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1、第 四 章 發(fā) 動 機(jī) 冷 卻 系 概 述 水 冷 系 風(fēng) 冷 系 變 速 器 機(jī) 油 冷 卻 系 一 、 冷 卻 系 功 用 使 發(fā) 動 機(jī) 得 到 適 度 的 冷 卻 ，并 保 持 其 在 最 適 宜 地 溫 度 范 圍 內(nèi) 工 作 。 4.1 概 述 冷 卻 程 度 后 果過 冷 熱 量 散 失 過 多 ， 增 加 燃 油 消 耗 ， 冷 凝 在氣 缸 壁 上 的 燃 油 流 到 曲 軸 箱 中 稀 釋 潤 滑 油 ，磨 損 加 劇 。不 足 發(fā) 動 機(jī) 過 熱 ， 充 氣 量 減 少 燃 燒 不 正 常 ，發(fā) 動 功 率 下 降 潤 滑 不 良 ， 加 劇 磨 損 。 二 、 不 正

2、常 冷 卻 對 發(fā) 動 機(jī) 的 影 響 三 、 冷 卻 系 的 分 類 水 冷風(fēng) 冷 四 、 正 常 冷 卻 時 的 發(fā) 動 機(jī) 溫 度系 統(tǒng) 溫 度 范 圍水 冷 系 氣 缸 蓋 內(nèi) 冷 卻 水 溫 度 在 353 363K, 氣 缸壁 的 溫 度 不 超 過 470 550K。風(fēng) 冷 系 氣 缸 蓋 和 氣 缸 壁 的 允 許 溫 度 分 別 為423 453K和 433 473K. 5、 水 冷 系 與 風(fēng) 冷 系 的 優(yōu) 缺 點(diǎn) 及 適 用 范 圍系 統(tǒng)水 冷 系風(fēng) 冷 系 適 用 范 圍優(yōu) 缺 點(diǎn) 比 較冷 卻 強(qiáng) 度 大 ， 易 調(diào)節(jié) ， 便 于 冬 季 啟 動 廣 泛 用 于 汽

3、 車發(fā) 動 機(jī)冷 卻 效 果 差 ， 噪 音大 ， 功 耗 大 僅 用 于 小 排 量及 軍 車 發(fā) 動 機(jī) 4.2 水 冷 系 一 、 水 冷 系 的 組 成 水 冷 卻 系 是 以 水 作 為 冷 卻 介 質(zhì) ， 把 發(fā) 動機(jī) 受 熱 零 件 吸 收 的 熱 量 散 發(fā) 到 大 氣 中 去 。目 前 汽 車 發(fā) 動 機(jī) 上 采 用 的 水 冷 系 大 都 是 強(qiáng)制 循 環(huán) 式 水 冷 系 ， 利 用 水 泵 強(qiáng) 制 水 在 冷 卻系 中 進(jìn) 行 循 環(huán) 流 動 。 點(diǎn) 此 觀 看 水 冷 系 的 組 成 錄 像 水 冷 系 由 散 熱 器 、 水 泵 、 風(fēng) 扇 、 冷 卻水 套 和 溫

4、度 調(diào) 節(jié) 裝 置 等 組 成 。 冷 卻 水 在 冷 卻 系 內(nèi) 的 循 環(huán) 流 動 路 線 有 兩條 ， 一 條 為 大 循 環(huán) ， 另 一 條 為 小 循 環(huán) 。 所 謂 大 循 環(huán) 是水 溫 高 時 ， 水 經(jīng)過 散 熱 器 而 進(jìn) 行的 循 環(huán) 流 動 ； 而小 循 環(huán) 就 是 水 溫低 時 ， 水 不 經(jīng) 過散 熱 器 而 進(jìn) 行 的循 環(huán) 流 動 ， 從 而使 水 溫 升 高 。 小 循 環(huán)大 循 環(huán) 節(jié) 溫 器 冷 卻 系 的 大 小 循 環(huán) 實 質(zhì) 通 常 利 用 節(jié) 溫 器 來 控 制 通 過 散 熱 器 冷 卻 水 的 流 量 。 節(jié) 溫 器裝 在 冷 卻 水 循 環(huán) 的

