發(fā)動機冷卻系構(gòu)造與工作原理

1、本溪昌達職業(yè)技術(shù)培訓(xùn)學(xué)校授 課 教 案 首 頁課程 汽車發(fā)動機構(gòu)造與維修 教師: 時間：授 課 班 級授 課 日 期節(jié)數(shù) 次班級人數(shù)校普惠辦抽查 簽字校領(lǐng)導(dǎo)抽查授 課 題 目發(fā)動機冷卻系構(gòu)造與工作原理教 學(xué) 目 的及 要 求1. 了解發(fā)動機冷卻系的作用、組成。2. 掌握冷卻系主要部件的構(gòu)造及工作原理重 點 難 點重點：冷卻系的作用，組成。難點：主要部件的工作原理教 具實習(xí)設(shè)備、工具等理論課一、復(fù)習(xí)提問1.配氣相位的定義。2.氣門早開晚關(guān)的優(yōu)點。二、導(dǎo)入新課發(fā)動機在工作時必須穩(wěn)定在一定的范圍，冷卻系功用就是保證發(fā)動機在適宜的溫度下工作。三、新課講授一)、冷卻系的功用和分類發(fā)動機工作時，由于燃料的

2、燃燒，氣缸內(nèi)氣體溫度可高達22002800K。使發(fā)動機的零件溫度升高，特別是高溫氣體接觸的零件，如不及時的冷卻那么難以保證發(fā)動機正常工作，發(fā)動機過熱或過冷都會給發(fā)動機帶來危害。冷卻系功用就是保證發(fā)動機在適宜的溫度下工作。汽車發(fā)動機是由熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的機器。然而，發(fā)動機卻應(yīng)用了熱能的三分之一，其余熱量的大局部為排氣所帶走，剩余的那么被發(fā)動機零部件吸收。發(fā)動機的冷卻必須適度。如果發(fā)動機冷卻缺乏，由于氣缸充氣量減少和燃燒不正常，發(fā)動機功率下降，且發(fā)動機零件也會因潤滑不良而加速磨損。但如果冷卻過度，那么一方面由于熱量散失過多，使轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ臒崃繙p少，而另一方面由于混合氣與冷氣缸壁接觸，使其中原已汽

3、化的燃油又凝結(jié)并流到曲軸箱，使磨損加劇。2冷卻系統(tǒng)的分類 汽車發(fā)動機常見的冷卻方式有兩種，即水冷卻和風(fēng)冷卻。大多數(shù)發(fā)動機采用水冷卻。二)、冷卻液1.冷卻水的選擇 發(fā)動機用的冷卻用水，最好是軟水(含礦物質(zhì)少的水)。因為用硬水易產(chǎn)生水垢而堵塞道，破壞水的冷卻循環(huán)，使氣缸體、氣缸蓋傳熱效果差，發(fā)動機容易產(chǎn)生過熱。雨水為軟水，將其過濾，去除雜質(zhì)便可使用。發(fā)動機使用硬水時，需經(jīng)軟化處理，簡單方法是將1L硬水參加碳酸鈉(純堿)0.51.5g或參加氫氧化鈉(燒堿)0.50.88g。加人10的重鉻酸鈉(紅礬)溶液3050mL也可。2冷卻液 冬季使用冷卻水，要防凍冰。為降低冷卻水的冰點，適應(yīng)冬季行車需要，可在冷

4、卻水中參加適量的乙二醇或丙二醇。當(dāng)乙醇的參加量為50時，冰點可降至243K(30)。目前汽車上已普遍使用配制好的冷卻液。乙二醇冷卻液有一定的毒性，使用中應(yīng)注意，切勿吸人口中，以免中毒。3.冷卻液在使用過程中，應(yīng)注意以下事項：(1)冷卻液內(nèi)只準參加同種冷卻液添加劑。(2)冷卻液及其添加劑均為有毒物質(zhì)，應(yīng)置于平安場所。(3)冷卻液的使用濃度(體積比)為40%-60%。否那么，影響防凍性能。(4)放出的冷卻液不宜再使用，并妥善處理。(5)更換缸蓋、缸墊、散熱器等，就必須更換冷卻液。(6)發(fā)動機熱態(tài)時，冷卻系內(nèi)仍處于高溫高壓狀態(tài)。因此，此時切勿翻開水箱蓋以防燙傷。(7)發(fā)現(xiàn)冷卻液大量損耗，那么必須待發(fā)

