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1、Chap6 发动机冷却系发动机冷却系李书伟李书伟Tel:（1）教学目的和要求）教学目的和要求了解冷却系的作用、了解冷却系的作用、发动机的冷却方式、机的冷却方式、发动机的正常工作机的正常工作温度，掌握水、温度，掌握水、风冷却系的冷却系的组成；掌握水冷却系水套、水成；掌握水冷却系水套、水泵的的作用和构造，了解作用和构造，了解风扇、散扇、散热器、冷却液与膨器、冷却液与膨胀水箱、水箱、节温器、温器、百叶窗、百叶窗、风扇离合器的作用与构造。扇离合器的作用与构造。（2）教学内容）教学内容冷却系的作用，冷却系的作用，发动机的冷却方式，机的冷却方式，发动机的正常工作温度，机的正常工作温度，水冷却系的水冷却系的
2、组成及主要机件，冷却成及主要机件，冷却强强度的度的调节装置，装置，风冷却系冷却系的的组成；水冷却系主要零部件；水套、水成；水冷却系主要零部件；水套、水泵、风扇及扇及风扇皮扇皮带、散散热器、冷却液与膨器、冷却液与膨胀水箱、水箱、节温器、百叶窗、温器、百叶窗、风扇离合器。扇离合器。（3）本章重点、）本章重点、难点点重点：重点：强强制式水冷却系的制式水冷却系的组成，冷却成，冷却强强度的度的调节装置，水冷装置，水冷却系的主要零部件构造形式；却系的主要零部件构造形式；难点：水冷系的点：水冷系的组成和水成和水泵的构造。的构造。冷却系统冷却系统6.1功用功用使工作中的发动机得到适度的冷却，从而保持在最使工作
3、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。适宜的温度范围内工作。不正常冷却：不正常冷却：冷却程度冷却程度后果后果过冷过冷燃油蒸发不良，燃烧品质变坏；润滑粘度大，摩擦燃油蒸发不良，燃烧品质变坏；润滑粘度大，摩擦损失大；热量散失过多，增加燃油消耗；冷凝在气损失大；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。缸壁上的燃油流到曲轴箱中稀释润滑油，磨损加剧。发动机功率下降。发动机功率下降。不足不足(过热过热)润滑不良，加剧磨损；破坏正常间隙；材料力学性润滑不良，加剧磨损；破坏正常间隙；材料力学性能下降，承受不了正常负载。发动机过热，充气量能下降，承
4、受不了正常负载。发动机过热，充气量减少燃烧不正常，发动机功率下降。减少燃烧不正常，发动机功率下降。正常冷却：正常冷却：系统系统温度范围温度范围水冷系水冷系气缸盖内冷却水温度在气缸盖内冷却水温度在8090风冷系风冷系铝气缸壁的温度为铝气缸壁的温度为150180，铝气缸盖为铝气缸盖为160200冷却液的特点和选用：、冷却水：、冷却水：、防冻液：、防冻液：、冷却液：防腐，防结垢，防氧化，防冻，冷却液：防腐，防结垢，防氧化，防冻，提高沸点等功能。提高沸点等功能。6.2工作原理（一）工作原理（一）常规水冷系统常规水冷系统冷态：冷却液流经缸体，冷态：冷却液流经缸体，进入缸盖（小循环）进入缸盖（小循环）热态
5、：冷却液流经缸体，热态：冷却液流经缸体，进入缸盖（大循环）进入缸盖（大循环）水泵水泵缸体缸体缸盖缸盖冷机冷机节温器关节温器关热机热机节温器开节温器开工作原理工作原理2双模式冷却系统双模式冷却系统冷态：冷却液流经缸冷态：冷却液流经缸盖，不经过缸体盖，不经过缸体热态：冷却液流经缸热态：冷却液流经缸盖，进入缸体盖，进入缸体动画演示冷机冷机节温器关节温器关热机热机节温器开节温器开水泵缸盖水泵缸盖缸体冷却系的工作演示冷却系的工作演示工作情况：工作情况：水冷却系是强制循环冷却水冷却系是强制循环冷却强制循环式水冷却系强制循环式水冷却系是用水泵把该系统的冷却液加压，使是用水泵把该系统的冷却液加压，使之在水套中
