发动机冷却系统基本知识

发动机缸壁温度测量
1-2缸间缸壁温度＜ 2-3缸间缸壁温度＜ 3-4缸间缸壁温度
热平衡试验
一般有效功率分布应在25%～40%。
发动机冷却系统压力分布试验
泵后压力＞节温器前压力＞散热器前压力＞散热器后压力＞膨胀箱压力 ＞泵前压力
发动机的系统压力建立/急停沸腾试验
发动机急停以后，水泵转速降为零，冷却液不再循环，而发动机燃烧室 及缸盖鼻梁区的温度还较高，就会导致发动机的水套局部沸腾，水温和 系统压力急剧升高。
流量试验
转速越高，流量越大。
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发动机气蚀试验
在发动机冷却液流量、温度稳定后，逐渐降低系统压力来确定发动机的 气蚀极限。
转速越高，气蚀极限越高；温度越高，气蚀极限越高。【气蚀极限高表 示气蚀区域大（有效工作余量区域小）、容易发生气蚀】
气蚀余量的大小反映了发动机的抗气蚀能力；气蚀余量越大，抗气蚀能 力越强。
保证发动机在所有工况下在最适宜的温度范围内 工作。既要防止发动机夏天过热，又要防止发动 机冬季过冷。在冷启动时还要保证发动机能迅速 升温，尽快达到正常的工作温度。
水冷发动机的正常工作温度
水冷式发动机保持正常工作，其冷却水的温
度应在353K~363K(80℃~90℃)之间。此时，气 缸壁温度不超过473K~573K(200℃~300℃)；
什么叫冷却系？
内燃机是将燃烧的化学能转变为机械能的装置，在内燃 机不断地工作过程中，其火焰温度达2000 ℃以上，为保证 机械连续有效地工作，必须对相应部件采取冷却措施，尤其 是其气缸周围更为重要。对发动机进行冷却必须由一系列零、 部件协调工作来完成，其通常称为冷却系。
发动机过热或过冷的危害
1.发动机过热的危害
2.发动机过冷的危害
1)进入气缸的混合气(或空气)温度太低，可燃混合气品质差 （雾化差），使点火困难或燃烧迟缓，导致发动机功率下 降，燃料消耗量增加（热量流失过多，燃油凝结流进曲轴 箱）。
2)燃烧生成物中的水蒸汽易凝结成水而与酸性气体形成酸类， 加重了对机体和零件的侵蚀作用；
3)未汽化的燃料冲刷和稀释零件表面(气缸壁、活塞、活塞 环等)上的油膜，使零件磨损加剧。
什么是气蚀、气蚀产生的原因及危害
（一）什么是气蚀？ 液体在一定温度下，降低压力至该温度下的气化压力时，液
体便产生气泡。把这种产生气泡的现象称为气蚀。
气蚀时产生的气泡，流动到高压处时，其体积减小以致破 灭，这种由于压力上升气泡消失在液体中的现象称为气蚀溃灭。
气蚀极限：水泵转速不变的情况下，其流量下降3%，被认为气 蚀产生。
气缸盖、活塞顶部的温度不超过
573K~673K(300℃~400℃)。
冷却系统试验项目：
发动机加注特性 发动机节温器特性 发动机缸壁温度测量 热平衡试验 发动机冷却系统压力分布试验 发动机的系统压力建立/急停沸腾试验 流量试验 发动机气蚀试验
加注特性试验
主要看加注冷却液的速度以及能否顺利加满冷却液，要保证发动机冷却 系统中的空气充分排出。
1)降低充气效率，使发动机功率下降；
2)早燃和爆燃的倾向加大，使零件因承受额外冲 击性负荷而造成早期损坏；
3)运动件的正常间隙（热胀冷缩）被破坏，运动 阻滞，磨损加剧，甚至损坏；
4)润滑情况恶化，加剧了零件的摩擦磨损；
5)零件的机械性能降低，导致变形或损坏。
充气效率：是指每一个进气行程所吸入的空气质量与标准状态下（1个大 气压、20℃、密度为1.187kg/m2）占有气缸活塞行程容积的干燥空 气质量的比值。
发动机节温器特性试验
当节温器前水温达到节温器开启温度时，节温器开始打开，冷却液大循环开 始工作，使冷热液体混合，致使节温器前温度下降到低于节温器开启温度， 节温器关闭，然后反复多次，最终使得整个冷却系统的温度超过节温器开启 温度，节温器开启并逐渐达到最大升程，冷却系统大循环趋于稳定，冷却液 流量也趋于稳定。
冷却系统的作用
保持发动机在最适宜的温度范围内工作。
发动机工作时，由于燃料的燃烧，气缸内气体温 度高达2200K~2800K(1927℃~2527℃)，大约1/3 做功转变为机械能，其余大部分随废气排出，其 余（部分）则被发动机零件吸收，使发动机零部 件温度升高，特别是直接与高温气体接触的零件， 若不及时冷却，则难以保证发动机正常工作。
水冷式冷却系统的结构
水泵：对冷却水加压，加速冷却水的循环流动，保证冷 却可靠。 散热器：增大散热面积，加速水的冷却。 风扇：提高通过散热器芯的空气流速，增加散热效果。 节温器：保证发动机工作温度保持在设定的范围内， 防 止发动机过冷或过热。 膨胀箱：冷却液补偿和压力调节的作用。 暖风、 发动机水套、 冷却水管等
4)润滑油黏度增大，流动性差，造成润滑不良，加剧机件磨 损，增大功率消耗 。
发动机的冷却方式
根据所用冷却介质不同，可分为水冷式和风冷式。 1.水冷式——以水为冷却介质，热量先由机件传给水，靠水
的流动把热量带走而后散入大气中。散热后的水再重新流 回到受热机件处。适当调节水路和冷却强度，就能保持发 动机的正常工作温度。同时，还可用热水预热发动机，便 于冬季起动。 2.风冷式——高温零件的热量直接散入大气。 目前轿车大多数采用的是水冷式。
水冷式冷却系统的布置示意图：
冷却系统的工作原理
发动机的冷却系统是强制循环水冷系，即利用水泵提高冷 却液的压力，强制冷却液在发动机中循环流动。冷却系统 分大循环和小循环。节温器阀门开启的温度一般在87℃左 右，全开温度在102℃左右。在节温器阀门开启之前，冷 却系统进行的是小循环，此时的大循环是关闭的，随着温 度上升，节温器阀门逐渐开启，小循环逐步关闭，大循环 开始工作。冷却液经过散热器后，温度降低6℃左右。
气蚀余量：发动机的水泵入口压力与气蚀极限压力的差值。
（二）气蚀产生的原因？
泵在运转中，若其过流部分的局部区域（通常是叶轮叶片 进口稍后的某处）因为某种原因，抽送液体的绝对压力降 低到当时温度下的液体气化压力时，液体便在该处开始气 化，产生大量蒸气，形成气泡，当含有大量气泡的液体向 前经叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急 剧地缩小以至破裂。在气泡凝结破裂的同时，液体质点以 很高的速度填充空穴，在此瞬间产生很强烈的水击作用， 并以很高的冲击频率打击金属表面，冲击应力可达几百至 几千个大气压，冲击频率可达每秒几万次，严重时会将水 泵壳体和叶轮击穿。