1、第八章 发动机冷却系统冷却系的功用l发动机冷却的目的避免零件受热膨胀，造成相对运动零件之间的间隙减小而卡死，或润滑油失效，过热还会降低零件的机械强度。以及使发动机进气效率下降，功率降低，引起爆燃或表面点火。l冷却强度适当正常的冷却损失约为燃烧放热能量的22%25%，过度的冷却会引起相对运动零件之间的间隙变大，使发动机出现油耗增加，功率下降，磨损加剧等一系列问题。l重点冷却部位组成燃烧室的零件的热负荷最大，其中包括气缸盖。活塞顶、气缸体上部、火花塞，气门等，二行程发动机还包括气体的排气口。冷却系的组成l发动机的冷却系有风冷与水冷之分。以空气为冷却介质的冷却系称风冷系，以冷却液为冷却介质的称水冷系
2、。l汽车发动机的冷却系为强制循环水冷系，由水泵、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它附属装置等组成。冷却液的循环路径l冷却液在水泵5中增压后分水管10发动机的机体水套9气缸盖水套7节温器6散热器进水软管散热器2散热器出水软管水泵。l有些发动机的水冷系，其冷却液的循环流动方向与上述相反，可称其为逆流式水冷系。由于它改善了燃烧室的冷却而允许发动机有较高的压缩比，从而可以提高发动机的热效率和功率。l分水管或分水道的作用是使多缸发动机各气缸的冷却强度均匀一致。l大多数汽车装有暖风系统。暖风机是一个热交换器，也可称作第二散热器。冷却液l冷却液是水与防冻剂的混合物。冷却液
3、用水最好是软水、否则将在发动机水套中产生水垢，使传热受阻，易造成发动机过热。l水中加入防陈剂制成冷却液，以防止循环冷却水冻结、常用的防冻剂是乙二醇。冷却液中水与乙二醇的比例不同，其冰点也不同。l在水中加入防冻剂还同时提高冷却液的沸点。l防冻剂中通常含有防锈剂和泡沫抑制剂。l防冻剂一般还要加入着色剂，使冷却液呈蓝绿色或黄色，以便识别。散热器l散热器由进水室、出水室及散热器芯等三部分构成，散热器是一个热交换器。l按照散热器中冷却液流动的方向，可分为纵流式和横流式两种。纵流式散热器芯竖直布置，冷却液自上而下地流过散热器芯。横流式散热器芯横向布置，冷却液经散热器芯横向流过散热器。大多数新型轿车均采用横
4、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。（1）结构： 散热器由上水室、下水室、散热器芯等组成。散热器上水室顶部有加水口，冷却水由此注入整个冷却系并用散热器盖盖住。在上水室和下水室分别装有进水管和出水管，进水管和出水管分别用橡胶软管和气缸盖的出水管和水泵的进水管相连，这样，既便于安装，而且当发动机和散热器之间产生少量位移时不会漏水。在散热器下面一般装有减震垫，防止散热器受振动损坏。在散热器下水室的出水管上还有放水开关，必要时可将散热器内的冷却水放掉。 横流式散热器1-上水室；2-进水管；3-散热器芯；4-散热器盖；5-下水室；6-出水管纵流式散热器散热器芯：散热器
5、芯由许多冷却管和散热片组成，对于散热器芯应该有尽可能大的散热面积，采用散热片是为了增加散热器芯的散热面积。散热器芯的构造形式有多样，常用的有管片式和管带式两种 A管片式散热器芯冷却管的断面大多为扁圆形，它连通上、下水室，是冷却水的通道。和圆形断面的冷却管相比，不但散热面积大，而且万一管内的冷却水结冰膨胀，扁管可以借其横断面变形而避免破裂。采用散热片不但可以增加散热面积，还可增大散热器的刚度和强度。这种散热器芯强度和刚度都好，耐高压，但制造工艺较复杂，成本高。 B管带式散热器芯采用冷却管和散热带沿纵向间隔排列的方式，散热带上的小孔是为了破坏空气流在散热带上形成的附面层，使散热能力提高。这种散热器
6、芯散热能力强，制造工艺简单，成本低，但结构刚度不如管片式大，一般多为轿车发动机采用，近年来在一些中型车辆上也开始采用。散热器的材料：黄铜，铝l补偿水桶：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，在补偿水桶的外表面刻有两条标记线：“低”线和“高”线。l散热器百叶窗：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。百叶窗可由驾驶员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。l控制系统中的感温器安装在散热器进水管上，当发动机达到正常工作温度后，感温器打开空气阀，使制动空气压缩机产生的压缩空气进入空气缸，并推动空气缸内的活
