第六章 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系

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1、第七章第七章 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系構(gòu)造與維修發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系構(gòu)造與維修第一節(jié)第一節(jié) 概述概述一、冷卻系作用：一、冷卻系作用：發(fā)動(dòng)機(jī)在燃燒過(guò)程中，汽缸內(nèi)氣體的溫度可高達(dá)20732273K。直接與燃燒的氣體接觸的零件強(qiáng)烈受熱，如不采取適當(dāng)?shù)拇胧┦怪档蜏囟龋瑒t其中運(yùn)動(dòng)機(jī)件將可能因受熱膨脹而破壞正常間隙，或因潤(rùn)滑油在高溫下失效而使機(jī)件卡死，各機(jī)件也可能因高溫而導(dǎo)致其機(jī)械強(qiáng)度降低甚至損壞。因此，必須在發(fā)動(dòng)機(jī)上設(shè)置冷卻系。冷卻系的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時(shí)散發(fā)出去，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在最適宜的溫度下工作。二、發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)冷或過(guò)熱的危害二、發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)冷或過(guò)熱的危害 冷卻不足，會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)充氣量下降而影響發(fā)動(dòng)

2、機(jī)功率輸出。對(duì)汽油機(jī)來(lái)說(shuō)，還可能造成早燃、爆燃和表面點(diǎn)火等不正常燃燒；同時(shí)過(guò)高的溫度會(huì)使?jié)櫥偷酿ざ冉档?，?dǎo)致機(jī)件磨損加劇。冷卻過(guò)度則會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過(guò)低，使燃料燃燒后產(chǎn)生的熱量散失過(guò)多，轉(zhuǎn)變成有用功的熱量過(guò)少，并使可燃混合氣形成條件變差，使燃料蒸發(fā)困難，從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，油耗增加；同時(shí)還會(huì)因潤(rùn)滑油黏度增大而造成潤(rùn)滑不良，加劇機(jī)件的磨損。三三、冷卻系種類、冷卻系種類 風(fēng)冷系統(tǒng)和水冷系統(tǒng)兩大類風(fēng)冷系統(tǒng)和水冷系統(tǒng)兩大類，現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)采用水冷系統(tǒng)?，F(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)采用水冷系統(tǒng)。1 1.風(fēng)冷系統(tǒng)風(fēng)冷系統(tǒng) 是用空氣作為冷卻介質(zhì)，將受熱零件的熱量直接散發(fā)到大氣中去。采用風(fēng)冷系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，為了增大散熱面積，一

3、般在汽缸體和汽缸蓋上制有許多散熱片。發(fā)動(dòng)機(jī)利用車輛前進(jìn)中的空氣流，或特設(shè)的風(fēng)扇鼓動(dòng)空氣，吹過(guò)散熱片，將熱量帶走。風(fēng)冷系圖風(fēng)冷系圖2 2.水冷系統(tǒng)水冷系統(tǒng) 以水或防凍液（統(tǒng)稱為冷卻液）為冷卻介質(zhì)，靠冷卻液的循環(huán)流動(dòng)將高溫機(jī)件的熱量帶走，再將熱量散發(fā)到大氣中。水套是直接鑄造在汽缸體和汽缸蓋內(nèi)相互連通的空腔，水套通過(guò)橡膠軟管與固定在發(fā)動(dòng)機(jī)前端的散熱器相連，形成封閉的冷卻水循環(huán)通路。水泵安裝在水套與散熱器之間。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，水套和散熱器內(nèi)充滿冷卻水，曲軸通過(guò)V帶驅(qū)動(dòng)水泵工作，使冷卻水在水套與散熱器之間循環(huán)流動(dòng)；冷卻水流經(jīng)汽缸體和汽缸蓋內(nèi)的水套時(shí)，帶走發(fā)動(dòng)機(jī)熱量使發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻，而流經(jīng)散熱器時(shí)將熱量散發(fā)到大

