防冻剂的混合物。水最好是软水防冻剂 是乙二醇。防冻剂中通常含有防锈剂和泡沫抑制剂。 冷却水和防冻液影视 第二节 水冷系主要部件的构造 • 水冷却系的组成：水套，水泵，散热器，水管， 水温表，感温器，节温器，百叶窗等。 • 散热器(dissipation heater ； radiator)：又名水箱，其作 用是利用冷风冷却被加热的冷却液。 • 冷却风扇(fan)：风扇旋转送风辅助散热器进行热交换。 • 散热器盖(radiator cap)：散热器盖具有较高的密封性。其 作用是使冷却系保持一定的压力，提高冷却液的沸点。 • 节温器(thermostat) ：节温器是控制冷却液流路的开关阀， 从而使冷却液保持适当的温度。 • 水泵(water pump) ：水泵的作用是使冷却水循环。 一、散热器 • 组成：一般由上、下贮水室和散热 器芯（包括冷却管和散热带）等。 材料： 黄铜、铝 散热器 1、散热器芯有多种结构形式 管片式：由散热管和散热片组成。 优点是散热面积大、气流阻力小、 刚度好承压能力强。管带式：由 散热管及波形散热带组成。优点 是散热能力强，制造简单，质量 轻，成本低，但结构刚度差。 板 式：由成对的金属薄板焊合而成。 优点是散热效果好，制造简单， 但焊缝多不坚固，容易沉积水垢 且不易维修。 散热器影视 2、散热器盖 可自动调节冷却系内部压力，提高冷却效果。 密封垫 散热器盖 压力阀弹簧 真空阀弹簧 空气阀 蒸汽阀 空气——蒸汽阀 发动机热态正常时，两阀 门关闭，将冷却系与大气隔 开。因水蒸气的产生使冷却 系内的压力稍高于大气压力， 提高了冷却水的沸点，改善 了冷却效能。当散热器内部 压力达到126～137Kpa时，蒸 汽阀开启而使水蒸汽从通气 孔排出；当水温下降，冷却 系 内 部 的 真 空 度 低 于 10 ～ 20Kpa时，空气阀打开，空气 从通气孔进入冷却系，以防 散热器及芯管被大气压瘪。 散热器盖工作演示 ①闭式水冷系可使 系统内的压力提高 冷却液的沸点相应 地提高，提高了散 热器的换热效率。 ②闭式水冷系可减 少冷却液外溢及蒸 发损失。 3、补偿水桶 功用：补偿冷却液 损失消除水冷系中的所有气泡。 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。冷却液不 会益失。 材料：塑料 4、散热器百叶窗 感温器 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 二、风扇 • 功用：当风扇旋转时吸进 空气使其通过散热器，以 增强散热器的散热能力， 加快冷却液的冷却速度。 • 影响风量的因素：风扇的 直径、转速、叶片形状、 叶片安装角、叶片数目 • 横断面形状：弧形、翼形 风扇 发电机 皮带 曲轴 2、硅油风扇离合器 3、蜡式节温器 • 功用：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 水的流量。 • 构造： 蜡式节温器安装位置： 将节温器布置在散热器 的出水管路中或发动机 汽缸盖上的出水口处。 至散热器 至小循环管 低温时 来自发动机 高温时 工作原理 当发动机水温升高时，石蜡逐渐变成液态，其体 积膨胀，迫使胶管压缩，而对推杆锥状端头产生向上 举力，但推杆上端固定，因此其反作用力迫使胶管、 节温器外壳向下移动，主阀门逐渐开大，副阀门逐渐 关小。当发动机水温高于76ºc时，主阀门开启，水温超 过86 ºc时，主阀门完全打开，副阀门完全关闭。此时 来自气缸盖出水口的冷却水沿出水管全部进入散热器， 称为发动机的大循环冷却方式。 节温器工作演示 一般水冷系的冷却水都是由机体流进，从气缸盖流出。 大多数节温器布置在气缸盖出水管路中。这种布置方式的优 点是结构简单，容易排除水冷系中的气泡。其缺点是节温器 在工作时会产生振荡现象。易增加汽车的燃油消耗量。 节温器的振荡现象：在冬季起动发动机时，由于冷却水 温度低，节温器关闭。