汽车发动机机械系统构造与检修第5章-冷却系统课件.ppt

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1、冷却系统主要部件的构造冷却系统主要部件的构造 5.2冷却系统概述冷却系统概述 5.1冷却系统概述冷却系统概述 5.1冷却系统概述冷却系统概述 5.1冷却系统主要部件的构造冷却系统主要部件的构造 5.2冷却系统主要部件的构造冷却系统主要部件的构造 5.2冷却系统主要部件的构造冷却系统主要部件的构造 5.25.1 5.1 冷却系统概述冷却系统概述 5.1.1冷却系统的功用冷却系统的功用 冷却系统的功用就是使发动机尽快冷却系统的功用就是使发动机尽快地达到正常的工作温度,并使发动机在地达到正常的工作温度,并使发动机在工作过程中始终处于最佳的工作温度范工作过程中始终处于最佳的工作温度范围内。围内。5.1

2、.2冷却系统的类型和组成冷却系统的类型和组成1风冷式冷却系统风冷式冷却系统 风冷式冷系统以空气为冷却介质,风冷式冷系统以空气为冷却介质,由风扇、导流罩、散热片、气缸导流罩由风扇、导流罩、散热片、气缸导流罩和分流板组成,利用大流量风扇使高速和分流板组成,利用大流量风扇使高速空气流直接吹过气缸盖和气缸体的外表空气流直接吹过气缸盖和气缸体的外表面,使发动机零部件的热量散发到大气面,使发动机零部件的热量散发到大气中。中。图图5-1 5-1 风冷系统风冷系统 2水冷式冷却系统水冷式冷却系统 水冷式冷却系统是以水(或冷却液)为水冷式冷却系统是以水(或冷却液)为冷却介质,先将发动机受热零件的热量传给冷却介质

3、,先将发动机受热零件的热量传给冷却液,再通过散热器散发到大气中去。(冷却液,再通过散热器散发到大气中去。(见图见图5-2)。水冷式发动机的气缸盖和气缸体中都水冷式发动机的气缸盖和气缸体中都铸有相互连通的水套。铸有相互连通的水套。图图5-2 5-2 水冷式冷却系统水冷式冷却系统 在水泵的作用下,散热器内的冷却在水泵的作用下,散热器内的冷却水被加压后通过气缸体进水孔进入发动水被加压后通过气缸体进水孔进入发动机,流经气缸体及其缸盖的冷却套而吸机,流经气缸体及其缸盖的冷却套而吸收热量,然后从气缸盖的出水口沿水管收热量,然后从气缸盖的出水口沿水管流回散热器(见图流回散热器(见图5-3)。)。冷却后的水流

4、到散热器的底部,又冷却后的水流到散热器的底部,又被水泵抽出,再次压送到发动机的水套被水泵抽出,再次压送到发动机的水套中。中。图图5-35-3冷却液的循环冷却液的循环 5.2 5.2 冷却系统主要部件的构造冷却系统主要部件的构造5.2.1散热器散热器 散热器主要由进水室、出水室、散散热器主要由进水室、出水室、散热器芯、散热器盖、放水开关和进、出热器芯、散热器盖、放水开关和进、出水管等组成(见图水管等组成(见图5-4)。)。图图5-4 5-4 散热器和补偿水桶散热器和补偿水桶 散热器一般为纵流式,即冷却水从顶散热器一般为纵流式,即冷却水从顶部流向底部(见图部流向底部(见图5-5(a)。)。为降低汽

5、车发动机罩轮廓的高度,有为降低汽车发动机罩轮廓的高度,有些轿车采用了横流式散热器,即冷却水从些轿车采用了横流式散热器,即冷却水从一侧的进水口进入水箱,然后水平横向流一侧的进水口进入水箱,然后水平横向流到另一侧的出水口(见图到另一侧的出水口(见图5-5(b)。)。图图5-5 散热器类型散热器类型 目前汽车发动机的水冷却系统是一目前汽车发动机的水冷却系统是一种封闭式水冷却系统,其散热器盖具有种封闭式水冷却系统,其散热器盖具有空气阀、蒸气阀(见图空气阀、蒸气阀(见图5-6),可自动调),可自动调节冷却系统内部压力,提高冷却效果。节冷却系统内部压力,提高冷却效果。图图5-6 5-6 散热器盖散热器盖

