第8章講義發(fā)動機(jī)冷卻系(2h)2011-s

第八章發(fā)動機(jī)冷卻系

§8.1冷卻系的功用與組成§8.2冷卻液§8.3散熱器§8.4冷卻風(fēng)扇§8.5節(jié)溫器§8.6水泵§8.7變速器機(jī)油冷卻器工況？三高？一、功用: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(90±5℃)內(nèi)。

§8.1

冷卻系的功用與組成冷卻程度后果過冷（過度）(1)發(fā)動機(jī)若過冷，則散熱損失增加；(2)

機(jī)油粘度較大，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。(3)發(fā)動機(jī)過冷，進(jìn)入氣缸的混合氣或空氣溫度低，混合氣霧化質(zhì)量下降，著火困難；過熱（不足）(1)進(jìn)入氣缸的空氣密度減小，使發(fā)動機(jī)功率下降；(2）爆燃的傾向加大，使零件因承受額外沖擊性負(fù)荷而造成早期損壞；(3)運動件的正常間隙被破壞，運動阻滯，磨損加劇；(4)潤滑情況惡化，加劇了零件的摩擦磨損；(5)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)的影響未來越來越苛刻的工作條件：冷卻風(fēng)入口面積減??；熱負(fù)荷增加；發(fā)動機(jī)艙容積減小；三、冷卻系的分類{水冷風(fēng)冷冷卻系的工作演示四、正常冷卻時的發(fā)動機(jī)溫度系統(tǒng)溫度范圍試驗監(jiān)測水冷系氣缸蓋內(nèi)冷卻水溫度在353～363K,氣缸壁的溫度不超過470～550K。水溫傳感器風(fēng)冷系

氣缸蓋和氣缸壁的允許溫度分別為423～453K和433～473K（參考）?；鸹ㄈ麎|圈溫度傳感器五、水冷系與風(fēng)冷系的優(yōu)缺點及適用范圍系統(tǒng)水冷系風(fēng)冷系適用范圍優(yōu)缺點比較冷卻強(qiáng)度大，易調(diào)節(jié)，便于冬季啟動廣泛用于汽車發(fā)動機(jī)冷卻效果差，噪音大，功耗大；零件少，可靠性好。僅用于小排量及軍車發(fā)動機(jī)組成：水泵11、散熱器1、冷卻風(fēng)扇12、節(jié)溫器10、補(bǔ)償水桶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。六、汽車發(fā)動機(jī)水冷卻系統(tǒng)的組成：1、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，自來水等；而井水、河水等硬水中含有礦物質(zhì)，在高溫下易生成水垢，不能作為發(fā)動機(jī)冷卻水。2、防凍液

功用：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防凍劑以達(dá)到降低冰點、提高沸點的目的。最常用的防凍劑是乙二醇，水與乙二醇的混合比例不同其冰點也不同。含50％乙二醇，冰點是－35.5℃，沸點103℃（大氣壓下）?！?.2冷卻液使用乙二醇注意事項：（1）乙二醇有毒，切勿入口；（2）乙二醇對橡膠有腐蝕性；（3）乙二醇有較強(qiáng)的吸水性，表面張力易揮發(fā)，要求采用閉式冷卻；（4）切勿混入石油產(chǎn)品，防止產(chǎn)生氣泡，形成穴蝕。（5）通常含有防銹劑和泡沫抑制劑，應(yīng)定期更換。（6）同時還填入著色劑，使冷卻液呈藍(lán)綠色或黃色，以便識別。一、散熱器散熱器又稱為水箱。組成：上水室、散熱器芯和下水室。安裝在發(fā)動機(jī)前的車架橫梁上。作用：將冷卻水在水套中所吸收的熱量散發(fā)至外界大氣，使水溫下降。上水室散熱器蓋下水室散熱器芯出水管口進(jìn)水管安裝處§8.3散熱器（水箱）所以散熱器是一熱交換器！常用散熱器的分類1.按照散熱器中冷卻液流動的方向：（1）縱流式散熱器芯豎直布置，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。（2）橫流式散熱器芯橫向布置，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。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。常用散熱器的分類（1）管片式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。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：常用散熱器的分類（3）板式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，但焊縫多不堅固，容易沉積水垢且不易維修。散熱器的材料 黃銅、鋁或復(fù)合材料結(jié)構(gòu)：散熱器蓋散熱片上貯水室下貯水室上貯水室下貯水室二、散熱器蓋

汽車上廣泛采用閉式水冷系，該水冷系的散熱氣蓋具有空氣——蒸汽閥，可自動調(diào)節(jié)冷卻系內(nèi)部壓力，提高冷卻效果。

壓力閥真空閥壓力閥彈簧真空閥彈簧蓋

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，提高了冷卻水的沸點，改善了冷卻效能。當(dāng)散熱器內(nèi)部壓力達(dá)到126～137Kpa時，蒸汽閥開啟而使水蒸汽從通氣孔排出；當(dāng)水溫下降，冷卻系內(nèi)部的真空度低于10～20Kpa時，空氣閥打開，空氣從通氣孔進(jìn)入冷卻系，以防散熱器及芯管被大氣壓癟。閉式冷卻系統(tǒng)優(yōu)點：減少冷卻液外溢及蒸發(fā)損失；可使系統(tǒng)內(nèi)壓力升高98~196kPa，提高冷卻液的沸點，提高換熱效率，散熱能力增強(qiáng)，可以減小設(shè)計尺寸。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)的防凍液起到自動補(bǔ)償?shù)淖饔谩?/p>

