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1、第八章 冷却系,淮安信息职业技术学院 汽车工程系2011年5月,主要教学内容：,冷却系统的功用及组成 冷却液 散热器,8.1 冷却系概述,问题讨论： 1、发动机为什么要冷却？ 2、发动机如何冷却？ 3、发动机过热有何危害？ 4、怎样正确维护冷却系？,一、冷却系的功用,1、发动机正常工作时的温度 在发动机工作期间，最高燃烧温度可能高达2500。 气缸壁：200300 气缸盖、活塞顶部： 300400 润滑油：7090,2、发动机冷却系的功用,对发动机的受热机件进行适当冷却，保证发动机在最适宜的温度范围内工作。 防止发动机过热，也防止冬季发动机过冷。,二、发动机过热或过冷的影响,1、发动机过热对发
2、动机性能的影响 （1）充气效率发动机功率。 （2）零件的机械性能零件变形或损坏。 （3）运动件的正常间隙被破坏运动阻滞，磨损加剧，甚至损坏。 （4）机油粘度，机油老化润滑情况恶化，加速零件磨损。 （5）早燃和爆燃的倾向加大零件因承受额外冲击性负荷而造成早期损坏。,2、发动机过冷对发动机性能的影响,（1）热效率发动机功率。 （2）生成酸性物质加重了对零件的腐蚀作用。 （3）机油粘度摩擦阻力零件磨损，功率消耗。 （4）汽油冷凝汽化冲刷油膜，使机油稀释变质磨损。 发动机过热或过冷发动机动力性 ，经济性 ，可靠性 ，使用寿命 。,三、冷却系的类型,（一）风冷却系,1、工作原理用空气作为冷却介质，将发动
3、机中高温零件的热量，通过装在气缸体和气缸盖表面的散热片直接散入大气中而进行冷却的一系列装置。,2、应用风冷却系统因冷却效果差，噪声大，功耗大等缺点，仅用于部分小排量及军用汽车发动机。,如1E40F汽油机，165F汽油机。,3、采用风冷却系统时，气缸体和气缸盖的允许温度分别为150180及和160200。,（二）水冷却系,1、工作原理用水作为冷却介质，通过冷却水在发动机水套中循环流动而吸收多余的热量，再将此热量散入大气而进行冷却的一系列装置。,2、特点,（1）冷却可靠； （2）便于控制冷却强度； （3）起动时可用热水预热，便于冬季起动； （4）结构复杂，故障率高。,3、水冷却系类型,（1）沸腾蒸
4、发式利用冷却水吸收热量后，一部分蒸发汽化，将热量带走散发到大气中。（S195柴油机） （2）温差循环式利用水箱与水套中冷却水的温差造成水的密度变化产生自然对流，将热量带到水箱中散发。（AK-10型汽油机） （3）强制循环式利用水泵将冷却水提高压力，使冷却水在整个冷却系中不停地循环流动，达到冷却目的。(大多数发动机),4、水冷发动机工作特点,最佳状态机体水套中的冷却水温度在8090。只有在这一温度范围内，才能使发动机各受热机件处于正常的温度范围内。 水冷却系统因冷却强度大、易调节，便于冬季起动而广泛用于汽车发动机上。,5、强制循环水冷却系,由水泵、水套、节温器、散热器、风扇、膨胀水箱、水温传感器
5、、水温表、百叶窗、水管等组成。,节温器,二、工作过程（冷却液的循环路线）,冷却水的小循环,1、小循环（水温较低时） 发动机暖机过程 循环路线：水泵机体、缸盖水套缸盖水套出水管节温器水泵。 特点：冷却水流量小，循环路线短，冷却强度低。,冷却水的大循环,2、大循环（水温较高时）发动机散热过程 循环路线：水泵机体、缸盖水套缸盖水套出水管节温器 散热器水泵。 特点：冷却水流量大，循环路线长，冷却强度大。,桑塔纳轿车AJR发动机冷却系,8.2 冷却液,组成：水和防冻剂的混合物冷却液用水为软水，防止生水垢。冷却液用防冻剂是乙二醇。 作用：防冻、提高冷却液的沸点。 其他添加成分：防锈剂延缓或阻止发动机水套壁
