第七章-发动机冷却系统

第七章发动机冷却系统第七章发动机冷却系统——冷却系统的功用与组成7.1冷却系统的功用与组成1、冷却系统的功用与组成●功用：使发动机在各种工况下都保持在合适的温度范围内。●类型：风冷与水冷。●水冷系统的组成——为强制循环水冷系统，利用水泵提高冷却液的压力，强制冷却液在发动机中循环流动。第七章发动机冷却系统7.1冷却系统的功用与组成1、冷却系统的功用与组成●水冷系统的组成一般包括水泵、散热器、冷却风扇、节温器、冷却水套、补偿水桶和附加装置。第七章发动机冷却系统7.1冷却系统的功用与组成1、冷却系统的功用与组成●水冷系统中冷却液的循环路径水泵分水管机体水套气缸盖水套节温器散热器水泵散热器进水软管散热器出水软管散热降温增压第七章发动机冷却系统7.1冷却系统的功用与组成1、冷却系统的功用与组成●冷却液的流动●分水管机体水套中装有分水管，或铸造出分水道，其作用是使各气缸的冷却强度均匀。分水管或分水道在每一气缸的水套位置开设出水孔，离水泵越远，出水孔越大。●逆流水冷系统在这种冷却系统中，冷却液先进入气缸盖水套，然后再进入机体水套，方向与前面相反。这样就改善了燃烧室的冷却条件，对汽油机而言，可以适当提高压缩比，对提高发动机的热效率和燃油经济性有利。第七章发动机冷却系统7.1冷却系统的功用与组成1、冷却系统的功用与组成1-散热器2-散热器盖3-补偿水桶4-散热器出水软管5-风扇传送带6-暖风机出水软管7-暖风机芯8-暖风机进水软管9-节温器10-水泵11-冷却风扇12-散热器进水软管13-冷却水套●暖风系统有暖风系统的发动机，冷却液流出发动机后，一部分进入暖风机(第二散热器)，然后流入水泵。暖风机也是一个热交换器。第七章发动机冷却系统7.1冷却系统的功用与组成2、冷却液●冷却液是水与防冻剂的混合物。常用防冻剂是醇类，一般为乙二醇和丙三醇。●使用冷却液的原因在于降低冰点，提高沸点。●国家标准规定，冷却液按冰点分级，确定牌号。●冷却液中还有其它添加剂，如防锈剂和抗泡沫剂。●冷却液的冰点与防冻剂含量有关。第七章发动机冷却系统——水冷系统的主要部件7.2水冷系统的主要部件1、散热器●功用：将冷却液携带的热量传递到大气环境。●组成：进水室、出水室和散热器芯。●冷却液在散热器芯内流动，空气在散热器芯外通过。●热的冷却液由于向空气散热而变冷，冷空气则因为吸收冷却液散出的热量而升温。第七章发动机冷却系统7.2水冷系统的主要部件1、散热器（1）散热器本体A、结构按冷却液流动方向分——横流式。左右水室和横管散热器芯。特点是总体高度低。——纵流式。上下水室和纵管散热器芯。特点是冷却效果好。第七章发动机冷却系统7.2水冷系统的主要部件●有多种结构——管片式——管带式——板式●双列管结构应用较广泛1、散热器（1）散热器本体B、散热器芯第七章发动机冷却系统7.2水冷系统的主要部件（2）散热器盖●功用：封闭冷却系统并调节系统压力。●优点：①提高冷却液沸点，散热器换热效率高，尺寸小；②减少冷却液外溢及蒸发。●工作原理发动机工作时，冷却液温度升高，容积增大，压力升高，顶开压力阀，冷却液膨胀进入补偿水桶；发动机停机后，冷却液收缩使压力下降，当压力下降到大气压以下时，真空阀开启，补偿水桶冷却液进入散热器。1、散热器第七章发动机冷却系统7.2水冷系统的主要部件●有多种结构形式（3）补偿水桶●功用：①储存冷却系统因热膨胀多出的冷却液，并及时向冷却系统补充冷却液；②消除冷却系统中的气泡。