第5章冷卻系統(tǒng)

1、冷卻系統(tǒng)主要部件的構造冷卻系統(tǒng)主要部件的構造 5.2冷卻系統(tǒng)概述冷卻系統(tǒng)概述 5.1冷卻系統(tǒng)概述冷卻系統(tǒng)概述 5.1冷卻系統(tǒng)概述冷卻系統(tǒng)概述 5.1冷卻系統(tǒng)主要部件的構造冷卻系統(tǒng)主要部件的構造 5.2冷卻系統(tǒng)主要部件的構造冷卻系統(tǒng)主要部件的構造 5.2冷卻系統(tǒng)主要部件的構造冷卻系統(tǒng)主要部件的構造 5.25.1.1冷卻系統(tǒng)的功用冷卻系統(tǒng)的功用 冷卻系統(tǒng)的功用就是使發(fā)動機盡快冷卻系統(tǒng)的功用就是使發(fā)動機盡快地達到正常的工作溫度，并使發(fā)動機在地達到正常的工作溫度，并使發(fā)動機在工作過程中始終處于最佳的工作溫度范工作過程中始終處于最佳的工作溫度范圍內(nèi)。圍內(nèi)。1風冷式冷卻系統(tǒng)風冷式冷卻系統(tǒng) 風冷式冷系統(tǒng)以空

2、氣為冷卻介質，風冷式冷系統(tǒng)以空氣為冷卻介質，由風扇、導流罩、散熱片、氣缸導流罩由風扇、導流罩、散熱片、氣缸導流罩和分流板組成，利用大流量風扇使高速和分流板組成，利用大流量風扇使高速空氣流直接吹過氣缸蓋和氣缸體的外表空氣流直接吹過氣缸蓋和氣缸體的外表面，使發(fā)動機零部件的熱量散發(fā)到大氣面，使發(fā)動機零部件的熱量散發(fā)到大氣中。中。圖圖5-1 5-1 風冷系統(tǒng)風冷系統(tǒng) 水冷式冷卻系統(tǒng)是以水（或冷卻液）為水冷式冷卻系統(tǒng)是以水（或冷卻液）為冷卻介質，先將發(fā)動機受熱零件的熱量傳給冷卻介質，先將發(fā)動機受熱零件的熱量傳給冷卻液，再通過散熱器散發(fā)到大氣中去。（冷卻液，再通過散熱器散發(fā)到大氣中去。（見圖見圖5-2）

3、。 水冷式發(fā)動機的氣缸蓋和氣缸體中都水冷式發(fā)動機的氣缸蓋和氣缸體中都鑄有相互連通的水套。鑄有相互連通的水套。圖圖5-2 5-2 水冷式冷卻系統(tǒng)水冷式冷卻系統(tǒng) 在水泵的作用下，散熱器內(nèi)的冷卻在水泵的作用下，散熱器內(nèi)的冷卻水被加壓后通過氣缸體進水孔進入發(fā)動水被加壓后通過氣缸體進水孔進入發(fā)動機，流經(jīng)氣缸體及其缸蓋的冷卻套而吸機，流經(jīng)氣缸體及其缸蓋的冷卻套而吸收熱量，然后從氣缸蓋的出水口沿水管收熱量，然后從氣缸蓋的出水口沿水管流回散熱器（見圖流回散熱器（見圖5-3）。）。 冷卻后的水流到散熱器的底部，又冷卻后的水流到散熱器的底部，又被水泵抽出，再次壓送到發(fā)動機的水套被水泵抽出，再次壓送到發(fā)動機的水套中

