发动机冷却系解析课件.ppt

1、第七章第七章 发动机冷却系发动机冷却系 一、概述一、概述二、水冷系二、水冷系三、风冷系三、风冷系 一、冷却系功用一、冷却系功用 使发动机得到适度的冷却，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。并保持其在最适宜地温度范围内工作。第一节第一节 概概 述述 二、不正常冷却对发动机的影响二、不正常冷却对发动机的影响1.1.过热过热(1)(1)降低充气效率，使发动机功率下降；降低充气效率，使发动机功率下降；(2)(2)爆燃的倾向加大，使零件因承受额外冲击爆燃的倾向加大，使零件因承受额外冲击性负荷而造成早期损坏；性负荷而造成早期损坏；(3)(3)运动件的正常间隙被破坏，运动阻滞，磨运动件

2、的正常间隙被破坏，运动阻滞，磨损加剧，甚至损坏；损加剧，甚至损坏；(4)(4)润滑情况恶化，加剧了零件的摩擦磨损；润滑情况恶化，加剧了零件的摩擦磨损；(5)(5)零件的机械性能降低，导致变形或损坏。零件的机械性能降低，导致变形或损坏。2.2.过冷过冷(1)(1)进入气缸的混合气进入气缸的混合气(或空气或空气)温度太低，温度太低，可燃混合气品质差，使点火困难或燃烧可燃混合气品质差，使点火困难或燃烧迟缓，导致发动机功率下降，燃料消耗迟缓，导致发动机功率下降，燃料消耗量增加；量增加；(2)(2)燃烧生成物中的水蒸汽易凝结成水而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，加重了对机体和与酸性气

3、体形成酸类，加重了对机体和零件的侵蚀作用；零件的侵蚀作用；(3)(3)未汽化的燃料冲刷和稀释零件表面未汽化的燃料冲刷和稀释零件表面(气缸壁、活塞、活塞环等气缸壁、活塞、活塞环等)上的油膜，上的油膜，使零件磨损加剧。使零件磨损加剧。三、冷却系的分类三、冷却系的分类水冷水冷风冷风冷四、正常冷却时的发动机温度四、正常冷却时的发动机温度系系 统统温温 度度 范范 围围水冷系水冷系气缸盖内冷却水温度在气缸盖内冷却水温度在353363K,气气缸壁的温度不超过缸壁的温度不超过470550K。风冷系风冷系 气缸盖和气缸壁的允许温度分别为气缸盖和气缸壁的允许温度分别为423453K和和433473K.五、水冷系

4、与风冷系的优缺点及适用范围五、水冷系与风冷系的优缺点及适用范围系系 统统水冷系水冷系风冷系风冷系适用范围适用范围优缺点比较优缺点比较冷却强度大，易调冷却强度大，易调节，便于冬季启动节，便于冬季启动广泛用于汽车广泛用于汽车发动机发动机冷却效果差，噪音冷却效果差，噪音大，功耗大大，功耗大仅用于小排量仅用于小排量及军车发动机及军车发动机第二节第二节 水水 冷冷 系系 一、水冷系的组成一、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，

5、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。利用水泵强制水在冷却系中进行循环流动。水冷系由散热器、水泵、风扇、冷却水冷系由散热器、水泵、风扇、冷却水套和温度调节装置等组成。水套和温度调节装置等组成。冷却水在冷却系内的循环流动路线有两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。条，一条为大循环，另一条为小循环。所谓大循环是所谓大循环是水温高时，水经水温高时，水经过散热器而进行过散热器而进行的循环流动；而的循环流动；而小循环就是水温小循环就是水温低时，水不经过低时，水不经过散热器而进行的散热器而进行的循环流动，从而循环流动，从而使水温升高

6、。使水温升高。小循环小循环大循环大循环节温器节温器分水管分水管均匀冷却各气缸。均匀冷却各气缸。离水泵越远，出水离水泵越远，出水孔越大。孔越大。冷却系的大小循环实质冷却系的大小循环实质 通常利用节温通常利用节温器来控制通过散器来控制通过散热器冷却水的流热器冷却水的流量。节温器装在量。节温器装在冷却水循环的通冷却水循环的通路中（一般装在路中（一般装在气缸盖的出水气缸盖的出水口），根据发动口），根据发动机负荷大小和水机负荷大小和水温的高低自动改温的高低自动改变水的循环流动变水的循环流动路线，以达到调路线，以达到调节冷却系的冷却节冷却系的冷却强度。强度。当发动机在正常热状态下工作时，当发动机在正常热状

