汽车构造-第八章1.ppt

《汽车构造-第八章1.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车构造-第八章1.ppt（29页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第八章第八章 发动机冷却系发动机冷却系 第一节 冷却系的功用及组成 一、功用：一、功用：使发动机在所有工况下都保持在适当的温度使发动机在所有工况下都保持在适当的温度范围内，防止发动机过热或过冷，并且在发动机范围内，防止发动机过热或过冷，并且在发动机冷起动后使发动机迅速升温，尽可能缩短暖机时冷起动后使发动机迅速升温，尽可能缩短暖机时间。间。发动机为什么不能在过热或过冷条件下正常工作？发动机为什么不能在过热或过冷条件下正常工作？发动机若过热，则其中运动机件将因高温膨发动机若过热，则其中运动机件将因高温膨胀而破坏正常配合间隙，或因润滑油在高温下失胀而破坏正常配合间隙，或因润滑油在高温下失效而卡死；各

2、机件因高温导致机械强度降低甚至效而卡死；各机件因高温导致机械强度降低甚至损坏；发动机工作过程因高温导致吸气量减少甚损坏；发动机工作过程因高温导致吸气量减少甚至燃烧不正常而使发动机动力性、经济性指标下至燃烧不正常而使发动机动力性、经济性指标下降等，因此发动机不可以在过热条件下工作。降等，因此发动机不可以在过热条件下工作。发动机若过冷，则散热损失增加；对于柴油机，发动机若过冷，则散热损失增加；对于柴油机，机油粘度较大机油粘度较大，摩擦功率损失较大，导致发动机动力，摩擦功率损失较大，导致发动机动力性、经济性指标降低；对于汽油机，已汽化的燃油又性、经济性指标降低；对于汽油机，已汽化的燃油又凝结并流到曲

3、轴箱，稀释机油而影响润滑，也使发动凝结并流到曲轴箱，稀释机油而影响润滑，也使发动机动力性、经济性指标下降，磨损加剧。因此，发动机动力性、经济性指标下降，磨损加剧。因此，发动机也不可在过冷条件下工作。机也不可在过冷条件下工作。二、冷却系分类：二、冷却系分类：风冷风冷和和水冷水冷两种，水冷却系一般指强制循环水冷两种，水冷却系一般指强制循环水冷系，汽车发动机就采用强制循环水冷却系统。水冷却系，汽车发动机就采用强制循环水冷却系统。水冷却系的最大优点是冷却强度高、发动机内部和外部冷却系的最大优点是冷却强度高、发动机内部和外部冷却较均匀、冷却水路设计自由度大等，最大缺点是容易较均匀、冷却水路设计自由度大等

4、，最大缺点是容易漏水，需要经常维修等。风冷：以空气为冷却介质。漏水，需要经常维修等。风冷：以空气为冷却介质。三、循环路径三、循环路径 经水泵增压经水泵增压 经节温器经节温器 冷却液冷却液 分水管分水管 机体水套机体水套 气缸盖水套气缸盖水套 散热器散热器 水泵水泵 循环循环【顺流式顺流式】冷却液流向与上述相反的称为逆流式，其先经气缸盖，冷却液流向与上述相反的称为逆流式，其先经气缸盖，改善了燃烧室的冷却，从而允许发动机有较高压缩比，改善了燃烧室的冷却，从而允许发动机有较高压缩比，从而提高发动机热效率和功率从而提高发动机热效率和功率。四、分类四、分类 自然循环冷却：自然循环冷却：利用水密度随温度变

5、化的性质，产生利用水密度随温度变化的性质，产生自然对流，使冷却水在冷却系内循环流动自然对流，使冷却水在冷却系内循环流动（结构（结构简单，维护方便，但水循环缓慢，冷却不均，内燃机简单，维护方便，但水循环缓慢，冷却不均，内燃机下部水温低，上部水温高）下部水温低，上部水温高）强制循环冷却：强制循环冷却：利用装在水流通路内的水泵，向内燃利用装在水流通路内的水泵，向内燃机压力供水，强制冷却水在内燃机中循环。机压力供水，强制冷却水在内燃机中循环。强制循环冷却系按冷却介质是否与大气直接相通分为强制循环冷却系按冷却介质是否与大气直接相通分为 闭式闭式：上水箱盖装了空气：上水箱盖装了空气蒸气阀蒸气阀 优：提高内

