發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)第一節(jié)冷卻系統(tǒng)的功用及組成 第二節(jié)冷卻液 第三節(jié)散熱器 第四節(jié)冷卻風(fēng)扇 第五節(jié)節(jié)溫器 第六節(jié)水泵2314567第一節(jié)冷卻系統(tǒng)的功用及組成

第一節(jié)、冷卻系統(tǒng)的功用及組成

冷卻系統(tǒng)的功用是使發(fā)動機(jī)在所有工況下都保持在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)。冷卻系統(tǒng)既要防止發(fā)動機(jī)過熱,也要防止冬季發(fā)動機(jī)過冷。冷態(tài)下起動發(fā)動機(jī)之后,冷卻系統(tǒng)還要保證發(fā)動機(jī)迅速升溫,盡快達(dá)到正常的工作溫度。發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)有風(fēng)冷與水冷之分。以空氣為冷卻介質(zhì)的冷卻系統(tǒng)稱風(fēng)冷系統(tǒng),以冷卻液為冷卻介質(zhì)的稱水冷系統(tǒng)。汽車發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)為強(qiáng)制循環(huán)水冷系統(tǒng),即利用水泵提高冷卻液的壓力,強(qiáng)制冷卻液在發(fā)動機(jī)中循環(huán)流動。大多數(shù)汽車裝有暖風(fēng)系統(tǒng)。暖風(fēng)機(jī)是一個熱交換器,也可稱作第二散熱器。2134567第二節(jié)冷卻液第二節(jié)冷卻液冷卻液是水與防凍劑的混合物。冷卻液用水最好是軟水,否則將在發(fā)動機(jī)水套中產(chǎn)生水垢,使傳熱受阻,易造成發(fā)動機(jī)過熱。最常用的防凍劑是乙二醇。冷卻液中水與乙二醇的比例不同,其冰點也不同。50%的水與50%的乙二醇混合而成的冷卻液,其冰點約為-35.5℃。在水中加入防凍劑還同時提高了冷卻液的沸點。2134567第三節(jié)散熱器一、散熱器發(fā)動機(jī)水冷系統(tǒng)中的散熱器由進(jìn)水室、出水室及散熱器芯等三部分構(gòu)成。冷卻液在散熱器芯內(nèi)流動,空氣在散熱器芯外通過。熱的冷卻液由于向空氣散熱而變冷,冷空氣則因為吸收冷卻液散出的熱量而升溫,所以散熱器是一個熱交換器。按照散熱器中冷卻液流動的方向,可將散熱器分為縱流式和橫流式兩種。散熱器芯有多種結(jié)構(gòu)形式，管片式散熱器芯由散熱管和散熱片組成；管帶式散熱器芯由散熱管及波形散熱帶組成；板式散熱器芯的冷卻液通道由成對的金屬薄板焊合而成。二、散熱器蓋現(xiàn)代汽車發(fā)動機(jī)強(qiáng)制循環(huán)水冷系統(tǒng)都用散熱器蓋嚴(yán)密地蓋在散熱器加冷卻液口上,使水冷系統(tǒng)成為封閉系統(tǒng),通常稱這種水冷系統(tǒng)為閉式水冷系統(tǒng)。其優(yōu)點是:1)閉式水冷系統(tǒng)可使系統(tǒng)內(nèi)的壓力提高98~196kPa,冷卻液的沸點相應(yīng)地提高到120℃左右,從而擴(kuò)大了散熱器與周圍空氣的溫差,提高了散熱器的換熱效率。由于散熱器散熱能力的增強(qiáng),可以相應(yīng)地減小散熱器尺寸。2)閉式水冷系統(tǒng)可減少冷卻液外溢及蒸發(fā)損失。散熱器蓋的作用是密封水冷系統(tǒng)并調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作壓力。三、補(bǔ)償水桶補(bǔ)償水桶由塑料制造并用軟管與散熱器加冷卻液口上的溢流管連接(圖8-1)。其作用已如上述,即當(dāng)冷卻液受熱膨脹時,部分冷卻液流入補(bǔ)償水桶;而當(dāng)冷卻液降溫時,部分冷卻液又被吸回散熱器,所以冷卻液不會溢失。補(bǔ)償水桶還可消除水冷系統(tǒng)中的所有氣泡。