第八章发动机冷却系案例

（2）管带式 采用冷却管和散热带沿纵向间 隔排列的方式，散热带上的小 孔是为了破坏空气流在散热带 上形成的附面层，使散热能力 提高。这种散热器芯散热能力 强，制造工艺简单，成本低， 但结构刚度不如管片式大，一 般多为轿车发动机采用，近年 来在一些中型车辆上也开始采 用。
（3）板式
组成：由金属薄板焊合
四、散热器百叶窗
1. 作用：在冷却水温度较低时改变吹过 散热器的空气流量，从而控制冷却强度。 2. 操作：百叶窗安装在散热器前面，它 是由许多片活动挡板组成的。挡板垂直或水 平安装，由驾驶员通过装在驾驶室内的手柄 操纵调节挡板的开度，也可用感温器自动控 制。
五、 冷却风扇
1. 风扇的功用及结构 位置：风扇装在发动机与散热器之间，与水泵同轴驱
桑塔纳发动机冷却系示意图
四、冷却水路
节温器
水套
§8.2 水冷系统主要零部件的
构造和工作原理
一、散热器
1. 分类：
纵流式
横流式 1-上水室；2-进水管； 3-散热器芯；4-散热器盖； 5-下水室；6-出水管
2. 组成： 进水室、 出水室、 散热器芯等
3.散热器芯 由许多冷却管和散热片组成，对于散热器芯应该 有尽可能大的散热面积。
优点：散热效果好，制造简单，质量轻，成本低。 缺点：刚度差。
二、散热器盖
汽车发动机强制循环水冷系，用散热器盖 严密地盖在散热器加冷却液口上，使水冷系成为 封闭系统，通常称这种水冷系为闭式水冷系。
作用：密封水冷系并调节系统的工作压力。 工作原理：冷却液 散热器 压力阀－补偿水桶 冷却液－补偿水桶－真空阀－散热器
真空阀开启
真空阀
压力阀开启
压力阀
三、补偿水桶
工作时冷却液的温度逐渐升高,容积膨 胀, 压力增高。当压力超过预定值时，压力 阀开启，一部分冷却液经溢流管流入补偿 水桶，以防止冷却液胀裂散热器。当发动 机停机,冷却液的温度下降，压力降低。当 压力降到大气压力以下出现真空时，真空 阀开启，补偿水桶内的冷却液部分地流回 散热器，可以避免散热器被大气压力压坏。
பைடு நூலகம்
具体结构： (1)目前汽车水冷发动机上常用螺旋桨式风扇。 (2)风扇叶片材料有钢板、塑料和铝合金。为了 减轻振动噪声，叶片间夹角不等。 (3)叶片数：4～6片。 (4)叶片与叶轮旋转平面之间有一偏扭角，偏扭 角可为定值（30°— 50°），也可制成变偏扭 角。因风扇旋转时叶和叶尖的气流速度外大内 小，为了提高风扇的效率，叶片从叶根到叶尖 偏扭角逐渐减小。
二、分类
三、组成
汽车发动机的冷却系为强制循环水冷系，即利 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。
水泵：对冷却液体加压 散热器：热量交换场所 冷却风扇：强力抽吸，使空气从前向后高速流 过散热器 冷却强度调节装置：如百叶窗、节温器和风扇 离合器 补偿水桶、发动机机体和气缸盖中的水套 暖风机：第二个散热器，充分利用能源。
水冷式发动机保持正常工作： 冷却水的温度：353K~363K(80℃~90℃) 气缸壁温度：473K~573K(200℃~300℃)； 气缸盖、活塞顶部的温度： 573K~673K(300℃~400℃)； 润滑油的温度：343K~363K(70℃~90℃)， 风冷式发动机: 铝气缸壁的温度:423K~453K(150℃~180℃) 铝气缸盖的温度: 433K~473K(160℃~200℃)
冷却液在散热
器芯内流动，
空气在散热器 芯外流动
（1）管片式 冷却管的断面大多为扁圆形， 它连通上、下水室，是冷却水 的通道。和圆形断面的冷却管 相比，不但散热面积大，而且 万一管内的冷却水结冰膨胀， 扁管可以借其横断面变形而避 免破裂。采用散热片不但可以 增加散热面积，还可增大散热 器的刚度和强度。这种散热器 芯强度和刚度都好，耐高压， 但制造工艺较复杂，成本高。
动。风扇用螺钉安装在水泵轴前端的皮带轮或凸缘盘 上。 功用：提高流经散热器的空气流速和流量，以增强散 热器的散热能力并冷却发动机附件。 当风扇旋转时吸进空气，使其通过散热器，以增 强散热器的散热能力，加速冷却液的冷却。
结构型式： 多采用低压头、大风量、高效率的轴流式风扇， 即风扇旋转时，空气沿着风扇旋转轴的轴线方向流动。 在风扇外围装设导风罩3，使风扇4吸进的空气全部通 过散热器1，以提高风扇效率。 风扇的扇风量主要与风扇直径、转速、叶片形状、 叶片安装角及叶片数有关。叶片的断面形状有圆弧形 和翼形两种。
1. 发动机过热的危害 （1）降低充气效率，使发动机功率下降； （2）早燃和爆燃的倾向加大，使零件因 承受额外冲击性负荷而造成早期损坏； （3）运动件的正常间隙被破坏，运动阻 滞，磨损加剧，甚至损坏； （4）润滑情况恶化，加剧了零件的摩擦 磨损； （5）零件的机械性能降低，导致变形或 损坏。
2. 发动机过冷的危害
（1）进入气缸的混合气(或空气)温度太低， 可燃混合气品质差，使点火困难或燃烧迟缓， 导致发动机功率下降，燃料消耗量增加。 （2）燃烧生成物中的水蒸汽易凝结成水 而与酸性气体形成酸类，加重了对机体和零 件的侵蚀作用； （3）未汽化的燃料冲刷和稀释零件表面 (气缸壁、活塞、活塞环等)上的油膜，使零件 磨损加剧。 （4）润滑油黏度增大，流动性差，造成 润滑不良，加剧机件磨损，增大功率消耗。
有压力阀和真空阀的散热器盖，紧盖在加水 口上。由于在一般情况下，两阀均在弹簧力作用 下处于关闭状态，故上贮水室与通大气的蒸汽排 出管隔开。 当散器中压力升高到一定数值（一般 0.126~0.137MPa，在此压力下冷却系内水的沸 点可达108℃）压力阀便开启而使水蒸汽顺管排 出。（目前轿车的散热器盖的压力阀开启压力设 计得更高，比如桑塔纳，可达到0.2MPa，水沸 点为120 ℃ 。） 当水的温度下降，冷却系中产生的真空度达 一定数值（一般为0.099~0.087MPa），真空阀 即行开启，空气即从管进入冷却系，以防止水管 及贮水室被大气压瘪。
第八章 发动机冷却系
§8.1 概述 一、功用
维持发动机在各种工况下均在最适宜的温度 内工作，既要防止发动机过热，也要防止冬季发 动机过冷，以使发动机工作可靠，并得到良好的 动力性和经济性。 发动机工作时，由于燃料的燃烧，气缸内气 体温度高达2200K~2800K(1927℃~2527℃)，大 约1/3做功转变为机械能，其余大部分随 废气排 出，剩余则被发动机零件吸收，使发动机零部件 温度升高，特别是直接与高温气体接触的零件。