《汽车构造课件》 冷却系统

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、河水等硬水中含有矿物质，在高温下易 生成水垢，不能作为发动机冷却水。
2、防冻液
功用：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。
乙二醇或丙二醇来降低冷却液的冰点
当发动机在正常热状态下工作时，即水温高于80℃，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 70℃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70～80℃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。
功用：自动控制水流量和循环路线，调节水温 分类 ⑴ 蜡式：可靠寿命长 ⑵ 皱纹筒式：可靠性差，工艺复杂
蜡式节温器
皱纹筒式节温器
变更水的循环路线（节温器）
节温器装在冷却水
推杆
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
弹簧
式和乙醚皱纹筒式两
1.乙二醇是无色略有甜味的粘性液体，沸点为197摄氏度，可 以与任何比例混合
2.丙二醇溶液，也可以与冷却水按一定比例混合形成混合液， 常加入防腐剂、着色剂。
水冷系组成及主要部件
一、水冷系的组成
水冷却系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，利 用水泵强制水在冷却系中进行循环流动。
补偿水桶
目前大多数发动机都采用了防冻液 作为冷却液。防冻液冰点很低，可 避免冬季使用中因结冰而导致散热 器、缸体和缸盖被胀裂的现象；防 冻液的沸点也要比水高，更有利于 发动机的正常工作。为防止防冻液 的损失，冷却系设置了补偿水桶， 对散热器内的防冻液起到自动补偿 的作用。
补偿水桶设置于散热器一侧，通过 橡胶水管与散热器加水口处的出气 口相连。当冷却液受热膨胀至散热 器盖的蒸气阀打开时，部分冷却液 随着高压蒸气通过水管进入补偿水 桶；而当温度降低、散热器内产生 真空时，补偿水桶内的冷却液及时 回流散热器。 ·
盖出水口的冷却水，经水泵又流回 气缸体水套中，进行小循环冷却方 式。 当发动机水温低于76ºc时，节温器 主阀门关闭，副阀门打开，冷却水 不流经散热器，只是在水套与水泵 之间循环，称为发动机的小循环冷 却方式，可加快冷起动后暖机过程。
当发动机水温升高时，石蜡逐渐变 成液态，其体积膨胀，迫使胶管压 缩，而对推杆锥状端头产生向上举 力，但推杆上端固定，因此其反作 用力迫使胶管、节温器外壳向下移 动，主阀门逐渐开大，副阀门逐渐 关小。当发动机水温高于76ºc时， 主阀门开启，水温超过86 ºc时，主 阀门完全打开，副阀门完全关闭。 此时来自气缸盖出水口的冷却水沿 出水管全部进入散热器，称为发动 机的大循环冷却方式。
广泛用于汽车 发动机
风冷系
冷却效果差，噪音大，功耗大
基本淘汰
冷却水的选择 软水：环矿物质较少 硬水：易产生水垢、而阻塞水道。破坏水的冷却循环，使发 动机过热
七、冷却液的特点和选用：
１、冷却水的选择： ２、防冻液： ３、冷却液：防腐，防结垢，防氧化，防冻，提高沸点等功 能。
八、冷却水和防冻液
1、冷却水
(5)零件的机械性能降低，导致变形或损坏。
{ 三、冷却系的分类
水冷 风冷(由于冷却不足，已被淘汰)
➢水冷系 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。
➢风冷系 是以空气作为冷却 介质，把发动机受热 零件吸收的热量散发 到大气中去。
四、正常冷却时的发动机温度
系统
温度范围
水冷系 气缸盖内冷却水温度在80~100℃, 缸壁的温度不超 过200~300℃，缸盖的温度大约为300~400℃。
（2）管带式 由若干扁平冷却管组成 水管与散热器相间排列，在散热器带上常开有形似百叶窗的孔， 以破坏气流在散热器表面上的附面层，提高散热能力。
管片式
管带式
散热器盖
汽车上广泛采用闭式水冷系，该水冷系的三热气 盖具有空气——蒸汽阀，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
3、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。
2、泵水原理（离心式）
叶轮旋转，边缘甩 水，中心真空吸水
3、离心式水泵构 造
泵壳：进水口与旁 通口、出水口（492Q 在水泵支架上）
检视孔
泵轴、叶轮与轴承
水封：胶木垫、橡胶 水封（6102Q为陶瓷石墨水封）
弹簧
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。
强制式水冷系组成
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。 大循环
节温器
小循环
冷却系的大小循环实质
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。
散热器盖：复式 活门—闭式水冷 系
作用：
密封冷却系统，减少了冷却液的散失，使冷却系统内 水、气分离，保持压力稳定。避免空气不断进入，给 冷却系统内部造成氧化、穴蚀。
材料：
塑料
黄铜 铝 结构：
常用散热器芯的结构型式