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出氣口相連。當(dāng)冷卻液受熱膨脹至散熱器蓋的蒸氣閥打開時，部分冷卻液隨著高壓蒸氣通過水管進(jìn)入補(bǔ)償水桶；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·

功用：通過調(diào)節(jié)流經(jīng)散熱器的空氣量來調(diào)節(jié)冷卻系的冷卻強(qiáng)度。貨車和大型客車在散熱器前面安裝百葉窗，它是由許多片活動擋板組成的。擋板垂直或水平安裝，一般是由汽車駕駛員通過裝在駕駛室內(nèi)的手柄操縱調(diào)節(jié)擋板的開度。也有的發(fā)動機(jī)則采用調(diào)溫器自動控制百葉窗的開度。

四、百葉窗§8.4冷卻風(fēng)扇

功用：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)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。分類：車用發(fā)動機(jī)的風(fēng)扇軸流式和離心式。特點：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)，其流向為徑向。軸流式風(fēng)扇效率高，風(fēng)量大，結(jié)構(gòu)簡單，布置方便。因而在車用發(fā)動機(jī)上得到了廣泛的應(yīng)用。一、風(fēng)扇功用及結(jié)構(gòu)：此風(fēng)扇有什么獨特的地方？結(jié)構(gòu)工藝：葉片與風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)平面成30～40度角。葉片不等間距布置或為奇數(shù)；減小振動和噪音。加設(shè)護(hù)風(fēng)圈，提高效率。影響風(fēng)量的因素：風(fēng)扇的直徑、轉(zhuǎn)速、葉片形狀、葉片安裝角、葉片數(shù)目橫斷面形狀：弧形、翼形機(jī)械傳動式風(fēng)扇的布置方式皮帶發(fā)電機(jī)風(fēng)扇曲軸二、風(fēng)扇離合器功用：減小風(fēng)扇噪聲，自動調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的冷卻強(qiáng)度，改善低溫起動性能，節(jié)約燃料和降低排放。硅油風(fēng)扇離合器類型：1.硅油風(fēng)扇離合器：利用一定溫度時，硅油體積變化帶動離合器結(jié)合。2.電磁風(fēng)扇離合器：達(dá)到一定溫度時，水溫感應(yīng)開關(guān)的電路接通，離合器結(jié)合。硅油風(fēng)扇離合器：⑴構(gòu)造：殼體與前蓋、主、從動板（進(jìn)、回油孔）、閥片與感溫器⑵工作原理：a.發(fā)動機(jī)氣流溫度超過65℃：感溫器變形，閥片轉(zhuǎn)動→

進(jìn)油孔開→工作腔進(jìn)油，離合器接合；b.發(fā)動機(jī)氣流溫度低于35℃：感溫器不變，閥片不動→

進(jìn)油孔關(guān)→工作腔無油→離合器分離。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。熱敏電阻開關(guān)控制：0檔：停轉(zhuǎn)1檔：92～97℃2300r/min2檔：99～105℃2800r/min優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，布置方便；缺點：高速旋轉(zhuǎn)時噪聲大。費用高，不適用大型車輛。蠟式節(jié)溫器皺紋筒式節(jié)溫器功用：自動控制水流量和循環(huán)路線，調(diào)節(jié)冷卻強(qiáng)度。分類：⑴蠟式：可靠壽命長⑵皺紋筒式：可靠性差，工藝復(fù)雜§8.5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)散熱器節(jié)溫器水套水泵散熱器節(jié)溫器水泵大循環(huán)(水溫高):

小循環(huán)(水溫低):水套推桿彈簧主閥門石蠟?zāi)z管外殼⑴構(gòu)造：⑵工作原理：<76℃固體石蠟體積小，副閥開，水經(jīng)旁通管小循環(huán)；>85℃液體石蠟體積大，主閥開，水流散熱器大循環(huán)。蠟式節(jié)溫器電子節(jié)溫器節(jié)溫器位置在氣缸蓋出水管路：

優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，容易排除冷卻系統(tǒng)中的氣泡。

缺點是節(jié)溫器在工作時會產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象。當(dāng)出現(xiàn)這種現(xiàn)象時，將增加汽車的燃油消耗量。在散熱器的出水管路：減輕或消除節(jié)溫器振蕩現(xiàn)象；精確控制冷卻液溫度；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。作用:

對冷卻水加壓，使之在冷卻系中循環(huán)流動。

汽車上廣泛使用離心式水泵。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、泵水量大及因故障而停止工作時，不妨礙水在冷卻系內(nèi)部自然循環(huán)等優(yōu)點。§8.6水泵1－