发动机构造7章 发动机冷却系

第七章 发动机冷却系
概述 水冷系 风冷系 变速器机油冷却系
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§7.1
概
述
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。
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二、不正常冷却对发动机的影响
冷却程度
过冷
后
果
热量散失过多，增加燃油消耗，冷 凝在气缸壁上的燃油流到曲轴箱中稀 释润滑油，磨损加剧。 发动机过热，充气量减少燃烧不正 常，发动功率下降润滑不良，加剧磨 损。
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。
（3）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。
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三、冷却水和防冻液 1、冷却水
1－水泵壳体 2－叶轮 3－进水管 4－出水管
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与东风汽 车水泵有 什么不同？
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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。
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不足
三、冷却系的分类
{
水冷 风冷
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四、正常冷却时的发动机温度
系 统 水冷系 温 度 范 围
气缸盖内冷却水温度在353～363K, 气 缸壁的温度不超过470～550K。
风冷系
气缸盖和气缸壁的允许温度分别为 423～453K和433～473K.
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5、水冷系与风冷系的优缺点及适用范围
系 统 水冷系 优缺点比较 冷却强度大，易调 节，便于冬季启动 冷却效果差，噪音 大，功耗大 适用范围 广泛用于汽车 发动机
风冷系
仅用于小排量 及军车发动机
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§7.2
一、水冷系的组成
水 冷 系
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。
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点此观看水冷系的组成录像
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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。
低排放，自动调节发动机的冷却强度。
（1）风扇离合器
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
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（2）风扇温控开关 功用：
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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。
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可调节支架
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。
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§7.4 变速器机油冷却器
一、采用的原因：
在自动变速器中，机油因工作频繁而过热，则会降低变 速器的性能，甚至造成变速器损坏。所以，在装有自动变速 器的汽车中必须装置变速器机油冷却器。
二、构造：
实际上就是一根冷却管。
三、位置及冷却：
置于散热器的出水室内，由冷却液对流过冷却管的变速器 机油进行冷却。
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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。
17Biblioteka 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。
风扇的驱动V带张紧装置
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4、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 式和乙醚皱纹筒式两 种，目前多数发动机 采用蜡式节温器。
一、工作机理：
利用高速空气流直接吹过 气缸盖和气缸体的外表面，把 从气缸内部传出的热量散发到 大气中去，以保证发动机在最 有利的温度范围内工作。
风 冷 系
二、结构
发动机气缸和气缸盖采用 传热较好的铝合金铸成，结构 简单、重量轻、故障少，无需 特殊保养，但是由于材料质量 要求高，冷却不够均匀，工作 噪音大等缺点，目前在汽车上 很少使用。
推杆
主阀门
弹簧
石蜡
外壳
胶管
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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。
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5、风扇离合器和温控开关
功用：减小风扇噪声，改善低温起动性能，节约燃料和降
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。
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§7.3
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小
作用
水冷系
结
大、小循环 散热器
冷却系
风冷系
主要部件
水泵
节温器
与水冷系的区别 采用的原因
变速器机油冷却器
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管片式
管带式
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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
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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。
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二、水冷系的主要部件
1、散热器
散热器又称为水 上水箱 散热器盖 进水管 安装处
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 下水箱 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。
出水管口
散热器芯
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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。 （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。
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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。
节温器 小循环
大循环
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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。 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。