5、 通 路 中 （ 一 般 裝 在 氣 缸 蓋 的 出 水 口 ） ， 根 據(jù)發(fā) 動 機(jī) 負(fù) 荷 大 小 和 水 溫 的 高 低 自 動 改 變 水 的 循 環(huán) 流 動 路 線 ， 以達(dá) 到 調(diào) 節(jié) 冷 卻 系 的 冷 卻 強(qiáng) 度 。 當(dāng) 發(fā) 動 機(jī) 在 正 常 熱 狀 態(tài) 下 工 作 時 ， 即 水 溫 高 于 80 ， 節(jié) 溫器 閥 門 打 開 了 通 往 散 熱 器 的 通 道 ， 同 時 關(guān) 閉 了 通 往 水 泵 的 旁 通管 ， 冷 卻 水 全 部 流 經(jīng) 散 熱 器 ， 形 成 大 循 環(huán) ； 當(dāng) 冷 卻 水 溫 低 于70 時 ， 節(jié) 溫 器 閥 門 關(guān) 閉 了 通 往 散 熱

6、器 的 通 道 ， 同 時 打 開 了 通往 水 泵 的 旁 通 管 ， 水 套 內(nèi) 的 水 只 能 由 旁 通 孔 流 出 經(jīng) 旁 通 管 進(jìn) 入水 泵 ， 又 被 水 泵 壓 入 發(fā) 動 機(jī) 水 套 ， 此 時 冷 卻 水 并 不 流 經(jīng) 散 熱 器 ，只 在 水 套 與 水 泵 之 間 進(jìn) 行 小 循 環(huán) ， 從 而 防 止 發(fā) 動 機(jī) 過 冷 ； 當(dāng) 發(fā)動 機(jī) 的 冷 卻 水 溫 在 70 80 范 圍 內(nèi) ， 通 往 散 熱 器 的 通 道 和 通 往水 泵 的 旁 通 管 均 處 于 半 開 閉 狀 態(tài) ， 此 時 一 部 分 水 進(jìn) 行 大 循 環(huán) ， 而 另 一 部 分 水 進(jìn)

7、 行 小 循 環(huán) 。 二 、 水 冷 系 的 主 要 部 件1、 散 熱 器 散 熱 器 又 稱 為 水 箱 ，由 上 水 室 、 散 熱 器 芯和 下 水 室 等 組 成 。 安裝 在 發(fā) 動 機(jī) 前 的 車 架橫 梁 上 。 其 作 用 是 將冷 卻 水 在 水 套 中 所 吸收 的 熱 量 散 發(fā) 至 外 界大 氣 ， 使 水 溫 下 降 。 上 水 箱 散 熱 器 蓋下 水 箱 散 熱 器 芯出 水 管 口進(jìn) 水 管安 裝 處 常 用 散 熱 器 芯 的 結(jié) 構(gòu) 型 式 （ 1） 管 片 式 由 若 干 扁 形 或 圓 形 冷 卻 管 組 成 。 空 氣 吹 過 扁 形 冷 卻 管 和

8、 散 熱 片 ， 使 管 內(nèi) 流 動 的 水 得 到 冷 卻 。管 片 式 散 熱 器 因 結(jié) 構(gòu) 剛 度 較 好 廣 為 汽 車 發(fā) 動 機(jī) 所 使 用 。 （ 2） 管 帶 式 由 若 干 扁 平 冷 卻 管 組 成 水 管 與 散 熱 器 相 間 排 列 ， 在 散 熱 器 帶 上 常 開 有 形 似 百 葉 窗的 孔 ， 以 破 壞 氣 流 在 散 熱 器 表 面 上 的 附 面 層 ， 提 高 散 熱 能 力 。管 帶 式管 片 式 散 熱 器 蓋 汽 車 上 廣 泛 采 用 閉 式 水 冷 系 ， 該 水 冷 系 的 三 熱 氣蓋 具 有 空 氣 蒸 汽 閥 ， 可 自 動 調(diào) 節(jié)

