第8章講義發(fā)動機(jī)冷卻系(2h)2011-s

1、第八章第八章 發(fā)動機(jī)冷卻系發(fā)動機(jī)冷卻系 8.1 8.1 冷卻系的功用與組成冷卻系的功用與組成8.2 8.2 冷卻液冷卻液8.3 8.3 散熱器散熱器8.4 8.4 冷卻風(fēng)扇冷卻風(fēng)扇8.5 8.5 節(jié)溫器節(jié)溫器8.6 8.6 水泵水泵8.7 8.7 變速器機(jī)油冷卻器變速器機(jī)油冷卻器工況？三高？ 一、功用一、功用: :使發(fā)動機(jī)得到適度的冷卻，保持在使發(fā)動機(jī)得到適度的冷卻，保持在所有工況下工作在最適宜的溫度范圍所有工況下工作在最適宜的溫度范圍(90(905 5) )內(nèi)。內(nèi)。 8.18.1 冷卻系的功用與組成冷卻系的功用與組成冷卻程度冷卻程度后后 果果過冷過冷（過度）（過度）(1)(1)發(fā)動機(jī)若過冷，

2、則散熱損失增加；發(fā)動機(jī)若過冷，則散熱損失增加；(2)(2) 機(jī)油粘度較大機(jī)油粘度較大 ，摩擦功率損失較大，使發(fā)動機(jī)動力性、，摩擦功率損失較大，使發(fā)動機(jī)動力性、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)下降；零件磨損加劇。經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)下降；零件磨損加劇。(3)(3)發(fā)動機(jī)過冷，進(jìn)入氣缸的混合氣或空氣溫度低，混合氣發(fā)動機(jī)過冷，進(jìn)入氣缸的混合氣或空氣溫度低，混合氣霧化質(zhì)量下降，著火困難；霧化質(zhì)量下降，著火困難；過熱過熱（不足）（不足）(1)(1)進(jìn)入氣缸的空氣密度減小，使發(fā)動機(jī)功率下降；進(jìn)入氣缸的空氣密度減小，使發(fā)動機(jī)功率下降；(2(2）爆燃的傾向加大，使零件因承受額外沖擊性負(fù)荷而造）爆燃的傾向加大，使零件因承受額外沖擊性負(fù)荷而造成

3、早期損壞；成早期損壞；(3)(3)運(yùn)動件的正常間隙被破壞，運(yùn)動阻滯，磨損加??；運(yùn)動件的正常間隙被破壞，運(yùn)動阻滯，磨損加??；(4)(4)潤滑情況惡化，加劇了零件的摩擦磨損；潤滑情況惡化，加劇了零件的摩擦磨損；(5)(5)零件的機(jī)械性能降低，導(dǎo)致變形或損壞。零件的機(jī)械性能降低，導(dǎo)致變形或損壞。二、不正常冷卻對發(fā)動機(jī)的影響二、不正常冷卻對發(fā)動機(jī)的影響未來越來越苛刻的工作條件：未來越來越苛刻的工作條件：n冷卻風(fēng)入口面積減?。籲熱負(fù)荷增加；n發(fā)動機(jī)艙容積減小；三、冷卻系的分類三、冷卻系的分類水冷水冷風(fēng)冷風(fēng)冷冷卻系的工作演示冷卻系的工作演示四、正常冷卻時的發(fā)動機(jī)溫度四、正常冷卻時的發(fā)動機(jī)溫度系系 統(tǒng)統(tǒng)溫溫

4、 度度 范范 圍圍試驗(yàn)監(jiān)測試驗(yàn)監(jiān)測水冷系水冷系氣缸蓋內(nèi)冷卻水溫度在氣缸蓋內(nèi)冷卻水溫度在353363K, 氣缸壁的溫度氣缸壁的溫度不超過不超過470550K。水溫傳感器水溫傳感器風(fēng)冷系風(fēng)冷系 氣缸蓋和氣缸壁的允氣缸蓋和氣缸壁的允許溫度分別為許溫度分別為423453K和和433473K（參考）。（參考）?；鸹ㄈ麎|圈火花塞墊圈溫度傳感器溫度傳感器五、水冷系與風(fēng)冷系的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍五、水冷系與風(fēng)冷系的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍系系 統(tǒng)統(tǒng)水冷系水冷系風(fēng)冷系風(fēng)冷系適用范圍適用范圍優(yōu)缺點(diǎn)比較優(yōu)缺點(diǎn)比較冷卻強(qiáng)度大，易調(diào)冷卻強(qiáng)度大，易調(diào)節(jié)，便于冬季啟動節(jié)，便于冬季啟動廣泛用于汽車廣泛用于汽車發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī)冷卻效果差，噪音