6、及散热器的锈蚀或腐蚀；泡沫抑制剂有效抑制冷却液被搅动下产生泡沫，有利于散热。,冷却系主要部件,水冷却系主要部件包括水泵、节温器、散热器、风扇、热敏温控开关、补偿水桶（膨胀水箱）等。,冷却系统基本装置,包括： （1）水泵冷却系统动力装置 （2）水套高温机件冷却装置 （3）散热器冷却液储存、散热装置 （4）散热器盖密封、系统压力调节装置 （5）膨胀水箱水、汽分离装置,一、 散热器（水箱）,1、功用贮存冷却水，将高温冷却水的热量传递给空气，使冷却水温度降低。,2、散热器的结构,散热器一般由上水箱2、散热器芯6、下水箱7、散热器盖3、放水开关8等部件组成。,3、散热器的材料,对采用耐腐蚀、导热性好的铜
7、片或铝片制成。,4、散热器芯结构型式,管片式 散热管和散热片组成。 管带式 散热管及波形散热带组成。 板式 成对的金属薄板焊接而成。,5、按冷却水在散热器中的流动方向,散热器的分类 纵流式散热器芯竖直布置，上接进水室，下接出水室。 横流式散热器芯横向布置，左接进水室，右接出水室。,二、散热器盖,1、功用 （1）自动调节散热器内水蒸汽压力，防止散热器损坏。 （2）提高水的沸点（120），减少水的蒸发损耗，密封水冷却系。,2、散热器盖的结构特点,带有蒸汽-空气阀。,a）空气阀开启 b）蒸汽阀开启1-通气口 2-散热器加水口 3-加水口盖 4-蒸汽阀弹簧 5-蒸汽阀 6-空气阀 7-空气阀弹簧,2、
8、散热器盖的结构特点,3、蒸汽-空气阀的工作过程,（1）当P126137kPa时蒸汽阀打开排除一部分蒸汽 P 。 （2）当P8799kPa时空气阀打开进入一部分空气 P 。,三、补偿水桶,塑料制造。 用软管与散热器加冷却液口上的溢流管连接。 作用：冷却液受热膨胀时，部分冷却液流入补偿水桶；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。,三、补偿水桶,补偿水桶外表面刻有两条标记线：低线、高线。 补偿水桶内的液面应位于两条标记线之间。,2、补偿水箱的功用,（1）把冷却系变成永久性封闭系统，减少了冷却液的损失。 （2）避免空气不断进入，避免了机件的氧化腐蚀。 （3）减少了穴蚀。 （4）
9、使冷却系中水、汽分离，保持系统内压力稳定，提高了水泵的泵水量。,3、补偿水箱的工作原理,由于补偿水箱和水泵进水口之间存在补充水管，减少了水泵了汽泡的产生。散热器中的蒸汽泡和水套中的蒸汽泡通过导管和进入补偿水箱，从而使气水彻底分离。由于补偿水箱温度较低，进入的气体得到冷凝，一部分变成液体，重新进入水泵。而积存在补偿水箱液面上的气体起缓冲作用，使冷却系内压力保持稳定状态。,4、冷却液的添加,补偿水箱上有两条刻线，冷却液应加到上、下刻线之间，当液面降到下刻线以下时，应及时补充。,AJR发动机补偿水箱的工作过程,四、散热器百叶窗,1、功用调节流过散热器的空气流量，从而控制冷却强度。 2、安装部位安装在
10、散热器的前面。,3、百叶窗调节方法,（1）手动调节由驾驶员通过安装在驾驶室内的手柄操纵调节挡板的开度。 （2）自动调节根据冷却液温度自动调节挡板的开度。,百叶窗自动调节装置,固态石蜡受热变成液态，体积膨胀,五、水泵,1、水泵的功用,使冷却水产生一定的压力和流量，强制冷却水的循环流动。,2、水泵的类型离心式水泵,轴向进水，切向出水。,3、离心式水泵的组成构造,皮带轮、泵体、水泵轴、叶轮、泵盖、水封、轴承等。,水泵内部结构,4、水泵的工作过程(P239),普桑轿车水泵,桑塔纳轿车AJR发动机水泵,六、冷却水套,1、冷却水套的功用容纳冷却水，冷却受热机件，保证发动机各部分温度均匀。,2、冷却水套的结
11、构,在机体、气缸盖内部加工出夹层空腔，有的发动机在水套中压入分水管。,8.2.2 冷却强度的调节装置,1、冷却强度调节装置的功用 根据发动机的不同工况，改变冷却强度，保证发动机在最适宜的温度范围内工作。,2、采用冷却强度调节装置的必要性,（1）负荷大、转速低、温度高时，冷却液的循环强度和空气流速小，易造成过热此时冷却强度要大。 （2）负荷小、转速高、温度低时，冷却液的循环强度和空气流速大，易造成过冷此时冷却强度要小。 为避免发动机“过热”或“过冷”，必须有冷却强度的调节装置。,3、调节冷却强度的措施,（1）改变冷却液的循环强度装节温器。 （2）改变流过散热器的空气流强度风扇冷却。 a.装百叶窗
