第8章 讲义发动机冷却系(2h)2011-s

二、不正常冷却对发动机的影响
冷却程度 后 果
过冷 （过度）
(1)发动机若过冷，则散热损失增加； (2) 机油粘度较大 ，摩擦功率损失较大，使发动机动力 性、经济性指标下降；零件磨损加剧。 (3)发动机过冷，进入气缸的混合气或空气温度低，混合 气雾化质量下降，着火困难；
过热 （不足）
(1)进入气缸的空气密度减小，使发动机功率下降； (2）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)运动件的正常间隙被破坏，运动阻滞，磨损加剧； (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。
第八章 发动机冷却系
§8.1 §8.2 §8.3 §8.4 §8.5 §8.6 §8.7 冷却系的功用与组成 冷却液 散热器 冷却风扇 节温器 水泵 变速器机油冷却器
§8.1 冷却系的功用与组成
一、功用:使发动机得到适度的冷却，保持在 所有工况下工作在最适ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的温度范围(90±5℃) 内。 工况？ 三高？
此风扇有什么独特的地方？
结构工艺：

叶片与风扇旋转平面成30～40度角。 叶片不等间距布置或为奇数；减小振动和噪音。 加设护风圈，提高效率。
影响风量的因素：风扇的直径、 转速、叶片形状、叶片安装角、 叶片数目 横断面形状：弧形、翼形
机械传动式风扇的布置方式
风扇 发电机
皮带
曲轴
二、风扇离合器
未来越来越苛刻的工作条件：


冷却风入口面积减小； 热负荷增加； 发动机舱容积减小；
三、冷却系的分类
{
水冷 风冷
冷却系的工作演示
四、正常冷却时的发动机温度
系 统 水冷系 温 度 范 围 试验监测
气缸盖内冷却水温度在 353～363K, 气缸壁的温度 水温传感器 不超过470～550K。 气缸盖和气缸壁的允 许温度分别为423～453K 和433～473K（参考）。
§8.3
散热器（水箱）
上水室 散热器盖 进水管 安装处
一、散热器
散热器又称为水箱。 组成：上水室、散热 器芯和下水室。
安装在发动机前 的车架横梁上。
作用：将冷却水在水 套中所吸收的热量散 下水室 发至外界大气，使水 温下降。
出水管口 散热器芯
所以散热器 是一热交换
常用散热器的分类
1. 按照散热器中冷却液流动的方向：
闭式冷却系统优点：

减少冷却液外溢及蒸发损失； 可使系统内压力升高98~196kPa，提高冷却液 的沸点，提高换热效率，散热能力增强，可以 减小设计尺寸。
三、补偿水桶
为防止防冻液的损失，冷却系 设置了补偿水桶，对散热器内的防 冻液起到自动补偿的作用。 补偿水桶设置于散热器一侧， 通过橡胶水管与散热器加水口处的 出气口相连。 当冷却液受热膨胀至散热器盖 · 的蒸气阀打开时，部分冷却液随着 高压蒸气通过水管进入补偿水桶； 而当温度降低、散热器内产生真空 时，补偿水桶内的冷却液及时回流 散热器。
常用散热器的分类
2. 按照散热器芯： （1）管片式 由若干扁形或圆形冷却管组成。 空气吹过扁形冷却管和散热片，使管内流动的水得到冷却。 管片式散热器因结构刚度较好广为汽车发动机所使用。 （2）管带式 由若干扁平冷却管组成 水管与散热器相间排列，在散热器带上常开有形似百叶窗 的孔，以破坏气流在散热器表面上的附面层，提高散热能力。
§8.5
节温器
功用：自动控制水流量和循环路线，调节冷却强度。 分类： ⑴ 蜡式：可靠寿命长 ⑵ 皱纹筒式：可靠性差，工艺复杂
蜡式节温器
皱纹筒式节温器

