第05章 冷卻系統(tǒng)教材

第五章冷卻系統(tǒng)

第一節(jié)冷卻系的工作原理

第二節(jié)冷卻系的機(jī)件第三節(jié)冷卻系的常見故障

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與維修圖解2024/3/21一、冷卻系的作用發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過程中，汽缸與燃燒室內(nèi)的氣體溫度可高達(dá)2000℃左右。如圖5-1所示，直接與高溫氣體接觸的汽缸體、汽缸蓋、活塞和氣門等，因熱膨脹而破壞正常間隙，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)件運(yùn)動(dòng)受阻或者卡死；高溫使各機(jī)件的強(qiáng)度降低甚至損壞；潤(rùn)滑油失去潤(rùn)滑作用等。因此，必須冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)，保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度在規(guī)定的范圍內(nèi)。如圖5-2所示，汽油燃燒的能量，有轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，向外輸出動(dòng)力；有通過廢氣，排放到大氣里；需要通過冷卻系散發(fā)。第五章冷卻系統(tǒng)第一節(jié)冷卻系的工作原理2024/3/21

第五章冷卻系統(tǒng)第一節(jié)冷卻系的工作原理圖5-1發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的分布2024/3/21第五章冷卻系統(tǒng)第一節(jié)冷卻系的工作原理圖5-2汽油燃燒能量的轉(zhuǎn)化2024/3/21二、冷卻水的循環(huán)，如圖5-4所示當(dāng)冷卻水溫度低于343K(70℃)時(shí)，節(jié)溫器關(guān)閉，冷卻水不經(jīng)過散熱器，從缸蓋水套流出的冷卻水通過小循環(huán)水管直接進(jìn)入水泵，并經(jīng)水泵送入缸體水套。由于冷卻水不經(jīng)散熱器散熱，可使發(fā)動(dòng)機(jī)溫度迅速提高。這種循環(huán)方式稱為小循環(huán)。當(dāng)冷卻水溫度高于353K(80℃)時(shí)，節(jié)溫器打開，冷卻水從缸蓋水套流出，進(jìn)入散熱器進(jìn)行散熱。水泵抽吸散熱后的冷卻水，送回到缸體水套進(jìn)行循環(huán)。散熱器使發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的溫度迅速下降，避免發(fā)動(dòng)機(jī)過熱，這種循環(huán)方式稱為大循環(huán)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度在343～353K(70～80℃)之間時(shí)，節(jié)溫器使兩種循環(huán)都存在，這時(shí)只有部分冷卻水流經(jīng)散熱器散熱。第五章冷卻系統(tǒng)第一節(jié)冷卻系的工作原理2024/3/21第五章冷卻系統(tǒng)第一節(jié)冷卻系的工作原理圖5-4強(qiáng)制循環(huán)式冷卻系2024/3/21一、散熱器與膨脹水箱散熱器芯由扁平的冷卻管和散熱帶組成，圖5-5和圖5-6所示。散熱器蓋有蒸氣閥和空氣閥，如圖5-7所示。防凍液冰點(diǎn)很低，可避免冬季結(jié)冰。防凍液的沸點(diǎn)較高，散熱效果好。如圖5-8所示，為防止損失防凍液，在冷卻系設(shè)置了補(bǔ)償水桶，對(duì)散熱器內(nèi)的防凍液起到自動(dòng)補(bǔ)償?shù)淖饔?。如圖5-10所示，蒸氣進(jìn)入膨脹水箱后冷凝成流體，使水氣及時(shí)分離。第五章冷卻系統(tǒng)第二節(jié)冷卻系的機(jī)件2024/3/21第五章冷卻系統(tǒng)第二節(jié)冷卻系的機(jī)件圖5-5散熱器芯2024/3/21。第五章冷卻系統(tǒng)第二節(jié)冷卻系的機(jī)件圖5-6散熱器的形式

