第六章 發(fā)動機冷卻系

1、第六章第六章 發(fā)動機冷卻系發(fā)動機冷卻系 第一節(jié)冷卻系的功用與分類第一節(jié)冷卻系的功用與分類 第二節(jié)水冷系第二節(jié)水冷系返回第一節(jié)冷卻系的功用與分類第一節(jié)冷卻系的功用與分類一、冷卻系的作用發(fā)動機工作時，氣缸內燃燒氣體的溫度可高達 （汽油機），如果不對發(fā)動機采取必要的冷卻措施，將不能保證其正常工作。發(fā)動機冷卻系的任務就是使發(fā)動機得到適度的冷卻，從而使發(fā)動機保持在最適宜的溫度范圍內工作。發(fā)動機的冷卻要適度。若冷卻不足，則會使發(fā)動機過熱，從而造成充氣效率下降、早燃和爆燃的傾向加大，致使發(fā)動機功率下降；運動機件間正常的間隙受到破壞，使零件不能正常運動，甚至卡死、損壞；零件因力學性能下降而導致變形和損壞；因潤

2、滑油黏度減小、潤滑油膜易破裂而加劇零件的磨損。上一頁返回第一節(jié)冷卻系的功用與分類第一節(jié)冷卻系的功用與分類二、冷卻系的分類發(fā)動機冷卻系按冷卻介質的不同，可分為水冷系和風冷系。水冷系水冷系是通過冷卻水在發(fā)動機水套中循環(huán)流動而吸收多余的熱量，再將此熱量散入大氣而進行冷卻的一系列裝置。水冷系因冷卻強度大、易調節(jié)、便于冬季啟動而廣泛用于汽車發(fā)動機上。在采用水冷系時，氣缸蓋內冷卻水的溫度應保持在范圍內，氣缸壁的溫度則不超過。下一頁返回第一節(jié)冷卻系的功用與分類第一節(jié)冷卻系的功用與分類風冷系風冷系是將發(fā)動機中高溫零件的熱量，通過裝在氣缸體和氣缸蓋表面的散熱片直接散入大氣中而進行冷卻的一系列裝置。風冷系因冷卻效

3、果差、噪聲大、功耗大等缺點，僅用于部分小排量及軍用汽車發(fā)動機。在采用風冷系時，氣缸體和氣缸蓋的允許溫度分別為及。風冷系利用高速空氣流直接流過氣缸體及氣缸蓋表面，而將熱量散入大氣。圖所示為發(fā)動機風冷系示意圖。氣缸體和氣缸蓋通常用導熱性好的鋁合金分別鑄出，然后裝到整體的曲軸箱上。為增大散熱面積，在氣缸體和氣缸蓋的表面布滿了散熱片。曲軸通過風扇平帶驅動風扇葉輪旋轉，將環(huán)境溫度下的冷卻空氣吸入，經導風板將其引向氣缸體及氣缸蓋并將發(fā)動機的熱量帶走，然后經熱風出口排出。上一頁返回第二節(jié)水冷系第二節(jié)水冷系一、水冷系的組成及水路循環(huán)目前汽車發(fā)動機上普遍采用的是強制循環(huán)式水冷系。它利用水泵將冷卻水提高壓力，使其

4、在發(fā)動機冷卻系中循環(huán)流動。水冷發(fā)動機的氣缸蓋和氣缸體中都鑄有相互連通的水套。冷卻水在水泵的作用下，流經氣缸體及氣缸蓋的冷卻水套而吸收熱量，然后沿水管流入散熱器。利用汽車行駛的速度及風扇的強力抽吸，而使空氣流由前向后高速通過散熱器，不斷地將流經散熱器的高溫冷卻水的熱量散到大氣中去而使冷卻水溫度下降。冷卻后的水流至散熱器的底部后，被水泵再次壓入發(fā)動機的水套中，如此循環(huán)而將發(fā)動機工作時產生的大量熱量不斷帶走，從而保證發(fā)動機正常工作。下一頁返回第二節(jié)水冷系第二節(jié)水冷系二、水冷系的主要部件散熱器散熱器俗稱水箱，安裝在發(fā)動機前的車架橫梁上。其作用是將冷卻水在水套中所吸收的熱量傳給外界大氣，使水溫下降。散熱