6、流动，冷却水从气缸壁吸收热量，温度升高，热水之在水套中流动，冷却水从气缸壁吸收热量，温度升高，热水向上流入气缸盖，继而从缸盖流出并进入散热器。向上流入气缸盖，继而从缸盖流出并进入散热器。由于风扇的强力抽吸作用，由于风扇的强力抽吸作用，空气从前向后高速流过散热器，空气从前向后高速流过散热器，不断地将流经散热器的水的热量不断地将流经散热器的水的热量带走。冷却了的水由水泵从散热带走。冷却了的水由水泵从散热器底部重新泵入水套。水在冷却器底部重新泵入水套。水在冷却系中不断循环。系中不断循环。为了控制冷却水为了控制冷却水温度，冷却系中设有冷却强度调温度，冷却系中设有冷却强度调节装置，如百叶窗、节温器和风节
7、装置，如百叶窗、节温器和风扇离合器等。扇离合器等。水冷却系的水冷却系的大循大循环路路线：冷却水经水泵冷却水经水泵水套水套节温器节温器散热器，又经水泵压入水套的循环，其水流路线长，散热强度大，称水冷却散热器，又经水泵压入水套的循环，其水流路线长，散热强度大，称水冷却系的大循环系的大循环，（，（水温高于水温高于359K(86)359K(86)时）时） 。4 4、散热器、散热器5 5、曲轴、曲轴6 6、进气岐管、进气岐管7 7、暖风机、暖风机8 8、阀门、阀门9 9、热敏开头、热敏开头1010、节温器、节温器1111、水泵、水泵小循小循环路路线冷却水经水泵冷却水经水泵水套水套节温器后不经散热器，而直
8、接由节温器后不经散热器，而直接由水泵压入水套的循环，其水流路线短，散热强度小，称水冷却系的小循环。水泵压入水套的循环，其水流路线短，散热强度小，称水冷却系的小循环。（当冷却水温低于当冷却水温低于349K(76)349K(76)时）时）开始起开始起动等低动等低温状态温状态时，为时，为小循环。小循环。冷却系统的组成1 1）散）散热器器作用：作用：将高温冷却液的热量传递给空气，使冷却液温将高温冷却液的热量传递给空气，使冷却液温度降低。度降低。p散热器管芯分类：散热器管芯分类：冷却管冷却管为何何制成扁制成扁圆形形？p散热器的材料散热器的材料黄铜、铝黄铜、铝p结构：结构：纵流式纵流式横流式横流式散散热器
9、盖器盖散散热片片上上贮水室水室下下贮水室水室2）散）散热器盖器盖空气阀蒸汽阀弹簧散散热器盖工作演示器盖工作演示3）膨胀水箱作用：作用：密封冷却系统，减少密封冷却系统，减少了冷却液的散失，使冷却系统了冷却液的散失，使冷却系统内水、气分离，保持压力稳定内水、气分离，保持压力稳定（当冷却液受热膨胀时，部分（当冷却液受热膨胀时，部分冷却液流回补偿水箱；当冷却冷却液流回补偿水箱；当冷却液降温时，部分冷却液又被吸液降温时，部分冷却液又被吸回散热器）。避免空气不断进回散热器）。避免空气不断进入，给冷却系统内部造成氧化、入，给冷却系统内部造成氧化、穴蚀。穴蚀。p材料：材料：塑料塑料4)百叶窗百叶窗a a、 作
10、作用用：是是在在冷冷却却水水温温度度较较低低时时，改改变变吹吹过过散散热热器的空气流量，从而器的空气流量，从而控制冷却强度控制冷却强度。在在严严寒寒的的冬冬季季，水水温温过过低低时时，由由于于节节温温器器的的作作用用使使水水只只进进行行小小循循环环，散散热热器器中中的的水水有有冻冻结结的的危危险险。此时关闭百叶窗可使冷却水温度回升。此时关闭百叶窗可使冷却水温度回升。b、百叶窗安装位置百叶窗安装位置百百叶叶窗窗安安装装在在散散热热器器前前面面，它它是是由由许许多多片片活活动动挡挡板板组组成成，挡挡板板垂垂直直或或水水平平安安装装，由由驾驾驶驶员员通通过装在驾驶室内的手柄操纵调节挡板的开度。过装在