4、。中。圖圖5-35-3冷卻液的循環(huán)冷卻液的循環(huán) 5.2.1散熱器散熱器 散熱器主要由進水室、出水室、散散熱器主要由進水室、出水室、散熱器芯、散熱器蓋、放水開關和進、出熱器芯、散熱器蓋、放水開關和進、出水管等組成（見圖水管等組成（見圖5-4）。）。圖圖5-4 5-4 散熱器和補償水桶散熱器和補償水桶 散熱器一般為縱流式，即冷卻水從頂散熱器一般為縱流式，即冷卻水從頂部流向底部（見圖部流向底部（見圖5-5（a）。）。 為降低汽車發(fā)動機罩輪廓的高度，有為降低汽車發(fā)動機罩輪廓的高度，有些轎車采用了橫流式散熱器，即冷卻水從些轎車采用了橫流式散熱器，即冷卻水從一側的進水口進入水箱，然后水平橫向流一側的進水口

5、進入水箱，然后水平橫向流到另一側的出水口（見圖到另一側的出水口（見圖5-5（b）。）。圖圖5-5 散熱器類型散熱器類型 目前汽車發(fā)動機的水冷卻系統(tǒng)是一目前汽車發(fā)動機的水冷卻系統(tǒng)是一種封閉式水冷卻系統(tǒng)，其散熱器蓋具有種封閉式水冷卻系統(tǒng)，其散熱器蓋具有空氣閥、蒸氣閥（見圖空氣閥、蒸氣閥（見圖5-6），可自動調），可自動調節(jié)冷卻系統(tǒng)內(nèi)部壓力，提高冷卻效果。節(jié)冷卻系統(tǒng)內(nèi)部壓力，提高冷卻效果。圖圖5-6 5-6 散熱器蓋散熱器蓋 現(xiàn)代汽車發(fā)動機均采用散熱器補現(xiàn)代汽車發(fā)動機均采用散熱器補償水桶（膨脹水箱）的結構形式（見圖償水桶（膨脹水箱）的結構形式（見圖5-4）。）。 當發(fā)動機運轉中散熱器內(nèi)的蒸氣壓力當發(fā)

6、動機運轉中散熱器內(nèi)的蒸氣壓力過高時，散熱器蓋內(nèi)的蒸氣閥開啟，排出過高時，散熱器蓋內(nèi)的蒸氣閥開啟，排出的蒸氣和部分冷卻液經(jīng)溢流管流入補償水的蒸氣和部分冷卻液經(jīng)溢流管流入補償水桶；當發(fā)動機熄火后冷卻液溫度下降，使桶；當發(fā)動機熄火后冷卻液溫度下降，使散熱器內(nèi)出現(xiàn)一定的真空度時，散熱器蓋散熱器內(nèi)出現(xiàn)一定的真空度時，散熱器蓋內(nèi)的空氣閥開啟，將補償水桶內(nèi)的冷卻液內(nèi)的空氣閥開啟，將補償水桶內(nèi)的冷卻液吸入，以保證冷卻系統(tǒng)內(nèi)有充足的冷卻液吸入，以保證冷卻系統(tǒng)內(nèi)有充足的冷卻液（見圖（見圖5-7）。）。圖圖5-7 5-7 補償水桶作用原理補償水桶作用原理 冷卻風扇安裝在散熱器的后面，用冷卻風扇安裝在散熱器的后面，用

7、來提高通過散熱器芯的空氣流速，增加來提高通過散熱器芯的空氣流速，增加散熱效果，加速冷卻液的冷卻，如圖散熱效果，加速冷卻液的冷卻，如圖5-8所示。所示。圖圖5-8 5-8 冷卻風扇的作用冷卻風扇的作用 縱置發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的冷卻風扇通縱置發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的冷卻風扇通常安裝在發(fā)動機前方，與水泵同軸，由常安裝在發(fā)動機前方，與水泵同軸，由發(fā)動機的帶輪驅動。發(fā)動機的帶輪驅動。 橫置發(fā)動機由于散熱器布置在發(fā)動橫置發(fā)動機由于散熱器布置在發(fā)動機的側面，其冷卻風扇無法用發(fā)動機的機的側面，其冷卻風扇無法用發(fā)動機的曲軸帶輪來驅動，只能采用以蓄電池電曲軸帶輪來驅動，只能采用以蓄電池電能為動力的電動冷卻風扇。能為動力的電動

