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1、西畴县职业高级中学冷却系与润滑系课程讲义（适用于职高部汽修专业）汽修教研组 编写西畴县职业高级中学二零一四年十月冷却系与润滑系课程简介冷却系与润滑系是汽修专业职高一年级学生必修的一门专业基础课，也是该专业必须掌握的一种专业技能。第一部分 发动机冷却系统第一讲 概述一、本讲主要内容提要本部分主要讲了冷却系统的功用以及发动机主要冷却方式及冷却液的组成。本节重点难点是发动机主要冷却方式及其优缺点。二、本讲内容教学目标：通过本部分的学习，学生能够知道什么是冷却系统？为什么要有冷却系统？冷却的主要方式有哪些？冷却液的主要成分是什么？为什么要在冷却液中加乙二醇？三、评价方式：每节课后练习第一节 冷却系统的
2、功用及组成一、冷却系统的任务发动机冷却系统的任务是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，使发动机得到适度的冷却，从而保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷发动机的冷却系统通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。二、冷却系统的功用（一）冷却系统的功用 发动机工作时，高达2 500的燃气及高速相对运动件间的摩擦，使活塞、汽缸盖、汽缸套、气门等零件的温度也很高。若不适当冷却，零件严重的受热，将破坏正常的配合间隙，降低机械强度和刚度;高温下润滑油性能恶化，润滑不良，零件磨损加剧;高温下发动机充气不良，巨汽油机易产生不正常燃烧。因此，过热带来发动机工作可靠性下降，使用寿命缩短，动力性、经济性恶
3、化等一系列后果。所以，必须对发动机进行适当的冷却。发动机的冷却必须适度。若发动机在过冷状态下工作，将造成混合气形成不良，燃烧恶化，柴油机工作粗暴;冷却散热损失过多;润滑油黏度大，运动件摩擦、磨损增大。同样导致动力性经济性下降，寿命缩短等。（二）发动机过热的危害 温度过高，破获零件正常配合间隙，导致活塞“咬缸”、轴瓦“抱轴”、柴油机因柱塞卡死而“飞车”等严重事故;降低充气效率，使发动机功率下降;还会使发动机工作过程恶化，早燃和爆燃的倾向加大，使零件因承受额外冲击性负荷而造成早期损坏;零部件的机械强度下降;运动件的正常间隙被破坏，运动阻滞，磨损加剧，甚至损坏;机油变质，润滑不良，零件的机械性能降低
4、，导致变形或损坏等。最终导致发动机动力性、经济性、可靠性、耐久性及排放性能的全面下降。（三）发动机过冷的危害发动机工作温度过低，启动困难;发动机工作粗暴;散热损失及摩擦损失增加;零件磨损加剧;CO及HC排放增加等;导致发动机功率下降及燃油消耗率增加;进入汽缸的混合气(或空气)温度太低，可燃混合气品质差，使点火困难或燃烧迟缓，导致发动机功率下降，燃料消耗量增加;燃烧生成物中的水蒸气易凝结成水而与酸性气体形成酸类物质，加重了对机体和零件的侵蚀作用;未汽化的燃料冲刷稀释零件表面(汽缸壁、活塞、活塞环等)上的油膜，使零件磨损加剧。三、冷却系统的冷却方式(冷却系统的类型)冷却系统的冷却方式即冷却系统的类
5、型，共有两种:利用循环液冷却的水冷式和利用散热片向周围空气散热的风冷式两种。对水冷式发动机，正常的冷却液温度为一般在80-95 冷却系统按照冷却介质不同可以分为风冷和水冷(如图1-1所示)，如果把发动机中高温零件的热量直接散入大气而进行冷却的装置称为风冷系统。而把这些热量先传给冷却水，然后再散入大气而进行冷却的装置称为水冷系统。由于水冷系统冷却均匀，效果好，而目发动机运转噪声小，目前汽车发动机上广泛采用的是水冷系统。图 1-1（一）.水冷系统水冷系统是以冷却液为冷却介质(汽车发动机大都采用水冷)，通过冷却液的不断循环，从发动机水套中吸收多余的热量，并散发到大气中，即利用循环液将热量带走。(1)