5、器要用導熱性能良好的材料制造，并應保證足夠的散熱面積。散熱器主要由上下水箱和、散熱器芯和散熱器蓋等組成。在上下水箱上分別裝有進水管口及出水管口，它們分別與發(fā)動機氣缸蓋上的出水管口及水泵的進水管口用軟管連接。下水箱常設有放水開關。常用散熱器芯的結構形式有管片式和管帶式兩種，如圖所示。上一頁 下一頁返回第二節(jié)水冷系第二節(jié)水冷系（）管片式如圖（）所示，其散熱器芯子由若干扁形冷卻管構成，也有使用圓管的，如上海桑塔納轎車和南京依維柯輕型汽車就采用了全鋁合金圓形冷卻管散熱器。散熱片套裝在扁形冷卻管周圍以增大散熱面積及增加整個散熱器的剛度和強度。空氣吹過扁形冷卻管和散熱片，使管內流動的水得到冷卻。管片式散熱

6、器因結構剛度較好而廣泛為汽車發(fā)動機所采用。（）管帶式如圖（）所示，其散熱器芯子由扁平冷卻管及波紋狀薄金屬散熱帶焊接成蜂巢狀。水管與散熱帶相間排列，在散熱帶上常開有形似百葉窗的孔，以破壞氣流在散熱帶表面上的附面層，提高散熱能力。管帶式散熱器芯的優(yōu)點是散熱能力強、制造工藝簡單、質量小。隨著路況的不斷改善，其應用將日益增多。上一頁 下一頁返回第二節(jié)水冷系第二節(jié)水冷系水泵水泵安裝在發(fā)動機前端（圖中的），通常與風扇一起用帶輪同軸驅動。水泵的作用是對冷卻水加壓，使之在冷卻系中循環(huán)流動。汽車發(fā)動機廣泛采用離心式水泵。它具有結構緊湊、泵水量大及因故障而停止工作時不會妨礙水在冷卻系內自然循環(huán)等優(yōu)點。其工作原理如

7、圖所示。當葉輪旋轉時，水泵內的水被葉片推動一起旋轉，在離心力的作用下甩向葉輪邊緣，在輪廓線為對數螺旋線的水泵殼體內將動能轉變?yōu)樗膲毫δ?，經與葉輪成切線方向的出水口壓入發(fā)動機的冷卻水套。與此同時，葉輪中心因具有負壓而使散熱器中的水經進水管被吸入水泵。上一頁 下一頁返回第二節(jié)水冷系第二節(jié)水冷系圖所示為上海桑塔納轎車發(fā)動機水泵的縱剖面圖。水泵軸通過球軸承支承在水泵殼體上。水泵軸左端通過水泵軸凸緣，用緊固螺栓與水泵帶輪相連，右端則連接水泵葉輪。為防止泵內高壓水沿泵軸向外滲漏，在葉輪的前端裝有密封裝置（通常由水封環(huán)、密封圈或填料等組成）。上一頁 下一頁返回第二節(jié)水冷系第二節(jié)水冷系風扇風扇通常安裝在散熱

8、器的后面并與水泵同軸驅動（圖中的），用來提高流經散熱器的空氣流速和流量，增強散熱器的散熱能力，同時對發(fā)動機其他附件也有一定的冷卻作用。風扇的扇風量主要取決于風扇的直徑、轉速、葉片形狀及安裝角等。目前車用水冷發(fā)動機大多采用軸流式風扇。風扇葉片多用薄鋼板壓制而成，數目為片。為減小葉片旋轉時的振動和噪聲，葉片之間的夾角一般不相等。葉片與其旋轉平面成的安裝傾斜角，借以產生吸風能力，使空氣沿軸向流動。在轎車及輕型載貨汽車上還常使用翼形斷面的整體風扇，由鋁合金、尼龍等材料制成，如圖（）所示，可提高風扇的效率、減小功率消耗、降低噪聲。上一頁 下一頁返回第二節(jié)水冷系第二節(jié)水冷系節(jié)溫器節(jié)溫器安裝在水泵的進水口或

