第六章 发动机冷却系统(正)

{ 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
系统
优点
缺点
水冷系
冷却均匀，冷却效 果好，易控制
风冷系
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，即利用水泵提高冷 却液的压力，强制水在冷却系中进行循环 流动。
热器而进行的循
环流动，从而使
水温升高。
大循环
节温器
小循环
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。
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
第六章 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
第一节 概 述
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）
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：
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。
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。
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、冷却风扇
1 、 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。
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。
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。
桑塔纳发动机冷却系示意图
制作：霍志毅 Email：huozhiyi@
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
硅油风扇离合器
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。
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 上水室 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 下水室 散发至外界大气， 使水温下降。
散热器盖
进水管 安装处
出水管口 散热器芯
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。
盖
真空阀弹簧 真空阀
压力阀弹簧 压力阀
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。
五、冷却液
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。
冷却液：水+防冻剂（乙二醇）