第5章冷卻系統(tǒng)

1、冷卻系統(tǒng)主要部件的構(gòu)造冷卻系統(tǒng)主要部件的構(gòu)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(gòu)造冷卻系統(tǒng)主要部件的構(gòu)造 5.2冷卻系統(tǒng)主要部件的構(gòu)造冷卻系統(tǒng)主要部件的構(gòu)造 5.2冷卻系統(tǒng)主要部件的構(gòu)造冷卻系統(tǒng)主要部件的構(gòu)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(jī)盡快冷卻系統(tǒng)的功用就是使發(fā)動機(jī)盡快地達(dá)到正常的工作溫度，并使發(fā)動機(jī)在地達(dá)到正常的工作溫度，并使發(fā)動機(jī)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(fēng)冷式冷卻系統(tǒng)風(fēng)冷式冷卻系統(tǒng) 風(fēng)冷式冷系統(tǒng)以空

2、氣為冷卻介質(zhì)，風(fēng)冷式冷系統(tǒng)以空氣為冷卻介質(zhì)，由風(fēng)扇、導(dǎo)流罩、散熱片、氣缸導(dǎo)流罩由風(fēng)扇、導(dǎo)流罩、散熱片、氣缸導(dǎo)流罩和分流板組成，利用大流量風(fēng)扇使高速和分流板組成，利用大流量風(fēng)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(jī)零部件的熱量散發(fā)到大氣面，使發(fā)動機(jī)零部件的熱量散發(fā)到大氣中。中。圖圖5-1 5-1 風(fēng)冷系統(tǒng)風(fēng)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(zhì)，先將發(fā)動機(jī)受熱零件的熱量傳給冷卻介質(zhì)，先將發(fā)動機(jī)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(jī)的氣缸蓋和氣缸體中都水冷式發(fā)動機(jī)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(jìn)水孔進(jìn)入發(fā)動水被加壓后通過氣缸體進(jìn)水孔進(jìn)入發(fā)動機(jī)，流經(jīng)氣缸體及其缸蓋的冷卻套而吸機(jī)，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(jī)的水套被水泵抽出，再次壓送到發(fā)動機(jī)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(jìn)水室、出水室、散散熱器主要由進(jìn)水室、出水室、散熱器芯、散熱器蓋、放水開關(guān)和進(jìn)、出熱器芯、散熱器蓋、放水開關(guān)和進(jìn)、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(bǔ)償水桶散熱器和補(bǔ)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(jī)罩輪廓的高度，有為降低汽車發(fā)動機(jī)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(cè)的進(jìn)水口進(jìn)入水箱，然后水平橫向流一側(cè)的進(jìn)水口

5、進(jìn)入水箱，然后水平橫向流到另一側(cè)的出水口（見圖到另一側(cè)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(jī)的水冷卻系統(tǒng)是一目前汽車發(fā)動機(jī)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(diào)），可自動調(diào)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(jī)均采用散熱器補(bǔ)現(xiàn)代汽車發(fā)動機(jī)均采用散熱器補(bǔ)償水桶（膨脹水箱）的結(jié)構(gòu)形式（見圖償水桶（膨脹水箱）的結(jié)構(gòu)形式（見圖5-4）。）。 當(dāng)發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中散熱器內(nèi)的蒸氣壓力當(dāng)發(fā)

6、動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)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(bǔ)償水的蒸氣和部分冷卻液經(jīng)溢流管流入補(bǔ)償水桶；當(dāng)發(fā)動機(jī)熄火后冷卻液溫度下降，使桶；當(dāng)發(fā)動機(jī)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(bǔ)償水桶內(nèi)的冷卻液內(nèi)的空氣閥開啟，將補(bǔ)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(bǔ)償水桶作用原理補(bǔ)償水桶作用原理 冷卻風(fēng)扇安裝在散熱器的后面，用冷卻風(fēng)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(fēng)扇的作用冷卻風(fēng)扇的作用 縱置發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的冷卻風(fēng)扇通縱置發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的冷卻風(fēng)扇通常安裝在發(fā)動機(jī)前方，與水泵同軸，由常安裝在發(fā)動機(jī)前方，與水泵同軸，由發(fā)動機(jī)的帶輪驅(qū)動。發(fā)動機(jī)的帶輪驅(qū)動。 橫置發(fā)動機(jī)由于散熱器布置在發(fā)動橫置發(fā)動機(jī)由于散熱器布置在發(fā)動機(jī)的側(cè)面，其冷卻風(fēng)扇無法用發(fā)動機(jī)的機(jī)的側(cè)面，其冷卻風(fēng)扇無法用發(fā)動機(jī)的曲軸帶輪來驅(qū)動，只能采用以蓄電池電曲軸帶輪來驅(qū)動，只能采用以蓄電池電能為動力的電動冷卻風(fēng)扇。能為動力的電動

