汽車發(fā)動機(jī)構(gòu)造與維修課件：冷卻系統(tǒng)的組成和工作原理

冷卻系統(tǒng)的組成和工作原理本節(jié)內(nèi)容CONTENTS冷卻系統(tǒng)概述01水冷系的組成及水路02水冷系主要部件構(gòu)造03風(fēng)冷卻系0401冷卻系統(tǒng)概述（一）功用（二）分類（一）冷卻系的功用與分類

發(fā)動機(jī)的正常溫度為80℃~90℃，冷卻過度，熱量損失增大，有效功率降低，溫度過低，機(jī)油粘度增大，摩擦增大，功率減??；冷卻不足，發(fā)動機(jī)過熱，零件易卡死，壽命降低，磨損加劇。可燃混合氣在燃燒過程中產(chǎn)生大量熱量，約1/3熱能轉(zhuǎn)化為有用功，一部分熱量隨廢氣排出，另一部分由發(fā)動機(jī)的零件吸收。

冷卻系的作用：使工作中的發(fā)動機(jī)得到適度的冷卻，從而保持在最適宜的溫度范圍內(nèi)。

冷卻系按照冷卻介質(zhì)不同可以分為風(fēng)冷和水冷如果把發(fā)動機(jī)中高溫零件的熱量直接散入大氣而進(jìn)行冷卻的裝置稱為風(fēng)冷系。而把這些熱量先傳給冷卻水，然后再散入大氣而進(jìn)行冷卻的裝置稱為水冷系。水冷系冷卻均勻，效果好，而且發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)噪音小，目前汽車發(fā)動機(jī)上廣泛采用的是水冷系。分類冷卻水與防凍液使用清潔的軟水，避免產(chǎn)生水垢；冬季寒冷地區(qū)，防止冷卻水結(jié)冰產(chǎn)生發(fā)動機(jī)變形，脹裂現(xiàn)象，使用防凍液(乙二醇、丙二醇)目前汽車發(fā)動機(jī)上采用的水冷系大都是強制循環(huán)式水冷系，利用水泵強制水在冷卻系中進(jìn)行循環(huán)流動。（二）水冷卻系統(tǒng)組成和工作原理大循環(huán)：散熱器——水泵——分水管——水套——節(jié)溫器——散熱器小循環(huán)：節(jié)溫器——水泵——分水管——水套——節(jié)溫器水冷系的水路散熱器內(nèi)的冷卻水加壓后通過氣缸體進(jìn)水孔壓送到氣缸體水套和氣缸蓋水套內(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)動機(jī)不斷地得到冷卻。工作原理文氣流由前向后通過散熱器芯散熱路徑通常，冷卻水在冷卻系內(nèi)的循環(huán)流動路線有兩條，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，水經(jīng)過散熱器而進(jìn)行的循環(huán)流動，此時，發(fā)動機(jī)正常工作，節(jié)溫器的主閥門開啟，副閥門關(guān)閉；而小循環(huán)就是水溫低時，如發(fā)動機(jī)冷車起動時，節(jié)溫器主閥門關(guān)閉，副閥門開啟，冷卻液不經(jīng)過散熱器而進(jìn)行的循環(huán)流動，使發(fā)動機(jī)迅速暖機(jī)。大循環(huán)與小循環(huán)冷卻液都是從缸體進(jìn)入、從缸蓋流出，傳統(tǒng)方式是把節(jié)溫器安裝在溫度較高的缸蓋出水管中，如圖。特點：添加冷卻液時氣泡易排出釋放，但是節(jié)溫器在熱起過程中，特別是剛開啟時，因溫度和壓力驟然變化，會產(chǎn)生較長時間的開閉振蕩，直至全開穩(wěn)定狀態(tài)，這樣影響了節(jié)溫器的壽命，也加劇水泵負(fù)載變化。本田車系和德國車系率先革新，將節(jié)溫器布置在缸體進(jìn)水管中，如圖。特點是：大幅度降低節(jié)溫器開閉振蕩現(xiàn)象，縮短了發(fā)動機(jī)的熱起現(xiàn)象，降低油耗，但在添加冷卻液時不易排出氣泡，因此多種車型設(shè)有排氣孔，應(yīng)及時擰開排氣。1.散熱器功用：增大散熱面積，加速水的冷卻。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。散熱器又稱為水箱。2.結(jié)構(gòu)特點：（1）上儲水室和下儲水室裝有進(jìn)水管和出水管（2）減振墊，防止散熱器受振動損壞（三）水冷卻系的零部件---散熱器3.散熱器芯，分為管片式和管帶式，常用后種，結(jié)構(gòu)冷卻管：扁圓形，散熱好，避免結(jié)冰破裂散熱片：增加散熱面積，提高剛度和強度對散熱器的要求：有足夠的散熱面積、材料導(dǎo)熱性能好散熱器芯管片式散熱器,這種散熱器芯強度和剛度都好，耐高壓，但制造工藝較復(fù)雜，成本高。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，制造工藝簡單，成本低，但結(jié)構(gòu)剛度不如管片式大，一般多為轎車發(fā)動機(jī)采用，近年來在一些中型車輛上也開始采用。散熱器芯

