陈家瑞《汽车构造》发动机冷却系统

一、冷却系统的功用

使工作中的发动机得到适度的冷却，并保持在最适宜的温度状态下工作。

（80~90度）

第一节概述

目前一页\总数二十八页\编于十点二、不正常冷却对发动机工作的影响1、过热燃气在燃烧过程中，气缸内气体温度高2000°，发动机零部件与高温气体接触，将会造成气缸和进气管温度过高，使进入气缸的可燃混合气因受热而膨胀，充气量↓，使得：目前二页\总数二十八页\编于十点①充气系数↓，发动机功率↓；②机油因温度过高，粘度↓，严重时，机油变质，影响润滑效果，机件磨损加剧；③各机件因高温而膨胀，破坏了正常的啮合间隙，产生卡死现象。因此发动机应及时冷却。目前三页\总数二十八页\编于十点2、过冷①热量散失过多，转变为有用功的热量↓，功率↓；②温度低，机油粘度大，摩擦阻力↑，消耗功率大，起动困难；③燃油不易气化，燃烧不充分，燃油消耗率↑，功率↓；④燃气易凝结（在气缸壁上），流入曲轴箱，不仅燃油消耗率↑，功率↓，而且机油粘度↓，润滑效果变差，机件磨损加剧。目前四页\总数二十八页\编于十点三、冷却系统的分类{水冷风冷目前五页\总数二十八页\编于十点水冷系与风冷系的优缺点及适用范围结构复杂，成本高冷却效果差，不易控制，噪音大系统水冷系风冷系缺点优点冷却均匀，冷却效果好，易控制结构简单，成本低，不存在“冻水箱”，“开锅”问题目前六页\总数二十八页\编于十点四、水冷系统的组成

水冷却系统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。目前汽车发动机上采用的水冷系大都是强制循环式水冷系统，利用水泵强制水在冷却系中进行循环流动。目前七页\总数二十八页\编于十点

水冷系统由散热器、水泵、风扇、冷却水套、节温器和补偿水桶等组成。

目前八页\总数二十八页\编于十点目前九页\总数二十八页\编于十点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。所谓大循环是水温高时，水经过散热器而进行的循环流动；而小循环就是水温低时，水不经过散热器而进行的循环流动，从而使水温升高。小循环大循环节温器目前十页\总数二十八页\编于十点目前十一页\总数二十八页\编于十点乙醚折叠筒式节温器主阀门开，侧阀门关主阀门关，侧阀门开目前十二页\总数二十八页\编于十点冷却系统的大、小循环实质

通常利用节温器来控制通过散热器冷却水的流量。节温器装在冷却水循环的通路中（一般装在气缸盖的出水口），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，以达到调节冷却系的冷却强度。

当发动机在正常热状态下工作时，即水温高于90℃，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，冷却水全部流经散热器，形成大循环；当冷却水温低于80℃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，又被水泵压入发动机水套，此时冷却水并不流经散热器，只在水套与水泵之间进行小循环，从而防止发动机过冷；当发动机的冷却水温在80～90℃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闭状态，此时一部分水进行大循环，而另一部分水进行小循环。目前十三页\总数二十八页\编于十点五、冷却液冷却液：水+防冻剂（乙二醇）

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、河水等硬水中矿物质含量高，在高温下易生成水垢，不应作为发动机冷却水。

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，在冷却水中加入一定量的防冻液以达到降低冰点、提高沸点的目的。目前十四页\总数二十八页\编于十点第二节水冷系统的主要零部件一、散热器功用：增大散热面积，加速冷却液的冷却。

目前十五页\总数二十八页\编于十点散热器又称为水箱，由上水室、散热器芯和下水室等组成。安装在发动机前的车架横梁上。其作用是将冷却水在水套中所吸收的热量散发至外界大气，使水温下降。上水室散热器盖下水室散热器芯出水管口进水管安装处目前十六页\总数二十八页\编于十点1、散热器芯

（1）管片式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。

（2）管带式冷水管与散热带相间排列，在散热带上常开有小孔，以破坏气流在散热带表面上的边界层，提高散热能力。目前十七页\总数二十八页\编于十点2、散热器的布置目前十八页\总数二十八页\编于十点3、散热器盖

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——蒸汽阀门，可自动调节冷却系内部压力，提高冷却效果。

压力阀真空阀压力阀弹簧真空阀弹簧盖目前十九页\总数二十八页\编于十点

发动机热态正常时，两阀门关闭，将冷却系与大气隔开。因水蒸气的产生使冷却系内的压力稍高于大气压力，提高了冷却水的沸点，改善了冷却效能。当散热器内部压力达到126～137Kpa时，压力阀开启而使水蒸汽从通气孔排出；当水温下降，冷却系内部的真空度低于10～20Kpa时，真空阀打开，空气从通气孔进入冷却系，以防散热器及芯管被大气压瘪。目前二十页\总数二十八页\编于十点4、补偿水桶加注防冻液的汽车发动机，为了减少冷却液的损失，保证冷却系统的正常工作，采用散热器＋补偿水桶(贮水箱)结构。补偿水桶内部印有两条液面高度标记线，补偿水桶内的液面高度应位于这两种刻线之间。补偿水桶散热器目前二十一页\总数二十八页\编于十点

二、水泵

水泵的作用

对冷却水加压，使之在冷却系中循环流动。汽车上广泛使用离心式水泵。结构紧凑，泵水量大，因故障而停止工作时，不妨碍水在冷却系内部自然循环。目前二十二页\总数二十八页\编于十点

离心式水泵工作原理当叶轮旋转时，水泵中的水被叶轮带动一起旋转，在离心力作用下，水被甩向叶轮边缘，然后经外壳上与叶轮成切线方向的出水管压送到发动机水套内。与此同时，叶轮中心处的压力降低，散热器中的水便经进水管被吸进叶轮中心部分。1－水泵壳体2－叶轮3－进水管4－出水管目前二十三页\总数二十八页\编于十点三、风扇

功用：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。

特点：车用发动机的风扇有轴流式和离心式。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到了广泛的应用。目前二十四页\总数二十八页\编于十点车用发动机采用轴流式风扇的三种型式结构特点：叶片多用薄钢板压制而成，为4～6片，叶片间夹角一般不相等。叶片与其旋转平面成30°～45°的安装斜角。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。目前二十五页\总数二十八页\编于十点电动风扇很多轿车发动机的水冷系采用电动风扇，尤其横置发动机前轮驱动的汽车更是如此。电动风扇由风扇电动机驱动并由蓄电池供电，所以风扇转速与发动机转速无关。在有些电控系统中，电动风扇由电脑控制。冷却液温度传感器向电脑传输与冷却液温度相关的信号。当冷却液温度达到规定值时，电脑使风扇继电器搭铁，继电器触点闭合并向风扇电动机供电，风扇进入工作。优点：结构简单，布置方便，不消耗发动机功率使燃油经济性得到改善。此外，采用电动风扇不需要检查、调整或更换风扇传动带，因而减少了维修的工作量。目前二十六页\总数二十八页\编于十点

1、节温器

功用：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。

节温器装在冷却水循环的通路中，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，以达到调节冷却系的冷却强度。节温器有蜡式和乙醚折叠筒式两种，目前多数发动机采用蜡式节温器。推杆弹簧主阀门石蜡胶管外壳四、冷却强度调节