11、驾驶室内的手柄操纵调节挡板的开度。5）风扇扇功用：功用： 提高流经散热器的空气流速和流量，以增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。对空强散热器的散热能力，并冷却发动机附件。对空气产生吸力，使之沿轴向流动。气产生吸力，使之沿轴向流动。 影响风量的因素：影响风量的因素： 风扇的直径、转速、叶片形状、风扇的直径、转速、叶片形状、叶片安装角、叶片数目叶片安装角、叶片数目 横断面形状：横断面形状： 弧形、翼形弧形、翼形皮皮带发电机机风扇扇曲曲轴风扇安装位置：风扇安装位置：风扇多为轴流式，装风扇多为轴流式，装在发动机与散热器之间，与水泵同轴。在发动机与散热器之间，与水
12、泵同轴。风扇用螺钉安装在水泵轴前端的皮带风扇用螺钉安装在水泵轴前端的皮带轮或凸缘盘上。轮或凸缘盘上。叶片材料：叶片材料：钢板、塑料和铝合金。钢板、塑料和铝合金。为了减轻振动噪声，叶片间夹角不等。为了减轻振动噪声，叶片间夹角不等。叶片数叶片数：47片。片。偏扭角偏扭角：叶片与叶轮旋转平面之间有一偏扭角，：叶片与叶轮旋转平面之间有一偏扭角，偏扭角可为定值，也可制成变偏扭角。偏扭角可为定值，也可制成变偏扭角。6)风扇离合器风扇离合器1、目的、目的风风扇扇是是发发动动机机功功率率的的消消耗耗者者，最最大大时时约约为为发发动动机机功功率率的的10%。为为了了降降低低风风扇扇功功率率消消耗耗，减减少少噪噪
13、声声和和磨磨损损，防防止止发发动动机机过过冷冷，降降低低污污染染，节节约约燃燃料料，多采用风扇离合器。多采用风扇离合器。2、结结构构：由由前前盖盖、壳壳体体、主主动动板板、从从动动板板、阀阀片片、主主动动轴轴、双双金金属属感感温温器器、阀阀片片轴轴、轴轴承承、风扇等组成。风扇等组成。前盖、壳体和从动板用螺钉组成一体，通前盖、壳体和从动板用螺钉组成一体，通过轴承装在主动轴上。风扇装在壳体上。过轴承装在主动轴上。风扇装在壳体上。从动板与前盖之间的空腔为贮油腔，其内从动板与前盖之间的空腔为贮油腔，其内装有硅油装有硅油(油面低于轴中心线油面低于轴中心线)， 从动板与从动板与壳体之间的空腔为工作腔。壳体
14、之间的空腔为工作腔。主动板与主动轴固定连接，主动轴与水泵轴连接。从动板主动板与主动轴固定连接，主动轴与水泵轴连接。从动板上有进油孔上有进油孔A，平时由阀片关闭，若偏转阀片，则进油孔，平时由阀片关闭，若偏转阀片，则进油孔即可打开。阀片的偏转由螺旋双金属感温器控制，即可打开。阀片的偏转由螺旋双金属感温器控制，从动板从动板上有凸台限制阀片最大偏转角。双金属感温器的外端固定上有凸台限制阀片最大偏转角。双金属感温器的外端固定在前盖上，内端卡在阀片轴的槽内。从动板外缘有回油孔在前盖上，内端卡在阀片轴的槽内。从动板外缘有回油孔B，中心有漏油孔，中心有漏油孔C，以防静态时从阀片轴周围泄漏硅油。，以防静态时从阀
15、片轴周围泄漏硅油。3、工作原理、工作原理(1)当发动机冷起动或小负荷下工作时，冷却水及通过散热当发动机冷起动或小负荷下工作时，冷却水及通过散热器的气流温度不高，进油孔被阀片关闭，工作腔内无硅油，器的气流温度不高，进油孔被阀片关闭，工作腔内无硅油，离合器处于离合器处于分离状态分离状态。主动轴转动时，仅仅由于密封毛毡圈。主动轴转动时，仅仅由于密封毛毡圈和轴承的摩擦，使风扇随同壳体在主动轴上空转打滑，转速和轴承的摩擦，使风扇随同壳体在主动轴上空转打滑，转速极低。极低。(2)当当发发动动机机负负荷荷增增加加时时，冷冷却却水水及及通通过过散散热热器器的的气气流流温温度度随随之之升升高高，感感温温器器受受