8、冷卻風(fēng)扇。 電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)由位于散熱器上的水電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)由位于散熱器上的水溫開關(guān)控制，當(dāng)冷卻液溫度過高時，水溫開關(guān)控制，當(dāng)冷卻液溫度過高時，水溫開關(guān)的觸點(diǎn)閉合，使風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)（見圖溫開關(guān)的觸點(diǎn)閉合，使風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)（見圖5-9）。）。圖圖5-9 5-9 電動冷卻風(fēng)扇電動冷卻風(fēng)扇 縱置發(fā)動機(jī)的冷卻風(fēng)扇采用風(fēng)扇離縱置發(fā)動機(jī)的冷卻風(fēng)扇采用風(fēng)扇離合器。合器。 它可以通過發(fā)動機(jī)溫度來控制風(fēng)扇它可以通過發(fā)動機(jī)溫度來控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，自動調(diào)節(jié)冷卻強(qiáng)度。的轉(zhuǎn)速，自動調(diào)節(jié)冷卻強(qiáng)度。 硅油風(fēng)扇離合器是安裝在風(fēng)扇帶輪硅油風(fēng)扇離合器是安裝在風(fēng)扇帶輪和風(fēng)扇葉片之間（見圖和風(fēng)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(fēng)扇葉片。給風(fēng)扇葉片。圖圖5-12 5-12 硅油式風(fēng)扇離合器的安裝硅油式風(fēng)扇離合器的安裝 硅油風(fēng)扇離合器前端蓋上有一雙金硅油風(fēng)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(zhuǎn)，通過閥片軸轉(zhuǎn)動離合器內(nèi)部化產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，通過閥片軸轉(zhuǎn)動離合器內(nèi)部的閥片，控制進(jìn)入工作腔的硅油量，從而的閥片，控制進(jìn)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(fēng)扇離合器的結(jié)構(gòu)硅油式風(fēng)扇離合器的結(jié)構(gòu) 當(dāng)發(fā)動機(jī)溫度較低時，雙金屬卷簧當(dāng)發(fā)動機(jī)溫

10、度較低時，雙金屬卷簧帶動閥片關(guān)閉進(jìn)油孔，使風(fēng)扇離合器處于帶動閥片關(guān)閉進(jìn)油孔，使風(fēng)扇離合器處于半分離狀態(tài)，這時風(fēng)扇隨同離合器殼體一半分離狀態(tài)，這時風(fēng)扇隨同離合器殼體一起在主動軸上空轉(zhuǎn)打滑，轉(zhuǎn)速很低。起在主動軸上空轉(zhuǎn)打滑，轉(zhuǎn)速很低。 當(dāng)發(fā)動機(jī)溫度升高后，雙金屬卷簧使當(dāng)發(fā)動機(jī)溫度升高后，雙金屬卷簧使閥片軸轉(zhuǎn)動，打開進(jìn)油孔，硅油便流入主閥片軸轉(zhuǎn)動，打開進(jìn)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(fēng)扇葉接合力隨溫度的升高而逐漸加大，風(fēng)扇葉片的打滑程度逐漸減小，轉(zhuǎn)速得到提高以片的打滑程度逐漸減小，轉(zhuǎn)速得到提高以適應(yīng)發(fā)動機(jī)增強(qiáng)冷卻

11、的需要。適應(yīng)發(fā)動機(jī)增強(qiáng)冷卻的需要。 水泵安裝在發(fā)動機(jī)前端（見圖水泵安裝在發(fā)動機(jī)前端（見圖5-2、圖圖5-3），縱置發(fā)動機(jī)的水泵通常與風(fēng)扇），縱置發(fā)動機(jī)的水泵通常與風(fēng)扇同軸，一起由曲軸帶輪驅(qū)動。同軸，一起由曲軸帶輪驅(qū)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(jī)上多采用離心式水泵，汽車用發(fā)動機(jī)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(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時，水