6、水冷发动机水冷发动机是利用在汽缸体和汽缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷去目的。水冷系统还分为大循环和小循环两种循环方式。水冷发动机冷却均匀，工作可靠，冷却效果好，被广泛应用于现代汽车的发动机中，并目大多数汽车都采用强制循环式水冷系统。(2)水冷发动机保持正常工作的温度 水冷式发动机保持正常工作的温度: 冷却水的温度应在353-363 K (80-90 )，这样才能使零件处于正常工作范围。 汽缸壁温度不超过473-573 K (200-300 ); 汽缸盖、活塞顶部的温度不超过573-673 K (300-400 ); 润滑油的温度在343-363 K (70-90 )，保证发动
7、机具有较好的动力性、经济性和净化性，使零件的运动和磨损正常。(3)强制循环水冷系统 强制循环水冷系统利用水泵强制冷却液在发动机中循环流动。强制循环水冷系统由水泵、散热器、冷却风扇、节温器、补偿水桶、发动机机体和汽缸盖中的水套以及其他附属装置组成(如图1-2所示)。图1-2(4)蒸发循环水冷 蒸发循环水冷利用水的温度差使冷却液在发动机中循环流动。 (5)水冷系统的优缺点 水冷系统的最大优点是冷却强度高、发动机内部和外部冷却较均匀、冷却水路设计自由)变大等。 (6)本川轿车发动机水冷系统组成及布置形式 本田轿车发动机水冷系统组成及布置形式如图1-3所示。图1-32.风冷系统 以空气为冷却介质，利用
8、气流使散热片的热量散到大气中(如图1-4所示)。风冷系统是利用高速空气流直接吹过汽缸盖和汽缸体的外表面，把从汽缸内部传出的热量散发到大气中去，以保证发动机在最有利的温度范围内工作。发动机汽缸和汽缸盖采用传热较好的铝合金铸成，为了增大散热面积各缸一般都分开制造，在汽缸和汽缸盖表面分布许多均匀排列的散热片，以增大散热面积，利用车辆行驶时的高速空气流，把热量吹散到大气中去。图1-4铝合金汽缸体和汽缸盖，表面均布了散热片(如图1-5所示)。具有结构简单、质量轻、故障少、使用维修方便等优点，但冷却不可靠，汽车上很少使用。图1-5四、冷却液冷却液是发动机冷却系统中最重要的工作介质，汽车常用的冷却液有水及加
9、入防冻剂的防冻液。（一）.水冷却液水冷却液指直接用水做冷却液，它具有简单方便的优点。但水沸点低，易蒸发，需经常添加。汽车发动机中使用的冷却水应该是清洁的软水。不宜添加河水、井水等含矿物质的硬水，以免影响冷却系统散热不良，给冷却水添加造成困难。因为在高温作用下，这些矿物质会从水中沉淀析出而产生水垢，产生的水垢附在水套的内壁和软管的接口处，影响了水流的循环，造成高温零件散热困难而使发动机过热。要求添加雨水、雪水或离子交换水。（二）.防冻液现代轿车普遍采用防冻液，以提高冷却液的防冻和防沸的能力。防冻液的功用是为防止在冬季寒冷地区，因冷却水结冰而发生散热器、汽缸体、汽缸盖变形或胀裂的现象，在冷却水中加
10、入一定量的防冻液以达到降低冰点、提高沸点的目的。（三）.使用防冻液的优点1防腐蚀功能2防冻液的沸点高3防冻液可以防垢，也就是通常所说的防水碱五、第一节课后练习（一）、冷却系统的作用有哪些?（二）、冷却系统的主要类型以及各自的优缺点？（三）、冷却液的作用及主要成分？第二节 冷却系统的基本组成水冷是车用发动机主流的冷却方式，且多为强制循环式水冷系统。即在汽缸体和汽缸盖内设有水套，利用水泵将冷却液加压后，强制冷却液流过水套带走热量。水套内常设配水管、导向装置和喷嘴，保证发动机冷却均匀，及最热区域的充分冷却。强制循环水冷系统如图2-1所示。图2-1一、散热器散热器(如图2-2所示)的作用是将冷却液在水