●使用时，保持冷却液的液面高度在适当位置。（2）散热器盖1、散热器第七章发动机冷却系统7.2水冷系统的主要部件●有的汽车在散热器前装百叶窗。●百叶窗作用：改变通过散热器的空气流量，调节发动机的冷却强度，以使发动机在合适的温度工作。●在发动机冷启动和暖车期间，冷却液温度较低，将百叶窗部分或完全关闭。●有人工控制方式类型，也有自动控制类型。（4）散热器百叶窗1、散热器第七章发动机冷却系统7.2水冷系统的主要部件2、冷却风扇●功用：当风扇旋转时吸进空气，驱动空气，使空气通过散热器，以加快冷却液的冷却速度，提高散热器的散热能力。●导风罩使风扇3吸进的空气全部通过散热器。第七章发动机冷却系统7.2水冷系统的主要部件2、冷却风扇●叶片形状有两种，圆弧形叶片和翼形叶片。●叶片与旋转平面有一定角度，成30~45°。●叶片数量为4-7片。●叶片的间隔角度不相等有利于减小振动与噪声。（1）风扇●风量与直径、转速、叶片结构形式（形状、叶片数、叶片安装角度）以及导风罩位置等因素有关。第七章发动机冷却系统7.2水冷系统的主要部件2、冷却风扇●由于运行工况和环境条件变化，需要随时调节冷却强度。●功用：根据发动机的热状态，自动调节风扇的转速。●结构：主动轴11固定在风扇带轮上由曲轴驱动。主动板7紧固在主动轴的左端随主动轴一起转动。从动板8、前盖2以及壳体9用螺钉连成一体。风扇15固定在壳体上，壳体则通过滚珠轴承10支撑在主动轴上。前盖与从动板之间的空腔为储油腔，存有高粘度硅油；壳体与从动板之间的空腔为工作腔；从动板上有进油孔A，回油孔B，泄油孔C.（2）硅油风扇离合器第七章发动机冷却系统7.2水冷系统的主要部件2、冷却风扇●工作原理——结合状态：当气温超过65℃，双金属片变形，带动阀片转动，进油孔打开，硅油进入工作腔，主动板的运动可以传给从动板。——分离状态：流过散热器的气温低，感温器操纵阀片将进油孔关闭，贮油腔的硅油不能进入工作腔，硅油不再流入工作腔，先前流入工作腔的硅油在离心力作用下返回储油腔，直到甩空为止。（2）硅油风扇离合器第七章发动机冷却系统7.2水冷系统的主要部件2、冷却风扇（3）电动风扇●为方便布置，容易控制，采取用电动风扇结构。●风扇转速由热敏电阻开关控制。●其它优点：①零件少；②节能；③故障少，维修量减少。●电机直接驱动风扇。●有电子控制方式、电气控制方式和计算机控制方式等。第七章发动机冷却系统7.2水冷系统的主要部件3、节温器（1）功用●节温器是控制冷却液流动路径的自动阀门。●冷却液温度低，节温器关闭，冷却液进行小循环；冷却液温度高，节温器打开，冷却液进行大循环。第七章发动机冷却系统7.2水冷系统的主要部件3、节温器（1）功用●节温器通过控制冷却液流动路径，实现对冷却液温度的控制。第七章发动机冷却系统7.2水冷系统的主要部件3、节温器（2）结构推杆11的一端紧固在带状上支架12上，另一端插入感温体4内的胶管中。感温体支撑在带状下支架13及节温器阀5之间。石蜡第七章发动机冷却系统7.2水冷系统的主要部件3、节温器（3）原理当冷却液温度低于规定值时，节温器感温体内的石蜡呈固态，节温器阀在弹簧的作用下关闭发动机与散热器的通道，冷却液经水泵返回发动机，进行小循环；当冷却液温度达到规定值时，石蜡开始融化变液体，体积随之增大并压迫橡胶管使其收缩。橡胶管收缩的同时对推杆一个向上的推力，推杆对胶管和感温体产生向下的推力使阀门开启。