5、動機處于冷態(tài)時，方可添加冷卻液，以免損壞發(fā)動(8)緊急情況下假設(shè)參加純水，那么須盡快添加冷卻液添加劑，使冷卻液濃度恢復(fù)正常狀態(tài)。(9)冬季來臨前應(yīng)檢查冷卻液濃度，并按規(guī)定調(diào)配濃度，保證冷卻液具有足夠的防凍能力。三).水冷系組成及工作原理水冷卻系統(tǒng)具有冷卻可靠、布置緊湊、噪聲小、使用方便等優(yōu)點。在汽車發(fā)動機上應(yīng)用較為廣泛，水冷卻系統(tǒng)主要由水箱、風(fēng)扇、水泵、水管、水套、節(jié)溫器和水溫監(jiān)測、控制裝置等組成。水冷系主要部件是由水套、水泵、風(fēng)扇、散熱器、導(dǎo)風(fēng)圈、水管、水溫表、感溫管、節(jié)溫器和百葉窗等組成。四).水冷系主要零部件膨脹水箱，其上部是一個較細的軟管與水箱的加水管相連，底部通過水管與水泵的進水管相

6、連接，通常為至少高于散熱器。膨脹水箱多半透明材料如塑料制成。透過箱體可以直接方便的觀察到液面的高度，無需翻開散熱器蓋。 膨脹水箱的作用是把冷卻系統(tǒng)變成永久封閉系統(tǒng)，減少了冷卻液的損失，防止空氣不斷地進入，該系統(tǒng)內(nèi)造成氧化、穴蝕、使冷卻系中水、氣別離，保持系統(tǒng)內(nèi)壓力穩(wěn)定，提高水泵的泵水量。散熱器主要是由上貯水室1、下貯水室5和散熱器芯(包括冷卻管和散熱帶)組成。管片式散熱器由許多冷卻管和散熱片組成。冷卻管是焊接在上、下貯水室之間的直管，是冷卻液的通道。當(dāng)空氣吹過冷卻管的外外表時，從而使管內(nèi)流動的冷卻液得到冷卻。冷卻管大多采用扁圓形斷面，因為扁管與圓管相比，在容積相同的情況下具有較大的散熱面積；當(dāng)

7、管內(nèi)的水凍結(jié)膨脹時，扁管可以借其橫斷面變形而免于破裂。為了進一步提高散熱效果，在冷卻管外面橫向套裝了很多金屬薄片(散熱片)來增加散熱面積，同時增加了整個散熱器的剛度和強度。管帶式散熱器，其中散熱帶與冷卻管相間排列。散熱帶呈波紋狀，為了提高散熱能力，在散熱帶上一般開有形似百葉窗的縫孔，用來破壞空氣流在散熱帶外表上附面層，從而提高散熱能力。這種散熱器芯與管片式相比，具有散熱能力較強，制造工藝簡單，質(zhì)量小，本錢低等優(yōu)點，但結(jié)構(gòu)剛度不如管片式好，一般在使用條件較好的轎車上得到廣泛采用。隨著我國道路條件的改善，這種管帶式管芯在中型貨車上也開始采用。散熱器芯一般多用導(dǎo)熱性好的黃銅、鋁或鋁錳合金制造。為了節(jié)

8、省銅，近來鋁制散熱器有很大開展。常見水冷系的散熱器蓋具有自動閥門，發(fā)動機熱狀態(tài)正常時，閥門關(guān)閉，將冷卻系與大氣隔開，防止水蒸氣逸出，使冷卻系內(nèi)的壓力稍高于大氣壓力，從而可增高冷卻液的沸點，防止冷卻系發(fā)生“開鍋現(xiàn)象。但如果冷卻系中水蒸氣過多，將使冷卻系壓力過大，可能導(dǎo)致散熱器破裂。因此必須在加水口處設(shè)置排出水蒸水的通道。因而在冷卻系內(nèi)壓力過高或過低時，自動閥門那么開啟以使冷卻系與大氣相通。轎車的散熱器蓋的蒸汽閥開啟壓力可達0.1MPa，而水的沸點可升高至120。顯然，這種散熱器與環(huán)境空氣溫差大，故散熱能力較強。風(fēng)扇般安裝在散熱器后面，并與水泵同軸。風(fēng)扇的作用是提高流經(jīng)散熱器的空氣流速和流量，以增

9、強散熱器的散熱能力。風(fēng)扇常用的材料是鋼板，經(jīng)沖壓成形。近年來為簡化工藝、降低本錢，已開始在轎車上使用整體壓鑄成的尼龍風(fēng)扇，也有用鋁合金板制作的如奧迪轎車和依維柯輕型汽車的發(fā)動機冷卻風(fēng)扇即采用高強度工程塑料注塑而成。風(fēng)扇葉片的數(shù)量一般是46片，大多數(shù)采用螺旋槳式風(fēng)扇。橫斷面多為弧形，也有鑄成翼形斷面的，如圖7-10所示。葉片應(yīng)與風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)平面安裝成一定的傾斜角(一般為30°45°)。為減少葉片旋轉(zhuǎn)時的振動和噪音，葉片之間的夾角不是均勻排列的。有些汽車發(fā)動機風(fēng)扇的葉片，將外緣端部沖壓成彎曲狀以增加風(fēng)量。為提高風(fēng)扇的效率，減少空氣回流現(xiàn)象，在風(fēng)扇的圓周外裝圓形擋風(fēng)圈。目前應(yīng)用較多、

