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1、 第六章第六章 发动机冷却系统发动机冷却系统 第一第一节 概述概述 第二第二节 水冷系水冷系统的主要零部件的主要零部件 一、冷却系一、冷却系统的功用的功用 使工作中的使工作中的发动机得到适度的冷却，并保持在最适宜的机得到适度的冷却，并保持在最适宜的温度状温度状态下工作。下工作。 （8090度）度） 第一第一节 概概 述述 二、不正常冷却二、不正常冷却对发动机工作的影响机工作的影响1、过热燃气在燃燃气在燃烧过程中，气缸内气体程中，气缸内气体温度高温度高20002000，发动机零部件与机零部件与高温气体接触，将会造成气缸和高温气体接触，将会造成气缸和进气管温度气管温度过高，使高，使进入气缸的入气缸
2、的可燃混合气因受可燃混合气因受热而膨而膨胀，充气，充气量量，使得：，使得：充气系数充气系数，发动机功率机功率；机油因温度机油因温度过高，粘度高，粘度，严重重时，机油，机油变质，影响，影响润滑效果，滑效果，机件磨机件磨损加加剧；各机件因高温而膨各机件因高温而膨胀，破坏了，破坏了正常的正常的啮合合间隙，隙，产生卡死生卡死现象。象。因此因此发动机机应及及时冷却。冷却。2 2、过冷冷热量散失量散失过多，多，转变为有用功的有用功的热量量，功率，功率；温度低，机油粘度大，摩擦阻力温度低，机油粘度大，摩擦阻力，消，消耗功率大，起耗功率大，起动困困难；燃油不易气化，燃燃油不易气化，燃烧不充分，燃油消不充分，燃
3、油消耗率耗率，功率，功率；燃气易凝燃气易凝结（在气缸壁上），流入曲（在气缸壁上），流入曲轴箱，不箱，不仅燃油消耗率燃油消耗率，功率，功率，而且，而且机油粘度机油粘度，润滑效果滑效果变差，机件磨差，机件磨损加加剧。三、冷却系三、冷却系统的分的分类水冷水冷风冷冷水冷系与水冷系与风冷系的冷系的优缺点及适用范缺点及适用范围结构复构复杂，成，成本高本高冷却效果差，冷却效果差，不易控制，噪不易控制，噪音大音大系系 统水冷系水冷系风冷系冷系 缺点缺点优点点冷却均匀，冷却效冷却均匀，冷却效果好，易控制果好，易控制结构构简单，成本低，成本低，不存在不存在“冻水箱水箱”，“开开锅”问题四、水冷系四、水冷系统的的组
4、成成 水冷却系水冷却系统是以水作是以水作为冷却介冷却介质，把，把发动机受机受热零件吸收的零件吸收的热量散量散发到大气中去。到大气中去。目前汽目前汽车发动机上采用的水冷系大都是机上采用的水冷系大都是强制循制循环式水冷系式水冷系统，即利用水，即利用水泵提高冷却提高冷却液的液的压力，力，强制水在冷却系中制水在冷却系中进行循行循环流流动。 水冷系水冷系统由散由散热器、水器、水泵、风扇、冷却扇、冷却水套、水套、节温器和温器和补偿水桶等水桶等组成。成。 制作：霍志毅 Email： 桑塔桑塔纳发动机冷却系示意机冷却系示意图 冷却水在冷却系内的冷却水在冷却系内的循循环流流动路路线有两条，有两条，一条一条为大循
5、大循环，另一条，另一条为小循小循环。所所谓大循大循环是水是水温高温高时，水，水经过散散热器而器而进行的行的循循环流流动；而；而小小循循环就是水温低就是水温低时，水不，水不经过散散热器而器而进行的循行的循环流流动，从而使，从而使水温升高。水温升高。小循小循环大循大循环节温器温器冷却系冷却系统的大、小循的大、小循环实质 通常利用通常利用节温器来控制通温器来控制通过散散热器冷却水的流量。器冷却水的流量。节温器装温器装在冷却水循在冷却水循环的通路中（一般装在气缸盖的出水口），根据的通路中（一般装在气缸盖的出水口），根据发动机机负荷大小和水温的高低自荷大小和水温的高低自动改改变水的循水的循环流流动路路线
