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1、项目六发动机冷却系知识目标：1.了解冷却系的作用,类型及特点；2.了解大小循环路线以及冷却程度控制；3.重点掌握水冷却系统的组成和工作原理；能力目标：1.掌握冷却系主要部件的构造与维修；2.了解冷却液的选用。冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。发动机的冷却系有风冷和水冷之分。以空气为冷却介质的冷却系称为风冷系；以冷却液为冷却介质的称为水冷系。本项目主要介绍发动机冷却系的主要组成、基本作用、 工作原理及主要部件的结构与工作原理等内容。活动一冷却系概述一、冷却系的作用发动机工作时，由于燃料的燃烧，气缸内气体温度可高达22002800K。使发动机的
2、零件温度升高， 特别是高温气体接触的零件，如不及时的冷却则难以保证发动机正常工作，发动机过热或过冷都会给发动机带来危害。冷却系作用就是保证发动机在适宜的温度下工作。汽车发动机是由热能转变为机械能的机器。然而， 发动机却应用了热能的三分之一，其余热量的大部分为排气所带走，剩余的则被发动机零部件吸收。因此发动机的冷却必须适度。如果发动机冷却不足，由于气缸充气量减少和燃烧不正常，发动机功率下降，且发动机零件也会因润滑不良而加速磨损。但如果冷却过度，则一方面由于热量散失过多，使转变为有用功的热量减少， 而另一方面由于混合气与冷气缸壁接触，使其中原已汽化的燃油又凝结并流到曲轴箱，使磨损加剧。二、冷却系的
3、类型汽车发动机常见的冷却方式有两种，即风冷却和水冷却。大多数发动机采用水冷却，还有一种是机油冷却器，这种主要是为了给机油冷却的。1.风冷却系统风冷系统是利用高速流动的空气直接吹过气缸盖和气缸体表面，把热量散发到大气中去，保证发动机在最有利的范围内工作。风冷却系统一般由风扇、导流罩、 散热片、 气缸导流罩、 分流板组成的。 如图 6-1 所示。现代一般风冷发动机气缸盖都用导热性良好的铝合金铸造，气缸和气缸盖的表面均布了散热片， 它与气缸体或气缸盖铸成一体，气缸盖和气缸体上部的散热片也比气缸体下部的长一些，这样可以加强冷却。由于风冷发动机表面空气阻力较水冷系的大，故风冷发动机采用功率、流量均较大的
4、轴流式风扇， 以加强发动机冷却。为了更有效地利用空气流和保证各缸冷却均匀，一般风冷发动机上装有导流罩和分流板。考虑到各缸背风面冷却的需要，有些发动机上还装有气缸导流罩。二、冷却系的类型汽车发动机常见的冷却方式有两种，即风冷却和水冷却。大多数发动机采用水冷却，还有一种是机油冷却器，这种主要是为了给机油冷却的。1.风冷却系统风冷系统是利用高速流动的空气直接吹过气缸盖和气缸体表面，把热量散发到大气中去，保证发动机在最有利的范围内工作。风冷却系统一般由风扇、导流罩、 散热片、 气缸导流罩、 分流板组成的。 如图 6-1 所示。现代一般风冷发动机气缸盖都用导热性良好的铝合金铸造，气缸和气缸盖的表面均布了
5、散热片， 它与气缸体或气缸盖铸成一体，气缸盖和气缸体上部的散热片也比气缸体下部的长一些，这样可以加强冷却。由于风冷发动机表面空气阻力较水冷系的大，故风冷发动机采用功率、流量均较大的轴流式风扇， 以加强发动机冷却。为了更有效地利用空气流和保证各缸冷却均匀，一般风冷发动机上装有导流罩和分流板。考虑到各缸背风面冷却的需要，有些发动机上还装有气缸导流罩。2.水冷却系统水冷却系统具有冷却可靠、布置紧凑、噪声小、使用方便等优点。在汽车发动机上应用较为广泛，这种系统包括水泵、散热器、冷却风扇、节温器、补偿水桶、发动机机体和气缸盖中的水套以及其他附加装置等,如图 6-2。风冷却系与水冷却系比较，结构简单，重量