6、燃机进出口水温，使冷却水温差小，优：提高内燃机进出口水温，使冷却水温差小，稳定内燃机工作温度和提高其经济性，并提高散热器稳定内燃机工作温度和提高其经济性，并提高散热器平均温度，从而缩小散热面积，减少水消耗量，缩短平均温度，从而缩小散热面积，减少水消耗量，缩短机油预热时间机油预热时间 缺：冷却元件耐压要求高缺：冷却元件耐压要求高 开式开式：无空气：无空气蒸气阀，冷却介质直接与大气相通蒸气阀，冷却介质直接与大气相通（所以耗水量大）（所以耗水量大）【总之，因闭式可提高系统压力，从而提高冷却液沸总之，因闭式可提高系统压力，从而提高冷却液沸点，扩大散热器与周围空气温差，提高其换热效率，点，扩大散热器与周

7、围空气温差，提高其换热效率，可相应减小尺寸，且可减少冷却液外溢和蒸发损失可相应减小尺寸，且可减少冷却液外溢和蒸发损失】五、强制循环水冷却系统的组成五、强制循环水冷却系统的组成：强制循环水冷系由强制循环水冷系由水泵水泵11、散热器、散热器1、冷却风扇、冷却风扇12、节温、节温器器10、补偿水桶、补偿水桶3、发动机机体、发动机机体和气缸盖中的和气缸盖中的水套水套以及其以及其它它附属装置附属装置组成，如图组成，如图8-1所示。所示。冷却水在强制循环水冷系中的流动如图冷却水在强制循环水冷系中的流动如图8-2所示：所示：散热器底部经过冷却的冷却水经水散热器底部经过冷却的冷却水经水泵加压，经过分水管进入发

8、动机机体的泵加压，经过分水管进入发动机机体的冷却水套，吸热后向上流入气缸盖水套，冷却水套，吸热后向上流入气缸盖水套，再次吸热后经节温器主阀门通过出水软再次吸热后经节温器主阀门通过出水软管进入散热器，对着散热器的冷却风扇管进入散热器，对着散热器的冷却风扇加速流经散热器芯的空气，促使热水加加速流经散热器芯的空气，促使热水加速冷却，然后经进水软管被水泵有一定速冷却，然后经进水软管被水泵有一定真空度的进水口吸入真空度的进水口吸入。第二节第二节 冷却液和散热器冷却液和散热器 冷却液软水防冻剂冷却液软水防冻剂 防止结冰，胀裂零件，并防止结冰，胀裂零件，并 防止因水结冰而终止循环防止因水结冰而终止循环 （防

9、止产生水垢，使传热受阻）（防止产生水垢，使传热受阻）一、散热器一、散热器功用：将冷却水所携带的热量散入大气以降低冷却水功用：将冷却水所携带的热量散入大气以降低冷却水温度。温度。组成：进水室，出水室，散热器芯组成：进水室，出水室，散热器芯1、散热器分、散热器分纵流式纵流式和和横流式横流式两种，大多数轿车采用横两种，大多数轿车采用横流式，（可降低发动机罩的外廓，利于改善车身前端流式，（可降低发动机罩的外廓，利于改善车身前端空气动力性空气动力性）8-32、散热器芯主要分两种：管片式和管带式。、散热器芯主要分两种：管片式和管带式。管片式：管片式：扁管扁管 散热面积大，气流阻力小，结构刚度好和承压能力强

10、散热面积大，气流阻力小，结构刚度好和承压能力强 圆管圆管 散热管散热片散热管散热片 管带式：散热能力强，制造简单，质量轻，成本低，结构刚度差管带式：散热能力强，制造简单，质量轻，成本低，结构刚度差 散热管波形散热带散热管波形散热带板式：散热效果好，制造简单，因焊缝多，不坚固，且易沉积水垢板式：散热效果好，制造简单，因焊缝多，不坚固，且易沉积水垢 传统的散热器芯由黄铜制造，近年来更多的用铝制造，有些散传统的散热器芯由黄铜制造，近年来更多的用铝制造，有些散热器的进出水室由复合塑料制造，从而大大减轻了重量。热器的进出水室由复合塑料制造，从而大大减轻了重量。二、散热器盖二、散热器盖 首先，它首先，它要