5、冷卻效果差，噪音大，功耗大；零件大，功耗大；零件少，可靠性好。少，可靠性好。僅用于小排量僅用于小排量及軍車發(fā)動機(jī)及軍車發(fā)動機(jī)組成：組成：水泵水泵1111、散熱器、散熱器1 1、冷卻風(fēng)扇、冷卻風(fēng)扇1212、節(jié)溫器、節(jié)溫器1010、補(bǔ)償水、補(bǔ)償水桶桶3 3、發(fā)動機(jī)機(jī)體和氣缸蓋中的水套以及其它附屬裝置。、發(fā)動機(jī)機(jī)體和氣缸蓋中的水套以及其它附屬裝置。六、汽車發(fā)動機(jī)水冷卻系統(tǒng)的組成六、汽車發(fā)動機(jī)水冷卻系統(tǒng)的組成：1、冷卻水、冷卻水 汽車發(fā)動機(jī)中使用的冷卻水應(yīng)是清潔的軟水，如雨水，汽車發(fā)動機(jī)中使用的冷卻水應(yīng)是清潔的軟水，如雨水，自來水等；而井水、河水等硬水中含有礦物質(zhì)，在高溫下易自來水等；而井水、河水等硬

6、水中含有礦物質(zhì)，在高溫下易生成水垢，不能作為發(fā)動機(jī)冷卻水。生成水垢，不能作為發(fā)動機(jī)冷卻水。2、防凍液、防凍液 功用：功用：為防止在冬季，因冷卻水結(jié)冰而發(fā)生散熱器、氣為防止在冬季，因冷卻水結(jié)冰而發(fā)生散熱器、氣缸體、氣缸蓋變形或脹裂的現(xiàn)象，在冷卻水中加入一定量的缸體、氣缸蓋變形或脹裂的現(xiàn)象，在冷卻水中加入一定量的防凍劑以達(dá)到降低冰點(diǎn)、提高沸點(diǎn)的目的。防凍劑以達(dá)到降低冰點(diǎn)、提高沸點(diǎn)的目的。8.2 8.2 冷卻液冷卻液使用乙二醇注意事項(xiàng)：使用乙二醇注意事項(xiàng)：（1 1）一、散熱器一、散熱器散熱器又稱為水箱。散熱器又稱為水箱。組成：上水室、散熱組成：上水室、散熱器芯和下水室。器芯和下水室。 安裝在發(fā)動機(jī)前

7、安裝在發(fā)動機(jī)前的車架橫梁上。的車架橫梁上。作用：將冷卻水在水作用：將冷卻水在水套中所吸收的熱量散套中所吸收的熱量散發(fā)至外界大氣，使水發(fā)至外界大氣，使水溫下降。溫下降。上水室上水室散熱器蓋散熱器蓋下水室下水室散熱器芯散熱器芯出水管口出水管口進(jìn)水管進(jìn)水管安裝處安裝處8.3 8.3 散熱器散熱器所以散熱器所以散熱器是一熱交換是一熱交換器！器！常用散熱器的分類常用散熱器的分類1. 按照散熱器中冷卻液流動的方向：按照散熱器中冷卻液流動的方向： （1）縱流式）縱流式 散熱器芯豎直布置，上接進(jìn)水室，下連出水散熱器芯豎直布置，上接進(jìn)水室，下連出水室，冷卻液由進(jìn)水室自上而下地流過散熱器芯進(jìn)入出水室。室，冷卻液由

8、進(jìn)水室自上而下地流過散熱器芯進(jìn)入出水室。 （2）橫流式）橫流式 散熱器芯橫向布置，左右兩端分別為進(jìn)、出水散熱器芯橫向布置，左右兩端分別為進(jìn)、出水室，冷卻液自進(jìn)水室經(jīng)散熱器芯到出水室橫向流過散熱器。室，冷卻液自進(jìn)水室經(jīng)散熱器芯到出水室橫向流過散熱器。大多數(shù)新型轎車均采用橫流式散熱器，這可以使發(fā)動機(jī)罩的大多數(shù)新型轎車均采用橫流式散熱器，這可以使發(fā)動機(jī)罩的外廓較低，有利于改善車身前端的空氣動力性。外廓較低，有利于改善車身前端的空氣動力性。常用散熱器的分類常用散熱器的分類 （1）管片式）管片式 由若干扁形或圓形冷卻管組成。由若干扁形或圓形冷卻管組成。 空氣吹過扁形冷卻管和散熱片，使管內(nèi)流動的水得到冷卻