目前汽車發(fā)動機(jī)多采用閉式水冷系，這種冷卻系的散熱器蓋具有自動閥門，發(fā)動機(jī)熱態(tài)工作正常時，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。散熱器內(nèi)溫度升高，壓力增大，蒸汽閥開溫度降低時，形成真空，空氣閥開注意：開啟散熱器蓋時，應(yīng)緩慢旋開散熱器蓋冷卻水回收裝置補償水桶/儲水桶，膨脹水箱加注防銹、防凍液的汽車發(fā)動機(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＋儲水箱結(jié)構(gòu)。當(dāng)散熱器內(nèi)溫度升高時，其蓋上的壓力閥打開，冷卻液通過壓力閥通過溢流管進(jìn)入儲水箱；當(dāng)溫度下降時，冷卻液又從儲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。檢查液面和加注冷卻水，安全方便，標(biāo)尺：MAX、MIN，汽車每次維修或保養(yǎng)時，要檢查散熱器-儲水箱功用：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，對空氣產(chǎn)生吸力，使之沿軸向流動?？諝饬饔汕跋蚝笸ㄟ^散熱器芯，使流經(jīng)散熱器芯的冷卻水加速冷卻。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。風(fēng)扇功用：對冷卻水加壓，加速冷卻水的循環(huán)流動，保證冷卻可靠。車用發(fā)動機(jī)上多采用離心式水泵，離心式水泵具有結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、排水量大、維修方便等優(yōu)點。結(jié)構(gòu)和工作原理：葉輪旋轉(zhuǎn)時，在離心力作用下，水被甩向葉輪邊緣，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)水套中，同時，葉輪中心的壓力降低形成真空度，使散熱器中的水被吸入，確保循環(huán)。水泵冷卻強度調(diào)節(jié)裝置是根據(jù)發(fā)動機(jī)不同工況和不同使用條件，改變冷卻系的散熱能力，即改變冷卻強度，從而保證發(fā)動機(jī)經(jīng)常在最有利的溫度狀態(tài)下工作。改變冷卻強度通常有兩種調(diào)節(jié)方式，一種是改變通過散熱器的空氣流量；另一種是改變冷卻液的循環(huán)流量和循環(huán)范圍。冷卻強度調(diào)節(jié)裝置百葉窗是調(diào)節(jié)空氣流量并防止冬季凍壞水箱，多用人工調(diào)節(jié)，也有采用自動調(diào)節(jié)裝置的。自動風(fēng)扇離合器是根據(jù)發(fā)動機(jī)的溫度自動控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)扇風(fēng)量以達(dá)到改變通過散熱器的空氣流量，它不僅能減少發(fā)動機(jī)的功率損失，節(jié)省燃油，而且還能提高發(fā)動機(jī)的使用壽命，降低發(fā)動機(jī)的噪聲(1)改變通過散熱器的空氣流量通常利用節(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)動機(jī)負(fù)荷大小和水溫的高低自動改變水的循環(huán)流動路線，以達(dá)到調(diào)節(jié)冷卻系的冷卻強度。目前多數(shù)發(fā)動機(jī)采用蠟式節(jié)溫器。(2)改變通過散熱器的冷卻水的流量蠟式節(jié)溫器在橡膠管和感應(yīng)體之間的空間里裝有石蠟。常溫時，石蠟呈固態(tài)，閥門壓在閥座上。這時閥門關(guān)閉了通往散熱器的水路，來自發(fā)動機(jī)缸蓋出水口的冷卻水，經(jīng)水泵又流回氣缸體水套中，進(jìn)行小循環(huán)。當(dāng)發(fā)動機(jī)水溫升高時，石蠟逐漸變成液態(tài)，體積隨之增大，從而對反推桿上端頭產(chǎn)生向上的推力，閥門開啟，當(dāng)發(fā)動機(jī)水溫達(dá)到80℃以上時，閥門全開，來自氣缸蓋出水口的冷卻水流向散熱器，而進(jìn)行大循環(huán)。蠟式節(jié)溫器

風(fēng)冷卻系是利用高速空氣流直接吹過氣缸蓋和氣缸體的外表面，把從氣缸內(nèi)部傳出的熱量散發(fā)到大氣中去，以保證發(fā)動機(jī)在最有利的溫度范圍內(nèi)工作。