4、氣中。風(fēng)扇安裝在水泵軸上，水泵工作時(shí)，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生強(qiáng)大的吸力，以增大流經(jīng)散熱器的空氣流量和速度，加強(qiáng)散熱器的散熱效果。在一些發(fā)動(dòng)機(jī)上，采用風(fēng)扇離合器或電動(dòng)風(fēng)扇來(lái)控制風(fēng)扇的工作狀態(tài)，以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作情況調(diào)節(jié)冷卻強(qiáng)度。百葉窗安裝在散熱器前面，由駕駛員控制其開(kāi)度，以控制流經(jīng)散熱器的空氣量，調(diào)節(jié)冷卻強(qiáng)度。四、冷卻液四、冷卻液 冷卻液是水與防凍劑的混合物。水的沸點(diǎn)低，易蒸發(fā)，需經(jīng)常添加；不宜添加河水、井水等含礦物質(zhì)的水，以免產(chǎn)生水垢，使冷卻系統(tǒng)散熱不良。純凈水在0時(shí)結(jié)冰。水結(jié)冰時(shí)體積膨脹，可能將機(jī)體、氣缸蓋和散熱器脹裂。所以需放去水過(guò)夜。為了適應(yīng)冬季行車的需要，在水中加入防凍劑制成冷卻液以防止循環(huán)冷卻

5、水的凍結(jié)。最常用的防凍劑是乙二醇。在水中加入防凍劑還同時(shí)提高了冷卻液的沸點(diǎn)。因此，防凍劑有防止冷卻液過(guò)早沸騰的附加作用。防凍劑中通常含有防銹劑和泡沫抑制劑。防銹劑可延緩或阻止發(fā)動(dòng)機(jī)水套壁及散熱器的銹蝕或腐蝕。冷卻液中的空氣在水泵葉輪的攪動(dòng)下會(huì)產(chǎn)生很多泡沫，這些泡沫將妨礙水套壁的散熱。泡沫抑制劑能有效地抑制泡沫的產(chǎn)生。在使用過(guò)程中，防銹劑和泡沫劑會(huì)逐漸消耗殆盡，因此，定期更換冷卻液是十分必要的。第二節(jié)第二節(jié) 水冷系統(tǒng)的基本組成水冷系統(tǒng)的基本組成 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的水冷系統(tǒng)均為強(qiáng)制循環(huán)水冷系統(tǒng)，即利用水泵提高冷卻液的壓力，強(qiáng)制冷卻液在發(fā)動(dòng)機(jī)中循環(huán)流動(dòng)。這種系統(tǒng)包括水泵、散熱器、冷卻風(fēng)扇、節(jié)溫器、補(bǔ)償水桶

6、、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體和氣缸蓋中的水套以及其他附加裝置等。為了控制冷卻水溫度，冷卻系中設(shè)有冷卻強(qiáng)度調(diào)節(jié)裝置，如百葉窗、節(jié)溫器和風(fēng)扇離合器等。發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)制循環(huán)式水冷系圖發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)制循環(huán)式水冷系圖一、散熱器一、散熱器 1.1.功能功能 利用流進(jìn)散熱器芯縫隙中空氣流來(lái)帶走散熱器中冷卻液熱利用流進(jìn)散熱器芯縫隙中空氣流來(lái)帶走散熱器中冷卻液熱量，達(dá)到降低冷卻液溫度的目的。量，達(dá)到降低冷卻液溫度的目的。2.2.構(gòu)造構(gòu)造 上貯水室上貯水室 下貯水室下貯水室 散熱器芯組成散熱器芯組成散熱器結(jié)構(gòu)圖散熱器結(jié)構(gòu)圖二、膨脹水箱二、膨脹水箱 1.1.作用作用 冷卻液通過(guò)膨脹水箱使冷卻系成為一個(gè)封閉系統(tǒng)，從而避免了冷卻液因蒸發(fā)而導(dǎo)致耗損