6、轻，使用维修方便，起动升温快。但由于材料质量要求高， 冷却强度难以调节，消耗功率大， 工作噪声大等缺点，目前在汽车上的应用不如水冷却系普遍。三、冷却系的工作原理水冷式冷却系以冷却液为介质，热量由机件传给冷却液，靠冷却液的流动把热量带走，再散发到大气中去，使发动机的温度降低而进行冷却的一系列装置，散热后的冷却液再重新流回到受热机件处。适当的调解水路和冷却的强度，就能保证发动机的正常工作温度。目前汽车发动机上广泛采用的是水冷系。水冷系一般都由水泵强制给水(或冷却液 )在冷却系中进行循环流动的，故称为强制循环式水冷系。冷却液进入水泵后经叶轮直接进入缸体水套，然后流进气缸盖水套，由气缸盖后端的出水口流
7、出。此后冷却液分两路， 一路流经散热器冷却后进人节温器，由节温器进人冷却液泵口，称大循环，如下图。另一路为直接通过节温器后流入水泵进口，称小路循环，如下图。节温器装在机体上的水泵进口处，节温器阀门大约在85时开启，此时节温器开，开启行程至少为7mm。小循环为常开，这样可使冷却系统的温度提高到一个较高的水平，改善发动机的热效率， 同时可以确保冷却系统始终有冷却水在循环。当发动机水温升高(7080)，石蜡逐渐变成液态，体积随之增大，使节温器主、副阀门都处于部分开启状态，一部分冷却水经旁通管、水泵流回汽缸体水套，另一部分冷却水通往散热器进行散热，这种循环水路称为混合循环。如图6-5 所示。四、冷却液
8、及其性能（一）冷却液性能要求适宜的冷却液要求水中含有适量的防冻、防蚀化合物， 以免因膨胀而冻裂有关元件，且能在低于水的冰点温度和高于水的沸点温度时自由流动，并防止在冷却系统中产生沉积和腐蚀。因此，对冷却液主要性能的要求是：1.适当的冰点和沸点，能够把冷却液的冰点降到可能遇到的冬季工作温度的最低点，能够在炎热气候条件和高海拔地区以及强热负荷工况工作。像乙二醇基的防冻液就具备这种性能。2.防水垢能力，这主要取决于冷却液中含钙、镁的化合物等有害杂质的程度，通常须采用硬盐含量少的水(软水 )或用以下方法对水进行处理：（1）将硬水煮开，使杂质沉淀，把上面的清洁水作冷却用，该法能去掉部分矿物质，不能将硬水
9、彻底软化。（2）在硬水中加入软化剂，如在1L 水中加入碳酸钠(纯碱 )0.51.5g；或加入0.50.8g 氢氧化钠 (烧碱 )；或加入 10g 的重铬酸钠 (红矾 )溶液 3050mL，稍加搅拌，使杂质沉淀水即软化。上述方法仅限于发动机外部水的处理，发动机内部的硬水处理只能使用防水垢的添加剂(该添加剂应对冷却系统无副作用)。3.抗腐蚀能力，即使是纯水，对内燃机冷却系统仍然是有一定的腐蚀性，因此通常在闭式冷却系统需要联合使用两种或两种以上的抗蚀剂，某些抗蚀剂的性能见表6-1。表 6-1 典型内燃机冷却液抗蚀添加剂的性能一览表添加剂基本浓 1(gL)材料铸铁钢铜及铜合金钎料铝苯并三唑0.2NAN
10、APNA苯甲酸钠10-15NAPNAP硼酸钠10VVPV铬酸钠1-4PPPP亚硝酸钠1-2PPNAC磷酸纳5PPPP硅酸钠1-1.5如 SiO2VVHAP镕性油0.3-1容积比PPVP亚磷酸三乙醇铵2如 H3PO4VPC表中乙醇 -水防冻液沸点较低易挥发，且乙醇 (酒精 )含量达 40 50(重量 )时，蒸发气体有着火的危险。甘油 -水防冻液，由于其粘度较高、流动性差、易溶蚀橡胶软管，使用较少。乙二醇 -水防冻液，由于其冰点低、沸点高、不易挥发可冬夏通用故应用最广。根据防冻液的性质、特点，在使用中必须注意如下几点：（1）配制防冻液时切忌用硬水调配，以防产生水垢或使防冻液失效。（2）防冻液应根据
11、当地气候条件配制，一般应以其冰点比当地最低气温低510为宜。（3）内燃机防冻液如出现浮游物及颜色变化或发出臭味时说明有不同程度的变质，必须及时清洗、更换。（4）换用防冻液，应先检查并紧固冷却系统各支管、接头等易产生渗漏的部位，并及时修复。（5）乙二醇防冻液的热膨胀率较大，使用时只需加到冷却系统总容量的95即可，不能 充满。（ 6）乙二醇沸点较高不易挥发，使用中蒸发的是水，发现冷却液减少时，只需加软水，由于泄漏造成的冷却液减少者除外。（7）使用中，应经常测量其相对密度，以检查冰点是否符合要求。（8）防冻液一般均有毒，切勿用口吸。乙二醇基防冻液吸水性强，存放时容器要密封。（9）乙二醇基防冻液在使用