这时冷却液经由散热器和节温器阀门，再经水泵流回发动机。（4）节温器布置●气缸盖出水口布置。结构简单，可排除冷却液中气泡。但容易出现节温器振荡。大多采用这种布置形式。●散热器出水口布置。减轻甚至消除节温器振荡，冷却液温度控制精确。但结构复杂，成本高。第七章发动机冷却系统7.2水冷系统的主要部件4、水泵●功用：对冷却液加压，使其具有流动的能量，保证其在冷却系统中循环流动。（1）水泵工作原理●离心式水泵。叶轮旋转，带动冷却液，在离心力作用下，冷却液流向叶轮边缘，叶轮的动能被转化冷却液的压力能，然后从出水口流出。（2）结构●叶轮材料：铸铁、工程塑料和铸铝。●水泵壳：可单独制造，也可和发动机机体合铸。单独制造时，材料一般为铸铁或铸铝。第七章发动机冷却系统7.2水冷系统的主要部件4、水泵（2）结构●叶轮形式：圆盘上直接铸出径向直叶片或后弯叶片。●水泵实例第七章发动机冷却系统7.2水冷系统的主要部件4、水泵（3）水泵驱动●曲轴通过V形带驱动，在配气正时机构前端布置水泵皮带轮；●曲轴通过凸轮轴驱动；●曲轴通过水泵齿轮驱动；●曲轴通过正时齿形带驱动。5、变速器机油冷却器●放置于散热器出水室中的一根冷却管。第七章发动机冷却系统7.2水冷系统的主要部件6、软管●为方便安装，使连接冷却系统各个部件容易。●管端依靠卡箍保证密封。卡箍有多种形式。第七章发动机冷却系统——风冷系统7.3风冷系统风冷发动机利用大流量风扇使高速空气流直接吹过气缸盖和汽缸体的外表面。1、风冷发动机的特点（1）环境适应能力强；（2）热负荷高；（3）暖机时间短；（4）维修简便。2、风冷系统的布置第七章发动机冷却系统7.3风冷系统3、冷却风扇●有径流式和轴流式。●轴流式冷却风扇有动、静两组叶片。●静叶轮内装液力耦合器。●静叶轮为铝合金精密压铸件。●静、动叶片都是翼形断面叶片。第七章发动机冷却系统7.3风冷系统4、冷却强度的调节●为保持发动机在各种工况都能在合适的温度范围工作，必须调节冷却强度。温控阀直接装在排气管上，直接感知排气温度的变化。当负荷增加时，排气温度升高，温控阀开度增大，进入液力耦合器的油量增多，风扇转速增高，风量增强，冷却强度增强；反之，当负荷减小时，冷却强度减弱。第七章发动机冷却系统——实例(VOLVOTD520柴油机)CoolantfromradiatorThermostathousingCoolantcirculationpumpOilcoolerCoolinglinersCoolingcylinderheadCoolanttoradiator第七章发动机冷却系统实例第七章发动机冷却系统实例FromRadiatorToRadiatorExpansiontankAirbleedThermostathousing本章小结1、本章介绍发动机冷却系统的组成和主要部件的结构与功用，包括：散热器、水泵、冷却风扇和电动风扇。2、本章还介绍了风冷系统的实例。3、本章重点是：发动机冷却系统的组成；冷却系统主要部件的结构、功用与特点。思考题1.什么是闭式水冷系统？有开式水冷系统吗？2.补偿水桶、散热器盖和节温器的作用各是什么？3.节温器可以安装在那里？各有什么优缺点？4.节温器失效不能打开会产生什么结果？5.硅油离合器的作用是什么？6.为什么要调节冷却强度？水冷却系统有那些调节冷却强度的措施？各有何优缺点？7.风冷系统有何特点？再见