10、較先進的風(fēng)扇是帶有輔助葉片的導(dǎo)流風(fēng)扇在葉片外表鑄有凸起其優(yōu)點是增加空氣的徑向流量，防止在葉片外表產(chǎn)生附面層和渦流現(xiàn)象，改善了冷卻性能，降低了噪音。風(fēng)扇和發(fā)電機一般同時由曲軸帶輪通過三角皮帶驅(qū)動，如圖7-11所示。般將發(fā)電機的支架作成可移動式，以調(diào)節(jié)皮帶的張緊度。皮帶過松，將引起皮帶相對帶輪打滑，使風(fēng)扇的扇風(fēng)量減少，發(fā)動機過熱及發(fā)電機的發(fā)電效率下降；皮帶過緊，將增加發(fā)電機軸承的磨損。因此要求皮帶必須保持適宜的松緊度，一般用大拇指以3050N的力，按下皮帶產(chǎn)生1015mm的撓度為宜，水泵的作用是強制冷卻水在冷卻系統(tǒng)中進行循環(huán)。汽車發(fā)動機廣泛采用離心式水泵，離心式水泵的工作原理是當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時，水泵中

11、的水被葉輪帶動一起旋轉(zhuǎn)，并在本身離心力的作用下，甩向葉輪的邊緣，然后沿水泵殼內(nèi)腔與葉輪成切線方向的出水管壓送到氣缸體的水套中：與此同時，葉輪中心處壓力降低，散熱器下貯水箱的水便從進水管被吸到葉輪中心部位。離心式水泵的優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、體積小、出水量大、結(jié)構(gòu)簡單、維修方便。另外，當(dāng)水泵由于故障而停止工作時，也并不阻礙冷卻水在冷卻系內(nèi)的自然循環(huán)。五).水冷卻強度的調(diào)節(jié)裝置為使汽車適應(yīng)不同環(huán)境條件的變化轉(zhuǎn)速、負荷、環(huán)境、氣候，要求能夠調(diào)節(jié)冷卻系的冷卻強度，保證發(fā)動機經(jīng)常在最正確的溫度狀況下工作。在冷卻系統(tǒng)中調(diào)節(jié)冷卻強度采取的措施是：改變通過散熱器的空氣流量和改變冷卻水的流量。利用百葉窗和各種自動風(fēng)扇離

12、合器來實現(xiàn)改變通過散熱器的空氣流量。近年來在汽車發(fā)動機上采用各種自動式(如硅油式、機械式和電磁式)風(fēng)扇離合器，控制風(fēng)扇的扇風(fēng)量以改變冷卻強度。風(fēng)扇離合器是根據(jù)發(fā)動機的溫度自動控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，以到達改變通過散熱器的空氣流量的目的。 利用節(jié)溫器來控制通過散熱器冷卻水的流量。節(jié)溫器裝在冷卻水循環(huán)的通路中，一般裝在氣缸蓋出水口處， 百葉窗和保溫簾是起到調(diào)節(jié)進風(fēng)量作用的，二者不是同時設(shè)置的。駕駛員可以通過駕駛室里的拉桿和與之相連的拉索來操縱百葉窗或保溫簾的開度。當(dāng)環(huán)境溫度較低如冬天)或冷卻水溫度過低時，可以減小百葉窗或保溫簾的開度；當(dāng)環(huán)境溫度較高(如夏天。，或冷卻水溫過高時，可以增大百葉窗或保溫簾的開度。硅油風(fēng)扇離合器的優(yōu)點：功率損失小，燃油消耗率低，噪聲小，還可以延長發(fā)動機的使用壽命。解放CA6102型汽油發(fā)動機也采用了硅油風(fēng)扇離合器。靈敏度較高，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，易于維修。 電磁風(fēng)扇離合器的工作過程：當(dāng)冷卻水溫度低于92時，水溫感應(yīng)開關(guān)的電路不通，線圈2不通電，離合器處于別離狀態(tài)；當(dāng)水溫超過92時，水溫感應(yīng)開關(guān)的電路自動接通，線圈2通電，電磁殼體吸引銜鐵環(huán)將摩擦片壓緊，離合器處于接合狀態(tài)。蠟式節(jié)溫器的工作原理是：當(dāng)溫度升高時，節(jié)溫器外殼中的石蠟由固體變?yōu)橐后w，體積增大，在外殼容積不