8、冷卻風扇。 電動機的運轉由位于散熱器上的水電動機的運轉由位于散熱器上的水溫開關控制，當冷卻液溫度過高時，水溫開關控制，當冷卻液溫度過高時，水溫開關的觸點閉合，使風扇運轉（見圖溫開關的觸點閉合，使風扇運轉（見圖5-9）。）。圖圖5-9 5-9 電動冷卻風扇電動冷卻風扇 縱置發(fā)動機的冷卻風扇采用風扇離縱置發(fā)動機的冷卻風扇采用風扇離合器。合器。 它可以通過發(fā)動機溫度來控制風扇它可以通過發(fā)動機溫度來控制風扇的轉速，自動調節(jié)冷卻強度。的轉速，自動調節(jié)冷卻強度。 硅油風扇離合器是安裝在風扇帶輪硅油風扇離合器是安裝在風扇帶輪和風扇葉片之間（見圖和風扇葉片之間（見圖5-12），它是利），它是利用硅油高黏度的特

9、性，將帶輪的動力傳用硅油高黏度的特性，將帶輪的動力傳給風扇葉片。給風扇葉片。圖圖5-12 5-12 硅油式風扇離合器的安裝硅油式風扇離合器的安裝 硅油風扇離合器前端蓋上有一雙金硅油風扇離合器前端蓋上有一雙金屬卷簧，能根據(jù)散熱器后面空氣溫度的變屬卷簧，能根據(jù)散熱器后面空氣溫度的變化產(chǎn)生扭轉，通過閥片軸轉動離合器內(nèi)部化產(chǎn)生扭轉，通過閥片軸轉動離合器內(nèi)部的閥片，控制進入工作腔的硅油量，從而的閥片，控制進入工作腔的硅油量，從而控制離合器的接合與分離（見圖控制離合器的接合與分離（見圖5-13）。）。圖圖5-135-13硅油式風扇離合器的結構硅油式風扇離合器的結構 當發(fā)動機溫度較低時，雙金屬卷簧當發(fā)動機溫

10、度較低時，雙金屬卷簧帶動閥片關閉進油孔，使風扇離合器處于帶動閥片關閉進油孔，使風扇離合器處于半分離狀態(tài)，這時風扇隨同離合器殼體一半分離狀態(tài)，這時風扇隨同離合器殼體一起在主動軸上空轉打滑，轉速很低。起在主動軸上空轉打滑，轉速很低。 當發(fā)動機溫度升高后，雙金屬卷簧使當發(fā)動機溫度升高后，雙金屬卷簧使閥片軸轉動，打開進油孔，硅油便流入主閥片軸轉動，打開進油孔，硅油便流入主動板與從動板之間的工作腔，使離合器的動板與從動板之間的工作腔，使離合器的接合力隨溫度的升高而逐漸加大，風扇葉接合力隨溫度的升高而逐漸加大，風扇葉片的打滑程度逐漸減小，轉速得到提高以片的打滑程度逐漸減小，轉速得到提高以適應發(fā)動機增強冷卻

11、的需要。適應發(fā)動機增強冷卻的需要。 水泵安裝在發(fā)動機前端（見圖水泵安裝在發(fā)動機前端（見圖5-2、圖圖5-3），縱置發(fā)動機的水泵通常與風扇），縱置發(fā)動機的水泵通常與風扇同軸，一起由曲軸帶輪驅動。同軸，一起由曲軸帶輪驅動。 水泵的功用是對冷卻水加壓，加速水泵的功用是對冷卻水加壓，加速冷卻水的循環(huán)流動，保證冷卻可靠。冷卻水的循環(huán)流動，保證冷卻可靠。 汽車用發(fā)動機上多采用離心式水泵，汽車用發(fā)動機上多采用離心式水泵，主要由水泵殼體、葉輪、水泵軸、水封、主要由水泵殼體、葉輪、水泵軸、水封、水泵軸承等組成（見圖水泵軸承等組成（見圖5-14）。）。圖圖5-14 5-14 離心式水泵離心式水泵 當葉輪旋轉時，水

