冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及組成匯總

項(xiàng)目四冷卻系統(tǒng)檢修任務(wù)一冷卻系統(tǒng)檢修知識(shí)點(diǎn)冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及組成內(nèi)容提要.冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu).冷卻系統(tǒng)的組成水冷卻系是以水作為冷卻介質(zhì)，把發(fā)動(dòng)機(jī)受熱零件吸收的熱量散發(fā)到大氣中去。目前汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上采用的水冷系大都是強(qiáng)制循環(huán)式水冷系，利用水泵強(qiáng)制水在冷卻系中進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)。它由散熱器、水泵、風(fēng)扇、冷卻水套和溫度調(diào)節(jié)裝置等組成。和氣缸蓋水套內(nèi)，冷卻水在吸收了機(jī)體的大量熱量后經(jīng)氣缸蓋出水孔流回散熱器。由于有風(fēng)扇的強(qiáng)力抽吸，空氣流由前向后高速通過散熱器。因此，受熱后的冷卻水在流過散熱器芯的過程中，熱量不斷地散發(fā)到大氣中去，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(dòng)機(jī)的水套中，如此不斷循環(huán)，把熱量不斷地送到大氣中去，使發(fā)動(dòng)機(jī)不斷地得到冷卻。通常，冷卻水在冷卻系內(nèi)的循環(huán)流動(dòng)路線有兩條，一條為大循環(huán)，另一條為小循環(huán)。所謂大循環(huán)是水溫高時(shí)，水經(jīng)過散熱器而進(jìn)行的循環(huán)流動(dòng)；而小循環(huán)就是水溫低時(shí)，水不經(jīng)過散熱器而進(jìn)行的循環(huán)流動(dòng)，從而使水溫升高。冷卻系的大小循環(huán)，其實(shí)質(zhì)就是利用節(jié)溫器來控制通過散熱器冷卻水的流量。節(jié)溫器裝在冷卻水循環(huán)的通路中（一般裝在氣缸蓋的出水口），根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷大小和水溫的高低自動(dòng)改變水的循環(huán)流動(dòng)路線，以達(dá)到調(diào)節(jié)冷卻系的冷卻強(qiáng)度。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在正常熱狀態(tài)下工作時(shí)，即水溫高于80℃，節(jié)溫器閥門打開了通往散熱器的通道，同時(shí)關(guān)閉了通往水泵的旁通管，冷卻水全部流經(jīng)散熱器，形成大循環(huán)；當(dāng)冷卻水溫低于70℃時(shí)，節(jié)溫器閥門關(guān)閉了通往散熱器的通道，同時(shí)打開了通往水泵的旁通管，水套內(nèi)

的水只能由旁通孔流出經(jīng)旁通管進(jìn)入水泵，又被水泵壓入發(fā)動(dòng)機(jī)水套，此時(shí)冷卻水并不流經(jīng)散熱器，只在水套與水泵之間進(jìn)行小循環(huán)，從而防止發(fā)動(dòng)機(jī)過冷；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水溫在70?80℃范圍內(nèi)，通往散熱器的通道和通往水泵的旁通管均處于半開閉狀態(tài)，此時(shí)一部分水進(jìn)行大循環(huán)，而另一部分水進(jìn)行小循環(huán)。1.散熱器功用：負(fù)責(zé)循環(huán)水的冷卻，它的水管和散熱片多用銅材或鋁材制成，水管做成扁平形狀，散熱片帶波紋狀，注重散熱性能，安裝方向垂直于空氣流動(dòng)的方向，盡量做到風(fēng)阻要小，冷卻效率要高。冷卻水經(jīng)過散熱器后，其溫度可降低10?15℃,為了將散熱器傳出的熱量盡快帶走，在散熱器后面裝有風(fēng)扇與散熱器配合工作。結(jié)構(gòu)：散熱器又稱為水箱，由上水箱、散熱器芯和下水箱等組成。散熱器蓋出水管口進(jìn)水管安裝處散熱器芯下水箱散熱器蓋出水管口進(jìn)水管安裝處散熱器芯下水箱散熱器上水箱頂部有加水口，冷卻水由此注入整個(gè)冷卻系并用散熱器蓋蓋住。在上水箱和下水箱分別裝有進(jìn)水管和出水管，進(jìn)水管和出水管分別用橡膠軟管和氣缸蓋的出水管和水泵的進(jìn)水管相連，這樣，既便于安裝，而且當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)和散熱器之間產(chǎn)生少量位移時(shí)不會(huì)漏水。在散熱器下面一般裝有減震墊，防止散熱器受振動(dòng)損壞。在散熱器下貯水室的出水管上還有放水開關(guān)，必要時(shí)可將散熱器內(nèi)的冷卻水放掉。散熱器芯由許多冷卻水管和散熱片組成，對(duì)于散熱器芯應(yīng)該有盡可能大的散熱面積，采用散熱片是為了增加散熱器芯的散熱面積。散熱器芯的構(gòu)造形式有多樣,常用的有管片式和管帶式兩種。管片式散熱器芯管片式散熱器芯由散熱管和散熱片組成。散熱管是焊在進(jìn)、出水室之間的直管，作為冷卻液的通道。散熱管有扁管也有圓管。