1、第七章 發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)第一節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的分類(lèi)冷卻系統(tǒng)的功用冷卻系統(tǒng)的功用 與高溫燃?xì)饨佑|的零件在強(qiáng)熱作用下，材料的機(jī)械性能下降，變形加劇，熱應(yīng)力增大，零件將出現(xiàn)熱疲勞裂紋、劇烈磨損等失效后果。過(guò)高的溫度也將催促機(jī)油老化變質(zhì)，密封失效。另外，高溫也使充氣系數(shù)下降，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。 冷卻系統(tǒng)就是要使發(fā)動(dòng)機(jī)在所有工況下都保持在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)，防止發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱或過(guò)冷，并且在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)后使發(fā)動(dòng)機(jī)迅速升溫，盡可能縮短暖機(jī)時(shí)間。發(fā)動(dòng)機(jī)為什么不能在過(guò)熱或過(guò)冷條件下正常工作？發(fā)動(dòng)機(jī)為什么不能在過(guò)熱或過(guò)冷條件下正常工作？ 發(fā)動(dòng)機(jī)若過(guò)熱，則其中運(yùn)動(dòng)機(jī)件將因高溫膨脹而破壞正常配合間隙，或因潤(rùn)滑油在高溫下失

2、效而卡死；各機(jī)件因高溫導(dǎo)致機(jī)械強(qiáng)度降低甚至損壞；發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程因高溫導(dǎo)致吸氣量減少甚至燃燒不正常而使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)下降等，因此發(fā)動(dòng)機(jī)不可以在過(guò)熱條件下工作。 發(fā)動(dòng)機(jī)若過(guò)冷，則散熱損失增加，對(duì)柴油機(jī)，機(jī)油粘度較大 ，摩擦功率損失較大，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)也降低；對(duì)汽油機(jī)，已汽化的燃油又凝結(jié)并流到曲軸箱，稀釋了機(jī)油而影響潤(rùn)滑，結(jié)果也使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)下降，磨損加劇，因此，發(fā)動(dòng)機(jī)也不可在過(guò)冷條件下工作。冷卻系分類(lèi)風(fēng)冷和水冷兩種，水冷卻系一般指強(qiáng)制循環(huán)水冷系，汽車(chē)、機(jī)車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)就采用強(qiáng)制循環(huán)水冷卻系統(tǒng)。水冷卻系的最大優(yōu)點(diǎn)是冷卻強(qiáng)度高、發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部和外部冷卻較均勻、冷卻水路設(shè)計(jì)自由

3、度大等，最大缺點(diǎn)是容易漏水，需要經(jīng)常維修等。強(qiáng)制循環(huán)水冷卻系統(tǒng)的組成強(qiáng)制循環(huán)水冷系由水泵11、散熱器1、冷卻風(fēng)扇12、節(jié)溫器10、補(bǔ)償水桶3、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體和氣缸蓋中的水道以及其它附屬裝置組成，如圖下所示。冷卻水在強(qiáng)制循環(huán)水冷卻系統(tǒng)中的流動(dòng)如下圖所示 散熱器底部經(jīng)過(guò)冷卻的冷卻水經(jīng)水泵加壓，經(jīng)過(guò)分水管進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的冷卻水套，吸熱后向上流入氣缸蓋水套，再次吸熱后經(jīng)節(jié)溫器主閥門(mén)通過(guò)出水軟管進(jìn)入散熱器，對(duì)著散熱器的冷卻風(fēng)扇加速流經(jīng)散熱器芯的空氣，促使熱水加速冷卻，然后經(jīng)進(jìn)水軟管被水泵有一定真空度的進(jìn)水口吸入。第二節(jié) 水冷卻系主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理水泵 水泵的功用是對(duì)冷卻水加壓，加速冷卻水在冷卻系中的循