7、塞连同调整杆一起下移，带动杠杆使百叶窗开启。风扇的功用及结构l冷却风扇置于散热器后面，其功用是：增强散热器的散热能力，加速冷却液的冷却。l多采用低压头、大风量、高效率的轴流式风扇。在风扇外围装设导风罩3，以提高风扇效率。l风扇的扇风量主要与风扇直径、转速、叶片形状、叶片安装角及叶片数有关。叶片的断面形状有圆弧形和翼形两种。翼形风扇效率高、消耗功率少、应用广泛。叶片安装角一般为3045。叶片数为4、5、6或7片。叶片之间的间隔角或相等，或不相等。皮带发电机风扇曲轴电动风扇l电动风扇由风扇电动机驱动并由蓄电池供电，所以风扇转速与发动机转速无关。优点是结构简单，布置方便。l风扇转速由温控热敏电阻开关
8、控制。当冷却液温度为9297时、风扇转速为2300r/min。当冷却液温度升高到99105时，风扇转速为2800r/min。当冷却液温度降到8491时，风扇停转。l电控系统中、电动风扇由电脑控制。节温器的功用l节温器是控制冷却液流动路径的阀门。它根据冷却液温度的高低，打开或关闭冷却液通向散热器的通道。l当起动冷发动机时，节温器关闭冷却液流向散热器的通道，这时冷却液经水泵入口直接流回机体及气缸盖水套，使冷却液迅速升温。l如果不装节温器，那么，温度较低的冷却液经过散热器冷却后返回发动机。其温度将长时间不能升高，发动机也将长时间在低温下运转。同时，车厢内的暖风系统以及用冷却液加热的进气管、化油器、预
9、热系统，都在长时间内不能发挥作用。1-主阀门；2-盖和密封垫；3-上支架；4-胶管；5-阀座；6-通气孔；7-下支架；8-石蜡，9-感应体；10-旁通阀；11-中心杆；12-弹簧蜡式节温器的结构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蜡式节温器如图所示。节温器的上支架和下支架与阀座铆成一体。中心杆上端固定在上支架的中心，其下部插入橡胶管的中心孔内，中心杆下端呈锥形。橡胶管与感应体外壳之间的空腔里装有石蜡。为了提高导热性，石蜡中常掺有铜粉和铝粉。感应体外壳上下部有联动的主阀门和旁通阀门。主阀门上有通气孔，它的作用是在加水时使水套内的空气经小孔排出，保证能加满
10、水。为了防止通气孔阻塞，有的加装一个摆锤。蜡式节温器的工作原理(1)当水温低于349K(76)时，主阀门完全关闭，旁通阀完全开启，由气缸盖出来的水经旁通管直接进入水泵，故称小循环。由于水只是在水泵和水套之间流动，不经过散热器，且流量小，所以冷却强度弱。 (2)当冷却水温度在349K359K(7686)之间时，大小循环同时进行(如图所示)。当发动机水温达349K(76)左右时，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。(3)当发动机内水温升高到3
11、59K(86)，主阀门完全开启，旁通阀完全关闭，冷却水全部流经散热器，称为大循环。由于此时冷却水流动路线长，流量大，冷却强度强。水冷却系的大、小循环(1)水冷却系的大循环：冷却水经水泵水套节温器散热器，又经水泵压入水套的循环，其水流路线长，散热强度大，称水冷却系的大循环。(2)水冷却系的小循环：冷却水经水泵水套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。大循环路线小循环路线水泵l1水泵的功用水泵的功用是对冷却液加压，保证其在冷却系中循环流动。l2水泵的工作原理离心式水泵其基本结构由水泵壳体1、轴2、叶轮3及进、出水管等组成。水泵壳体由铸铁或铝铸制。叶轮由铸铁或塑料制造，叶轮上通常有68个径向直叶片或后弯叶片。进、出水管与水泵壳体铸成一体。水泵叶轮旋转时，冷却液被甩向水泵壳体的边缘，产生一定的压力，然后从出水管流出。在叶轮的中心处，由于冷却液被甩出而压力下降。冷却液在压差作用下，经进水管流入叶轮中心。工作原理图变速器机油冷却器l装有自动变速器的汽车必须装备变速器机油冷却器，因为自动变速器中的机油可能过热，机油过热会降低变速器性能，甚至造成变速器损坏。l变速器机油冷却器通常就是一根冷却管，置于散热器的出水室内，出冷却液对流过冷却管的变速器机油进行冷却。在变速器和冷却器之间用金属管或橡胶软管连接。