扁管與圓管相比，在容積相同的情況下有較大的散熱表面，而且萬一管內(nèi)的冷卻水結(jié)冰膨脹，扁管可以借其橫斷面變形而避免破裂。鋁散熱器芯多為圓管。在散熱管的外表面焊有散熱片以增加散熱面積，增強(qiáng)散熱能力，同時(shí)還增大了散熱器的剛度和強(qiáng)度。管片式散熱器的優(yōu)點(diǎn)是散熱面積大、氣流阻力小、結(jié)構(gòu)剛度好及承壓能力強(qiáng)等。管片式散熱器因結(jié)構(gòu)剛度較好廣為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)所使用。2)管帶式散熱器芯管帶式散熱器芯采用冷卻管和散熱帶沿縱向間隔排列的方式，散熱帶上的小孔是為了破壞空氣流在散熱帶上形成的附面層，使散熱能力提高。這種散熱器芯散熱能力強(qiáng)，制造工藝簡(jiǎn)單，成本低，但結(jié)構(gòu)剛度不如管片式大，一般多為轎車發(fā)動(dòng)機(jī)采用，近年來在一些中型車輛上也開始采用。散熱器蓋汽車發(fā)動(dòng)機(jī)多采用閉式水冷系，目前閉式水冷系廣泛采用具有空氣-蒸汽閥的散熱器蓋。發(fā)動(dòng)機(jī)熱態(tài)工作正常時(shí)，兩閥門關(guān)閉，將冷卻系與大氣隔開。防止水蒸汽逸出，使冷卻系內(nèi)的壓力稍高于大氣壓力，從而可增高冷卻水的沸點(diǎn)，改善了冷卻效能。當(dāng)散熱器內(nèi)部壓力達(dá)到126?137Kpa時(shí)，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(shí)，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。

膨脹水箱對(duì)于加注防凍液的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，為了減少冷卻液的損失，保證冷卻系的正常工作，采用散熱器+膨脹水箱結(jié)構(gòu)（圖8）。膨脹水箱的上方用一根軟管通大氣，另一根軟管與散熱器的溢流管相連。當(dāng)散熱器內(nèi)蒸汽壓力升高到某一值時(shí)，其蓋上的壓力閥打開，冷卻液通過壓力閥通過溢流管進(jìn)入膨脹水箱；當(dāng)溫度下降時(shí)，冷卻液又從膨脹水箱通過真空閥流回到散熱器內(nèi)部。這樣可以防止冷卻水損失。膨脹水箱內(nèi)部印有兩條液面高度標(biāo)記線，膨脹水箱內(nèi)的液面高度應(yīng)位于這兩種刻線之間。風(fēng)扇風(fēng)扇可提高通過散熱器芯的空氣流速，增加散熱效果，加速水的冷卻。風(fēng)扇通常安排在散熱器后面，并與水泵同軸。當(dāng)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)空氣產(chǎn)生抽吸作用，使之沿軸向流動(dòng)?？諝饬饔汕跋蚝笸ㄟ^散熱器芯（圖9）,使流經(jīng)散熱器芯的冷卻水加速冷卻。圖9風(fēng)扇的作用車用發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇有兩種形式，軸流式和離心式。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］S流式風(fēng)扇效率高，風(fēng)量大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布置方便。因而在車用發(fā)動(dòng)機(jī)上得到了廣泛的應(yīng)用。水泵水泵的作用：對(duì)冷卻水加壓，使之在冷卻系中循環(huán)流動(dòng)。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(shí)，不妨礙水在冷卻系內(nèi)部自然循環(huán)等優(yōu)點(diǎn)。

當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，水泵中的水被葉輪帶動(dòng)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向的出水管壓送到發(fā)動(dòng)機(jī)水套內(nèi)。與此同時(shí)，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)葉輪中心部分。如此連續(xù)的作用，使冷卻水在水路中不斷地循環(huán)。如果水泵因故停止工作時(shí)，冷卻水仍然能從葉輪葉片之間流過，進(jìn)行熱流循環(huán)，不致于很快產(chǎn)生過熱。節(jié)溫器節(jié)溫器是控制冷卻水流動(dòng)路徑的閥門。節(jié)溫器裝在冷卻水循環(huán)的通路中，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷大小和水溫的高低自動(dòng)改變水的循環(huán)流動(dòng)路線，以達(dá)到調(diào)節(jié)冷卻系的冷卻強(qiáng)度，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在合適的溫度范圍內(nèi)工作。節(jié)溫器必須保持良好的技術(shù)狀態(tài)，否則會(huì)嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作。