12、泵中的水被葉輪帶當葉輪旋轉時，水泵中的水被葉輪帶動一起旋轉，在離心力作用下，水被甩向動一起旋轉，在離心力作用下，水被甩向葉輪邊緣，然后經(jīng)外殼上與葉輪成切線方葉輪邊緣，然后經(jīng)外殼上與葉輪成切線方向的出水管壓送到發(fā)動機水套內(nèi)（見圖向的出水管壓送到發(fā)動機水套內(nèi)（見圖5-15）。）。 與此同時，葉輪中心處的壓力降低與此同時，葉輪中心處的壓力降低，散熱器中的水便經(jīng)進水管被吸進葉輪中，散熱器中的水便經(jīng)進水管被吸進葉輪中心部分。心部分。圖圖5-15 5-15 離心式水泵工作原理離心式水泵工作原理 節(jié)溫器一般安裝在發(fā)動機氣缸蓋的節(jié)溫器一般安裝在發(fā)動機氣缸蓋的出水口外或水泵進水口處。出水口外或水泵進水口處。 其

13、功用是控制通過散熱器的冷卻液其功用是控制通過散熱器的冷卻液流量，調節(jié)冷卻強度，保證發(fā)動機在最流量，調節(jié)冷卻強度，保證發(fā)動機在最適宜的溫度下工作（見圖適宜的溫度下工作（見圖5-16）。）。 蠟式節(jié)溫器的結構如圖蠟式節(jié)溫器的結構如圖5-17所示。所示。圖圖5-16 5-16 節(jié)溫器節(jié)溫器 圖圖5-17 5-17 蠟式節(jié)溫器結構蠟式節(jié)溫器結構11主閥門主閥門22彈簧彈簧33推桿推桿44副閥門副閥門55感溫體感溫體66石蠟石蠟77下支架下支架88橡膠管橡膠管99上支架上支架 當發(fā)動機冷卻液溫度較低時，石蠟當發(fā)動機冷卻液溫度較低時，石蠟呈固態(tài)，彈簧將主閥門壓在閥座上，關呈固態(tài)，彈簧將主閥門壓在閥座上，關

14、閉了通往散熱器的水路。閉了通往散熱器的水路。 此時副閥門處于開啟狀態(tài)，來自發(fā)此時副閥門處于開啟狀態(tài)，來自發(fā)動機缸蓋出水口的冷卻水只能經(jīng)旁通管動機缸蓋出水口的冷卻水只能經(jīng)旁通管進入水泵，又經(jīng)水泵壓入氣缸體水套，進入水泵，又經(jīng)水泵壓入氣缸體水套，不經(jīng)散熱器而進行循環(huán)流動，這種情況不經(jīng)散熱器而進行循環(huán)流動，這種情況稱為小循環(huán)（見圖稱為小循環(huán)（見圖5-18（a）。）。 圖圖5-18 5-18 水冷系冷卻液的循環(huán)水冷系冷卻液的循環(huán) 當發(fā)動機冷卻液溫度升高時，石蠟當發(fā)動機冷卻液溫度升高時，石蠟逐漸變成液態(tài)，體積隨之增大，迫使橡逐漸變成液態(tài)，體積隨之增大，迫使橡膠管收縮，從而對推桿上端頭產(chǎn)生向上膠管收縮，從

15、而對推桿上端頭產(chǎn)生向上的推力。的推力。 由于推桿上端固定，故推桿對橡膠由于推桿上端固定，故推桿對橡膠管、感應體產(chǎn)生向下反推力，當發(fā)動機管、感應體產(chǎn)生向下反推力，當發(fā)動機冷卻液溫度超過某一限值（通常為冷卻液溫度超過某一限值（通常為80左右）時，反推力超過主閥門彈簧的預左右）時，反推力超過主閥門彈簧的預緊力，使主閥門開始開啟，副閥門隨之緊力，使主閥門開始開啟，副閥門隨之開始關小。開始關小。 當冷卻液溫度達到發(fā)動機的正常工當冷卻液溫度達到發(fā)動機的正常工作溫度時（通常為作溫度時（通常為8595），主閥），主閥門完全打開，此時副閥門完全關閉。門完全打開，此時副閥門完全關閉。 來自氣缸蓋出水口的冷卻水流向