圖8-1汽車發(fā)動機(jī)強(qiáng)制循環(huán)水冷系統(tǒng)組成1—散熱器2—散熱器蓋3—補(bǔ)償水桶4—散熱器出水軟管5—風(fēng)扇傳動器6—暖風(fēng)機(jī)出水軟管7—管箍8—暖風(fēng)機(jī)芯9—暖風(fēng)機(jī)進(jìn)水軟管10—節(jié)溫器11—水泵12—冷卻風(fēng)扇13—護(hù)風(fēng)圈14—散熱器進(jìn)水軟管四、散熱器百葉窗有些貨車和大客車發(fā)動機(jī)在散熱器前面裝有百葉窗,其作用是通過改變吹過散熱器的空氣流量來調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的冷卻強(qiáng)度,以保證發(fā)動機(jī)經(jīng)常在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)工作。百葉窗可由駕駛?cè)送ㄟ^駕駛室內(nèi)的手柄來操縱其開閉,也可用感溫器自動控制。圖8-6所示為貨車上使用的散熱器百葉窗自動控制系統(tǒng)。圖8-6散熱器百葉窗自動控制系統(tǒng)1—散熱器2—感溫器3—制動空氣壓縮機(jī)4—空氣缸5—調(diào)整桿6—調(diào)整螺母7—杠桿8—空氣濾清器9—百葉窗2134567第四節(jié)冷卻風(fēng)扇一、風(fēng)扇的功用及結(jié)構(gòu)冷卻風(fēng)扇置于散熱器后面。當(dāng)發(fā)動機(jī)在車架上縱向布置時,風(fēng)扇一般安裝在水泵軸上,并由驅(qū)動水泵和發(fā)電機(jī)的同一根V帶傳動。風(fēng)扇的功用是:當(dāng)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)時吸進(jìn)空氣,使其通過散熱器,以增強(qiáng)散熱器的散熱能力,加速冷卻液的冷卻。汽車發(fā)動機(jī)水冷系統(tǒng)多采用低壓頭、大風(fēng)量、高效率的軸流式風(fēng)扇,即風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)時,空氣沿著風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)軸的軸線方向流動。在風(fēng)扇外圍裝設(shè)導(dǎo)風(fēng)罩3,使風(fēng)扇4吸進(jìn)的空氣全部通過散熱器1,以提高風(fēng)扇的散熱效率。風(fēng)扇的扇風(fēng)量主要與風(fēng)扇直徑、轉(zhuǎn)速、葉片形狀、葉片安裝角及葉片數(shù)有關(guān)。葉片的斷面形狀有圓弧形和翼形兩種。一般葉片與風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)平面呈30°~45°角(葉片安裝角),葉片數(shù)為4、5、6或7片。葉片之間的間隔角或相等,或不相等,間隔角不等的葉片可以減小葉片旋轉(zhuǎn)時的振動和噪聲。二、硅油風(fēng)扇離合器汽車在行駛過程中,由于環(huán)境條件和運(yùn)行工況的變化,發(fā)動機(jī)的熱狀況也在改變。因此,必須隨時調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的冷卻強(qiáng)度。在風(fēng)扇帶輪與冷卻風(fēng)扇之間裝置硅油風(fēng)扇離合器,是實現(xiàn)這種調(diào)節(jié)的方法之一。三、電動風(fēng)扇很多轎車發(fā)動機(jī)的水冷系統(tǒng)采用電動風(fēng)扇,尤其橫置發(fā)動機(jī)前輪驅(qū)動的汽車更是如此。電動風(fēng)扇由風(fēng)扇電動機(jī)驅(qū)動并由蓄電池供電,所以風(fēng)扇轉(zhuǎn)速與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速無關(guān)。目前許多轎車均采用電動風(fēng)扇(圖8-10),且風(fēng)扇轉(zhuǎn)速均為兩檔。圖8-10電動風(fēng)扇、散熱器及導(dǎo)風(fēng)罩1—電動風(fēng)扇2—溫控?zé)崦綦娮栝_關(guān)3—散熱器4—散熱器進(jìn)水口5—散熱器出水口6—導(dǎo)風(fēng)罩2134567第五節(jié)節(jié)溫器一、節(jié)溫器的功用節(jié)溫器是控制冷卻液流動路徑的閥門。它根據(jù)冷卻液溫度的高低,打開或關(guān)閉冷卻液通向散熱器的通道。當(dāng)起動冷態(tài)的發(fā)動機(jī)時,節(jié)溫器關(guān)閉冷卻液流向散熱器的通道,這時冷卻液經(jīng)水泵入口直接流回機(jī)體及氣缸蓋水套,使冷卻液迅速升溫。