发动机冷却系统基本知识

1、1 FEERIFEERI发动机工程研究一院发动机工程研究一院发动机冷却系统基本知识发一院动力总成开发部会议室2 FEERIFEERI发动机工程研究一院发动机工程研究一院什么叫冷却系？什么叫冷却系？ 内燃机是将燃烧的化学能转变为机械能的装置，在内燃机不断地工作过程中，其火焰温度达2000 以上，为保证机械连续有效地工作，必须对相应部件采取冷却措施，尤其是其气缸周围更为重要。对发动机进行冷却必须由一系列零、部件协调工作来完成，其通常称为冷却系。3 FEERIFEERI发动机工程研究一院发动机工程研究一院 发动机过热或过冷的危害发动机过热或过冷的危害1.1.发动机过热的危害发动机过热的危害 1)降低

2、充气效率，使发动机功率下降； 2)早燃和爆燃的倾向加大，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（热胀冷缩）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； 5)零件的机械性能降低，导致变形或损坏。充气效率：是指每一个进气行程所吸入的空气质量与标准状态下（充气效率：是指每一个进气行程所吸入的空气质量与标准状态下（1个大个大气压、气压、20、密度为、密度为1.187kg/m2）占有气缸活塞行程容积的干燥空）占有气缸活塞行程容积的干燥空气质量的比值。气质量的比值。4 FEERIFEERI发动机工程研究一院发动机工程研究一院2.2.发动机过冷的

3、危害发动机过冷的危害 1)进入气缸的混合气(或空气)温度太低，可燃混合气品质差（雾化差），使点火困难或燃烧迟缓，导致发动机功率下降，燃料消耗量增加（热量流失过多，燃油凝结流进曲轴箱）。 2)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，加重了对机体和零件的侵蚀作用； 3)未汽化的燃料冲刷和稀释零件表面(气缸壁、活塞、活塞环等)上的油膜，使零件磨损加剧。 4)润滑油黏度增大，流动性差，造成润滑不良，加剧机件磨损，增大功率消耗 。5 FEERIFEERI发动机工程研究一院发动机工程研究一院根据所用冷却介质不同，可分为水冷式和风冷式。 1.水冷式以水为冷却介质，热量先由机件传给水，靠水的流动把

4、热量带走而后散入大气中。散热后的水再重新流回到受热机件处。适当调节水路和冷却强度，就能保持发动机的正常工作温度。同时，还可用热水预热发动机，便于冬季起动。 2.风冷式高温零件的热量直接散入大气。 目前轿车大多数采用的是水冷式。发动机的冷却方式发动机的冷却方式6 FEERIFEERI发动机工程研究一院发动机工程研究一院水冷式冷却系统的结构水冷式冷却系统的结构水泵：对冷却水加压，加速冷却水的循环流动，保证冷却可靠。散热器：增大散热面积，加速水的冷却。风扇：提高通过散热器芯的空气流速，增加散热效果。节温器：保证发动机工作温度保持在设定的范围内， 防止发动机过冷或过热。膨胀箱：冷却液补偿和压力调节的作

5、用。暖风、发动机水套、冷却水管等7 FEERIFEERI发动机工程研究一院发动机工程研究一院水冷式冷却系统的布置示意图：水冷式冷却系统的布置示意图：8 FEERIFEERI发动机工程研究一院发动机工程研究一院冷却系统的工作原理冷却系统的工作原理 发动机的冷却系统是强制循环水冷系，即利用水泵提高冷却液的压力，强制冷却液在发动机中循环流动。冷却系统分大循环和小循环。节温器阀门开启的温度一般在87左右，全开温度在102左右。在节温器阀门开启之前，冷却系统进行的是小循环，此时的大循环是关闭的，随着温度上升，节温器阀门逐渐开启，小循环逐步关闭，大循环开始工作。冷却液经过散热器后，温度降低6左右。 9 F

6、EERIFEERI发动机工程研究一院发动机工程研究一院冷却系统的作用冷却系统的作用n 保持发动机在最适宜的温度范围内工作。 n 发动机工作时，由于燃料的燃烧，气缸内气体温度高达2200K2800K(19272527)，大约1/3做功转变为机械能，其余大部分随废气排出，其余（部分）则被发动机零件吸收，使发动机零部件温度升高，特别是直接与高温气体接触的零件，若不及时冷却，则难以保证发动机正常工作。n 保证发动机在所有工况下在最适宜的温度范围内工作。既要防止发动机夏天过热，又要防止发动机冬季过冷。在冷启动时还要保证发动机能迅速升温，尽快达到正常的工作温度。 10 FEERIFEERI发动机工程研究一

7、院发动机工程研究一院水冷发动机的正常工作温度水冷发动机的正常工作温度 水冷式发动机保持正常工作，其冷却水的温度应在353K363K(8090)之间。此时，气缸壁温度不超过473K573K(200300)；气缸盖、活塞顶部的温度不超过573K673K(300400)。11 FEERIFEERI发动机工程研究一院发动机工程研究一院冷却系统试验项目：冷却系统试验项目：发动机加注特性发动机节温器特性发动机缸壁温度测量热平衡试验发动机冷却系统压力分布试验发动机的系统压力建立/急停沸腾试验流量试验发动机气蚀试验12 FEERIFEERI发动机工程研究一院发动机工程研究一院加注特性试验加注特性试验主要看加注