（1）管片式 由若干扁形或圆形冷却管组成。 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。
蜡式节温器工作情况
小 循 环
大 循 环
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。
1、构造：壳与支架、主副阀门、皱纹筒 2、工作原理 <70℃ 主阀门关 副阀门开 小循环 >83℃ 主阀门开 副阀门关 大循环 70～83℃ 主阀门渐开 副阀门渐关 大小循环
种，目前多数发动机
外壳
采用蜡式节温器。
主阀门
石蜡 胶管
⑴ 构造 壳与支架 、阀门、
膨胀筒:橡胶、芯、 感应体、石蜡 ⑵ 工作原理 <76℃ 固体石蜡体 积小 副阀开 水经旁 通管小循环 >89℃ 液体石蜡体 积大 主阀开 水流散 热器大循环 76～89℃ 副阀渐 关 主阀渐开 大小 循
节温器结构与工作原理
项目七 冷却系统
任务一 水冷系
一、冷却系功用 使发动机得到适度的冷却， 并保持其在最适宜地温度范围内工作。
二、不正常冷却对发动机的影响
冷却程度 过冷 过热
后果
(1)发动机若过冷，则散热损失增加；
(2)对柴油机，机油粘度较大 ，摩擦功率损失较大，导致发 动机动力性、经济性指标也降低；对汽油机，已汽化 的燃油又凝结并流到曲轴箱，稀释了机油而影响润滑， 结果也使发动机动力性、经济性指标下降；
气缸盖和气缸壁的温度分别为423～453K和
风冷系 433～473K.（0度＝－273K）
五、水冷系与风冷系的优缺点及适用范围
系统
优缺点比较
适用范围
水冷系
水冷系的优点：冷却效果好，布 置紧凑，使用方便，噪声小。： 目前的水冷系一般由水泵强制给 水（或冷却液）在冷却系中进行 循环流动，故称强制循环水冷系
节温器分蜡式节温器与折叠式 节温器两种。 蜡式节温器又分单阀型与双阀型， 如图7-16所示是东风EQ6100-1型 发动机单阀型蜡式节温器结构示 意图。推杆3的上端固定于支架1 的中心处，下端插入胶管5的中心 孔中。胶管与节温器外壳7之间形 成的腔体内装满精致石蜡4。常温 时，石蜡呈固态，弹簧8将主阀门 2推向上方，使之压紧在阀座上， 主阀门关闭，副阀门6上移而开启， 来自发动机气缸
1-散热器盖 2-上贮水室 3-导风罩 4-散热器总成 5-下贮水室 6-散热器出管 7-散热器进水管 8-补偿水桶
2、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。它具有结构紧 凑、泵水量大及因故障 而停止工作时，不妨碍 水在冷却系内部自然循 环等优点。
1、作用：对水加压， 强制水的循环
风扇常和发动机 一起由曲轴带轮通 过V带驱动。为调 节V带的张紧程度， 通常将发电机的支 架做成可调节的。
可调节支架
风扇的驱动V带张紧装置
作用：
风扇是发动机功率的消耗者，最大时约为发动 机功率的10%。为了降低风扇功率消耗，减少噪 声和磨损，防止发动机过冷，降低污染，节约燃 料，多采用风扇离合器。
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， 蒸汽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，空气阀打开，空 气从通气孔进入冷却系，以 防散热器及芯管被大气压瘪。
水冷却系的组成：水套，水泵，散热器，导风圈， 水管，水温表，感温器，节温器，百叶窗等。其 中最主要的三大部件是：散热器，水泵，风扇。
水泵 节温器 补偿水桶
（CA1091） 散热器 风扇 水套 水温表 分水管（492Q） 百叶窗
水冷系由散热器、水泵、风扇、冷却水套 和温度调节装置等组成。
风扇
对空气产生吸力，使之沿轴向流动 结构：由前盖、壳体、主动板、从动板、阀片、主动轴、双金属感温器、阀片
轴、轴承、风扇等组成。
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。
一般水冷系的冷却水都是由机体流进，从气缸盖流出。 大多数节温器布置在气缸盖出水管路中，如前所述。这种 布置方式的优点是结构简单，容易排除水冷系中的气泡。 其缺点是节温器在工作时会产生振荡现象。例如，在冬季 起动发动机时，由于冷却水温度低，节温器关闭。冷却水 在进行小循环时，温度很快升高，节温器开启。与此同时， 散热器内的低温冷却水流入机体，使冷却水又冷了下来， 节温器重新关闭，等到冷却水再度升高，节温器又再次打 开，直到全部冷却水的温度稳定之后，节温器才趋于稳定 不再反复开闭。这种现象称为节温器的振荡现象。当出现 这种现象时，将增加汽车的燃油消耗量。
(3)发动机过冷，进入气缸wenku.baidu.com混合气或空气温度低而点燃困 难，造成发动机功率下降、油耗上升；
(4)温度低，润滑油粘度增大，零件磨损加剧。
(1)降低充气效率，使发动机功率下降； (2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；
二、水冷系的主要部件
1、散热器
上水箱
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 下水箱 收的热量散发至外界 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、功用：散热、 盛水
2、构造：
上、下水室
散热器芯：管片 式、管带式 （6102）