11、套内吸收的热量传给空气，使其降温。（一）、散热器的工作原理当开动一辆汽车的时候，发动机产生的热量足以摧毁汽车本身。因此汽车上安装了一套冷却系统保护它免受损害，并使发动机处于适当的温度范围内。图2-2散热器是冷却系统的主要部分，目的是保护发动机避免因过热造成的破坏。散热器的原理是利用冷空气降低散热器内来自发动机的冷却液温度，如图2-3所示。图2-3 （二）、散热器的结构散热器芯部是散热器的主要散热部分。一般要求经散热器后水温应降10-15，对散热器而言，必须有足够的散热面积，材料导热性要好。由于散热器的外部使用条件较差，所以为了保证良好的传热性能和耐用性，散热器材料多采用耐腐蚀、导热性好的铜或铝
12、片制成。芯部的构造形式大多数采用管片式与管带式两种形式。传统的散热器芯由黄铜制造，近年来更多的用铝制造，有些散热器的进出水室由复合塑料制造，极大地减轻了质量。（三）、散热器的分类根据冷却液流向的不同，散热器可分为纵流式(竖流式)和横流式(水平)两种。纵流式(竖流式)散热器(如图2-4所示)设置上、下水室，冷却液上下流动。横流式(如图2-5所示)设左、右水室，冷却液横向(水平)流动。图2-4 图2-5散热器的水管和散热片多用铝材制成，铝制水管做成扁平形状，散热片呈波纹状，注重散热性能，安装方向垂直于空气流动的方向，尽量做到风阻要小，冷却效率要高。大多数新型轿车均采用横流式散热器，这可以使发动机的
13、外廓较低，有利于改善车身前端的空气动力性。（四）、散热器盖现代汽车发动机水冷系统均为加压封闭式循环系统，内部压力为100 -200 kPa。这样，既避免了冷却液的蒸发，又提高了冷却液沸点(120左右)，增大了与外界空气的温差，改善了冷却效果。但散热器内压力过高时会损坏散热器。散热器盖是封闭冷却系统并控制其压力的零件，由蒸汽阀、空气阀、蒸汽排出管等组成，如图2-6所示。图2-6散热器盖要将水冷系统密封住，以防冷却水溅出;散热器盖具有空气一蒸汽阀的功用，使密封加压的水冷系统压力稳定。当水冷系统过热而使水蒸气多时，冷却系统压力过高，可能导致散热器芯涨破，此时散热器盖中的蒸汽阀打开，多余的水蒸气经溢流
14、管流入补偿水桶;当水冷系统过冷而使水蒸气凝结，冷却系统压力过低，可能导致散热器芯压瘪而破裂，此时散热器盖中的空气阀打开，冷空气补充入冷却系统。（五）、散热器+副水箱结构对于加注防锈/防冻液的汽车发动机，为了减少冷却液的损失，保证冷却系统的正常工作，采用散热器+副水箱结构(如图2-7所示)。副水箱的上方用一根软管通大气，另一根软管与散热器的溢流管相连。当散热器内蒸汽压力升高到某一值时，其盖上的压力阀打开，冷却液通过压力阀通过溢流管进入副水箱;当温度下降时，冷却液又从副水箱通过真空阀流回到散热器内部。这样可以防止冷却水损失。副水箱内部印有两条液面高度标记线，副水箱内的液面高度应位于这两种刻线之间。
15、图2-7二、冷却风扇（一）、冷却风扇的功用冷却风扇(如图2-8所示)鼓动空气流过散热器，起促进散热，加快冷却的作用。除了高速行驶和气温较低的情况下，一般都必须利用冷却风扇来给散热器通风。图2-8冷却风扇可以提高通过散热器芯的空气流速，增加散热效果，加速水的冷却。风扇通常安排在散热器后面，并与水泵同轴。当风扇旋转时，对空气产生抽吸作用，使之沿轴向流动。空气流由前向后通过散热器芯(如图2-9所示)，使流经散热器芯的冷却水加速冷却。图2-9（二）、冷却风扇的构造 汽车发动机水冷系统多采用低压头、大风量、高效率的轴流式风扇，即风扇旋转时，空气沿着风扇旋转轴的轴线方向流动。在风扇外围设有导风罩3(如图2-10