9、?？諝獯颠^扁形冷卻管和散熱片，使管內(nèi)流動的水得到冷卻。管片式散熱器因結(jié)構(gòu)剛度較好廣為汽車發(fā)動機(jī)所使用。管片式散熱器因結(jié)構(gòu)剛度較好廣為汽車發(fā)動機(jī)所使用。 （2）管帶式）管帶式 由若干扁平冷卻管組成由若干扁平冷卻管組成 水管與散熱器相間排列，在散熱器帶上常開有形似百葉窗水管與散熱器相間排列，在散熱器帶上常開有形似百葉窗的孔，以破壞氣流在散熱器表面上的附面層，提高散熱能力。的孔，以破壞氣流在散熱器表面上的附面層，提高散熱能力。2. 按照散熱器芯：按照散熱器芯：常用散熱器的分類常用散熱器的分類 （3）板式）板式 由若干扁形或圓形冷卻管組成。由若干扁形或圓形冷卻管組成。散熱器芯的冷卻液通道由成對的金屬薄

10、板焊合而成。這種散散熱器芯的冷卻液通道由成對的金屬薄板焊合而成。這種散熱器芯散熱效果好，制造簡單，但焊縫多不堅(jiān)固，容易沉積熱器芯散熱效果好，制造簡單，但焊縫多不堅(jiān)固，容易沉積水垢且不易維修。水垢且不易維修。散熱器的材料散熱器的材料黃銅、鋁或復(fù)合材料黃銅、鋁或復(fù)合材料結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：散熱器蓋散熱器蓋散熱片散熱片上貯水室上貯水室下貯水室下貯水室上貯水室上貯水室下貯水室下貯水室 二、散熱器蓋二、散熱器蓋 汽車上廣泛采用閉式水冷系，該水冷系的散熱氣汽車上廣泛采用閉式水冷系，該水冷系的散熱氣蓋具有空氣蓋具有空氣蒸汽閥蒸汽閥，可自動調(diào)節(jié)冷卻系內(nèi)部壓，可自動調(diào)節(jié)冷卻系內(nèi)部壓力，提高冷卻效果。力，提高冷卻效果。

11、壓力閥壓力閥真空閥真空閥壓力閥彈簧壓力閥彈簧真空閥彈簧真空閥彈簧蓋蓋 發(fā)動機(jī)熱態(tài)正常時，兩閥發(fā)動機(jī)熱態(tài)正常時，兩閥門關(guān)閉，將冷卻系與大氣隔門關(guān)閉，將冷卻系與大氣隔開。因水蒸氣的產(chǎn)生使冷卻開。因水蒸氣的產(chǎn)生使冷卻系內(nèi)的壓力稍高于大氣壓力，系內(nèi)的壓力稍高于大氣壓力，提高了冷卻水的沸點(diǎn)，改善提高了冷卻水的沸點(diǎn)，改善了冷卻效能。當(dāng)散熱器內(nèi)部了冷卻效能。當(dāng)散熱器內(nèi)部壓力達(dá)到壓力達(dá)到126126137Kpa137Kpa時，蒸時，蒸汽閥開啟汽閥開啟而使水蒸汽從通氣而使水蒸汽從通氣孔排出；當(dāng)水溫下降，冷卻孔排出；當(dāng)水溫下降，冷卻系內(nèi)部的系內(nèi)部的真空度低于真空度低于101020Kpa20Kpa時，空氣閥打開時，

12、空氣閥打開，空氣，空氣從通氣孔進(jìn)入冷卻系，以防從通氣孔進(jìn)入冷卻系，以防散熱器及芯管被大氣壓癟。散熱器及芯管被大氣壓癟。閉式冷卻系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：n減少冷卻液外溢及蒸發(fā)損失；n可使系統(tǒng)內(nèi)壓力升高98196kPa，提高冷卻液的沸點(diǎn)，提高換熱效率，散熱能力增強(qiáng)，可以減小設(shè)計(jì)尺寸。 為防止防凍液的損失，冷卻系為防止防凍液的損失，冷卻系設(shè)置了補(bǔ)償水桶，對散熱器內(nèi)的防設(shè)置了補(bǔ)償水桶，對散熱器內(nèi)的防凍液起到自動補(bǔ)償?shù)淖饔?。凍液起到自動補(bǔ)償?shù)淖饔谩?補(bǔ)償水桶設(shè)置于散熱器一側(cè)，補(bǔ)償水桶設(shè)置于散熱器一側(cè)，通過橡膠水管與散熱器加水口處的通過橡膠水管與散熱器加水口處的出氣口相連。出氣口相連。 當(dāng)冷卻液受熱膨脹至散熱器蓋當(dāng)冷卻