9、氣缸蓋的出水口。其作用是根據發(fā)動機冷卻水溫度的高低，自動改變冷卻水的循環(huán)路線及流量，以使發(fā)動機始終在最合適的溫度下工作。目前汽車上多采用蠟式節(jié)溫器，其核心部分為蠟質感溫元件。反推桿的一端固定于支架上，另一端插入橡膠套的中心孔內，橡膠套與金屬外殼間裝有精制石蠟，利用石蠟受熱后由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)時體積膨脹的性質進行控制。上一頁 下一頁返回第二節(jié)水冷系第二節(jié)水冷系風扇離合器和溫控開關為減少發(fā)動機功率損失，減小風扇噪聲，改善低溫啟動性能，節(jié)約燃料及降低排放，在有些汽車發(fā)動機上采用風扇離合器或風扇溫控開關來控制風扇的轉速，自動調節(jié)冷卻強度，達到上述目的。（）風扇離合器。風扇離合器主要有硅油式及電磁式等多種。

10、圖所示為硅油風扇離合器。當冷卻水溫度不高時，雙金屬感溫器不帶動閥片偏轉，進油孔關閉，工作腔內無油，風扇離合器處于分離狀態(tài)。這時僅由于密封毛氈圈和軸承的摩擦，使風扇隨同離合器殼體一起在主動軸上空轉打滑，轉速很低。上一頁 下一頁返回第二節(jié)水冷系第二節(jié)水冷系當發(fā)動機的負荷增加而使吹向雙金屬感溫器的氣流溫度超過時，閥片轉到將進油孔打開的位置，于是硅油從貯油腔進入工作腔。主動扳利用硅油的黏性帶動離合器殼體和風扇轉動。此時離合器處于接合狀態(tài)，風扇轉速得到提高以適應發(fā)動機需要增強冷卻的需要。若發(fā)動機的負荷減小，流經雙金屬感溫器的氣流溫度低于時，雙金屬感溫器復原，閥片將進油孔關閉。工作腔內的油液繼續(xù)從回油孔流

11、向貯油腔，直至甩空為止。這時風扇離合器又回到分離狀態(tài)。漏油孔的作用是防止風扇離合器在靜態(tài)時從閥片軸周圍泄漏硅油。上一頁 下一頁返回第二節(jié)水冷系第二節(jié)水冷系（）風扇溫控開關。圖所示為上海桑塔納轎車的雙溫蠟質熱敏溫控開關。它由蠟質感溫驅動元件及兩擋觸點動作機構組成，利用石蠟受熱由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)時體積突然變大來移動推桿，控制觸點、的開閉。它裝在散熱器的水箱上。隨冷卻水溫度的升高，石蠟開始膨脹，通過橡膠密封膜推動推桿而壓動拉簧架。當冷卻水溫升至時，低速觸點閉合，散熱器電機風扇接通電源，以的低速運轉。上一頁 下一頁返回第二節(jié)水冷系第二節(jié)水冷系百葉窗在某些汽車發(fā)動機散熱器的前面還裝有起輔助調節(jié)冷卻強度的百葉窗。它通過調節(jié)流經散熱器的空氣量來調節(jié)冷卻系的冷卻強度，以使發(fā)動機保持在適宜的溫度下工作。百葉窗是由許多片活動擋板組成的，可由駕駛員通過手柄在駕駛室內操縱、控制，也可由節(jié)溫器根據水溫的高低自動調節(jié)百葉窗擋風板的開度。上一頁 下一頁返回第二節(jié)水冷系第二節(jié)水冷系三、冷卻水和防凍液汽車發(fā)動機中使用的冷卻水應該是清潔的軟水。井水、河水、海水等因含有大量的礦物質而稱之為硬水。在高溫作用下，這些礦物質會從水中沉淀析出來而產生水垢。這些水垢積附在水套的內壁和軟管的接口處，影響了水的循環(huán)，造成高溫零件散熱困難而使發(fā)動機過熱。對硬水應先軟化處理后方可使