7、，冷卻液面高度可保持不變。將冷卻系統(tǒng)中水氣分離，增大水泵的泵水量和減小水泵和水套內(nèi)部穴蝕。2.2.工作特點(diǎn)工作特點(diǎn) 如圖所示如圖所示膨脹水箱示意圖膨脹水箱示意圖三、散熱器蓋三、散熱器蓋 1.1.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 蒸汽閥、空氣閥 2.2.作用作用 提高冷卻水沸點(diǎn)（108120）提高冷卻效果 防止冷卻水量減少 3.3.工作特點(diǎn)工作特點(diǎn) 當(dāng)散熱器內(nèi)壓力大于蒸汽閥彈簧壓力時(shí)，蒸汽閥開(kāi)啟，水蒸氣從蒸汽排出管排出。當(dāng)散熱器內(nèi)冷卻水冷卻收縮而形成真空時(shí)，空氣閥開(kāi)啟，讓空氣進(jìn)入水箱內(nèi)，防止水箱內(nèi)受真空吸力作用而造成散熱器受損。散熱器蓋圖散熱器蓋圖五、水泵五、水泵1.1.功能功能 使冷卻液能進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)水套內(nèi)進(jìn)行循環(huán)，以

8、提高發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻效果。2.2.構(gòu)造構(gòu)造 水泵葉輪、水泵軸及軸承、水泵外殼、水封等組成。AUDIAUDI水泵結(jié)構(gòu)示意圖水泵結(jié)構(gòu)示意圖3.3.工作原理工作原理 當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，水泵中的冷卻液被輪葉帶動(dòng)一起旋轉(zhuǎn)，在離心當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，水泵中的冷卻液被輪葉帶動(dòng)一起旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下，冷卻液向葉輪的邊緣甩出，并且沿切線方向從出水管處力作用下，冷卻液向葉輪的邊緣甩出，并且沿切線方向從出水管處被壓送到發(fā)動(dòng)機(jī)水套內(nèi)產(chǎn)生循環(huán)。被壓送到發(fā)動(dòng)機(jī)水套內(nèi)產(chǎn)生循環(huán)。同時(shí)，葉輪中心處的壓力下降，散熱器中的冷卻液經(jīng)進(jìn)水管吸同時(shí)，葉輪中心處的壓力下降，散熱器中的冷卻液經(jīng)進(jìn)水管吸入到葉輪中心。入到葉輪中心。水泵工作原理圖水泵工作原理

9、圖六、風(fēng)扇六、風(fēng)扇 1.1.功能：增加通過(guò)散熱器的空氣量，使流過(guò)散熱器的冷卻液功能：增加通過(guò)散熱器的空氣量，使流過(guò)散熱器的冷卻液溫度迅速下降，提高冷卻效果。溫度迅速下降，提高冷卻效果。2.2.構(gòu)造：目前轎車水冷發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛采用螺旋漿式風(fēng)扇，其葉構(gòu)造：目前轎車水冷發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛采用螺旋漿式風(fēng)扇，其葉片多用塑料或鋁合金鑄成翼形斷面。片多用塑料或鋁合金鑄成翼形斷面。3.3.風(fēng)扇控制：由裝在散熱器一側(cè)的熱敏開(kāi)關(guān)和點(diǎn)火開(kāi)關(guān)控制風(fēng)扇控制：由裝在散熱器一側(cè)的熱敏開(kāi)關(guān)和點(diǎn)火開(kāi)關(guān)控制。風(fēng)扇控制原理：風(fēng)扇控制原理：（1）當(dāng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ON時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)已達(dá)到工作溫度，使溫度開(kāi)關(guān)也在ON位置時(shí)，繼電器線圈形成回路，從而建立磁場(chǎng)，

10、將觸點(diǎn)閉合，大電流從蓄電池流進(jìn)風(fēng)扇馬達(dá)，使風(fēng)扇開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，加強(qiáng)冷卻。（2）點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ON時(shí)，但發(fā)動(dòng)機(jī)未達(dá)到工作溫度，溫度開(kāi)關(guān)處于OFF位置，繼電器線圈無(wú)法建立磁場(chǎng)，故風(fēng)扇馬達(dá)無(wú)電流通過(guò)不轉(zhuǎn)。（3）點(diǎn)火開(kāi)關(guān)OFF時(shí)，不管溫度開(kāi)關(guān)ON或OFF，因無(wú)電源供應(yīng)，繼電器OFF，風(fēng)扇馬達(dá)不轉(zhuǎn)。風(fēng)扇控制圖風(fēng)扇控制圖七、風(fēng)扇離合器七、風(fēng)扇離合器 1.1.功能功能 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度自動(dòng)控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，改變通過(guò)散熱器的根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度自動(dòng)控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，改變通過(guò)散熱器的空氣量，實(shí)現(xiàn)冷卻強(qiáng)度的自動(dòng)調(diào)節(jié)?？諝饬?，實(shí)現(xiàn)冷卻強(qiáng)度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。減少發(fā)動(dòng)機(jī)功率消耗，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲減少發(fā)動(dòng)機(jī)功率消耗，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲。2.2.種類種類

