发动机冷却系统

发动机冷却系统第一节概述第二节水冷系统的主要零部件一、冷却系统的功用使工作中的发动机得到适度的冷却，并保持在最适宜的温度状态下工作。（80~90度）第一节概述二、不正常冷却对发动机工作的影响1、过热燃气在燃烧过程中，气缸内气体温度高2000°，发动机零部件与高温气体接触，将会造成气缸和进气管温度过高，使进入气缸的可燃混合气因受热而膨胀，充气量↓，使得：①充气系数↓，发动机功率↓；②机油因温度过高，粘度↓，严重时，机油变质，影响润滑效果，机件磨损加剧；③各机件因高温而膨胀，破坏了正常的啮合间隙，产生卡死现象。因此发动机应及时冷却。2、过冷①热量散失过多，转变为有用功的热量↓，功率↓；②温度低，机油粘度大，摩擦阻力↑，消耗功率大，起动困难；③燃油不易气化，燃烧不充分，燃油消耗率↑，功率↓；④燃气易凝结（在气缸壁上），流入曲轴箱，不仅燃油消耗率↑，功率↓，而且机油粘度↓，润滑效果变差，机件磨损加剧。三、冷却系统的分类{水冷风冷水冷系与风冷系的优缺点及适用范围结构复杂，成本高冷却效果差，不易控制，噪音大系统水冷系风冷系缺点优点冷却均匀，冷却效果好，易控制结构简单，成本低，不存在“冻水箱”，“开锅”问题四、水冷系统的组成水冷却系统是以水作为冷却介质，把发动机受热零件吸收的热量散发到大气中去。目前汽车发动机上采用的水冷系大都是强制循环式水冷系统，利用水泵强制水在冷却系中进行循环流动。水冷系统由散热器、水泵、风扇、冷却水套、节温器和补偿水桶等组成。冷却水在冷却系内的循环流动路线有两条，一条为大循环，另一条为小循环。所谓大循环是水温高时，水经过散热器而进行的循环流动；而小循环就是水温低时，水不经过散热器而进行的循环流动，从而使水温升高。小循环大循环节温器乙醚折叠筒式节温器主阀门开，侧阀门关主阀门关，侧阀门开冷却系统的大、小循环实质通常利用节温器来控制通过散热器冷却水的流量。节温器装在冷却水循环的通路中（一般装在气缸盖的出水口），根据发动机负荷大小和水温的高低自动改变水的循环流动路线，以达到调节冷却系的冷却强度。当发动机在正常热状态下工作时，即水温高于90℃，节温器阀门打开了通往散热器的通道，同时关闭了通往水泵的旁通管，冷却水全部流经散热器，形成大循环；当冷却水温低于80℃时，节温器阀门关闭了通往散热器的通道，同时打开了通往水泵的旁通管，水套内的水只能由旁通孔流出经旁通管进入水泵，又被水泵压入发动机水套，此时冷却水并不流经散热器，只在水套与水泵之间进行小循环，从而防止发动机过冷；当发动机的冷却水温在80～90℃范围内，通往散热器的通道和通往水泵的旁通管均处于半开闭状态，此时一部分水进行大循环，而另一部分水进行小循环。五、冷却液冷却液：水+防冻剂（乙二醇）汽车发动机中使用的冷却水应是清洁的软水，如雨水，自来水等；而井水、河水等硬水中矿物质含量高，在高温下易生成水垢，不应作为发动机冷却水。为防止在冬季寒冷地区，因冷却水结冰而发生散热器、气缸体、气缸盖变形或胀裂的现象，在冷却水中加入一定量的防冻液以达到降低冰点、提高沸点的目的。第二节水冷系统的主要零部件一、散热器功用：增大散热面积，加速冷却液的冷却。散热器又称为水箱，由上水室、散热器芯和下水室等组成。安装在发动机前的车架横梁上。其作用是将冷却水在水套中所吸收的热量散发至外界大气，使水温下降。上水室散热器盖下水室散热器芯出水管口进水管安装处1、散热器芯（1）管片式空气吹过扁形冷却管和散热片，使管内流动的水得到冷却。管片式散热器因结构刚度较好广为汽车发动机所使用。（2）管带式冷水管与散热带相间排列，在散热带上常开有小孔，以破坏气流在散热带表面上的边界层，提高散热能力。2、散热器的布置3、散热器盖汽车上广泛采用闭式水冷系，该水冷系的散热气盖具有空气——蒸汽阀门，可自动调节冷却系内部压力，提高冷却效果。压力阀真空阀压力阀弹簧真空阀弹簧盖发动机热态正常时，两阀门关闭，将冷却系与大气隔开。因水蒸气的产生使冷却系内的压力稍高于大气压力，提高了冷却水的沸点，改善了冷却效能。