6、5.2.2补偿水桶补偿水桶 现代汽车发动机均采用散热器补现代汽车发动机均采用散热器补偿水桶(膨胀水箱)的结构形式(见图偿水桶(膨胀水箱)的结构形式(见图5-4)。)。当发动机运转中散热器内的蒸气压力当发动机运转中散热器内的蒸气压力过高时,散热器盖内的蒸气阀开启,排出过高时,散热器盖内的蒸气阀开启,排出的蒸气和部分冷却液经溢流管流入补偿水的蒸气和部分冷却液经溢流管流入补偿水桶;当发动机熄火后冷却液温度下降,使桶;当发动机熄火后冷却液温度下降,使散热器内出现一定的真空度时,散热器盖散热器内出现一定的真空度时,散热器盖内的空气阀开启,将补偿水桶内的冷却液内的空气阀开启,将补偿水桶内的冷却液吸入,以保

7、证冷却系统内有充足的冷却液吸入,以保证冷却系统内有充足的冷却液(见图(见图5-7)。)。图图5-7 5-7 补偿水桶作用原理补偿水桶作用原理 5.2.3冷却风扇冷却风扇 冷却风扇安装在散热器的后面,用冷却风扇安装在散热器的后面,用来提高通过散热器芯的空气流速,增加来提高通过散热器芯的空气流速,增加散热效果,加速冷却液的冷却,如图散热效果,加速冷却液的冷却,如图5-8所示。所示。图图5-8 5-8 冷却风扇的作用冷却风扇的作用 纵置发动机冷却系统的冷却风扇通纵置发动机冷却系统的冷却风扇通常安装在发动机前方,与水泵同轴,由常安装在发动机前方,与水泵同轴,由发动机的带轮驱动。发动机的带轮驱动。横置发

8、动机由于散热器布置在发动横置发动机由于散热器布置在发动机的侧面,其冷却风扇无法用发动机的机的侧面,其冷却风扇无法用发动机的曲轴带轮来驱动,只能采用以蓄电池电曲轴带轮来驱动,只能采用以蓄电池电能为动力的电动冷却风扇。能为动力的电动冷却风扇。电动机的运转由位于散热器上的水电动机的运转由位于散热器上的水温开关控制,当冷却液温度过高时,水温开关控制,当冷却液温度过高时,水温开关的触点闭合,使风扇运转(见图温开关的触点闭合,使风扇运转(见图5-9)。)。图图5-9 5-9 电动冷却风扇电动冷却风扇 5.2.4风扇离合器风扇离合器 纵置发动机的冷却风扇采用风扇离纵置发动机的冷却风扇采用风扇离合器。合器。它

9、可以通过发动机温度来控制风扇它可以通过发动机温度来控制风扇的转速,自动调节冷却强度。的转速,自动调节冷却强度。硅油风扇离合器是安装在风扇带轮硅油风扇离合器是安装在风扇带轮和风扇叶片之间(见图和风扇叶片之间(见图5-12),它是利),它是利用硅油高黏度的特性,将带轮的动力传用硅油高黏度的特性,将带轮的动力传给风扇叶片。给风扇叶片。图图5-12 5-12 硅油式风扇离合器的安装硅油式风扇离合器的安装 硅油风扇离合器前端盖上有一双金硅油风扇离合器前端盖上有一双金属卷簧,能根据散热器后面空气温度的变属卷簧,能根据散热器后面空气温度的变化产生扭转,通过阀片轴转动离合器内部化产生扭转,通过阀片轴转动离合器

10、内部的阀片,控制进入工作腔的硅油量,从而的阀片,控制进入工作腔的硅油量,从而控制离合器的接合与分离(见图控制离合器的接合与分离(见图5-13)。)。图图5-135-13硅油式风扇离合器的结构硅油式风扇离合器的结构 当发动机温度较低时,双金属卷簧当发动机温度较低时,双金属卷簧带动阀片关闭进油孔,使风扇离合器处于带动阀片关闭进油孔,使风扇离合器处于半分离状态,这时风扇随同离合器壳体一半分离状态,这时风扇随同离合器壳体一起在主动轴上空转打滑,转速很低。起在主动轴上空转打滑,转速很低。当发动机温度升高后,双金属卷簧使当发动机温度升高后,双金属卷簧使阀片轴转动,打开进油孔,硅油便流入主阀片轴转动,打开进