12、或挡风帘（调节空气流量） b.采用柔性风扇（低速时转速高，高速时转速低） c.在风扇上装风扇离合器（高温时转速高，低温时转速低）,一、冷却风扇,1、功用提高流经散热器的空气流速和流量，以增强散热器的散热能力并冷却发动机附件。,2、型式轴流吸风式,3、构造特点螺旋桨式风扇,4、影响风扇风量的因素,（1）风扇转速 （2）风扇直径 （3）叶片数目 （4）叶片扭转角 （5）叶片形状,5、风扇的类型,风扇离合器,工作原理根据水温控制冷却风扇的转速来改变冷却液的冷却强度。 类型： （1）电磁式电动风扇根据水温自动控制风扇电机开关。 （2）硅油风扇离合器根据水温自动控制风扇离合器的结合和分离。,（一）普通风
13、扇,1、驱动方式固定在皮带轮上，与水泵同轴，由曲轴皮带轮驱动。,2、风扇皮带松紧度的调节方法,移动发电机,（二）电动风扇,1、驱动方式通过热敏温控开关控制，由风扇电机驱动风扇。,2、热敏温控开关,功用根据发动机冷却液温度，自动控制电动风扇两档转速，来改变流过散热器的空气量。1-水泵 2-节温器 3-散热器 4-电动机和风扇 5-蒸汽排出和回吸管 6-膨胀水箱 7-温控开关 8-发动机,桑塔纳轿车电动风扇热敏温控开关的技术要求,（三）硅油风扇离合器,1、功用通过冷却液温度自动控制风扇离合器结合或分离，调节风扇的转速来改变冷却系的冷却强度。,2、安装位置安装在风扇带轮与冷却风扇之间。,3、组成结构
14、,硅油风扇离合器的外形结构,硅油风扇离合器的内部,硅油风扇离合器的结构分析,（1）驱动轴皮带轮由曲轴皮带轮驱动，与水泵同轴。 （2）主动板与驱动轴固结在一起。 （3）离合器壳体通过轴承装在驱动轴上，冷却风扇装在离合器壳体上。 （4）离合器壳体、从动板、离合器盖固结在一起。 （5）从动板与离合器前盖之间空腔为储油腔，内储硅油。 （6）从动板与离合器壳体之间空腔为工作腔。 （7）从动板上有进油孔、回油孔、漏油孔。 （8）偏转阀片靠感温器通过阀片轴控制转动，控制进油孔开闭。 进油孔受偏转阀片控制。 回油孔在从动板外缘，受单向阀控制。 漏油孔在从动板中心。,4、工作原理,利用硅油的粘性控制风扇离合器的
15、结合和分离。,5、工作过程,（1）当发动机冷起动或小负荷下工作时（水温低于70时） 通过感温器的气流温度不高（气流温度低于50 时） 感温器不带动阀片偏转进油孔关闭工作腔内无硅油离合器分离。 此时，由于密封毛毡圈和轴承的摩擦，风扇随同离合器壳体一起在驱动轴上空转打滑，转速很低。,（2）当发动机负荷增加，冷却液温度升高时 （水温在8085时）,感温器的气流温度在6065 时 感温器受热变形阀片轴带动阀片转动进油孔打开（气流温度在65 时全开）硅油从储油腔流向工作腔 离合器处于结合状态。 此时，主动板利用硅油粘性，带动离合器壳体和风扇一起转动。 a.风扇转速总是低于驱动轴转速。 b.风扇离合器工作
16、时，硅油在壳体内不断循环，散热冷却，离合器始终处于结合状态。,（3）当发动机负荷减小，冷却液温度下降时 （水温低于55时）,感温器的气流温度低于35 时 感温器恢复原状阀片轴带动阀片回转进油孔关闭工作腔内硅油经回油孔全部甩入储油腔 离合器分离。 此时，风扇随同离合器壳体一起在驱动轴上空转打滑。,注意点：,若硅油风扇离合器失灵，可松开螺钉，将锁止块插入驱动轴锁止块，使离合器壳体与驱动轴连为一体，驱动轴直接驱动风扇转动。,四、节温器,1、功用根据水套内的出水温度自动调节冷却液的流量和流向，保证发动机在最适宜的温度下工作。,2、安装部位,（1）气缸盖出水管路中易于排除水冷系中的气泡，但节温器会产生振荡现象，增加燃油消耗。 （2）散热器出水管路中能减轻或消除节温器振荡现象，并能精确的控制冷却液温度。,