12、中切勿混入石油产品，否则便会产生大量泡沫。（10）防冻液粘度较大，流动与散热性较差。内燃机温度稍高是正常的，但若过热时，就要检查并适当调整其浓度。(11） 某些发动机对冷却液的选用有特殊的要求(如桑塔纳轿车发动机必须使用GII防陈液 )，因此，使用者须严格按照发动机的使用说明书要求去做。活动二水冷系统主要部件的构造一、散热器1.散热器的结构形式发动机水冷系统中的散热器由进水室、出水室及散热器芯等三部分构成。冷却液在散热器芯内流动， 空气在散热器芯外通过。热的冷却液由于向空气散热而变冷，冷空气则因为吸收冷却液散出的热量而升温，所以散热器是一个热交换器。按照散热器中冷却液流动的方向可将散热器分为纵
13、流式和横流式两种。纵流式散热器芯竖直布置，上接进水室， 下连出水室， 冷却液由进水室自上而下地流过散热器芯进入出水室。横流式散热器芯横向布置，左右两端分别为进、出水室， 冷却液自进水室经散热器芯到出水室横向流过散热器。大多数新型轿车均采用横流式散热器，这可以使发动机罩的外廓较低，有利于改善车身前端的空气动力性。2.散热器芯的结构形式管片式散热器芯由散热管和散热片组成。散热管是焊在进、出水室之间的直管，作为冷却液的通道。 散热管有扁管也有圆管。扁管与圆管相比，在容积相同的情况下有较大的散热表面。铝散热器芯多为圆管。在散热管的外表面焊有散热片以增加散热面积，增强散热能力，同时还增大了散热器的刚度和
14、强度。管片式散热器的优点是散热面积大、气流阻力小、 结构刚度好及承压能力强等。管带式散热器芯由散热管及波形散热带组成。散热管为扁管并与波形散热带相间地焊在一起。为增强散热能力，在波形散热带上加工有鳍片。与管片式散热器芯相比，管带式的散热能力强，制造简单，质量轻，成本低，但结构刚度差。板式散热器芯的冷却液通道由成对的金属薄板焊合而成。这种散热器芯散热效果好，制造简单，但焊缝多不坚固，容易沉积水垢且不易维修。3.散热器盖现代的汽车发动机强制循环水冷系都用散热器盖严密地盖在散热器加冷却液口上，使水冷系成为封闭系统，通常称这种水冷系为闭式水冷系。其优点有二： 闭式水冷系可使系统内的压力提高98 196
15、kPa，冷却液的沸点相应地提高到120左右， 从而扩大了散热器与周围空气的温差， 提高了散热器的换热效率。由于散热器散热能力的增强，可以相应地减小散热器尺寸。闭式水冷系可减少冷却液外溢及蒸发损失。散热器盖的作用是密封水冷系并调节系统的工作压力。当发动机工作时，冷却液的温度逐渐升高。由于冷却液容积膨胀使冷却系统内的压力增高。当压力超过预定值时， 压力阀开启，一部分冷却液经溢流管流入补偿水桶，以防止冷却液胀裂散热器。当发动机停机后，冷却液的温度下降， 冷却系内的压力也随之降低。当压力降到大气压力以下出现真空时，真空阀开启，补偿水桶内的冷却液部分地流回散热器，可以避免散热器被大气压力压坏。4.补偿水
16、桶补偿水桶由塑料制造并用软管与散热器加冷却液口上的溢流管连接。其作用已如上述， 即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， 所以冷却液不会溢失。补偿水桶内的液面有时升高，有时降低，而散热器却总是为冷却液所充满。在补偿水桶的外表面上刻有两条标记线：“低“线和 “高“线，补偿水桶内的液面应位于两条标记线之间。若液面低于“低“线时，应向桶内补充冷却液。在向桶内添加冷却液时，液面不应超过“高“线。补偿水桶还可消除水冷系中的所有气泡。5.散热器百叶窗有些货车和大客车发动机在散热器前面装有百叶窗，其作用是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。在发动机冷起动或暖车期间， 冷却液的温度较低，这时将百叶窗部分或完全关闭，以减少吹过散热器的空气流量，使冷却液的温度迅速升高。百叶窗可由驾驶人通过驾驶室内的手柄来操纵其开闭，也可用感温器自动控制。二、冷却风扇1.风扇的功用及结构冷却风扇置于散热器后面。当发动机在车架上纵向布置时，风扇一般安装在水泵