11、油孔,硅油便流入主动板与从动板之间的工作腔,使离合器的动板与从动板之间的工作腔,使离合器的接合力随温度的升高而逐渐加大,风扇叶接合力随温度的升高而逐渐加大,风扇叶片的打滑程度逐渐减小,转速得到提高以片的打滑程度逐渐减小,转速得到提高以适应发动机增强冷却的需要。适应发动机增强冷却的需要。5.2.5水泵水泵 水泵安装在发动机前端(见图水泵安装在发动机前端(见图5-2、图图5-3),纵置发动机的水泵通常与风扇),纵置发动机的水泵通常与风扇同轴,一起由曲轴带轮驱动。同轴,一起由曲轴带轮驱动。水泵的功用是对冷却水加压,加速水泵的功用是对冷却水加压,加速冷却水的循环流动,保证冷却可靠。冷却水的循环流动,保

12、证冷却可靠。汽车用发动机上多采用离心式水泵,汽车用发动机上多采用离心式水泵,主要由水泵壳体、叶轮、水泵轴、水封、主要由水泵壳体、叶轮、水泵轴、水封、水泵轴承等组成(见图水泵轴承等组成(见图5-14)。)。图图5-14 5-14 离心式水泵离心式水泵 当叶轮旋转时,水泵中的水被叶轮带当叶轮旋转时,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(见图向的出水管压送到发动机水套内(见图5-15)。)。与此同时,叶轮中心处的压力降低与此同时,叶轮中心处的压力降

13、低,散热器中的水便经进水管被吸进叶轮中,散热器中的水便经进水管被吸进叶轮中心部分。心部分。图图5-15 5-15 离心式水泵工作原理离心式水泵工作原理5.2.6节温器节温器 节温器一般安装在发动机气缸盖的节温器一般安装在发动机气缸盖的出水口外或水泵进水口处。出水口外或水泵进水口处。其功用是控制通过散热器的冷却液其功用是控制通过散热器的冷却液流量,调节冷却强度,保证发动机在最流量,调节冷却强度,保证发动机在最适宜的温度下工作(见图适宜的温度下工作(见图5-16)。)。蜡式节温器的结构如图蜡式节温器的结构如图5-17所示。所示。图图5-16 5-16 节温器节温器 图图5-17 5-17 蜡式节温

14、器结构蜡式节温器结构11主阀门主阀门22弹簧弹簧33推杆推杆44副阀门副阀门55感温体感温体66石蜡石蜡77下支架下支架88橡胶管橡胶管99上支架上支架 当发动机冷却液温度较低时,石蜡当发动机冷却液温度较低时,石蜡呈固态,弹簧将主阀门压在阀座上,关呈固态,弹簧将主阀门压在阀座上,关闭了通往散热器的水路。闭了通往散热器的水路。此时副阀门处于开启状态,来自发此时副阀门处于开启状态,来自发动机缸盖出水口的冷却水只能经旁通管动机缸盖出水口的冷却水只能经旁通管进入水泵,又经水泵压入气缸体水套,进入水泵,又经水泵压入气缸体水套,不经散热器而进行循环流动,这种情况不经散热器而进行循环流动,这种情况称为小循环

15、(见图称为小循环(见图5-18(a)。)。图图5-18 5-18 水冷系冷却液的循环水冷系冷却液的循环 当发动机冷却液温度升高时,石蜡当发动机冷却液温度升高时,石蜡逐渐变成液态,体积随之增大,迫使橡逐渐变成液态,体积随之增大,迫使橡胶管收缩,从而对推杆上端头产生向上胶管收缩,从而对推杆上端头产生向上的推力。的推力。由于推杆上端固定,故推杆对橡胶由于推杆上端固定,故推杆对橡胶管、感应体产生向下反推力,当发动机管、感应体产生向下反推力,当发动机冷却液温度超过某一限值(通常为冷却液温度超过某一限值(通常为80左右)时,反推力超过主阀门弹簧的预左右)时,反推力超过主阀门弹簧的预紧力,使主阀门开始开启,

