第六章 發(fā)動機冷卻系

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1、第七章第七章 發(fā)動機冷卻系構造與維修發(fā)動機冷卻系構造與維修第一節(jié)第一節(jié) 概述概述一、冷卻系作用：一、冷卻系作用：發(fā)動機在燃燒過程中，汽缸內氣體的溫度可高達20732273K。直接與燃燒的氣體接觸的零件強烈受熱，如不采取適當?shù)拇胧┦怪档蜏囟?，則其中運動機件將可能因受熱膨脹而破壞正常間隙，或因潤滑油在高溫下失效而使機件卡死，各機件也可能因高溫而導致其機械強度降低甚至損壞。因此，必須在發(fā)動機上設置冷卻系。冷卻系的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時散發(fā)出去，保證發(fā)動機在最適宜的溫度下工作。二、發(fā)動機過冷或過熱的危害二、發(fā)動機過冷或過熱的危害 冷卻不足，會造成發(fā)動機過熱，導致發(fā)動機充氣量下降而影響發(fā)動

2、機功率輸出。對汽油機來說，還可能造成早燃、爆燃和表面點火等不正常燃燒；同時過高的溫度會使?jié)櫥偷酿ざ冉档?，導致機件磨損加劇。冷卻過度則會造成發(fā)動機溫度過低，使燃料燃燒后產生的熱量散失過多，轉變成有用功的熱量過少，并使可燃混合氣形成條件變差，使燃料蒸發(fā)困難，從而導致發(fā)動機功率下降，油耗增加；同時還會因潤滑油黏度增大而造成潤滑不良，加劇機件的磨損。三三、冷卻系種類、冷卻系種類 風冷系統(tǒng)和水冷系統(tǒng)兩大類風冷系統(tǒng)和水冷系統(tǒng)兩大類，現(xiàn)代發(fā)動機采用水冷系統(tǒng)?，F(xiàn)代發(fā)動機采用水冷系統(tǒng)。1 1.風冷系統(tǒng)風冷系統(tǒng) 是用空氣作為冷卻介質，將受熱零件的熱量直接散發(fā)到大氣中去。采用風冷系統(tǒng)的發(fā)動機，為了增大散熱面積，一

3、般在汽缸體和汽缸蓋上制有許多散熱片。發(fā)動機利用車輛前進中的空氣流，或特設的風扇鼓動空氣，吹過散熱片，將熱量帶走。風冷系圖風冷系圖2 2.水冷系統(tǒng)水冷系統(tǒng) 以水或防凍液（統(tǒng)稱為冷卻液）為冷卻介質，靠冷卻液的循環(huán)流動將高溫機件的熱量帶走，再將熱量散發(fā)到大氣中。水套是直接鑄造在汽缸體和汽缸蓋內相互連通的空腔，水套通過橡膠軟管與固定在發(fā)動機前端的散熱器相連，形成封閉的冷卻水循環(huán)通路。水泵安裝在水套與散熱器之間。發(fā)動機工作時，水套和散熱器內充滿冷卻水，曲軸通過V帶驅動水泵工作，使冷卻水在水套與散熱器之間循環(huán)流動；冷卻水流經汽缸體和汽缸蓋內的水套時，帶走發(fā)動機熱量使發(fā)動機冷卻，而流經散熱器時將熱量散發(fā)到大

4、氣中。風扇安裝在水泵軸上，水泵工作時，風扇轉動產生強大的吸力，以增大流經散熱器的空氣流量和速度，加強散熱器的散熱效果。在一些發(fā)動機上，采用風扇離合器或電動風扇來控制風扇的工作狀態(tài)，以根據(jù)發(fā)動機的工作情況調節(jié)冷卻強度。百葉窗安裝在散熱器前面，由駕駛員控制其開度，以控制流經散熱器的空氣量，調節(jié)冷卻強度。四、冷卻液四、冷卻液 冷卻液是水與防凍劑的混合物。水的沸點低，易蒸發(fā)，需經常添加；不宜添加河水、井水等含礦物質的水，以免產生水垢，使冷卻系統(tǒng)散熱不良。純凈水在0時結冰。水結冰時體積膨脹，可能將機體、氣缸蓋和散熱器脹裂。所以需放去水過夜。為了適應冬季行車的需要，在水中加入防凍劑制成冷卻液以防止循環(huán)冷卻