变更水的循环路线（节温器）
水流量的调节
大循环(水温高):
散 热 器
节温器 水 套
水泵
小循环(水温低):
散 热 器 节温器
水
套
水泵
蜡式节温器
⑴ 构造： ⑵ 工作原理： <76℃ 固体石蜡体积 小， 副阀开，水经旁 通管小循环 ； >85℃ 液体石蜡体积 大， 主阀开，水流散 热器大循环。
常用散热器的分类
（3）板式 由若干扁形或圆形冷却管组成。 散热器芯的冷却液通道由成对的金属薄板焊合而成。这种散 热器芯散热效果好，制造简单，但焊缝多不坚固，容易沉积 水垢且不易维修。
散热器的材料
散热器盖
黄铜、铝或复合材料 结构：
上贮水室
散热片
下贮水室
二、散热器盖
汽车上广泛采用闭式水冷系，该水冷系的散热气 盖具有空气——蒸汽阀，可自动调节冷却系内部压 力，提高冷却效果。
盖 真空阀弹簧 真空阀 压力阀弹簧 压力阀
发动机热态正常时，两阀 门关闭，将冷却系与大气隔 开。因水蒸气的产生使冷却 系内的压力稍高于大气压力， 提高了冷却水的沸点，改善 了冷却效能。当散热器内部 压力达到126～137Kpa时，蒸 汽阀开启而使水蒸汽从通气 孔排出；当水温下降，冷却 系 内 部 的 真 空 度 低 于 10 ～ 20Kpa时，空气阀打开，空气 从通气孔进入冷却系，以防 散热器及芯管被大气压瘪。
风冷系
火花塞垫圈 温度传感器
五、水冷系与风冷系的优缺点及适用范围
系 统 水冷系 优缺点比较 冷却强度大，易调 节，便于冬季启动 冷却效果差，噪音 大，功耗大；零件 少，可靠性好。 适用范围 广泛用于汽车 发动机
风冷系
仅用于小排量 及军车发动机
六、汽车发动机水冷却系统的组成：
组成：水泵11、散热器1、冷却风扇12、节温器10、补偿水 桶3、发动机机体和气缸盖中的水套以及其它附属装置。
功用：减小风扇噪声，自动调节发动机的冷却强度，改善
低温起动性能，节约燃料和降低排放。
类型：
1. 硅油风扇离合器：利用一定 温度时，硅油体积变化带动离 合器结合。 2. 电磁风扇离合器：达到一定 温度时，水温感应开关的电路 接通，离合器结合。
硅油风扇离合器
硅油风扇离合器：
⑴ 构造：壳体与前盖、主、 从动板（进、回油孔）、 阀片与感温器 ⑵ 工作原理： a.发动机气流温度超过65 ℃： 感温器变形，阀片转动→ 进油孔开→工作腔进油， 离合器接合； b.发动机气流温度低于35℃： 感温器不变，阀片不动→ 进油孔关→工作腔无油 → 离合器分离。
二、构造：
实际上就是一根冷却管。
三、位置及冷却：
置于散热器的出水室内，由冷却液对流过冷却管的变速器 机油进行冷却。
（1）纵流式 散热器芯竖直布置，上接进水室，下连出水 室，冷却液由进水室自上而下地流过散热器芯进入出水室。 （2）横流式 散热器芯横向布置，左右两端分别为进、出水 室，冷却液自进水室经散热器芯到出水室横向流过散热器。 大多数新型轿车均采用横流式散热器，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。
使用乙二醇注意事项： （1）乙二醇有毒，切勿入口； （2）乙二醇对橡胶有腐蚀性； （3）乙二醇有较强的吸水性，表面张力易挥发，要 求采用闭式冷却； （4）切勿混入石油产品，防止产生气泡，形成穴蚀。 （5）通常含有防锈剂和泡沫抑制剂，应定期更换。 （6）同时还填入着色剂，使冷却液呈蓝绿色或黄色， 以便识别。
§8.4
冷却风扇
一、风扇功用及结构：
功用： 风扇通常安排在散热器后面并与水泵同
轴。用来提高流经散热器的空气流速和风量，增强 散热器的散热能力，同时对发动机其他附件也有一 定的冷却作用。
分类：车用发动机的风扇轴流式和离心式。
特点：轴流式风扇所产生的风，其流向与风扇轴平 行；离心式风扇所产生的风，其流向为径向。轴流 式风扇效率高，风量大，结构简单，布置方便。因 而在车用发动机上得到了广泛的应用。
§8.2
冷却液
1、冷却水
汽车发动机中使用的冷却水应是清洁的软水，如雨水， 自来水等；而井水、河水等硬水中含有矿物质，在高温下易 生成水垢，不能作为发动机冷却水。
2、防冻液
功用：为防止在冬季，因冷却水结冰而发生散热器、气
缸体、气缸盖变形或胀裂的现象，在冷却水中加入一定量的 防冻剂以达到降低冰点、提高沸点的目的。 最常用的防冻剂是乙二醇，水与乙二醇的混合比例不同 其冰点也不同。含50％乙二醇，冰点是－35.5℃，沸点 103℃（大气压下）。
1-散热器盖， 2-上贮水室， 3-导风罩 ， 4-散热器总成， 5-下贮水室 ，6-散热器出管 7-散热器进水管 ，8-补偿水桶
四、百叶窗
功用：通过调节流经散热器的空气量来调节冷却系的冷却强 度。 货车和大型客车在散热器前面安装百叶窗，它是由许多 片活动挡板组成的。挡板垂直或水平安装，一般是由汽车驾 驶员通过装在驾驶室内的手柄操纵调节挡板的开度。也有的 发动机则采用调温器自动控制百叶窗的开度。
§8.6
水泵
作用: 对冷却水加压， 使之在冷却系中循环 流动。 汽车上广泛使用 离心式水泵。它具有 结构紧凑、泵水量大 及因故障而停止工作 时，不妨碍水在冷却 系内部自然循环等优 点。
1－水泵壳体 2－叶轮 3－进水管 4－出水管
§8.7 变速器机油冷却器
一、采用的原因：
在自动变速器中，机油因工作频繁而过热，则会降低变 速器的性能，甚至造成变速器损坏。所以，在装有自动变速 器的汽车中必须装置变速器机油冷却器。
三、电动风扇
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。在有些电控系统中，电动风扇由电 脑控制。
热敏电阻开关控制：
0档：停转 1档：92～97℃ 2档：99～105℃ 2300r/min 2800r/min
优点：结构简单，布置方便；
缺点：高速旋转时噪声大。费用高，不适用大型车辆。
推杆 主阀门
弹簧
石蜡
外壳
胶管
电子节温器
节温器位置


在气缸盖出水管路： 优点是结构简单，容易 排除冷却系统中的气泡。 缺点是节温器在工作时 会产生振荡现象。当出 现这种现象时，将增加 汽车的燃油消耗量。 在散热器的出水管路： 减轻或消除节温器振荡 现象；精确控制冷却液 温度；但结构复杂，成 本较高。