16、副阀门随之紧力,使主阀门开始开启,副阀门随之开始关小。开始关小。当冷却液温度达到发动机的正常工当冷却液温度达到发动机的正常工作温度时(通常为作温度时(通常为8595),主阀),主阀门完全打开,此时副阀门完全关闭。门完全打开,此时副阀门完全关闭。来自气缸盖出水口的冷却水流向散来自气缸盖出水口的冷却水流向散热器,经散热器散热后流回水泵,这种热器,经散热器散热后流回水泵,这种情况称为大循环(见图情况称为大循环(见图5-18(b)。)。冷却液温度为冷却液温度为85105时,节温时,节温器主阀门和副阀门均处于半开状态,发动器主阀门和副阀门均处于半开状态,发动机冷却液一部分经旁通管进入水泵进行小机冷却液一

17、部分经旁通管进入水泵进行小循环,另一部分经散热器流回水泵进行大循环,另一部分经散热器流回水泵进行大循环,这种情况称为混合循环。循环,这种情况称为混合循环。早期汽车发动机的节温器都是布置早期汽车发动机的节温器都是布置在气缸盖出水管路中,称为出水口温控在气缸盖出水管路中,称为出水口温控式。式。这种布置方式的优点是结构简单,这种布置方式的优点是结构简单,有利于排除冷却系统中的气泡,其缺点有利于排除冷却系统中的气泡,其缺点是节温器在发动机暖机过程中会产生振是节温器在发动机暖机过程中会产生振荡现象。(见图荡现象。(见图5-19(a)。)。图图5-195-19节温器的布置方式节温器的布置方式 节温器布置在

18、发动机进水管路中,节温器布置在发动机进水管路中,称为进水口温控式(见图称为进水口温控式(见图5-19(b)。)。这种布置方式在暖机过程中节温器这种布置方式在暖机过程中节温器刚打开时,流经节温器的是散热器内的刚打开时,流经节温器的是散热器内的低温冷却液,从而使节温器立即关闭,低温冷却液,从而使节温器立即关闭,防止发动机水套中的冷却液温度出现过防止发动机水套中的冷却液温度出现过大的波动,因而能精确地控制冷却液温大的波动,因而能精确地控制冷却液温度,降低节温器的振荡现象。度,降低节温器的振荡现象。许多节温器的主阀座上有一个小孔许多节温器的主阀座上有一个小孔阀(也称摆阀),如图阀(也称摆阀),如图5-

19、20所示,其作所示,其作用是在加注冷却液时,让冷却系统中的用是在加注冷却液时,让冷却系统中的空气得以排出。空气得以排出。图图5-205-20节温器上的小孔阀节温器上的小孔阀思思 考考 题题 1发动机为什么要冷却?发动机温度过发动机为什么要冷却?发动机温度过低和过高各有什么害处?最佳水温范围低和过高各有什么害处?最佳水温范围一般是多少?一般是多少?2描述冷却液在发动机中的流动路径。描述冷却液在发动机中的流动路径。3发动机的冷却液中为什么要加入防冻液?发动机的冷却液中为什么要加入防冻液?4描述散热器盖的构造,说明其蒸气阀和空描述散热器盖的构造,说明其蒸气阀和空气阀的作用。气阀的作用。5发动机的冷却强度为什么要调节?有哪发动机的冷却强度为什么要调节?有哪些调节方法?些调节方法?6水冷却系统中为什么要装节温器?什么水冷却系统中为什么要装节温器?什么叫大循环?什么叫小循环?叫大循环?什么叫小循环?7如果蜡式节温器中的石蜡漏失,节温如果蜡式节温器中的石蜡漏失,节温器将处于怎样的工作状态?发动机会出器将处于怎样的工作状态?发动机会出现什么故障?现什么故障?8为什么要采用风扇离合器?试述硅油为什么要采用风扇离合器?试述硅油风扇离合器的工作原理。风扇离合器的工作原理。

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