如節(jié)溫器主閥門開啟過遲，就會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)過熱，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度過高的話，發(fā)動(dòng)機(jī)中的冷卻水就會(huì)達(dá)到沸點(diǎn)進(jìn)而沸騰，這種現(xiàn)象就是我們平常所說的“開鍋”，發(fā)動(dòng)機(jī)將無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)減少發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命。主閥門開啟過早，就會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)的燃油混合物霧化不良，在啟動(dòng)，尤其是冷啟動(dòng)的時(shí)候會(huì)造成延長(zhǎng)熱車時(shí)間，在極端的情況下甚至永遠(yuǎn)無法達(dá)到正常的工作溫度，這不不僅對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)造成損害，甚至?xí)＜暗叫熊嚢踩?。?jié)溫器有蠟式和乙醚皺紋筒式兩種，目前多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)采用蠟式節(jié)溫器。蠟式節(jié)溫器推桿的一端固定在外殼支架上，而另一端插入膠管內(nèi)。膠管與節(jié)溫器外殼間裝有精制石蠟，為提高導(dǎo)熱性，石蠟中常摻有銅粉或鋁粉。當(dāng)冷卻液溫度低于規(guī)定值時(shí)，石蠟呈固態(tài)，在彈簧的作用下主閥門關(guān)閉了流向散熱器的通道，來自發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋出水口的冷卻水不經(jīng)散熱器，直接從水泵返回氣缸體水套中。此時(shí)冷卻水的循環(huán)路線稱為小循環(huán)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫升高時(shí)，冷卻水溫度達(dá)到規(guī)定值后，石蠟開始熔化而逐漸變成液體，體積隨之增大并壓迫膠管使其收縮。在膠管收縮的同時(shí)，對(duì)推桿作用以向上的推力。由于推桿上端固定，因此推桿對(duì)膠管和感溫體產(chǎn)生向下的反推力使閥門開啟。這時(shí)冷卻水經(jīng)節(jié)溫器主閥門進(jìn)入散熱器，并由散熱器經(jīng)水泵流回發(fā)動(dòng)機(jī)，此時(shí)冷卻水的循環(huán)路線稱為大循環(huán)。當(dāng)水溫低于358K時(shí)，主閥門關(guān)，進(jìn)行小循環(huán)。當(dāng)水溫高于358K時(shí)低于378K時(shí)，主閥門漸開，大小循環(huán)同時(shí)進(jìn)行。當(dāng)水溫高于378K時(shí)，主閥門全開，進(jìn)行大循環(huán)。冷卻強(qiáng)度調(diào)節(jié)裝置汽車在行駛過程中，由于環(huán)境條件和運(yùn)行工況的變化，發(fā)動(dòng)機(jī)的熱狀況也在改變。因此，必須隨時(shí)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻強(qiáng)度。例如，在炎熱的夏季發(fā)動(dòng)機(jī)在低速大負(fù)荷下工作冷卻液的溫度很高時(shí)，風(fēng)扇應(yīng)該高速旋轉(zhuǎn)以增加冷卻風(fēng)量，增強(qiáng)散熱器的散熱能力。而在寒冷的冬天冷卻液的溫度較低時(shí)，或在汽車高速行駛有強(qiáng)勁的迎面風(fēng)吹過散熱器時(shí)，風(fēng)扇繼續(xù)工作就變得毫無意義了，不僅白白消耗發(fā)動(dòng)機(jī)功率而且還產(chǎn)生很大的噪聲。試驗(yàn)證明，水冷系只有25%的時(shí)間需要風(fēng)扇工作，而在冬季需要風(fēng)扇工作的時(shí)間就更短了。因此，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的熱狀況隨時(shí)對(duì)其冷卻強(qiáng)度加以調(diào)節(jié)就顯得十分有必要了。百葉窗有些貨車和大客車發(fā)動(dòng)機(jī)在散熱器前面裝有百葉窗，其作用是通過改變吹過散熱器的空氣流量來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻強(qiáng)度，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)工作。在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)或暖車期間，冷卻液的溫度較低，這時(shí)將百葉窗部分或完全關(guān)閉，以減少吹過散熱器的空氣流量，使冷卻液的溫度迅速升高。百葉窗可由駕駛?cè)送ㄟ^駕駛室內(nèi)的手柄來操縱其開閉，也可用感溫器自動(dòng)控制。硅油風(fēng)扇離合器殼體雙金屬感溫器從動(dòng)板導(dǎo)主動(dòng)軸殼體雙金屬感溫器從動(dòng)板導(dǎo)主動(dòng)軸分離狀態(tài) 結(jié)合狀態(tài)號(hào)感溫閥片:韭y主動(dòng)板硅油風(fēng)扇離合器由主動(dòng)板、從動(dòng)板、雙金屬感溫器及殼體等構(gòu)成。風(fēng)扇裝于殼體上。從動(dòng)板與殼體之間的空間為工作