二、節(jié)溫器結(jié)構(gòu)及工作原理1.傳統(tǒng)蠟式節(jié)溫器蠟式節(jié)溫器有單閥型與雙閥型之分。單閥蠟式節(jié)溫器的結(jié)構(gòu)如圖8-11a所示。推桿1的一端緊固在帶狀上支架2上,而另一端則插入感溫體5內(nèi)的膠管6中。感溫體支承在帶狀下支架3及節(jié)溫器閥8之間。在感溫體外殼與膠管中間充滿精制石蠟。圖8-11典型節(jié)溫器結(jié)構(gòu)a)單閥蠟式節(jié)溫器的結(jié)構(gòu)1—推桿2—上支架3—下支架4—彈簧5—感溫體6—膠管7—石蠟8—節(jié)溫器閥9—閥座b)電子節(jié)溫器的結(jié)構(gòu)1—熱敏加熱電阻2—節(jié)溫器主閥(大循環(huán)閥)

3—殼體4—電子接插件頭5—彈簧6—節(jié)溫器副閥(小循環(huán)閥)

7—石蠟8—膨脹元件9—推桿(升程閥)c)蠟式與電子節(jié)溫器的結(jié)構(gòu)示意對比二、節(jié)溫器結(jié)構(gòu)及工作原理當(dāng)冷卻液溫度低于規(guī)定值時,節(jié)溫器感溫體內(nèi)的石蠟呈固態(tài),節(jié)溫器閥在彈簧的作用下關(guān)閉冷卻液流向散熱器的通道,冷卻液經(jīng)旁通孔、水泵返回發(fā)動機(jī),進(jìn)行小循環(huán)。當(dāng)冷卻液溫度達(dá)到規(guī)定值后,石蠟開始熔化而逐漸變成液體,體積隨之增大并壓迫膠管使其收縮。在膠管收縮的同時,對推桿作用以向上的推力。由于推桿上端固定,因此,推桿對膠管和感溫體產(chǎn)生向下的反推力使閥門開啟。這時冷卻液經(jīng)節(jié)溫器閥進(jìn)入散熱器,并由散熱器經(jīng)水泵流回發(fā)動機(jī),進(jìn)行大循環(huán)(圖8-12)。圖8-12冷卻液大、小循環(huán)工作狀態(tài)a)小循環(huán)b)大循環(huán)1—通向發(fā)動機(jī)2—來自發(fā)動機(jī)3—來自暖風(fēng)機(jī)4—通向散熱器5—水泵二、節(jié)溫器結(jié)構(gòu)及工作原理2.電子節(jié)溫器電子節(jié)溫器結(jié)構(gòu)如圖8-11b所示,區(qū)別于傳統(tǒng)蠟式節(jié)溫器的部件為溫度調(diào)節(jié)單元,其中熱敏加熱電阻1直接接觸石蠟7,被膨脹元件8包裹,一端固接于推桿9;熱敏加熱電阻1的引出線連接到電子接插件頭4。蠟式與電子節(jié)溫器的結(jié)構(gòu)示意對比如圖8-11c所示。三、節(jié)溫器的布置一般水冷系統(tǒng)的冷卻液都是由機(jī)體流進(jìn),從氣缸蓋流出。大多數(shù)節(jié)溫器布置在氣缸蓋出水管路中。這種布置方式的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單,容易排除水冷系統(tǒng)中的氣泡;其缺點是節(jié)溫器在工作時會產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象。節(jié)溫器閥在短時間內(nèi)反復(fù)開閉的現(xiàn)象,稱為節(jié)溫器振蕩。當(dāng)出現(xiàn)這種現(xiàn)象時,將增加汽車的燃油消耗量。2134567第六節(jié)水泵一、水泵的工作原理水泵的功用是對冷卻液加壓,保證其在冷卻系統(tǒng)中循環(huán)流動。汽車發(fā)動機(jī)廣泛采用離心式水泵(圖8-13)。其基本結(jié)構(gòu)由水泵殼體1、水泵軸2、葉輪3及進(jìn)、出水管等組成。圖8-13離心式水泵的工作原理1—水泵殼體2—水泵軸3—葉輪4—進(jìn)水管5—出水管二、水泵的典型結(jié)構(gòu)圖8-15所示為發(fā)動機(jī)采用離心式水泵的典型結(jié)構(gòu)。圖8-15發(fā)動機(jī)離心式水泵的典型結(jié)構(gòu)1—水泵殼體2—葉輪3—夾布膠木密封墊圈4、8—襯墊5—螺栓6—水封皮碗7—彈簧9—水泵蓋10—水封座圈11—軸承12—水泵軸13—半圓鍵14—凸緣盤15—軸承卡環(huán)16—隔離套17—潤滑脂嘴18—水封環(huán)19—管接頭A—進(jìn)水口B—水泵內(nèi)腔C—泄水孔三、水泵的傳