16、热热变变形形而而带带动动阀阀片片轴轴转转动动。当当流流经经感感温温器器的的气气流流温温度度超超过过338K(65)时时，进进油油孔孔被被完完全全打打开开，于于是是硅硅油油从从贮贮油油腔腔进进入入工工作作腔腔。主主动动板板即即利利用用硅硅油油的的粘粘性性带带动动壳壳体体和和风风扇扇转转动动。风风扇扇离离合合器器处处于于接接合合状状态态，风风扇扇转转速速迅迅速提高。速提高。为为了了不不使使工工作作腔腔中中硅硅油油温温度度过过高高而而粘粘度度下下降降，使使硅硅油油在在壳壳体体内内不不断断循循环环。由由于于主主动动板板转转速速高高于于从从动动板板，因因此此受受离离心心力力作作用用从从主主动动板板甩甩向
17、向工工作作腔腔外外缘缘的的油油压压力力高，油液从工作腔经回油孔高，油液从工作腔经回油孔B流向贮油腔，流向贮油腔，而贮油腔又经进油孔而贮油腔又经进油孔A及时向工作腔补充油液。为使及时向工作腔补充油液。为使硅油从工作腔流回贮油腔的速度加快，缩短风扇脱开硅油从工作腔流回贮油腔的速度加快，缩短风扇脱开时间，在从动板的回油孔时间，在从动板的回油孔B旁，有一个刮油突起部伸旁，有一个刮油突起部伸入工作腔缝隙内，使回油一侧压力升高，回油加快。入工作腔缝隙内，使回油一侧压力升高，回油加快。(3)当当发发动动机机负负荷荷减减小小，流流经经感感温温器器的的气气流流温温度度低低于于308K(35)时时，感感温温器器恢
18、恢复复原原状状阀阀片片将将进进油油孔孔关关闭闭，工工作作腔腔中中的的硅硅油油继继续续从从回回油油孔孔流流回回贮贮油油腔腔，直直至至甩甩空空为为止止。风扇离合器又回到分离状态。风扇离合器又回到分离状态。4、故故障障应应急急措措施施：行行驶驶途途中中，若若硅硅油油风风扇扇离离合合器器因因故故障障(如如漏漏油油等等)时时，可可松松开开内内六六角角螺螺钉钉，把把锁锁止止板板的的销销插插入入主主动动板板孔孔中中，再再拧拧螺螺钉钉，使使壳壳体体与与主主动动轴轴连连成成一一体，但此时只靠销传动，不能长期使用。体，但此时只靠销传动，不能长期使用。8)、电动风扇、电动风扇原原理理：电电动动机机的的开开关关由由散
19、散热热器器的的水水温温开开关关控控制制，并并且且有有高高低低速速两两个个档档位位，低低速速档档在在沸沸点点内内使使用用，高高速速档档在在沸沸点点外外使使用用，需需要要冷冷却却时自动起作用。时自动起作用。9）节温器温器功用：功用：根据发动机负荷大小和水温的高低自动改变水的循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。环流动路线，从而控制通过散热器冷却水的流量。蜡式节温器：蜡式节温器：主主阀门弹簧簧节温器外壳温器外壳胶管胶管石蜡石蜡推杆推杆蜡式节温器的工作原理蜡式节温器的工作原理a a、当冷却水温、当冷却水温低于低于349K(76)349K(76)时，石
20、蜡时，石蜡呈固态，主阀门完全呈固态，主阀门完全关闭，旁通阀完全开关闭，旁通阀完全开启，由水套出来的水启，由水套出来的水经旁通管直接进入水经旁通管直接进入水泵，只有泵，只有小循环小循环。由。由于冷却水不经过散热于冷却水不经过散热器，且流量小，所以器，且流量小，所以冷却强度小。冷却强度小。蜡式节温器蜡式节温器b.b.当冷却水温在当冷却水温在349K359K(7686)时，时，大小循环大小循环同时进行。当发动机水温达同时进行。当发动机水温达349K(76)349K(76)时，时，石蜡逐渐变成液态，体积随之增大，迫使橡胶管收石蜡逐渐变成液态，体积随之增大，迫使橡胶管收缩，从而对中心杆下部锥面产生向上的