2024/3/21。第五章冷卻系統(tǒng)第二節(jié)冷卻系的機(jī)件圖5-7散熱器蓋當(dāng)散熱器內(nèi)溫度和壓力(一般為0.026～0.037MPa，某些轎車可達(dá)0.1MPa)升高產(chǎn)生蒸氣，蒸氣閥打開，水蒸氣從蒸氣排出管排出到膨脹水箱。如圖5-8（b）所示，當(dāng)散熱器內(nèi)因冷卻水冷卻溫度下降而產(chǎn)生一定的真空度時(shí)(一般為0.01～0.02MPa)，空氣閥被吸開，空氣從膨脹水箱通過蒸氣排出管進(jìn)入散熱器內(nèi)。

2024/3/21。第五章冷卻系統(tǒng)第二節(jié)冷卻系的機(jī)件圖5-8補(bǔ)償水桶2024/3/21。第五章冷卻系統(tǒng)第二節(jié)冷卻系的機(jī)件圖5-10膨脹水箱的原理1-散熱器2-水泵進(jìn)水管3-水泵4-節(jié)溫器5-水套出氣管6-水套出水管7-膨脹水箱8-散熱器出氣管

補(bǔ)充水管10-小循環(huán)旁通管2024/3/21散熱器的檢修散熱器的清洗：先用酸性溶液洗滌，再用堿性溶液沖洗中和。清洗時(shí)，除垢劑以10kPa的壓力，在汽缸體水套或散熱器內(nèi)循環(huán)3min～5min。檢查散熱器滲漏如圖5-11所示。散熱器的修理：滲漏不嚴(yán)重時(shí)，一般可用釬焊修復(fù)。散熱管出現(xiàn)滲漏時(shí)，可采取局部封堵，封堵的散熱管的數(shù)量不得超過管數(shù)總量的10％，切斷散熱片的面積不得大于迎風(fēng)總面積的10％。檢查散熱器蓋與膨脹水箱：用手動(dòng)氣泵檢查散熱器蓋，蒸汽閥的開啟壓力應(yīng)在73.5kPa～103kPa的范圍內(nèi)，空氣閥的開啟壓力應(yīng)在0.98kPa～11.8kPa。膨脹水箱應(yīng)無滲漏、箱蓋密封良好、通氣孔暢通，否則就會(huì)破壞冷卻液的回流，必須立即更換。第五章冷卻系統(tǒng)第二節(jié)冷卻系的機(jī)件2024/3/21第五章冷卻系統(tǒng)第二節(jié)冷卻系的機(jī)件圖5-11檢查散熱器滲漏2024/3/21二、水泵1.離心式水泵，如圖5-12和圖5-13所示。2.水泵的檢修水泵泵殼裂紋、葉輪松脫或損壞、泵軸磨損或變形、水封漏水和軸承磨損較常見。泵殼裂紋可焊接或更換。殼與蓋接合面平面度大于0.05mm，可磨平。軸承及座孔磨損，間隙大于0.15mm，可鑲套或更換。水泵軸彎曲大于0.05mm，應(yīng)冷壓校正；軸頸磨損嚴(yán)重，應(yīng)予更換，軸端螺紋損壞，重新套絲。葉片破損，可焊修或更換；軸孔磨損松曠可鑲套。若膠質(zhì)水封磨損或變形，水泵泄水孔漏水，應(yīng)更換。水泵試驗(yàn)：水泵安裝后，轉(zhuǎn)動(dòng)帶輪，應(yīng)無卡滯；葉輪與泵殼應(yīng)無碰擦。在試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行壓力-流量試驗(yàn)。水泵轉(zhuǎn)速為2000r／min時(shí)，水泵流量不少于140L/min，壓力不得低于40.4kPa。第五章冷卻系統(tǒng)第二節(jié)冷卻系的機(jī)件2024/3/21第五章冷卻系統(tǒng)第二節(jié)冷卻系的機(jī)件圖5-12離心式水泵的組成2024/3/21第五章冷卻系統(tǒng)第二節(jié)冷卻系的機(jī)件圖5-13離心式水泵的工作原理2024/3/21三、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇（圖5-14）有發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸帶輪驅(qū)動(dòng)和電動(dòng)風(fēng)扇兩種。風(fēng)扇葉片出現(xiàn)破損、彎曲、變形后，應(yīng)及時(shí)更換。桑塔納轎車電動(dòng)風(fēng)扇，當(dāng)冷卻液溫度高于368K(95℃)時(shí)，溫控開關(guān)的低溫觸點(diǎn)閉合，風(fēng)扇電機(jī)以1600r/min低速轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)冷卻液溫度升高到378K(105℃)時(shí)，溫控開關(guān)的高溫觸點(diǎn)合上，風(fēng)扇電機(jī)以2400r/min高速轉(zhuǎn)動(dòng)。第五章冷卻系統(tǒng)第二節(jié)冷卻系的機(jī)件2024/3/21第五章冷卻系統(tǒng)第二節(jié)冷卻系的機(jī)件圖5-14汽車風(fēng)扇2024/3/21四、風(fēng)扇離合器有硅油式、電磁式和機(jī)械式三種類型。控制風(fēng)扇的風(fēng)量，以改變冷卻強(qiáng)度。硅油風(fēng)扇離合器，如圖5-16所示。電磁風(fēng)扇離合器如圖5-17所示。機(jī)械式風(fēng)扇離合器采用形狀記憶合金螺旋彈簧為溫控和壓緊裝置，如圖5-18所示。第五章冷卻系統(tǒng)第二節(jié)冷卻系的機(jī)件2024/3/21第五章冷卻系統(tǒng)第二節(jié)冷卻系的機(jī)件圖5-16硅油風(fēng)扇離合器硅油在工作腔和貯油腔間循環(huán)，并通過殼體前蓋上的散熱片冷卻，以防止硅油溫度過高。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷下降，吹向感溫器的氣流溫度低于308K(35℃)時(shí)，閥片將進(jìn)油孔關(guān)閉，工作腔內(nèi)油液繼續(xù)從回油孔甩向儲(chǔ)油腔，直至甩空為止，致使風(fēng)扇離合器又回復(fù)到分離狀態(tài)。