12、泵中的水被葉輪帶當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時，水泵中的水被葉輪帶動一起旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下，水被甩向動一起旋轉(zhuǎn)，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(jī)水套內(nèi)（見圖向的出水管壓送到發(fā)動機(jī)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(jìn)水管被吸進(jìn)葉輪中，散熱器中的水便經(jīng)進(jìn)水管被吸進(jìn)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(jī)氣缸蓋的節(jié)溫器一般安裝在發(fā)動機(jī)氣缸蓋的出水口外或水泵進(jìn)水口處。出水口外或水泵進(jìn)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(diào)節(jié)冷卻強(qiáng)度，保證發(fā)動機(jī)在最流量，調(diào)節(jié)冷卻強(qiáng)度，保證發(fā)動機(jī)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(jié)構(gòu)如圖蠟式節(jié)溫器的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)蠟式節(jié)溫器結(jié)構(gòu)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(dāng)發(fā)動機(jī)冷卻液溫度較低時，石蠟當(dāng)發(fā)動機(jī)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(guān)呈固態(tài)，彈簧將主閥門壓在閥座上，關(guān)

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(jī)缸蓋出水口的冷卻水只能經(jīng)旁通管動機(jī)缸蓋出水口的冷卻水只能經(jīng)旁通管進(jìn)入水泵，又經(jīng)水泵壓入氣缸體水套，進(jìn)入水泵，又經(jīng)水泵壓入氣缸體水套，不經(jīng)散熱器而進(jìn)行循環(huán)流動，這種情況不經(jīng)散熱器而進(jìn)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(dāng)發(fā)動機(jī)冷卻液溫度升高時，石蠟當(dāng)發(fā)動機(jī)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(yīng)體產(chǎn)生向下反推力，當(dāng)發(fā)動機(jī)管、感應(yīng)體產(chǎn)生向下反推力，當(dāng)發(fā)動機(jī)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(yù)左右）時，反推力超過主閥門彈簧的預(yù)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(guān)小。開始關(guān)小。 當(dāng)冷卻液溫度達(dá)到發(fā)動機(jī)的正常工當(dāng)冷卻液溫度達(dá)到發(fā)動機(jī)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(guān)閉。門完全打開，此時副閥門完全關(guān)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(jī)冷卻液一部分經(jīng)旁通管進(jìn)入水泵進(jìn)行小機(jī)冷卻液一部分經(jīng)旁通管進(jìn)入水泵進(jìn)行小循環(huán)，另一部分經(jīng)散熱器流回水泵進(jìn)行大循環(huán)，另一部分經(jīng)散熱器流回水泵進(jìn)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(jī)的節(jié)溫器都是布置早期汽車發(fā)動機(jī)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(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，這種布置方式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，有利于排除冷卻系統(tǒng)中的氣泡，其缺點(diǎn)有利于排除冷卻系統(tǒng)中的氣泡，其缺點(diǎn)是節(jié)溫器在發(fā)動機(jī)暖機(jī)過程中會產(chǎn)生振是節(jié)溫器在發(fā)動機(jī)暖機(jī)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(jī)進(jìn)水管路中，節(jié)溫器布置在發(fā)動機(jī)進(jìn)水管路中，稱為進(jìn)水口溫控式（見圖稱為進(jìn)水口溫控式（見圖5-19（b）。）。 這種布置方式在暖機(jī)過程中節(jié)溫器這種布置方式在暖機(jī)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(guān)閉，低溫冷卻液，從而使節(jié)溫器立即關(guān)閉，防止發(fā)動機(jī)水套中的冷卻液溫度出現(xiàn)過防止發(fā)動機(jī)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。空氣得以排出。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(jī)為什么要冷卻？發(fā)動機(jī)溫度過發(fā)動機(jī)為什么要冷卻？發(fā)動機(jī)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(jī)中的流動路徑。描述冷卻液在發(fā)動機(jī)中的流動路徑。3發(fā)動機(jī)的冷卻液中為什么要加入防凍液？發(fā)動機(jī)的冷卻液中為什么要加入防凍液？4描