11、 硅油式硅油式 電磁式電磁式 機(jī)械式機(jī)械式3.3.硅油式風(fēng)扇離合器構(gòu)造硅油式風(fēng)扇離合器構(gòu)造 主動(dòng)軸、水泵軸主動(dòng)軸、水泵軸 主動(dòng)板、從動(dòng)板主動(dòng)板、從動(dòng)板 前蓋、殼體、風(fēng)扇前蓋、殼體、風(fēng)扇工作室、進(jìn)油孔、閥片工作室、進(jìn)油孔、閥片風(fēng)扇離合器圖風(fēng)扇離合器圖4.4.工作過(guò)程工作過(guò)程n 當(dāng)流進(jìn)散熱器的空氣溫度升高時(shí)，雙金屬熱敏彈簧受熱變形，迫使閥片軸相對(duì)于從動(dòng)板轉(zhuǎn)動(dòng)，而閥片與閥片軸固定在一起，從而帶動(dòng)閥片轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)油孔打開(kāi)，硅油進(jìn)入到工作室。n 在主動(dòng)板和從動(dòng)板之間的縫隙中有了硅油后，主動(dòng)板利用硅油的粘性帶動(dòng)從動(dòng)板和風(fēng)扇一起轉(zhuǎn)動(dòng)。風(fēng)扇離合器處于接合狀態(tài)，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速逐漸升高。八、節(jié)溫器八、節(jié)溫器 1.1.功能功

12、能 節(jié)溫器安裝在水套出水口處，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度，它可自動(dòng)控節(jié)溫器安裝在水套出水口處，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度，它可自動(dòng)控制通向散熱器和水泵的兩個(gè)冷卻水通路，以調(diào)節(jié)冷卻強(qiáng)度。制通向散熱器和水泵的兩個(gè)冷卻水通路，以調(diào)節(jié)冷卻強(qiáng)度。2.2.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)2024/2/7第31頁(yè)節(jié)溫器實(shí)物圖節(jié)溫器實(shí)物圖3.3.節(jié)溫器工作原理節(jié)溫器工作原理 發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度低（70以下）時(shí)，節(jié)溫器自動(dòng)關(guān)閉通向散熱器的通路，而開(kāi)啟通向水泵的通路，從水套流出的冷卻水直接通過(guò)軟管進(jìn)入水泵，并經(jīng)水泵送入水套在進(jìn)行循環(huán)，由于冷卻水不經(jīng)散熱器散熱，可使發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度迅速升高，此循環(huán)路線稱為小循環(huán)。發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度高（80以上）時(shí)，節(jié)溫器自動(dòng)關(guān)閉通向水泵的通路，而開(kāi)啟通向散熱器的通路，從水套流出的冷卻水經(jīng)散熱器散熱后再由水泵送入水套，提高了冷卻強(qiáng)度，以防止發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱，此循環(huán)路線稱為大循環(huán)。2024/2/7第33頁(yè)水冷卻系的大、小循環(huán) (1)水冷卻系的大循環(huán)：冷卻水經(jīng)水泵水套節(jié)溫器散熱器，又經(jīng)水泵壓入水套的循環(huán)，其水流路線長(zhǎng)，散熱強(qiáng)度大，稱水冷卻系的大循環(huán)。(2)水冷卻系的小循環(huán)：冷卻水經(jīng)水泵水套節(jié)溫器后不經(jīng)散熱器，而直接由水泵壓入水套的循環(huán)，其水流路線短，散熱強(qiáng)度小，稱水冷卻系的小循環(huán)。