13、液受熱膨脹至散熱器蓋的蒸氣閥打開時，部分冷卻液隨著的蒸氣閥打開時，部分冷卻液隨著高壓蒸氣通過水管進(jìn)入補(bǔ)償水桶；高壓蒸氣通過水管進(jìn)入補(bǔ)償水桶；而當(dāng)溫度降低、散熱器內(nèi)產(chǎn)生真空而當(dāng)溫度降低、散熱器內(nèi)產(chǎn)生真空時，補(bǔ)償水桶內(nèi)的冷卻液及時回流時，補(bǔ)償水桶內(nèi)的冷卻液及時回流散熱器。散熱器。 1-散熱器蓋， 2-上貯水室，3-導(dǎo)風(fēng)罩 ， 4-散熱器總成，5-下貯水室 ，6-散熱器出管7-散熱器進(jìn)水管 ，8-補(bǔ)償水桶三、補(bǔ)償水桶三、補(bǔ)償水桶 8.4 8.4 冷卻風(fēng)扇冷卻風(fēng)扇 功用：功用：風(fēng)扇通常安排在散熱器后面并與水泵同風(fēng)扇通常安排在散熱器后面并與水泵同軸。用來提高流經(jīng)散熱器的空氣流速和風(fēng)量，增強(qiáng)軸。用來提高流

14、經(jīng)散熱器的空氣流速和風(fēng)量，增強(qiáng)散熱器的散熱能力，同時對發(fā)動機(jī)其他附件也有一散熱器的散熱能力，同時對發(fā)動機(jī)其他附件也有一定的冷卻作用。定的冷卻作用。分類：分類：車用發(fā)動機(jī)的車用發(fā)動機(jī)的風(fēng)扇軸流式和離心式風(fēng)扇軸流式和離心式。特點(diǎn)：特點(diǎn)：軸流式風(fēng)扇所產(chǎn)生的風(fēng)，其流向與風(fēng)扇軸平軸流式風(fēng)扇所產(chǎn)生的風(fēng)，其流向與風(fēng)扇軸平行；離心式風(fēng)扇所產(chǎn)生的風(fēng)，其流向?yàn)閺较颉Ｐ?；離心式風(fēng)扇所產(chǎn)生的風(fēng)，其流向?yàn)閺较?。軸流軸流式風(fēng)扇式風(fēng)扇效率高，風(fēng)量大，結(jié)構(gòu)簡單，布置方便。因效率高，風(fēng)量大，結(jié)構(gòu)簡單，布置方便。因而在車用發(fā)動機(jī)上而在車用發(fā)動機(jī)上得到了廣泛的應(yīng)用得到了廣泛的應(yīng)用。一、風(fēng)扇功用及結(jié)構(gòu)：一、風(fēng)扇功用及結(jié)構(gòu)：此風(fēng)扇有什

15、么獨(dú)特的地方？此風(fēng)扇有什么獨(dú)特的地方？結(jié)構(gòu)工藝：結(jié)構(gòu)工藝：n葉片與風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)平面成葉片與風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)平面成30304040度角。度角。n葉片不等間距布置或?yàn)槠鏀?shù)；減小振動和噪音。葉片不等間距布置或?yàn)槠鏀?shù)；減小振動和噪音。n加設(shè)護(hù)風(fēng)圈，提高效率。加設(shè)護(hù)風(fēng)圈，提高效率。影響風(fēng)量的因素：影響風(fēng)量的因素：風(fēng)扇的直徑、風(fēng)扇的直徑、轉(zhuǎn)速、葉片形狀、葉片安裝角、轉(zhuǎn)速、葉片形狀、葉片安裝角、葉片數(shù)目葉片數(shù)目橫斷面形狀：橫斷面形狀：弧形、翼形弧形、翼形機(jī)械傳動式風(fēng)扇的布置方式皮帶皮帶發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)風(fēng)扇風(fēng)扇曲軸曲軸二、風(fēng)扇離合器二、風(fēng)扇離合器功用：功用：減小風(fēng)扇噪聲，自動調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的冷卻強(qiáng)度，改善減小風(fēng)扇噪聲，自動調(diào)節(jié)發(fā)