9、 冷 卻 系 內(nèi) 部 壓力 ， 提 高 冷 卻 效 果 。 壓 力 閥真 空 閥 壓 力 閥 彈 簧真 空 閥 彈 簧蓋 發(fā) 動 機(jī) 熱 態(tài) 正 常 時 ， 兩 閥門 關(guān) 閉 ， 將 冷 卻 系 與 大 氣 隔開 。 因 水 蒸 氣 的 產(chǎn) 生 使 冷 卻系 內(nèi) 的 壓 力 稍 高 于 大 氣 壓 力 ，提 高 了 冷 卻 水 的 沸 點(diǎn) ， 改 善了 冷 卻 效 能 。 當(dāng) 散 熱 器 內(nèi) 部壓 力 達(dá) 到 126 137Kpa時 ， 蒸汽 閥 開 啟 而 使 水 蒸 汽 從 通 氣孔 排 出 ； 當(dāng) 水 溫 下 降 ， 冷 卻系 內(nèi) 部 的 真 空 度 低 于 1020Kpa時 ， 空 氣

10、 閥 打 開 ， 空 氣從 通 氣 孔 進(jìn) 入 冷 卻 系 ， 以 防散 熱 器 及 芯 管 被 大 氣 壓 癟 。 2、 水 泵 水 泵 的 作 用 對 冷卻 水 加 壓 ， 使 之 在 冷 卻系 中 循 環(huán) 流 動 。 汽 車 上 廣 泛 使 用 離 心式 水 泵 。 它 具 有 結(jié) 構(gòu) 緊湊 、 泵 水 量 大 及 因 故 障而 停 止 工 作 時 ， 不 妨 礙水 在 冷 卻 系 內(nèi) 部 自 然 循環(huán) 等 優(yōu) 點(diǎn) 。 離 心 式 水 泵 工 作 原 理 當(dāng) 葉 輪 旋 轉(zhuǎn) 時 ， 水 泵中 的 水 被 葉 輪 帶 動 一 起 旋轉(zhuǎn) ， 在 離 心 力 作 用 下 ， 水被 甩 向 葉

11、輪 邊 緣 ， 然 后 經(jīng)外 殼 上 與 葉 輪 成 切 線 方 向的 出 水 管 壓 送 到 發(fā) 動 機(jī) 水套 內(nèi) 。 與 此 同 時 ， 葉 輪 中心 處 的 壓 力 降 低 ， 散 熱 器中 的 水 便 經(jīng) 進(jìn) 水 管 被 吸 進(jìn)葉 輪 中 心 部 分 。 1 水 泵 殼 體 2 葉 輪 3 進(jìn) 水 管 4 出 水 管 3、 風(fēng) 扇 功 用 ： 風(fēng) 扇 通 常 安 排 在 散 熱 器 后 面 并 與 水 泵 同軸 。 用 來 提 高 流 經(jīng) 散 熱 器 的 空 氣 流 速 和 風(fēng) 量 ， 增 強(qiáng)散 熱 器 的 散 熱 能 力 ， 同 時 對 發(fā) 動 機(jī) 其 他 附 件 也 有 一定 的

12、冷 卻 作 用 。 特 點(diǎn) ： 車 用 發(fā) 動 機(jī) 的 風(fēng) 扇 軸 流 式 和 離 心 式 。 軸 流式 風(fēng) 扇 所 產(chǎn) 生 的 風(fēng) ， 其 流 向 與 風(fēng) 扇 軸 平 行 ； 離 心 式風(fēng) 扇 所 產(chǎn) 生 的 風(fēng) ， 其 流 向 為 徑 向 。 軸 流 式 風(fēng) 扇 效 率高 ， 風(fēng) 量 大 ， 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 布 置 方 便 。 因 而 在 車 用 發(fā)動 機(jī) 上 得 到 了 廣 泛 的 應(yīng) 用 。 車 用 發(fā) 動 機(jī) 采 用 軸 流 式 風(fēng) 扇 的 三 種 型 式 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn) ： 葉 片 多 用 薄 鋼 板 壓 制 而 成 ， 為 4 6片 ， 葉 片間 夾 角 一 般 不 相 等