冷却水在进行小循环时，温度很快升 高，节温器开启。与此同时，散热器内的低温冷却水流入机 体，使冷却水又冷了下来，节温器重新关闭，等到冷却水再 度升高，节温器又再次打开，节温器这种反复开闭不稳定的 现象叫节温器的振荡现象。 4、水泵 • 作用：对冷却水加压，促使冷却水在冷却系统中运 动，以加强冷却效果。 • 结构：离心式水泵 水泵壳体 出水管 叶轮 进水管 水泵的典型结构 1-水泵外壳；2-叶轮； 3-夹布胶木密封垫圈； 6-水封皮碗；7-弹簧； 8-衬垫；9-泵盖； 10-水封座圈； 11-球轴承；12-水泵轴； 13-半圆键；14-凸缘盘（安装风扇带轮） 15-轴承卡环；16-隔离套筒； 17-滑脂嘴；18-水封环；19-管接头。 离心式水泵特点 • 结构简单，尺寸小排量大，当水泵停止工作时并不妨碍 水在冷却系中自然循环。 水泵的驱动 由曲轴通过V带驱动 水泵影视 大循环(水温高): 散 热 器 节温器 水 水 泵 套 小循环(水温低): 散 热 器 节温器 水 泵 水 套 冷却液在水冷系统中的循环路径 气缸盖水套 分水管：使多缸发动机各 缸冷却强度均匀一致 顺（逆）流 式水冷系统 机体水套 变速器附加冷 却器 5、变速器机油冷却器 一根冷却管置于 散热器的出水室， 由冷却液对机油 进行冷却。 第二节 风冷系 • 风冷系是利用高速空气流直接吹过气缸盖和气缸体的 外表面，把从气缸内部传出的热量散到大气中去，以 保证发动机在最有利的温度范围内工作。 • 为保证有足够的散热面积，气缸休和气缸盖的表面均 布满了散热片。散热片与气缸体或气缸盖铸成一体。 为便于铸造，风冷发动机的气缸和气缸盖都是单个铸 出，然后装到整体的曲轴箱上。 1、四缸发动机风冷系示意图 2、风冷发动机的特点 1)对地理环境和气候环 境的适应性强 2)热负荷高 3)冷起动后暖机时间短 4)维护简便 冷却风扇有轴流式和径流式两种 轴流式风扇工作时，叶片 推动空气以轴向流动。径 流式风扇工作时，叶片推 动空气以与轴相垂直的方 向（即径向）流动。 多缸发动机轴流式 4、冷却强度的调节 当负荷增加时，排气温 度升高，温控阀开度增 大，进入液力耦合器的 油量增多，风扇转速高， 风量大， 冷却强度增强。 反之，冷却强度随之减 弱。 5、加强气缸盖冷却 • 风冷发动机气缸盖都用导热性良好的铝合金铸造，而 且气缸盖和气缸体上部的散热片也比气缸体下部的长 一些。在某些多缸发动机中，为了缩短发动机的总长 度，将气缸上下部分的散热片都做成一样长，但需用 加大 流经气缸上部的空气流量的方法加强冷却。一般 都装有导流罩，并设有分流板，保证各缸冷却均匀。 6、风冷系优缺点 风冷系与水冷系比较、其结构简单，使用和维修方便； 风冷系的散热能力对气温变化不敏感，冷却不够可靠。 消耗功率大和噪声大等缺点。由于风冷发动机表面空气 通道阻力较水冷系为大，因此凡冷系中的风扇要求有较 高的压力。 作业思考题 1.冷却系统的功用是什么?发动机的冷却强度为什么要调 节?如何调节? 2.若发动机正常工作一段时间后停机，冷却系统中的冷 却液会发生什么现象? 3.为什么在汽车空调系统运行时，电动风扇需连续不停 地工作? 4.如果蜡式节温器中的石蜡漏失，节温器将处于怎样的 工作状态?发动机会出现什么故障? 5.风冷发动机的冷却系统有何特点?其冷却强度如何调节? 答案是：发动机的冷却强度可以通过改变流经散热器芯 部的水流量和 空气流量的方法进行调节。 改变水流量。当冷却水的温度低 于70度时，进行小循环， 不流经散热器，从而防止了内燃机过冷，同时也可以 使冷态的内燃机很快热起来；当水温超过80度后节温 器侧孔逐渐关闭， 冷却水流经散热器后进入水泵， 进 行为大循环。此时高温零件的热量为冷 却水带走并通 过散热器散出，内燃机不会过热。 改变空气流量。在散热器前装百叶窗。借助于风扇传动 装置中的离合器来改变冷却风扇的转速，调节流经热 器芯部的空气流量。