7、态下工作时，即水温高于即水温高于8080，节温器阀门打开了通往散，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，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。冷却水全部流经散热器，形成大循环。大循环大循环当冷却水温低于当冷却水温低于7070时，节温器阀门关闭时，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，只机水套，此时冷却水并不流经散

8、热器，只在水套与水泵之间进行小循环，从而防止在水套与水泵之间进行小循环，从而防止发动机过冷。发动机过冷。小循环小循环当发动机的冷却水温在当发动机的冷却水温在70708080范围内，通往范围内，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，而另一部闭状态，此时一部分水进行大循环，而另一部分水进行小分水进行小循环。循环。二、水冷系的主要部件二、水冷系的主要部件1.散热器散热器 散热器又称为水箱，散热器又称为水箱，由上水室、散热器芯由上水室、散热器芯和下水室等组成。安和下水室等组成。安装在发动机前的车架装在发动机前的车架横梁上。其

9、作用是将横梁上。其作用是将冷却水在水套中所吸冷却水在水套中所吸收的热量散发至外界收的热量散发至外界大气，使水温下降。大气，使水温下降。上水箱上水箱散热器盖散热器盖下水箱下水箱散热器芯散热器芯出水管口出水管口进水管进水管安装处安装处常用散热器芯的结构型式常用散热器芯的结构型式 （1）管片式）管片式 由若干扁形或圆形冷却管组成。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。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。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）管带式 由若干扁平冷却管组成由若

10、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。孔，以破坏气流在散热器表面上的附面层，提高散热能力。管带式管带式管片式管片式 散热器盖散热器盖 汽车上广泛采用闭式水冷系，该水冷系的散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热气盖具有空气蒸汽阀，可自动调节冷却系内蒸汽阀，可自动调节冷却系内部压力，提高冷却效果。部压力，提高冷却效果。空气阀空气阀真空阀真空阀空气阀弹簧空气阀弹簧真空阀弹簧真空阀弹簧盖盖 发动机热态正常时，两阀发动机热态正常时，两阀门关闭，将冷却系

11、与大气隔门关闭，将冷却系与大气隔开。因水蒸气的产生使冷却开。因水蒸气的产生使冷却系内的压力稍高于大气压力，系内的压力稍高于大气压力，提高了冷却水的沸点，改善提高了冷却水的沸点，改善了冷却效能。当散热器内部了冷却效能。当散热器内部压力达到压力达到126126137Kpa137Kpa时，蒸时，蒸汽阀开启而使水蒸汽从通气汽阀开启而使水蒸汽从通气孔排出；当水温下降，冷却孔排出；当水温下降，冷却系内部的真空度低于系内部的真空度低于101020Kpa20Kpa时，空气阀打开，空气时，空气阀打开，空气从通气孔进入冷却系，以防从通气孔进入冷却系，以防散热器及芯管被大气压瘪。散热器及芯管被大气压瘪。2.2.水泵

12、水泵 水泵的作用水泵的作用:对冷却水加压，使之对冷却水加压，使之在冷却系中循环流动。在冷却系中循环流动。汽车上广泛使用汽车上广泛使用离心式水泵。它具有离心式水泵。它具有结构紧凑、泵水量大结构紧凑、泵水量大及因故障而停止工作及因故障而停止工作时，不妨碍水在冷却时，不妨碍水在冷却系内部自然循环等优系内部自然循环等优点。点。离心式水泵工作原理离心式水泵工作原理 当叶轮旋转时，水泵当叶轮旋转时，水泵中的水被叶轮带动一起旋中的水被叶轮带动一起旋转，在离心力作用下，水转，在离心力作用下，水被甩向叶轮边缘，然后经被甩向叶轮边缘，然后经外壳上与叶轮成切线方向外壳上与叶轮成切线方向的出水管压送到发动机水的出水管

13、压送到发动机水套内。与此同时，叶轮中套内。与此同时，叶轮中心处的压力降低，散热器心处的压力降低，散热器中的水便经进水管被吸进中的水便经进水管被吸进叶轮中心部分。叶轮中心部分。1水泵壳体水泵壳体 2叶轮叶轮 3进水管进水管 4出水管出水管3.风扇风扇 功用：功用：风扇通常安排在散热器后面并与水泵同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。定的冷却作用。特点：车用发动机的风扇轴流式和离心式。特点：车用发动机的风扇轴流式

14、和离心式。轴流式风扇所产生的风，其流向与风扇轴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简单，布置方便。因而在车用发动机上得到了广泛的应用。到了广泛的应用。车用发动机采用轴流式风扇的三种型式车用发动机采用轴流式风扇的三种型式 结构特点：结构特点：叶片多用薄钢板压制而成，为叶片多用薄钢板压制而成，为4 46 6片，叶片片，叶片间夹角一般不相等。叶片与其旋转平面成间夹角一般不相等。叶片与其旋转平面成303045 45 的安的安

