汽车概论第7章 发动机之冷却系统和润滑系统

汽车概论第7章发动机之冷却系统和润滑系统2.冷却系功用使发动机得到适度冷却，防止发动机过冷、过热以保证发动机在正常的温度范围内工作900-9501/12/20234武汉大学动力与机械学院二、冷却系分类根据冷却介质不同水冷却系统

风冷却系统1/12/20235武汉大学动力与机械学院1.风冷系冷却介质是空气利用气流使散热片的热量散到大气中冷却风扇机油冷却器气缸体缸盖油底壳1/12/20236武汉大学动力与机械学院2.水冷系

冷却介质是“水”通过冷却水的不断循环，从发动机水套中吸收多余的热量，并散发到大气中水路和冷却强度可适当调节，能较好保持发动机的正常工作温度可用热水预热发动机，便于冬季起动发动机机体水箱水泵1/12/20237武汉大学动力与机械学院三、水冷系的组成及水路循环桑塔纳轿车水冷系统膨胀水箱发动机水套水箱风扇水管水泵节温器1/12/20238武汉大学动力与机械学院1.水冷系的组成①水泵②水套③散热器将冷却水升压位于缸体及缸盖内，吸热热量散失④分水管⑤调温装置⑥指示及报警装置各缸水流均匀节温器、风扇离合器及百叶窗水温表、高温警告灯1/12/20239武汉大学动力与机械学院2.水冷系的水路循环水泵作用下，水经水套而吸热，沿水管流入散热器（同时风扇作用而散热），水的温度下降后又由水泵泵回水套内1/12/202310武汉大学动力与机械学院水冷却系的大、小循环1、水冷却系的大循环冷却水经水泵—水套—节温器—散热器，又经水泵压入水套的循环，其水流路线长，散热强度大，称水冷却系的大循环。2、水冷却系的小循环冷却水经水泵—水套—节温器后不经散热器，而直接由水泵压入水套的循环，其水流路线短，散热强度小，称水冷却系的小循环。1/12/202311武汉大学动力与机械学院四、冷却液1.冷却水最好使用软水，如雨水、河水、自来水尽量不用硬水，如泉水、井水，容易产生水垢硬水软化：加纯碱、加烧碱、加红矾溶液2.防冻液甘醇、甘油、酒精等配制而成。1/12/202312武汉大学动力与机械学院1/12/202313武汉大学动力与机械学院冷却装置

(一)散热器作用：将水套出来的热水自上而下或横向的分成许多小股并将其热量散给周围的空气。

1/12/202314武汉大学动力与机械学院1、

结构

散热器由上水室、下水室、散热器芯等组成。上水室装有散热器的热水管，通过橡胶管与气缸盖出水管连接；上水室上部有加水管，加水管口一般装泄气管。当冷却水沸腾时，水蒸汽可以从此排出。加装防冻液的冷却系，此管接膨胀水箱。下水室有出水管，用软管与水泵的进水口连接，两水室之间焊接散热器芯管。2、类型（1）芯管有管片式和管带式（2）芯管材料：耐腐蚀、导热性好的铜或铝（2）散热器盖安装在加水口上。散热器盖上带有蒸汽—空气阀。使冷却系的压力高于大气压力，冷却水的沸点有所提高。1/12/202315武汉大学动力与机械学院蒸汽阀蒸汽阀一般在散热器内压力达到126kPa~137kPa时，阀门开启，部分水蒸汽经泄气管排入大气，避免损坏散热器。空气阀在散热器内气压降到99kPa~87kPa时，空气阀打开，散热器与大气相通，防止散热器芯被大气压坏。1/12/202316武汉大学动力与机械学院(二)水泵1、作用:对冷却水加压，使之在冷却系中循环流动。2、

离心式水泵的工作原理（1）压水：当叶轮旋转时，水泵中的水被叶轮带动一起旋转，由于离心力的作用，水被甩向叶轮边缘，在蜗行壳体内将动能转变为压能，经外壳上与叶轮成切线方向的出水管被压送到发动机水套内。(2)吸水：与压水同时，叶轮中心处压力降低，散热器中的水便经进水管被吸进叶轮中心部分。1/12/202317武汉大学动力与机械学院(三)风扇1、

作用：提高流经散热器的空气流速和流量，以增强散热器的散热能力，并冷却发动机附件。2、安装位置：风扇多为轴流式，装在发动机与散热器之间，与水泵同轴。风扇用螺钉安装在水泵轴前端的皮带轮或凸缘盘上。1/12/202318武汉大学动力与机械学院3、

风扇皮带的调整装置：风扇常和发电机一起由曲轴通过三角皮带带动。4、措施：将发电机支架做成可移动式的，以便调节皮带的松紧度。1/12/202319武汉大学动力与机械学院冷却强度调节装置