5、水的凍結。最常用的防凍劑是乙二醇。在水中加入防凍劑還同時提高了冷卻液的沸點。因此，防凍劑有防止冷卻液過早沸騰的附加作用。防凍劑中通常含有防銹劑和泡沫抑制劑。防銹劑可延緩或阻止發(fā)動機水套壁及散熱器的銹蝕或腐蝕。冷卻液中的空氣在水泵葉輪的攪動下會產生很多泡沫，這些泡沫將妨礙水套壁的散熱。泡沫抑制劑能有效地抑制泡沫的產生。在使用過程中，防銹劑和泡沫劑會逐漸消耗殆盡，因此，定期更換冷卻液是十分必要的。第二節(jié)第二節(jié) 水冷系統(tǒng)的基本組成水冷系統(tǒng)的基本組成 汽車發(fā)動機的水冷系統(tǒng)均為強制循環(huán)水冷系統(tǒng)，即利用水泵提高冷卻液的壓力，強制冷卻液在發(fā)動機中循環(huán)流動。這種系統(tǒng)包括水泵、散熱器、冷卻風扇、節(jié)溫器、補償水桶

6、、發(fā)動機機體和氣缸蓋中的水套以及其他附加裝置等。為了控制冷卻水溫度，冷卻系中設有冷卻強度調節(jié)裝置，如百葉窗、節(jié)溫器和風扇離合器等。發(fā)動機強制循環(huán)式水冷系圖發(fā)動機強制循環(huán)式水冷系圖一、散熱器一、散熱器 1.1.功能功能 利用流進散熱器芯縫隙中空氣流來帶走散熱器中冷卻液熱利用流進散熱器芯縫隙中空氣流來帶走散熱器中冷卻液熱量，達到降低冷卻液溫度的目的。量，達到降低冷卻液溫度的目的。2.2.構造構造 上貯水室上貯水室 下貯水室下貯水室 散熱器芯組成散熱器芯組成散熱器結構圖散熱器結構圖二、膨脹水箱二、膨脹水箱 1.1.作用作用 冷卻液通過膨脹水箱使冷卻系成為一個封閉系統(tǒng)，從而避免了冷卻液因蒸發(fā)而導致耗損

7、，冷卻液面高度可保持不變。將冷卻系統(tǒng)中水氣分離，增大水泵的泵水量和減小水泵和水套內部穴蝕。2.2.工作特點工作特點 如圖所示如圖所示膨脹水箱示意圖膨脹水箱示意圖三、散熱器蓋三、散熱器蓋 1.1.結構結構 蒸汽閥、空氣閥 2.2.作用作用 提高冷卻水沸點（108120）提高冷卻效果 防止冷卻水量減少 3.3.工作特點工作特點 當散熱器內壓力大于蒸汽閥彈簧壓力時，蒸汽閥開啟，水蒸氣從蒸汽排出管排出。當散熱器內冷卻水冷卻收縮而形成真空時，空氣閥開啟，讓空氣進入水箱內，防止水箱內受真空吸力作用而造成散熱器受損。散熱器蓋圖散熱器蓋圖五、水泵五、水泵1.1.功能功能 使冷卻液能進入發(fā)動機水套內進行循環(huán)，以

8、提高發(fā)動機冷卻效果。2.2.構造構造 水泵葉輪、水泵軸及軸承、水泵外殼、水封等組成。AUDIAUDI水泵結構示意圖水泵結構示意圖3.3.工作原理工作原理 當葉輪旋轉時，水泵中的冷卻液被輪葉帶動一起旋轉，在離心當葉輪旋轉時，水泵中的冷卻液被輪葉帶動一起旋轉，在離心力作用下，冷卻液向葉輪的邊緣甩出，并且沿切線方向從出水管處力作用下，冷卻液向葉輪的邊緣甩出，并且沿切線方向從出水管處被壓送到發(fā)動機水套內產生循環(huán)。被壓送到發(fā)動機水套內產生循環(huán)。同時，葉輪中心處的壓力下降，散熱器中的冷卻液經進水管吸同時，葉輪中心處的壓力下降，散熱器中的冷卻液經進水管吸入到葉輪中心。入到葉輪中心。水泵工作原理圖水泵工作原理