15、装斜角。整体风扇在轿车和轻型载货汽车上应用较多。近年装斜角。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。来轿车上还采用了电动风扇。风扇常和发动风扇常和发动机一起由曲轴带机一起由曲轴带轮通过轮通过V带驱动。带驱动。为调节为调节V带的张带的张紧程度，通常将紧程度，通常将发电机的支架做发电机的支架做成可调节的。成可调节的。可可调节支架调节支架风扇的驱动风扇的驱动V带张紧装置带张紧装置 4.节温器节温器 功用：功用：根据发动机负荷大小和水温的高低自动改变水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。的循环流动路线，从而控制通过散热器

16、冷却水的流量。节温器装在冷却水节温器装在冷却水循环的通路中，根据循环的通路中，根据发动机负荷大小和水发动机负荷大小和水温的高低自动改变水温的高低自动改变水的循环流动路线，以的循环流动路线，以达到调节冷却系的冷达到调节冷却系的冷却强度。节温器有蜡却强度。节温器有蜡式和乙醚皱纹筒式两式和乙醚皱纹筒式两种，目前多数发动机种，目前多数发动机采用蜡式节温器。采用蜡式节温器。推杆推杆弹簧弹簧主阀门主阀门石蜡石蜡胶管胶管外壳外壳小循环小循环大循环大循环 当水温低于当水温低于358K时，主阀关，副阀开时，主阀关，副阀开 小循环。小循环。当水温高于当水温高于358K时时低于低于378K时，主阀渐开，副阀渐时，主

17、阀渐开，副阀渐关关 大小循环同时进行。大小循环同时进行。当水温高于当水温高于378K时，主阀全开，副阀关时，主阀全开，副阀关 大循环。大循环。蜡式节温器工作情况蜡式节温器工作情况5.风扇离合器和温控开关风扇离合器和温控开关功用：功用：减小风扇噪声，改善低温起减小风扇噪声，改善低温起动性能，节约燃料和降低排放，自动动性能，节约燃料和降低排放，自动调节发动机的冷却强度。调节发动机的冷却强度。（1）风扇离合器）风扇离合器 主要有硅油式和电磁式等。主要有硅油式和电磁式等。冷却水温度不高时，风扇随冷却水温度不高时，风扇随离合器壳体一起空转打滑；离合器壳体一起空转打滑；当发动机气流温度超过当发动机气流温度

18、超过338K时，离合器处于接合状态，时，离合器处于接合状态，风扇转速提高。当发动机气风扇转速提高。当发动机气流温度低于流温度低于308K时，风扇离时，风扇离合器又回到分离状态。合器又回到分离状态。硅油风扇离合器硅油风扇离合器（2）风扇温控开关）风扇温控开关 功用：功用：在冷却水温度升高时，其内部的温控介质膨胀而使风扇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。散

19、热器电动机风扇的控制。（3）百叶窗）百叶窗 功用：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，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。使发动机在适宜的温度下工作。三、冷却水和防冻液三、冷却水和防冻液1.冷却水冷却水 汽车发动机中使用的冷却水应是清洁的软水，如雨水，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。生成水垢，不能作为发动机冷却水。2.防冻液防冻液 功用：功用：为防止在冬季寒冷地区，因冷却水结冰而发生

20、散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。一定量的防冻液以达到降低冰点、提高沸点的目的。第三节第三节 风风 冷冷 系系 利用高速空气流直接吹过利用高速空气流直接吹过气缸盖和气缸体的外表面，把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，以保证发动机在最大气中去，以保证发动机在最有利的温度范围内工作。有利的温度范围内工作。一、工作机理：一、工作机理：二、结构二、结构 发动机气缸和气缸盖采用发动机气缸和气缸盖采用传热较好的铝合金铸成，结构传热较好的铝合金铸成，结构简单、重量轻、故障少，无需简单、重量轻、故障少，无需特殊保养，但是由于材料质量特殊保养，但是由于材料质量要求高，冷却不够均匀，工作要求高，冷却不够均匀，工作噪音大等缺点，目前在汽车上噪音大等缺点，目前在汽车上很少使用。很少使用。小小 结结冷却系冷却系作用作用水冷系水冷系大、小循环大、小循环主要部件主要部件散热器散热器水泵水泵节温器节温器风冷系风冷系与水冷系的区别与水冷系的区别机油冷却器机油冷却器采用的原因采用的原因