当散热器内部压力达到126～137Kpa时，压力阀开启而使水蒸汽从通气孔排出；当水温下降，冷却系内部的真空度低于10～20Kpa时，真空阀打开，空气从通气孔进入冷却系，以防散热器及芯管被大气压瘪。4、补偿水桶加注防冻液的汽车发动机，为了减少冷却液的损失，保证冷却系统的正常工作，采用散热器＋补偿水桶(贮水箱)结构。补偿水桶内部印有两条液面高度标记线，补偿水桶内的液面高度应位于这两种刻线之间。补偿水桶散热器二、水泵水泵的作用对冷却水加压，使之在冷却系中循环流动。汽车上广泛使用离心式水泵。结构紧凑，泵水量大，因故障而停止工作时，不妨碍水在冷却系内部自然循环。离心式水泵工作原理当叶轮旋转时，水泵中的水被叶轮带动一起旋转，在离心力作用下，水被甩向叶轮边缘，然后经外壳上与叶轮成切线方向的出水管压送到发动机水套内。与此同时，叶轮中心处的压力降低，散热器中的水便经进水管被吸进叶轮中心部分。1－水泵壳体2－叶轮3－进水管4－出水管三、风扇功用：风扇通常安排在散热器后面并与水泵同轴。用来提高流经散热器的空气流速和风量，增强散热器的散热能力，同时对发动机其他附件也有一定的冷却作用。特点：车用发动机的风扇有轴流式和离心式。轴流式风扇所产生的风，其流向与风扇轴平行；离心式风扇所产生的风，其流向为径向。轴流式风扇效率高，风量大，结构简单，布置方便。因而在车用发动机上得到了广泛的应用。车用发动机采用轴流式风扇的三种型式结构特点：叶片多用薄钢板压制而成，为4～6片，叶片间夹角一般不相等。叶片与其旋转平面成30°～45°的安装斜角。整体风扇在轿车和轻型载货汽车上应用较多。近年来轿车上还采用了电动风扇。电动风扇很多轿车发动机的水冷系采用电动风扇，尤其横置发动机前轮驱动的汽车更是如此。电动风扇由风扇电动机驱动并由蓄电池供电，所以风扇转速与发动机转速无关。在有些电控系统中，电动风扇由电脑控制。冷却液温度传感器向电脑传输与冷却液温度相关的信号。当冷却液温度达到规定值时，电脑使风扇继电器搭铁，继电器触点闭合并向风扇电动机供电，风扇进入工作。优点：结构简单，布置方便，不消耗发动机功率使燃油经济性得到改善。此外，采用电动风扇不需要检查、调整或更换风扇传动带，因而减少了维修的工作量。1、节温器功用：根据发动机负荷大小和水温的高低自动改变水的循环流动路线，从而控制通过散热器冷却水的流量。节温器装在冷却水循环的通路中，根据发动机负荷大小和水温的高低自动改变水的循环流动路线，以达到调节冷却系的冷却强度。节温器有蜡式和乙醚折叠筒式两种，目前多数发动机采用蜡式节温器。推杆弹簧主阀门石蜡胶管外壳四、冷却强度调节装置石蜡通散热器通暖风来自发动机通向发动机橡胶管副阀门主阀门小循环大循环感温体蜡式节温器工作情况当水温低于358K时，主阀关，副阀开—小循环。当水温高于358K时低于378K时，主阀渐开，副阀渐关—大小循环同时进行。当水温高于378K时，主阀全开，副阀关—大循环。2、风扇离合器功用：减小风扇噪声，改善低温起动性能，节约燃料和降低排放，自动调节发动机的冷却强度。主要有硅油式和电磁式等。冷却水温度不高时，风扇随离合器壳体一起空转打滑；当发动机气流温度超过338K时，离合器处于接合状态，风扇转速提高。当发动机气流温度低于308K时，风扇离合器又回到分离状态。硅油风扇离合器3、风扇温控开关功用：在冷却水温度升高时，其内部的温控介质膨胀而使风扇以高速运转，加速了发动机的冷却；相反，若在冷却水温度降低的时，介质收缩而使风扇低速运转或停下来，实现了对散热器电动机风扇的控制。4、百叶窗功用：通过调节流经散热器的空气量来调节冷却系的冷却强度，使发动机在适宜的温度下工作。有些货车和大客车发动机在散热器前面装有百叶窗，其作用是通过改变吹过散热器的空气流量来调节发动机的冷却强度，以保证发动机经常在适当的温度范围内工作。在发动机冷起动或暖车期间，冷却液的温度较低，这时将百叶窗部分或完全关闭，以减少吹过散热器的空气流量，使冷却液的温度迅速升高。百叶窗可由驾驶人通过驾驶室内的手柄来操纵其开闭，也可用感温器自动控制。