9、圖六、風扇六、風扇 1.1.功能：增加通過散熱器的空氣量，使流過散熱器的冷卻液功能：增加通過散熱器的空氣量，使流過散熱器的冷卻液溫度迅速下降，提高冷卻效果。溫度迅速下降，提高冷卻效果。2.2.構造：目前轎車水冷發(fā)動機廣泛采用螺旋漿式風扇，其葉構造：目前轎車水冷發(fā)動機廣泛采用螺旋漿式風扇，其葉片多用塑料或鋁合金鑄成翼形斷面。片多用塑料或鋁合金鑄成翼形斷面。3.3.風扇控制：由裝在散熱器一側的熱敏開關和點火開關控制風扇控制：由裝在散熱器一側的熱敏開關和點火開關控制。風扇控制原理：風扇控制原理：（1）當點火開關ON時，發(fā)動機已達到工作溫度，使溫度開關也在ON位置時，繼電器線圈形成回路，從而建立磁場，

10、將觸點閉合，大電流從蓄電池流進風扇馬達，使風扇開始轉動，加強冷卻。（2）點火開關ON時，但發(fā)動機未達到工作溫度，溫度開關處于OFF位置，繼電器線圈無法建立磁場，故風扇馬達無電流通過不轉。（3）點火開關OFF時，不管溫度開關ON或OFF，因無電源供應，繼電器OFF，風扇馬達不轉。風扇控制圖風扇控制圖七、風扇離合器七、風扇離合器 1.1.功能功能 根據(jù)發(fā)動機溫度自動控制風扇的轉速，改變通過散熱器的根據(jù)發(fā)動機溫度自動控制風扇的轉速，改變通過散熱器的空氣量，實現(xiàn)冷卻強度的自動調節(jié)?？諝饬?，實現(xiàn)冷卻強度的自動調節(jié)。減少發(fā)動機功率消耗，降低發(fā)動機的噪聲減少發(fā)動機功率消耗，降低發(fā)動機的噪聲。2.2.種類種類

11、 硅油式硅油式 電磁式電磁式 機械式機械式3.3.硅油式風扇離合器構造硅油式風扇離合器構造 主動軸、水泵軸主動軸、水泵軸 主動板、從動板主動板、從動板 前蓋、殼體、風扇前蓋、殼體、風扇工作室、進油孔、閥片工作室、進油孔、閥片風扇離合器圖風扇離合器圖4.4.工作過程工作過程n 當流進散熱器的空氣溫度升高時，雙金屬熱敏彈簧受熱變形，迫使閥片軸相對于從動板轉動，而閥片與閥片軸固定在一起，從而帶動閥片轉動，進油孔打開，硅油進入到工作室。n 在主動板和從動板之間的縫隙中有了硅油后，主動板利用硅油的粘性帶動從動板和風扇一起轉動。風扇離合器處于接合狀態(tài)，風扇轉速逐漸升高。八、節(jié)溫器八、節(jié)溫器 1.1.功能功

12、能 節(jié)溫器安裝在水套出水口處，根據(jù)發(fā)動機工作溫度，它可自動控節(jié)溫器安裝在水套出水口處，根據(jù)發(fā)動機工作溫度，它可自動控制通向散熱器和水泵的兩個冷卻水通路，以調節(jié)冷卻強度。制通向散熱器和水泵的兩個冷卻水通路，以調節(jié)冷卻強度。2.2.結構結構2024/2/7第31頁節(jié)溫器實物圖節(jié)溫器實物圖3.3.節(jié)溫器工作原理節(jié)溫器工作原理 發(fā)動機工作溫度低（70以下）時，節(jié)溫器自動關閉通向散熱器的通路，而開啟通向水泵的通路，從水套流出的冷卻水直接通過軟管進入水泵，并經水泵送入水套在進行循環(huán)，由于冷卻水不經散熱器散熱，可使發(fā)動機工作溫度迅速升高，此循環(huán)路線稱為小循環(huán)。發(fā)動機工作溫度高（80以上）時，節(jié)溫器自動關閉通向水泵的通路，而開啟通向散熱器的通路，從水套流出的冷卻水經散熱器散熱后再由水泵送入水套，提高了冷卻強度，以防止發(fā)動機過熱，此循環(huán)路線稱為大循環(huán)。2024/2/7第33頁水冷卻系的大、小循環(huán) (1)水冷卻系的大循環(huán)：冷卻水經水泵水套節(jié)溫器散熱器，又經水泵壓入水套的循環(huán)，其水流路線長，散熱強度大，稱水冷卻系的大循環(huán)。(2)水冷卻系的小循環(huán)：冷卻水經水泵水套節(jié)溫器后不經散熱器，而直接由水泵壓入水套的循環(huán)，其水流路線短，散熱強度小，稱水冷卻系的小循環(huán)。