16、散來自氣缸蓋出水口的冷卻水流向散熱器，經(jīng)散熱器散熱后流回水泵，這種熱器，經(jīng)散熱器散熱后流回水泵，這種情況稱為大循環(huán)（見圖情況稱為大循環(huán)（見圖5-18（b）。）。 冷卻液溫度為冷卻液溫度為7585時，節(jié)溫時，節(jié)溫器主閥門和副閥門均處于半開狀態(tài)，發(fā)動器主閥門和副閥門均處于半開狀態(tài)，發(fā)動機冷卻液一部分經(jīng)旁通管進入水泵進行小機冷卻液一部分經(jīng)旁通管進入水泵進行小循環(huán)，另一部分經(jīng)散熱器流回水泵進行大循環(huán)，另一部分經(jīng)散熱器流回水泵進行大循環(huán)，這種情況稱為混合循環(huán)。循環(huán)，這種情況稱為混合循環(huán)。 早期汽車發(fā)動機的節(jié)溫器都是布置早期汽車發(fā)動機的節(jié)溫器都是布置在氣缸蓋出水管路中，稱為出水口溫控在氣缸蓋出水管路中，稱

17、為出水口溫控式。式。 這種布置方式的優(yōu)點是結構簡單，這種布置方式的優(yōu)點是結構簡單，有利于排除冷卻系統(tǒng)中的氣泡，其缺點有利于排除冷卻系統(tǒng)中的氣泡，其缺點是節(jié)溫器在發(fā)動機暖機過程中會產(chǎn)生振是節(jié)溫器在發(fā)動機暖機過程中會產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象。（見圖蕩現(xiàn)象。（見圖5-19（a）。）。圖圖5-195-19節(jié)溫器的布置方式節(jié)溫器的布置方式 節(jié)溫器布置在發(fā)動機進水管路中，節(jié)溫器布置在發(fā)動機進水管路中，稱為進水口溫控式（見圖稱為進水口溫控式（見圖5-19（b）。）。 這種布置方式在暖機過程中節(jié)溫器這種布置方式在暖機過程中節(jié)溫器剛打開時，流經(jīng)節(jié)溫器的是散熱器內(nèi)的剛打開時，流經(jīng)節(jié)溫器的是散熱器內(nèi)的低溫冷卻液，從而使節(jié)溫器立

18、即關閉，低溫冷卻液，從而使節(jié)溫器立即關閉，防止發(fā)動機水套中的冷卻液溫度出現(xiàn)過防止發(fā)動機水套中的冷卻液溫度出現(xiàn)過大的波動，因而能精確地控制冷卻液溫大的波動，因而能精確地控制冷卻液溫度，降低節(jié)溫器的振蕩現(xiàn)象。度，降低節(jié)溫器的振蕩現(xiàn)象。 許多節(jié)溫器的主閥座上有一個小孔許多節(jié)溫器的主閥座上有一個小孔閥（也稱擺閥），如圖閥（也稱擺閥），如圖5-20所示，其作所示，其作用是在加注冷卻液時，讓冷卻系統(tǒng)中的用是在加注冷卻液時，讓冷卻系統(tǒng)中的空氣得以排出?？諝獾靡耘懦?。圖圖5-205-20節(jié)溫器上的小孔閥節(jié)溫器上的小孔閥 1發(fā)動機為什么要冷卻？發(fā)動機溫度過發(fā)動機為什么要冷卻？發(fā)動機溫度過低和過高各有什么害處？最佳水溫范圍低和過高各有什么害處？最佳水溫范圍一般是多少？一般是多少？ 2描述冷卻液在發(fā)動機中的流動路徑。描述冷卻液在發(fā)動機中的流動路徑。3發(fā)動機的冷卻液中為什么要加入防凍液？發(fā)動機的冷卻液中為什么要加入防凍液？4描