13、。 葉 片 與 其 旋 轉(zhuǎn) 平 面 成 30 45 的 安裝 斜 角 。 整 體 風(fēng) 扇 在 轎 車 和 輕 型 載 貨 汽 車 上 應(yīng) 用 較 多 。 近 年來 轎 車 上 還 采 用 了 電 動 風(fēng) 扇 。 風(fēng) 扇 常 和 發(fā)動 機(jī) 一 起 由 曲軸 帶 輪 通 過 V帶驅(qū) 動 。 為 調(diào) 節(jié) V帶 的 張 緊 程 度 ，通 常 將 發(fā) 電 機(jī)的 支 架 做 成 可調(diào) 節(jié) 的 。 可 調(diào) 節(jié) 支 架風(fēng) 扇 的 驅(qū) 動 V帶 張 緊 裝 置 4、 節(jié) 溫 器 功 用 ： 根 據(jù) 發(fā) 動 機(jī) 負(fù) 荷 大 小 和 水 溫 的 高 低 自 動 改 變 水的 循 環(huán) 流 動 路 線 ， 從 而 控

14、制 通 過 散 熱 器 冷 卻 水 的 流 量 。 節(jié) 溫 器 裝 在 冷 卻 水循 環(huán) 的 通 路 中 ， 根 據(jù)發(fā) 動 機(jī) 負(fù) 荷 大 小 和 水溫 的 高 低 自 動 改 變 水的 循 環(huán) 流 動 路 線 ， 以達(dá) 到 調(diào) 節(jié) 冷 卻 系 的 冷卻 強(qiáng) 度 。 節(jié) 溫 器 有 蠟式 和 乙 醚 皺 紋 筒 式 兩種 ， 目 前 多 數(shù) 發(fā) 動 機(jī)采 用 蠟 式 節(jié) 溫 器 。 推 桿彈 簧 主 閥 門石 蠟 膠 管外 殼 小循環(huán) 大循環(huán) 當(dāng) 水 溫 低 于 358K 時 ， 主 閥 關(guān) ， 副 閥 開 小 循 環(huán) 。 當(dāng) 水 溫 高 于 358K 時 低 于 378K 時 ， 主 閥 漸

15、 開 ， 副 閥 漸關(guān) 大 小 循 環(huán) 同 時 進(jìn) 行 。 當(dāng) 水 溫 高 于 378K 時 ， 主 閥 全 開 ， 副 閥 關(guān) 大 循 環(huán) 。蠟 式 節(jié) 溫 器 工 作 情 況 5、 風(fēng) 扇 離 合 器 和 溫 控 開 關(guān)功 用 ： 減 小 風(fēng) 扇 噪 聲 ， 改 善 低 溫 起 動 性 能 ， 節(jié) 約 燃 料 和 降低 排 放 ， 自 動 調(diào) 節(jié) 發(fā) 動 機(jī) 的 冷 卻 強(qiáng) 度 。（ 1） 風(fēng) 扇 離 合 器 主 要 有 硅 油 式 和 電 磁 式 等 。冷 卻 水 溫 度 不 高 時 ， 風(fēng) 扇 隨離 合 器 殼 體 一 起 空 轉(zhuǎn) 打 滑 ；當(dāng) 發(fā) 動 機(jī) 氣 流 溫 度 超 過 33

16、8K時 ， 離 合 器 處 于 接 合 狀 態(tài) ，風(fēng) 扇 轉(zhuǎn) 速 提 高 。 當(dāng) 發(fā) 動 機(jī) 氣流 溫 度 低 于 308K 時 ， 風(fēng) 扇 離合 器 又 回 到 分 離 狀 態(tài) 。 硅 油 風(fēng) 扇 離 合 器 （ 2） 風(fēng) 扇 溫 控 開 關(guān) 功 用 ： 在 冷 卻 水 溫 度 升 高 時 ， 其 內(nèi) 部 的 溫 控 介 質(zhì) 膨 脹 而 使 風(fēng) 扇以 高 速 運(yùn) 轉(zhuǎn) ， 加 速 了 發(fā) 動 機(jī) 的 冷 卻 ； 相 反 ， 若 在 冷 卻 水 溫 度降 低 的 時 ， 介 質(zhì) 收 縮 而 使 風(fēng) 扇 低 速 運(yùn) 轉(zhuǎn) 或 停 下 來 ， 實 現(xiàn) 了 對散 熱 器 電 動 機(jī) 風(fēng) 扇 的 控 制

