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、第5章 冷却系统,5.1 冷却系统概述,5.1.1冷却系统的功用 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，并使发动机在工作过程中始终处于最佳的工作温度范围内。,5.1.2冷却系统的类型和组成,1风冷式冷却系统 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面，使发动机零部件的热量散发到大气中。,图5-1 风冷系统,2水冷式冷却系统,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液，再通过散热器散发到大气中去。（见图5-2）。水冷式发动机的气缸盖和气缸体中都铸有相互连通

2、的水套。,图5-2 水冷式冷却系统,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流回散热器（见图5-3）。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中。,图5-3冷却液的循环,5.2 冷却系统主要部件的构造,5.2.1散热器 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、出水管等组成（见图5-4）。,图5-4 散热器和补偿水桶,散热器一般为纵流式，即冷却水从顶部流向底部（见图5-5（a）。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，即冷却水从一侧的进水口进

3、入水箱，然后水平横向流到另一侧的出水口（见图5-5（b）。,图5-5 散热器类型,目前汽车发动机的水冷却系统是一种封闭式水冷却系统，其散热器盖具有空气阀、蒸气阀（见图5-6），可自动调节冷却系统内部压力，提高冷却效果。,图5-6 散热器盖,5.2.2补偿水桶,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5-4）。,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吸入，以保证冷却系统内有充足的冷却液（见图5-7）。,

4、图5-7 补偿水桶作用原理,5.2.3冷却风扇,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，增加散热效果，加速冷却液的冷却，如图5-8所示。,图5-8 冷却风扇的作用,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，由发动机的带轮驱动。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。,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，水温开关的触点闭合，使风扇运转（见图5-9）。,图5-9 电动冷却风扇,5.2.4风扇离合器,纵置发动机的冷却风扇采用风扇离合器。它可以通过发动机温

5、度来控制风扇的转速，自动调节冷却强度。硅油风扇离合器是安装在风扇带轮和风扇叶片之间（见图5-12），它是利用硅油高黏度的特性，将带轮的动力传给风扇叶片。,图5-12 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5-13）。,图5-13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，双金属卷簧使阀片轴转动，打开进油孔，硅油

6、便流入主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。,5.2.5水泵,水泵安装在发动机前端（见图5-2、图5-3），纵置发动机的水泵通常与风扇同轴，一起由曲轴带轮驱动。水泵的功用是对冷却水加压，加速冷却水的循环流动，保证冷却可靠。,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、水泵轴承等组成（见图5-14）。,图5-14 离心式水泵,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（见图5-15）。与

7、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。,图5-15 离心式水泵工作原理,5.2.6节温器,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。其功用是控制通过散热器的冷却液流量，调节冷却强度，保证发动机在最适宜的温度下工作（见图5-16）。蜡式节温器的结构如图5-17所示。,图5-16 节温器,图5-17 蜡式节温器结构1主阀门2弹簧3推杆4副阀门5感温体6石蜡7下支架8橡胶管9上支架,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，关闭了通往散热器的水路。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进入水泵，又经水泵压入气

8、缸体水套，不经散热器而进行循环流动，这种情况称为小循环（见图5-18（a）。,图5-18 水冷系冷却液的循环,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，迫使橡胶管收缩，从而对推杆上端头产生向上的推力。,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紧力，使主阀门开始开启，副阀门随之开始关小。,当冷却液温度达到发动机的正常工作温度时（通常为8595），主阀门完全打开，此时副阀门完全关闭。来自气缸盖出水口的冷却水流向散热器，经散热器散热后流回水泵，这种情况称为大循环（见图5-18（b）。,冷却液温

9、度为85105时，节温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。,早期汽车发动机的节温器都是布置在气缸盖出水管路中，称为出水口温控式。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，其缺点是节温器在发动机暖机过程中会产生振荡现象。（见图5-19（a）。,图5-19节温器的布置方式,节温器布置在发动机进水管路中，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，防止发动机水套中的冷却液温度出现过大的波动，因

10、而能精确地控制冷却液温度，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阀（也称摆阀），如图5-20所示，其作用是在加注冷却液时，让冷却系统中的空气得以排出。,图5-20节温器上的小孔阀,思考题,1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？最佳水温范围一般是多少？2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？4描述散热器盖的构造，说明其蒸气阀和空气阀的作用。,5发动机的冷却强度为什么要调节？有哪些调节方法？6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？,7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？发动机会出现什么故障？8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。,