6、，以达，以达到到调节冷却系的冷却冷却系的冷却强度。度。 当当发动机在正常机在正常热状状态下工作下工作时，即，即水温高于水温高于90，节温器温器阀门打开了通往散打开了通往散热器的通道，同器的通道，同时关关闭了通往水了通往水泵的旁通管，的旁通管，冷却水全部流冷却水全部流经散散热器，形成器，形成大循大循环；当冷却；当冷却水温低于水温低于80时，节温器温器阀门关关闭了通往散了通往散热器的通道，同器的通道，同时打开了通往水打开了通往水泵的的旁通管，水套内的水只能由旁通孔流出旁通管，水套内的水只能由旁通孔流出经旁通管旁通管进入水入水泵，又，又被水被水泵压入入发动机水套，此机水套，此时冷却水并不流冷却水并不
7、流经散散热器，只在水器，只在水套与水套与水泵之之间进行行小循小循环，从而防止从而防止发动机机过冷；当冷；当发动机的机的冷却冷却水温在水温在8090范范围内，通往散内，通往散热器的通道和通往水器的通道和通往水泵的的旁通管均旁通管均处于半开于半开闭状状态，此，此时一部分水一部分水进行大循行大循环，而另一，而另一部分水部分水进行小循行小循环。五、冷却液五、冷却液冷却液：水冷却液：水+ +防防冻剂（乙二醇）（乙二醇） 汽汽车发动机中使用的冷却水机中使用的冷却水应是清是清洁的的软水水，如雨水，自来水等；而井水、河水等，如雨水，自来水等；而井水、河水等硬水中硬水中矿物物质含量高，在高温下易生成水垢，含量高
8、，在高温下易生成水垢，不不应作作为发动机冷却水。机冷却水。 为防止在冬季寒冷地区，因冷却水防止在冬季寒冷地区，因冷却水结冰而冰而发生散生散热器、气缸体、气缸盖器、气缸体、气缸盖变形或形或胀裂的裂的现象，在冷却水中加入一定量的象，在冷却水中加入一定量的防防冻液液以达以达到降低冰点、提高沸点的目的。到降低冰点、提高沸点的目的。第二第二节 水冷系水冷系统的主要零部件的主要零部件一、散一、散热器器功用：增大散功用：增大散热面面积，加速冷却液的冷却。，加速冷却液的冷却。 散散热器又称器又称为水箱，水箱，由上水室、散由上水室、散热器器芯和下水室等芯和下水室等组成。成。安装在安装在发动机前的机前的车架横梁上
9、。其作架横梁上。其作用是将冷却水在水用是将冷却水在水套中所吸收的套中所吸收的热量量散散发至外界大气，至外界大气，使水温下降。使水温下降。上水室上水室散散热器盖器盖下水室下水室散散热器芯器芯出水管口出水管口进水管水管安装安装处1、散、散热器芯器芯 （1）管片式）管片式 空气吹空气吹过扁形冷却管和散扁形冷却管和散热片，使片，使管内流管内流动的水得到冷却。管片式散的水得到冷却。管片式散热器因器因结构构刚度度较好广好广为汽汽车发动机所使用。机所使用。 （2）管）管带式式 冷水管与散水管与散热带相相间排列，在散排列，在散热带上常开有小孔，以破坏气流在散上常开有小孔，以破坏气流在散热带表面上的表面上的边界
10、界层，提高散提高散热能力。能力。2、散、散热器的布置器的布置 3、散、散热器盖器盖 汽汽车上广泛采用上广泛采用闭式水冷系式水冷系，该水冷系的水冷系的散散热气盖具有气盖具有空气空气蒸汽蒸汽阀门，可自，可自动调节冷却系内部冷却系内部压力，提高冷却效果。力，提高冷却效果。 压力力阀真空真空阀压力力阀弹簧簧真空真空阀弹簧簧盖盖 发动机机热态正正常常时，两两阀门关关闭，将将冷冷却却系系与与大大气气隔隔开开。因因水水蒸蒸气气的的产生生使使冷冷却却系系内内的的压力力稍稍高高于于大大气气压力力，提提高高了了冷冷却却水水的的沸沸点点，改改善善了了冷冷却却效效能能。当当散散热器器内内部部压力力达达到到126126