17、。（ 3） 百 葉 窗 功 用 ： 通 過 調(diào) 節(jié) 流 經(jīng) 散 熱 器 的 空 氣 量 來 調(diào) 節(jié) 冷 卻 系 的 冷 卻 強(qiáng) 度 ，使 發(fā) 動 機(jī) 在 適 宜 的 溫 度 下 工 作 。 三 、 冷 卻 水 和 防 凍 液1、 冷 卻 水 汽 車 發(fā) 動 機(jī) 中 使 用 的 冷 卻 水 應(yīng) 是 清 潔 的 軟 水 ， 如 雨 水 ，自 來 水 等 ； 而 井 水 、 河 水 等 硬 水 中 含 有 礦 物 質(zhì) ， 在 高 溫 下 易生 成 水 垢 ， 不 能 作 為 發(fā) 動 機(jī) 冷 卻 水 。2、 防 凍 液 功 用 ： 為 防 止 在 冬 季 寒 冷 地 區(qū) ， 因 冷 卻 水 結(jié) 冰 而

18、 發(fā) 生 散熱 器 、 氣 缸 體 、 氣 缸 蓋 變 形 或 脹 裂 的 現(xiàn) 象 ， 在 冷 卻 水 中 加 入一 定 量 的 防 凍 液 以 達(dá) 到 降 低 冰 點(diǎn) 、 提 高 沸 點(diǎn) 的 目 的 。 4.3 風(fēng) 冷 系 利 用 高 速 空 氣 流 直 接 吹 過氣 缸 蓋 和 氣 缸 體 的 外 表 面 ， 把從 氣 缸 內(nèi) 部 傳 出 的 熱 量 散 發(fā) 到大 氣 中 去 ， 以 保 證 發(fā) 動 機(jī) 在 最有 利 的 溫 度 范 圍 內(nèi) 工 作 。一 、 工 作 機(jī) 理 ：二 、 結(jié) 構(gòu) 發(fā) 動 機(jī) 氣 缸 和 氣 缸 蓋 采 用傳 熱 較 好 的 鋁 合 金 鑄 成 ， 結(jié) 構(gòu)簡 單

19、 、 重 量 輕 、 故 障 少 ， 無 需特 殊 保 養(yǎng) ， 但 是 由 于 材 料 質(zhì) 量要 求 高 ， 冷 卻 不 夠 均 勻 ， 工 作噪 音 大 等 缺 點(diǎn) ， 目 前 在 汽 車 上 很 少 使 用 。 4.4 變 速 器 機(jī) 油 冷 卻 器一 、 采 用 的 原 因 ： 在 自 動 變 速 器 中 ， 機(jī) 油 因 工 作 頻 繁 而 過 熱 ， 則 會 降 低 變速 器 的 性 能 ， 甚 至 造 成 變 速 器 損 壞 。 所 以 ， 在 裝 有 自 動 變 速器 的 汽 車 中 必 須 裝 置 變 速 器 機(jī) 油 冷 卻 器 。二 、 構(gòu) 造 ： 實 際 上 就 是 一 根 冷 卻 管 。三 、 位 置 及 冷 卻 ： 置 于 散 熱 器 的 出 水 室 內(nèi) ， 由 冷 卻 液 對 流 過 冷 卻 管 的 變 速 器機(jī) 油 進(jìn) 行 冷 卻 。 小 結(jié)冷 卻 系 作 用水 冷 系 大 、 小 循 環(huán)主 要 部 件 散 熱 器水 泵節(jié) 溫 器風(fēng) 冷 系 與 水 冷 系 的 區(qū) 別變 速 器 機(jī) 油 冷 卻 器 采 用 的 原 因