冷却强度调节目的强制式水冷却系统的冷却强度，一般受汽车的行驶速度，曲轴、水泵和风扇的转速及外界气温的影响。当行驶条件变化时，如外界气温高，发动机在低速大负荷情况下工作，要求冷却强度大，否则发动机容易过热。而当外界气温低，发动机负荷又不大时，其冷却强度应小些，否则发动机容易过冷。因此，要保证发动机在最佳的温度下工作，不出现过热过冷现象，就必须能根据使用条件的变化自动调节发动机冷却强度。1/12/202320武汉大学动力与机械学院节温器节温器必须保持良好的技术状态，否则会严重影响发动机的正常工作。如节温器主阀门开启过迟，就会引起发动机过热；主阀门开启过早，则使发动机预热时间延长，使发动机温度过低。此时可判断节温器的工作状态是否良好，当发动机开始冷车运转时，水箱的上水室进水管处如还有冷却水流出，则说明节温器的主阀门不能关闭；当发动机冷却水温度超过70摄氏度时，水箱的上水室进水管处无冷却水流出，则说明节温器主阀门不能正常开启，这时就需要进行修理。蜡式节温器是通过石蜡在高低温的状态变形推动中心杆进而控制阀门的开闭实现大小循环的切换。1/12/202321武汉大学动力与机械学院风扇离合器风扇离合器，用硅油作为介质，利用硅油高粘度的特性传递扭矩。利用散热器后面空气的温度，通过感温器自动控制风扇离合器的分离和接合。温度低时，硅油不流动，风扇离合器分离，风扇转速减慢，基本上是空转。温度高时，硅油的粘度使风扇离合器结合，于是风扇和水泵轴一起旋转，起到调节发动机温度的作用。风扇离合器，感温元件都是双金属螺旋弹簧感温器。其工作过程：（1）当流经散热器的空气温度升高时，双金属感温器受热变形，迫使阀片轴转动，打开从动板上进油孔。从动板与前盖之间贮存的硅油便流入主动板与从动板之间的工作腔，离合器接合，风扇转速升高。空气温度越高，进油孔开度越大，风扇转速就越快。（2）当流经散热器的空气温度下降时，双金属感温器恢复原状，阀片关闭进油孔，在离心力的作用下，硅油经回油孔从工作腔返回储油腔，离合器分离，风扇转速变得很低。1/12/202322武汉大学动力与机械学院发动机润滑系发动机工作时，零件相对运动表面必然产生摩擦和磨损。而摩擦产生的阻力，既要消耗动力，阻碍零件的运动，又使零件发热，甚至导致零件工作表面烧损。因此，必须进行润滑。即在两零件的工作表面之间加入一层润滑油使其形成油膜，将零件完全隔开，处于完全的液体摩擦状态。这样，功率消耗和磨损就会大为减少。1/12/202323武汉大学动力与机械学院①润滑②密封③冷却利用油膜减少机件间的磨损利用油膜防止燃气的泄露润滑油可以吸收热量④清洁防锈⑤减振缓冲⑥液压带走金属屑、杂质及酸性物利用油膜缓冲振动兼做液压油，起液压作用一、润滑系功用1/12/202324武汉大学动力与机械学院二、发动机的润滑方式①飞溅润滑②压力润滑③复合润滑利用运动零件激溅或喷溅起来的油滴、油雾润滑摩擦面利用机油泵使润滑油产生压力，强制送到各表面飞溅—压力润滑④注油润滑⑤自润滑定期加注润滑脂，如水泵、起动机、发电机等件的轴承

用自润滑轴承代替普通轴承如尼龙、二硫化钼等1/12/202325武汉大学动力与机械学院①飞溅润滑特点：适用摩擦面露在外面、载荷轻、运动速度小的零件如气缸壁、活塞、活塞环、活塞销以及配气机构的凸轮、挺杆等零件

1/12/202326武汉大学动力与机械学院②压力润滑特点：摩擦面没有外露，载荷和运动速度大,如主轴承、连杆轴承表面曲轴凸轮轴机油泵1/12/202327武汉大学动力与机械学院③复合润滑汽车发动机上采用以压力润滑为主，飞溅润滑为辅的复合润滑方式曲轴凸轮轴机油泵活塞销1/12/202328武汉大学动力与机械学院本田轿车发动机润滑油路曲轴主轴承、连杆轴承及凸轮轴和摇臂轴上各轴承等均采用压力润滑摇臂、活塞、活塞环、气缸壁等部位则采用飞溅润滑