21、推力。由于缩，从而对中心杆下部锥面产生向上的推力。由于杆的上端固定，故中心杆对橡胶管及感应体产生向杆的上端固定，故中心杆对橡胶管及感应体产生向下的反推力，克服弹簧张力使主阀门逐渐打开，旁下的反推力，克服弹簧张力使主阀门逐渐打开，旁通阀开度逐渐减小。通阀开度逐渐减小。c当当冷冷却却水水温温高高于于359K(86)时时，石石蜡蜡呈呈液液态态，主主阀阀门门完完全全开开启启，旁旁通通阀阀完完全全关关闭闭，由由水水套套出出来来的的冷冷却却水水全全部部经经过过散散热热器器，只只有有大大循循环环。此此时时冷冷却却水水流流动路线长，流量大，冷却强度大。动路线长，流量大，冷却强度大。节温器温器实物物图节温器工作
22、原理温器工作原理来自来自发动机机来自来自发动机机至小循至小循环管管至散至散热器器低温低温时高温高温时节温器工作演示温器工作演示10）水）水泵作用：作用：对冷却水加压，促使冷却水在冷却系统对冷却水加压，促使冷却水在冷却系统中运动，以加强冷却效果。中运动，以加强冷却效果。p结构：结构：离心式水泵离心式水泵水水泵壳体壳体叶叶轮进水管水管出水管出水管离心式水离心式水泵特点特点结构构简单，尺寸小排量大，当水，尺寸小排量大，当水泵停止工停止工作作时并不妨碍水在冷却系中自然循并不妨碍水在冷却系中自然循环。p离心式水离心式水泵工作示意工作示意(2)泵盖上有出水孔。泵盖上有出水孔。泵壳上有进水孔泵壳上有进水孔A
23、，用橡胶管与散热，用橡胶管与散热器出水管相连。泵器出水管相连。泵壳上面有旁通孔与壳上面有旁通孔与气缸盖上的出水管气缸盖上的出水管相连，当冷却水温相连，当冷却水温度低于度低于349K(76)时，部分冷却水由时，部分冷却水由此直接进入水泵。此直接进入水泵。11）水温表及水温报警灯水温表及水温报警灯 水温表水温表的功用是指示发动机气缸盖水套内冷却液的功用是指示发动机气缸盖水套内冷却液的工作温度。的工作温度。水温报警灯能在冷却液温度升高到接近沸点水温报警灯能在冷却液温度升高到接近沸点(例例如如9598)时发亮，以引起驾驶员的注意。时发亮，以引起驾驶员的注意。12）暖风机暖风机 热交换器（第二散热器）：
24、热交换器（第二散热器）：热的冷却液从气热的冷却液从气缸盖或机体水套进入暖风机芯，使吹过暖风机芯的缸盖或机体水套进入暖风机芯，使吹过暖风机芯的空气加热变，一部分送到挡风玻璃除霜器，一部分空气加热变，一部分送到挡风玻璃除霜器，一部分送入驾驶室或车厢。送入驾驶室或车厢。冷却强度的调节：冷却强度的调节：方法：改变通过散热器的空气的流量和改变冷却方法：改变通过散热器的空气的流量和改变冷却水的流量。水的流量。1 1 改变通过散热器的空气流量：改变通过散热器的空气流量：利用百叶窗和各种自动风扇离合器来实现改变通利用百叶窗和各种自动风扇离合器来实现改变通过散热器的空气流量。过散热器的空气流量。（）百叶窗：（）
25、百叶窗：在散热器前面，由驾驶员控制，冷天时，先关闭发动。在散热器前面，由驾驶员控制，冷天时，先关闭发动。水温升的快。水温升的快。（）硅油风扇离合器：（）硅油风扇离合器：（3 3）机械式风扇离合器：）机械式风扇离合器：（4）电磁风扇离合器：电磁风扇离合器：利用电磁吸力来接合或分开主、从动件。利用电磁吸力来接合或分开主、从动件。2 2、改变通过散热器的冷却水的流量：、改变通过散热器的冷却水的流量：节温器有：折叠式、蜡式。节温器有：折叠式、蜡式。（）折叠式：（）折叠式：（）、蜡式节温器：（）、蜡式节温器：思考思考1发动机为什么要冷却，一般最佳水温范围一发动机为什么要冷却，一般最佳水温范围一般是多少？般是多少？2水冷却系中为什么要装节温器？什么叫大循水冷却系中为什么要装节温器？什么叫大循环？什么叫小循环？环？什么叫小循环？3冷却系中水温过高或水温过低有哪些原因？冷却系中水温过高或水温过低有哪些原因？4为什么要采用风扇离合器？试述硅油风扇离为什么要采用风扇离合器？试述硅油风扇离合器的工作原理。合器的工作原理。