2024/3/21第五章冷卻系統(tǒng)第二節(jié)冷卻系的機(jī)件圖5-17電磁風(fēng)扇離合器

1-滑環(huán)；2-線圈；3-電磁殼體；4-摩擦片；5-彈簧；6-導(dǎo)向銷；7-風(fēng)扇轂；8-螺母；9-水泵軸；10-風(fēng)扇；11-螺釘；12-銜鐵環(huán)；13-接線柱；14-彈簧；15-引線殼體；16-電刷2024/3/21。第五章冷卻系統(tǒng)第二節(jié)冷卻系的機(jī)件圖5-18機(jī)械式風(fēng)扇離合器

當(dāng)環(huán)境溫度下降到54℃時(shí)，離合器開始分離，風(fēng)扇速度隨之降低；當(dāng)溫度降到313K(40℃)時(shí)，離合器完全分離，軸承只是在軸承摩擦力矩作用下，很緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)。

2024/3/21五、節(jié)溫器當(dāng)冷卻水溫度低于349K(76℃)時(shí)，石蠟為固體，在彈簧的作用下，節(jié)溫器感應(yīng)體處于最上端位置，主閥門關(guān)閉，旁通閥打開。來自發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋出水口的冷卻水從旁通閥進(jìn)入小循環(huán)軟管，經(jīng)水泵又流回水套中，如圖5-19和圖5-20所示。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度達(dá)到349K(76℃)時(shí)，石蠟體積膨脹而產(chǎn)生推力。主閥門開始打開，有部分冷卻水經(jīng)主閥門進(jìn)入散熱器散熱。當(dāng)水溫超過359K(86℃)時(shí)，主閥門全開。如圖5-22所示，把節(jié)溫器放在盛有水的器皿中加熱，檢查主閥門開始開啟和完全開啟時(shí)的溫度，以及全開時(shí)主閥門的升程。金杯海獅發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)溫器主閥門開啟溫度為80~84℃；95℃時(shí)升程大于8mm。第五章冷卻系統(tǒng)第二節(jié)冷卻系的機(jī)件2024/3/21第五章冷卻系統(tǒng)第二節(jié)冷卻