16、動機(jī)的冷卻強(qiáng)度，改善低溫起動性能，節(jié)約燃料和降低排放。低溫起動性能，節(jié)約燃料和降低排放。 硅油風(fēng)扇離合器硅油風(fēng)扇離合器類型：類型：1. 硅油風(fēng)扇離合器：利用一定硅油風(fēng)扇離合器：利用一定溫度時，硅油體積變化帶動離溫度時，硅油體積變化帶動離合器結(jié)合。合器結(jié)合。 2. 電磁風(fēng)扇離合器：達(dá)到一定電磁風(fēng)扇離合器：達(dá)到一定溫度時，水溫感應(yīng)開關(guān)的電路溫度時，水溫感應(yīng)開關(guān)的電路接通，離合器結(jié)合。接通，離合器結(jié)合。硅油風(fēng)扇離合器：硅油風(fēng)扇離合器： 構(gòu)造：構(gòu)造：殼體與前蓋、主、殼體與前蓋、主、從動板（進(jìn)、回油孔）、從動板（進(jìn)、回油孔）、閥片與感溫器閥片與感溫器 工作原理：工作原理：a.發(fā)動機(jī)氣流溫度超過發(fā)動機(jī)氣流

17、溫度超過65 ：感溫器變形，閥片轉(zhuǎn)動感溫器變形，閥片轉(zhuǎn)動 進(jìn)油孔開進(jìn)油孔開工作腔進(jìn)油，工作腔進(jìn)油，離合器接合；離合器接合；b.發(fā)動機(jī)氣流溫度低于發(fā)動機(jī)氣流溫度低于35：感溫器不變，閥片不動感溫器不變，閥片不動 進(jìn)油孔關(guān)進(jìn)油孔關(guān)工作腔無油工作腔無油 離合器分離。離合器分離。三、電動風(fēng)扇三、電動風(fēng)扇 電動風(fēng)扇由風(fēng)扇電動機(jī)驅(qū)動并由蓄電池供電，所以風(fēng)扇電動風(fēng)扇由風(fēng)扇電動機(jī)驅(qū)動并由蓄電池供電，所以風(fēng)扇轉(zhuǎn)速與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速無關(guān)。在有些電控系統(tǒng)中，電動風(fēng)扇由電轉(zhuǎn)速與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速無關(guān)。在有些電控系統(tǒng)中，電動風(fēng)扇由電腦控制。腦控制。熱敏電阻開關(guān)控制：熱敏電阻開關(guān)控制：0檔：停轉(zhuǎn)檔：停轉(zhuǎn)1檔：檔：9297 2300r/

18、min2檔：檔：99105 2800r/min優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，布置方便；結(jié)構(gòu)簡單，布置方便；缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：高速旋轉(zhuǎn)時噪聲大。費(fèi)用高，不適用大型車輛。高速旋轉(zhuǎn)時噪聲大。費(fèi)用高，不適用大型車輛。蠟式節(jié)溫器蠟式節(jié)溫器皺紋筒式節(jié)溫器皺紋筒式節(jié)溫器功用功用：自動控制水流量和循環(huán)路線，調(diào)節(jié)冷卻強(qiáng)度。自動控制水流量和循環(huán)路線，調(diào)節(jié)冷卻強(qiáng)度。分類：分類： 蠟式：蠟式：可靠壽命長可靠壽命長 皺紋筒式：皺紋筒式：可靠性差，工藝復(fù)雜可靠性差，工藝復(fù)雜8.5 8.5 節(jié)溫器節(jié)溫器n變更水的循環(huán)路線（節(jié)溫器）變更水的循環(huán)路線（節(jié)溫器）水流量的調(diào)節(jié)水流量的調(diào)節(jié)散散熱熱器器節(jié)溫器節(jié)溫器水水套套水泵水泵散散熱熱器器節(jié)溫器節(jié)溫器水泵水泵大循環(huán)大循環(huán)( (水溫高水溫高):): 小循環(huán)小循環(huán)( (水溫低水溫低):):水水套套推桿推桿彈簧彈簧主閥門主閥門石蠟石蠟?zāi)z管膠管外殼外殼 構(gòu)造：構(gòu)造： 工作原理：工作原理：n76 85 85 液體石蠟體積液體石蠟體積大，大， 主閥開，水流散主閥開，水流散熱器大循環(huán)。熱器大循環(huán)。蠟式節(jié)溫器蠟式節(jié)溫器電子節(jié)溫器電子節(jié)溫器節(jié)溫器位置節(jié)溫器位置n在氣缸蓋出水管路：在氣缸蓋出水管路： 優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，容易優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，容易排除冷卻系統(tǒng)中的氣泡。排除冷卻系統(tǒng)中的氣泡。 缺點(diǎn)是節(jié)溫器在工作時缺點(diǎn)是節(jié)溫器在工作時會產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象。