11、将水冷系密封住，要将水冷系密封住，以防冷却水以防冷却水溅出；其次，散热器盖具有空气溅出；其次，散热器盖具有空气蒸汽阀的蒸汽阀的功用，当水冷系过热而水蒸气多时，冷却系统功用，当水冷系过热而水蒸气多时，冷却系统压力过高，可能导致散热器芯涨破，此时散热压力过高，可能导致散热器芯涨破，此时散热器盖中的蒸汽阀打开，多余的水蒸气经溢流管器盖中的蒸汽阀打开，多余的水蒸气经溢流管流入补偿水桶；当水冷系过冷而使水蒸气凝结，流入补偿水桶；当水冷系过冷而使水蒸气凝结，冷却系统压力过低，可能导致散热器芯压瘪而冷却系统压力过低，可能导致散热器芯压瘪而破裂，此时散热器盖中的空气阀打开，冷空气破裂，此时散热器盖中的空气阀打

12、开，冷空气补充入冷却系统。因此，补充入冷却系统。因此，散热器盖还能使密封散热器盖还能使密封加压的水冷系压力稳定。加压的水冷系压力稳定。三、补偿水桶三、补偿水桶作用：减少冷却系冷却液的溢失，且可作用：减少冷却系冷却液的溢失，且可消除水冷系中所有气泡消除水冷系中所有气泡四、散热器百叶窗四、散热器百叶窗功用：改变吹过散热器的空气流量来调功用：改变吹过散热器的空气流量来调节发动机冷却强度，以保证发动机常在节发动机冷却强度，以保证发动机常在适当温度范围内工作适当温度范围内工作 第三节第三节 冷却风扇冷却风扇 一、功用及结构一、功用及结构功用：增大流经散热器芯部空气的流速，提高散热器的散热能力功用：增大流

13、经散热器芯部空气的流速，提高散热器的散热能力二、硅油风扇离合器二、硅油风扇离合器根据发动机的热状况随时调节风扇工作情况，从而调节其冷却强根据发动机的热状况随时调节风扇工作情况，从而调节其冷却强度度贮油腔：前盖与从动板间的空腔贮油腔：前盖与从动板间的空腔工作腔：壳体与从动板间的空腔工作腔：壳体与从动板间的空腔硅油：特点是高粘度硅油：特点是高粘度工作原理：工作原理：当温度较低时，从动板上进油孔被封闭，硅油无法从贮油腔进入当温度较低时，从动板上进油孔被封闭，硅油无法从贮油腔进入工作腔，所以主动板旋转运动不能传给从动板，此时风扇不转；工作腔，所以主动板旋转运动不能传给从动板，此时风扇不转；当当T T升

14、高超过升高超过6565，使双金属片变形，带动阀片传动销使阀片转过，使双金属片变形，带动阀片传动销使阀片转过一个角度，进油孔打开，硅油进入工作腔，因其粘度大，使主动一个角度，进油孔打开，硅油进入工作腔，因其粘度大，使主动板带动从动板，风扇转动，此时，工作腔内硅油在离心力作用下板带动从动板，风扇转动，此时，工作腔内硅油在离心力作用下甩向外缘，经回油孔进入贮油腔，如此循环，当温度下降到甩向外缘，经回油孔进入贮油腔，如此循环，当温度下降到3535以下，进油孔又被封闭，先前的硅油在离心力作用下甩空为止。以下，进油孔又被封闭，先前的硅油在离心力作用下甩空为止。三、电动风扇三、电动风扇由风扇电机驱动并由蓄电