8、冷却液的速度以及能否顺利加满冷却液，要保证发动机冷却主要看加注冷却液的速度以及能否顺利加满冷却液，要保证发动机冷却系统中的空气充分排出。系统中的空气充分排出。13 FEERIFEERI发动机工程研究一院发动机工程研究一院发动机节温器特性试验发动机节温器特性试验当节温器前水温达到节温器开启温度时，节温器开始打开，冷却液大循环开当节温器前水温达到节温器开启温度时，节温器开始打开，冷却液大循环开始工作，使冷热液体混合，致使节温器前温度下降到低于节温器开启温度，始工作，使冷热液体混合，致使节温器前温度下降到低于节温器开启温度，节温器关闭，然后反复多次，最终使得整个冷却系统的温度超过节温器开启节温器关闭

9、，然后反复多次，最终使得整个冷却系统的温度超过节温器开启温度，节温器开启并逐渐达到最大升程，冷却系统大循环趋于稳定，冷却液温度，节温器开启并逐渐达到最大升程，冷却系统大循环趋于稳定，冷却液流量也趋于稳定。流量也趋于稳定。14 FEERIFEERI发动机工程研究一院发动机工程研究一院发动机缸壁温度测量发动机缸壁温度测量1-21-2缸间缸壁温度缸间缸壁温度 2-32-3缸间缸壁温度缸间缸壁温度 3-43-4缸间缸壁温度缸间缸壁温度15 FEERIFEERI发动机工程研究一院发动机工程研究一院热平衡试验热平衡试验一般有效功率分布应在25%40%。16 FEERIFEERI发动机工程研究一院发动机工程

10、研究一院发动机冷却系统压力分布试验发动机冷却系统压力分布试验泵后压力节温器前压力散热器前压力散热器后压力膨胀箱压力泵后压力节温器前压力散热器前压力散热器后压力膨胀箱压力泵前压力泵前压力17 FEERIFEERI发动机工程研究一院发动机工程研究一院发动机的系统压力建立发动机的系统压力建立/ /急停沸腾试验急停沸腾试验发动机急停以后，水泵转速降为零，冷却液不再循环，而发动机燃烧室发动机急停以后，水泵转速降为零，冷却液不再循环，而发动机燃烧室及缸盖鼻梁区的温度还较高，就会导致发动机的水套局部沸腾，水温和及缸盖鼻梁区的温度还较高，就会导致发动机的水套局部沸腾，水温和系统压力急剧升高。系统压力急剧升高。

11、18 FEERIFEERI发动机工程研究一院发动机工程研究一院流量试验流量试验转速越高，流量越大。转速越高，流量越大。19 FEERIFEERI发动机工程研究一院发动机工程研究一院发动机气蚀试验发动机气蚀试验在发动机冷却液流量、温度稳定后，逐渐降低系统压力来确定发动机的在发动机冷却液流量、温度稳定后，逐渐降低系统压力来确定发动机的气蚀极限。气蚀极限。20 FEERIFEERI发动机工程研究一院发动机工程研究一院转速越高，气蚀极限越高；温度越高，气蚀极限越高。转速越高，气蚀极限越高；温度越高，气蚀极限越高。【气蚀极限高表【气蚀极限高表示气蚀区域大（有效工作余量区域小）、容易发生气蚀示气蚀区域大（

12、有效工作余量区域小）、容易发生气蚀】21 FEERIFEERI发动机工程研究一院发动机工程研究一院气蚀余量的大小反映了发动机的抗气蚀能力；气蚀余量越大，抗气蚀能气蚀余量的大小反映了发动机的抗气蚀能力；气蚀余量越大，抗气蚀能力越强。力越强。22 FEERIFEERI发动机工程研究一院发动机工程研究一院什么是气蚀、气蚀产生的原因及危害什么是气蚀、气蚀产生的原因及危害 （一）什么是气蚀？（一）什么是气蚀？ 液体在一定温度下，降低压力至该温度下的气化压力时，液体便产生气泡。把这种产生气泡的现象称为气蚀。 气蚀时产生的气泡，流动到高压处时，其体积减小以致破灭，这种由于压力上升气泡消失在液体中的现象称为气蚀溃灭。 气蚀极限：水泵转速不变的情况下，其流量下降3%，被认为气蚀产生。 气蚀余量：发动机的水泵入口压力与气蚀极限压力的差值。 23 FEERIFEERI发动机工程研究一院发动机工程研究一院（二）气蚀产生的原因？（二）气蚀产生的原因？ 泵在运转中，若其过流部分的局部区域（通常是叶轮叶片进口稍后的某处）因为某种原因，抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体气化压力时，液体便在该处开始气化，产生大量蒸气，形成气泡，当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。在气泡凝结破裂的同时，液体质点以很高的速度填充空穴，在此瞬间产生很强烈的水