11、137Kpa137Kpa时，压力力阀开开启启而而使使水水蒸蒸汽汽从从通通气气孔孔排排出出；当当水水温温下下降降，冷冷却却系系内内部部的的真真空空度度低低于于101020Kpa20Kpa时，真真空空阀打打开开，空空气气从从通通气气孔孔进入入冷冷却却系系，以以防防散散热器器及及芯芯管管被被大大气气压瘪。4、补偿水桶水桶加注防加注防冻液的汽液的汽车发动机，机，为了减少冷却液的了减少冷却液的损失失，保保证冷却系冷却系统的正常工作，采用散的正常工作，采用散热器器补偿水桶水桶( (贮水箱水箱) )结构。构。补偿水桶内部印有两条液面高度水桶内部印有两条液面高度标记线，补偿水桶内的液面高度水桶内的液面高度应位
12、于位于这两种刻两种刻线之之间。补偿水桶水桶散散热器器二、冷却二、冷却风扇扇 1 1、功功用用：风扇扇通通常常安安排排在在散散热器器后后面面并并与与水水泵同同轴。用用来来提提高高流流经散散热器器的的空空气气流流速速和和风量量，增增强散散热器器的的散散热能能力力，同同时对发动机机其其他他附附件件也也有有一定的冷却作用。一定的冷却作用。 特特点点：车用用发动机机的的风扇扇有有轴流流式式和和离离心心式式。轴流流式式风扇扇所所产生生的的风，其其流流向向与与风扇扇轴平平行行；离离心心式式风扇扇所所产生生的的风，其其流流向向为径径向向。轴流流式式风扇扇效效率率高高，风量量大大，结构构简单，布布置置方方便便。
13、因因而而在在车用用发动机机上上得得到到了了广广泛泛的的应用用。车用用发动机采用机采用轴流式流式风扇的三种型式扇的三种型式 结构特点：构特点：叶片多用薄叶片多用薄钢板板压制而成，制而成，为4 46 6片，叶片片，叶片间夹角一般不相等。叶片与其旋角一般不相等。叶片与其旋转平面成平面成303045 45 的安的安装斜角。装斜角。整体整体风扇扇在在轿车和和轻型型载货汽汽车上上应用用较多。近年多。近年来来轿车上上还采用了采用了电动风扇。扇。2、风扇离合器扇离合器功用：功用：减小减小风扇噪声，改善低温起扇噪声，改善低温起动性能，性能，节约燃料和降燃料和降低排放，自低排放，自动调节发动机的冷却机的冷却强度。
14、度。 主要有主要有硅油式硅油式和和电磁式磁式等。等。冷却水温度不高冷却水温度不高时，风扇随扇随离合器壳体一起空离合器壳体一起空转打滑；打滑；当当发动机气流温度机气流温度超超过338K时，离合器，离合器处于接合状于接合状态，风扇扇转速提高。当速提高。当发动机气机气流温度流温度低于低于308K时，风扇离扇离合器又回到分离状合器又回到分离状态。 硅油硅油风扇离合器扇离合器电动风扇扇 很多很多轿车发动机的水冷系采用机的水冷系采用电动风扇，尤其横置扇，尤其横置发动机前机前轮驱动的汽的汽车更是如此。更是如此。电动风扇由扇由风扇扇电动机机驱动并由蓄并由蓄电池供池供电，所以，所以风扇扇转速与速与发动机机转速无
15、关。在速无关。在有些有些电控系控系统中，中，电动风扇由扇由电脑控制。冷却液温度控制。冷却液温度传感感器向器向电脑传输与冷却液温度相关的信号。当冷却液温度达与冷却液温度相关的信号。当冷却液温度达到到规定定值时，电脑使使风扇扇继电器搭器搭铁，继电器触点器触点闭合并合并向向风扇扇电动机供机供电，风扇扇进入工作。入工作。优点：点：结构构简单，布置，布置方便，不消耗方便，不消耗发动机功机功率使燃油率使燃油经济性得到改性得到改善。此外，采用善。此外，采用电动风扇不需要扇不需要检查、调整或整或更更换风扇扇传动带，因而，因而减少了减少了维修的工作量修的工作量。三、三、 节温器温器功用：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。 蜡式节温器：由上支架、下支架、主阀门、旁通阀、感应体、中心杆、橡胶管和弹簧等组成。 节温器温器实物物图节温器工作演示节温器工作演示