15、池供电，所以不消耗由风扇电机驱动并由蓄电池供电，所以不消耗发动机功率，改善燃油经济性；发动机功率，改善燃油经济性；风扇与发电机由曲轴皮带轮通过三角皮带驱动，风扇与发电机由曲轴皮带轮通过三角皮带驱动，所以常将发电机支架作成可移动式，以调节皮所以常将发电机支架作成可移动式，以调节皮带张紧度；带张紧度；过松：引起打滑，使发动机过热过松：引起打滑，使发动机过热 过紧：增加发电机轴承的磨损过紧：增加发电机轴承的磨损现代车通常通过水温传感器感知冷却水温高低现代车通常通过水温传感器感知冷却水温高低来决定风扇是否工作。来决定风扇是否工作。第四节第四节 节温器节温器1.节温器是控制冷却水流动路径的阀门。其作用是

16、根据冷却水温的高低，节温器是控制冷却水流动路径的阀门。其作用是根据冷却水温的高低，打开或关闭冷却水通向散热器的通道，打开或关闭冷却水通向散热器的通道，调节冷却系统的冷却强度调节冷却系统的冷却强度。（因为若冷起动，冷却液仍经散热器散热，则发动机温度长时间无法升高，（因为若冷起动，冷却液仍经散热器散热，则发动机温度长时间无法升高，导致暖机时间增加）导致暖机时间增加）2.节温器结构与工作原理节温器结构与工作原理节温器分蜡式节温器与折叠式节温器节温器分蜡式节温器与折叠式节温器两种。两种。蜡式节温器又分单阀型与双阀型，如蜡式节温器又分单阀型与双阀型，如图图7-16所示是东风所示是东风EQ6100-1型发

17、动机型发动机单阀型蜡式节温器结构示意图。推杆单阀型蜡式节温器结构示意图。推杆3的上端固定于支架的上端固定于支架1的中心处，下端的中心处，下端插入胶管插入胶管5的中心孔中。胶管与节温的中心孔中。胶管与节温器外壳器外壳7之间形成的腔体内装满精致之间形成的腔体内装满精致石蜡石蜡4。常温时，石蜡呈固态，弹簧。常温时，石蜡呈固态，弹簧8将主阀门将主阀门2推向上方，使之压紧在阀推向上方，使之压紧在阀座上，主阀门关闭，副阀门座上，主阀门关闭，副阀门6上移而上移而开启，来自发动机气缸盖出水口的冷开启，来自发动机气缸盖出水口的冷却水，经水泵又流回气缸体水套中，却水，经水泵又流回气缸体水套中，进行小循环冷却方式。

18、进行小循环冷却方式。当发动机水温低于当发动机水温低于76c时，节温器主阀时，节温器主阀门关闭，副阀门打开，冷却水不流经散门关闭，副阀门打开，冷却水不流经散热器，只是在水套与水泵之间热器，只是在水套与水泵之间循环，称循环，称为发动机的小循环冷却方式，可加快冷为发动机的小循环冷却方式，可加快冷起动后暖机过程。起动后暖机过程。当发动机水温升高时，石蜡逐渐变成液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、节端固定，因此其反作用力迫使胶管、节温器外

19、壳向下移动，主阀门逐渐开大，温器外壳向下移动，主阀门逐渐开大，副阀门逐渐关小。副阀门逐渐关小。当发动机水温高于当发动机水温高于76c时，主阀门开启，时，主阀门开启，水温超过水温超过86 c时，主阀门完全打开，副时，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。为发动机的大循环冷却方式。一般水冷系的冷却水都是由机体流进，一般水冷系的冷却水都是由机体流进，从气从气缸盖流出。大多数节温器布置在气缸盖出水管路中缸盖流出。大多数节温器布置在气缸盖出水管路中，如前所述。这种

20、布置方式的优点是结构简单，如前所述。这种布置方式的优点是结构简单，容易容易排除水冷系中的气泡排除水冷系中的气泡。其缺点是。其缺点是节温器在工作时会节温器在工作时会产生振荡现象产生振荡现象。例如，在冬季起动发动机时，由于。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，时，温度很快升高，节温器开启。与此同时，散热散热器内的低温冷却水流入机体器内的低温冷却水流入机体，使冷却水又冷了下来，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，节温器又节温器重新关闭，等到冷却水再度升高，节温