机油滤清器凸轮轴机油泵曲轴集滤器1/12/202329武汉大学动力与机械学院①润滑油储存装置：油底壳②润滑油升压装置：机油泵③润滑油滤清装置：集滤器、粗滤器、细滤器④安全和限压装置；限压阀、旁通阀⑤润滑油冷却装置：机油散热器⑥润滑系工作检查装置：油压表、油温表、油尺三、润滑系的组成1/12/202330武汉大学动力与机械学院机油泵功用提高油压，强制将机油送到各机件摩擦表面，保证发动机的良好润滑类型齿轮式机油泵叶片式机油泵转子式机油泵1/12/202331武汉大学动力与机械学院齿轮式机油泵(1)工作原理1)吸油：机油泵进油腔齿轮的轮齿脱开啮合，其容积增大，产生真空吸力，机油便经进油口被吸入进油腔。2）压油：机油泵齿轮的轮齿将机油带入到出油腔，出油腔齿轮的轮齿进入啮合，其容积减小，油压增大，机油便经出油口被压送到发动机油道中。1/12/202332武汉大学动力与机械学院(2)构造1)组成：齿轮式机油泵由泵壳、主动轴、从动轴、主动齿轮、从动齿轮、油泵盖等组成。如图6—8所示。1/12/202333武汉大学动力与机械学院转子式机油泵工作原理转子式1/12/202334武汉大学动力与机械学院机油滤清装置功用对不断循环的机油进行过滤，清除机油中的各种杂质，清洁润滑机油类型按滤清方式分过滤式滤清器和离心式滤清器。按滤清器的工作情况分集滤器、粗滤器和细滤器。按滤清器与主油道的连接方式分全流式滤清器和分流式滤清器。1/12/202335武汉大学动力与机械学院1.机油集滤器一般为金属丝滤网，装在机油泵之前，串联在油路中主要是用于防止机油中一些颗粒较大的杂质进入机油泵有固定式和浮动式两种。目前多用固定式。浮子滤网网罩滤网畅通滤网堵塞1/12/202336武汉大学动力与机械学院2.机油滤清器根据对机油滤清效果的不同

粗滤器细滤器滤去机油中粒度较大（直径为0.04mm以上）杂质，一般串联在机油泵和主油道之间，属于全流式滤清器，因其对润滑油的流动阻力较小。过滤和清除机油中细小（直径在0.001mm以上）杂质，一般与主油道并联在油路中，属于分流式滤清器，因其对润滑油的流动阻力较大。也有制成全流式的，但需加装旁通阀，以防断流。1/12/202337武汉大学动力与机械学院粗滤器叠片式滑油滤清器这种滤清器又称缝隙式滤清器，应用较广，6E390柴油机中即用这种滤清器，其结构如动画所示。它主要由外壳和迭片式滤芯组成。

在两个法兰之间将钢片装在根销子和心轴上，钢片是用0.8mm钢片，在两钢片中间装有厚度为0.18～0.2mm的中间垫片，这样组成的整个滤芯可随心轴一起转动。滑油经连接管进入滤清器，并经钢片间的间隙即得到过滤，然后流到上部油腔，经连接管排出。大于0.2mm的杂质就留在滤芯的外面。在滤芯的边上，用两根销子套上刮片，刮片间垫有0.85mm厚的隔片，刮片正好插在滤芯的两钢片之间。当转动滤芯时，杂质即被刮下。

1/12/202338武汉大学动力与机械学院离心式细滤器这种滤清器体积小，结构简单，能过滤更细的杂质，是一种较好的精滤器。现以用在重12V180柴油机上的离心式滤清器为例说明其结构相工作原理。1/12/202339武汉大学动力与机械学院3.机油过滤的方式

类型全流式过滤方式混合式过滤方式分流式过滤方式并联式过滤方式1/12/202340武汉大学动力与机械学院1）全流式

机油滤清器串联在机油泵和主油道之间，机油全经过滤清器过滤后流入主油道应设旁通阀

滤清器油泵集滤器旁通阀主油道油底壳1/12/202341武汉大学动力与机械学院马自达轿车发动机润滑系全流式过滤方式曲轴摇臂轴集滤器油压感应器机油泵机油滤清器1/12/202342武汉大学动力与机械学院2）分流式

机油泵压出的机油一部分经滤清器过滤后流回油底壳，另一部分则不经过滤清器过滤而直接流入主油道滤清器油泵主油道1/12/202343武汉大学动力与机械学院3）混合式

机油一部分经细滤器过滤后流回油底壳另一部分机油则经装旁通阀的粗滤器过滤后流入主油道油泵主油道粗滤器细滤器1/12/202344武汉大学动力与机械学院4）并联式

滤清器并联在机油泵和机件间的油路中机油一部分经滤清器过滤后与另一部分未经过滤的机油一起同时流入主油道机油泵主油道滤清器1/12/202345武汉大学动力与机械学院机油散热器功用保证机油保持在最有利的温度范围内工作类型空气冷却式机油散热器水冷却式机油散热器1/12/202346武汉大学动力与机械学院1.空气冷却式机油散热器

是以空气为介质带走机油热量的一种冷却机油的