21、器又再次打开，直到全部冷却水的温度稳定之后，节温再次打开，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。这种现象称为器才趋于稳定不再反复开闭。这种现象称为节温器节温器的振荡现象的振荡现象。当出现这种现象时，将增加汽车的燃。当出现这种现象时，将增加汽车的燃油消耗量。油消耗量。为避免节温为避免节温器工作时的振荡器工作时的振荡现象，现象，可以将节可以将节温器布置在散热温器布置在散热器的出水管路中器的出水管路中。这种布置方式可这种布置方式可以减轻或消除节以减轻或消除节温器振荡现象，温器振荡现象，并能精确地控制并能精确地控制冷却水温度，但冷却水温度，但其结构复杂，成其结构复杂，成本较高，多

22、用于本较高，多用于高性能的轿车发高性能的轿车发动机，如右图所动机，如右图所示。示。暖风机暖风机发动机发动机水泵水泵节温器节温器 节温器损坏（如节温器壳体破损）时会导致节温器损坏（如节温器壳体破损）时会导致乙醚或石蜡漏失，发动机会因过热而开锅。此乙醚或石蜡漏失，发动机会因过热而开锅。此外，发动机过热的原因也可能是驱动水泵叶轮外，发动机过热的原因也可能是驱动水泵叶轮旋转的冷却风扇皮带出现打滑现象，造成水泵、旋转的冷却风扇皮带出现打滑现象，造成水泵、冷却风扇的工作能力下降，需要经常调整。冷却风扇的工作能力下降，需要经常调整。发动机因过热而开锅时，切不可将散热器发动机因过热而开锅时，切不可将散热器盖马

23、上打开补充冷却水，因为密封加压的强制盖马上打开补充冷却水，因为密封加压的强制循环水冷系的压力高于环境大气压力，冷却系循环水冷系的压力高于环境大气压力，冷却系中冷却水的沸点高于中冷却水的沸点高于100c，如果立刻将高于如果立刻将高于100c的冷却系压力降低至环境大气压力，冷却的冷却系压力降低至环境大气压力，冷却系中的热水立即沸腾，大量的热蒸汽涌出会烫系中的热水立即沸腾，大量的热蒸汽涌出会烫伤人。伤人。第五节第五节 水泵水泵 一、功用一、功用：对冷却液加压，保证其在冷却系中循环流动对冷却液加压，保证其在冷却系中循环流动二、工作原理二、工作原理水泵叶轮旋转，冷却液被叶轮带动旋转，并在离心力水泵叶轮旋

24、转，冷却液被叶轮带动旋转，并在离心力作用下甩向泵壳边缘，从出水管流出；叶轮中心处，作用下甩向泵壳边缘，从出水管流出；叶轮中心处，因冷却液甩出，压力下降，在压差作用下，冷却液经因冷却液甩出，压力下降，在压差作用下，冷却液经进水管流入叶轮中心。进水管流入叶轮中心。三、典型结构三、典型结构离心式水泵被广泛应用，因其结构简单，尺寸小而排离心式水泵被广泛应用，因其结构简单，尺寸小而排量大，且因故障，水泵不工作时，并不妨碍水在冷却量大，且因故障，水泵不工作时，并不妨碍水在冷却系内自然循环。系内自然循环。四、工作性能四、工作性能水泵工作性能主要用流量水泵工作性能主要用流量Q，扬程，扬程H表示表示流量流量Q：单位时间内水泵所输出的液体体积或单位时间内水泵所输出的液体体积或重量；重量；扬程扬程H：单位重量液体经水泵后得到的能量；单位重量液体经水泵后得到的能量；扬程主要用来克服冷却系统流通阻力和得到必扬程主要用来克服冷却系统流通阻力和得到必要的循环水速，保证流道内任一点压力不低于要的循环水速，保证流道内任一点压力不低于液体汽化压力，防止发生气蚀造成流速下降和液体汽化压力，防止发生气蚀造成流速下降和供水不足。供水不足。五、水泵的传动五、水泵的传动V型带传动型带传动第七节第七节 变速器机油冷却器变速器机油冷却器目的：防止自动变速器中机油过热目的：防止自动变速器中机油过热