4、環(huán)流動(dòng)。一般采用離心式水泵，與冷卻風(fēng)扇同軸，并由風(fēng)扇皮帶輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。 當(dāng)水泵葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，水泵中的冷卻水在離心力作用下被甩向葉輪邊緣，同時(shí)產(chǎn)生一定的壓力，壓力升高的冷卻水從殼體邊緣出水管流出；在葉輪的中心處，由于壓力下降形成真空，因此水泵的入水管設(shè)在此處。 水泵的典型結(jié)構(gòu)（EQ6100-1型發(fā)動(dòng)機(jī)）如右圖所示。 1-水泵外殼；2-葉輪；3-夾布膠木密封墊圈；6-水封皮碗；7-彈簧；8-襯墊；9-泵蓋；10-水封座圈；11-球軸承；12-水泵軸；13-半圓鍵；14-凸緣盤(pán)；15-軸承卡環(huán)；16-隔離套筒；17-滑脂嘴；18-水封環(huán)；19-管接頭圖7-10 EQ6100-1型發(fā)動(dòng)機(jī)離心式水泵散熱器

5、散熱器分縱流式和橫流式兩種，大多數(shù)轎車(chē)采用橫流式，其主要組成部分分為上儲(chǔ)水室和下儲(chǔ)水室、散熱器芯。上儲(chǔ)水室頂部有加水口，用散熱器蓋蓋住。 散熱器芯主要分兩種：管片式和管帶式。如圖示。傳統(tǒng)的散熱器芯由黃銅制造，近年來(lái)更多的用鋁制造，有些散熱器的進(jìn)出水室由復(fù)合塑料制造，大大減輕了重量。 散熱器蓋在強(qiáng)制循環(huán)水冷系中很重要，首先，它要將水冷系密封住，以防冷卻水濺出；其次，散熱器蓋具有空氣-蒸汽閥的功用，當(dāng)水冷系過(guò)熱而使水蒸氣多時(shí)，冷卻系統(tǒng)壓力過(guò)高，可能導(dǎo)致散熱器芯漲破，此時(shí)散熱器蓋中的蒸汽閥打開(kāi)，多余的水蒸氣經(jīng)溢流管流入補(bǔ)償水桶；當(dāng)水冷系過(guò)冷而使水蒸氣凝結(jié)，冷卻系統(tǒng)壓力過(guò)低，可能導(dǎo)致散熱器芯壓癟而破裂

6、，此時(shí)散熱器蓋中的空氣閥打開(kāi)，冷空氣補(bǔ)充入冷卻系統(tǒng)。因此，散熱器蓋還使密封加壓的水冷系壓力穩(wěn)定。 加壓后的冷卻系統(tǒng)壓力可提高98196kPa，系統(tǒng)中水的沸點(diǎn)可高達(dá)120c，從而擴(kuò)大了散熱器與周?chē)諝獾臏夭睿岣吡松崞鞯膿Q熱效率。（空氣蒸汽閥用于閉式冷卻系統(tǒng)）節(jié)溫器 節(jié)溫器是控制冷卻水流動(dòng)路徑的閥門(mén)。其作用是根據(jù)冷卻水溫的高低，打開(kāi)或關(guān)閉冷卻水通向散熱器的通道，調(diào)節(jié)冷卻系統(tǒng)的冷卻強(qiáng)度。節(jié)溫器結(jié)構(gòu)與工作原理節(jié)溫器結(jié)構(gòu)與工作原理 節(jié)溫器分蠟式節(jié)溫器與折疊式節(jié)溫器兩種。 蠟式節(jié)溫器又分單閥型與雙閥型，如右圖所示，是東風(fēng)EQ6100-1型發(fā)動(dòng)機(jī)單閥型蠟式節(jié)溫器結(jié)構(gòu)示意圖。推桿3的上端固定于支架1的中心

7、處，下端插入膠管5的中心孔中。膠管與節(jié)溫器外殼7之間形成的腔體內(nèi)裝滿(mǎn)精致石蠟4。常溫時(shí)，石蠟呈固態(tài)，彈簧8將主閥門(mén)2推向上方，使之壓緊在閥座上，主閥門(mén)關(guān)閉，副閥門(mén)6上移而開(kāi)啟，來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋出水口的冷卻水，經(jīng)水泵又流回氣缸體水套中，進(jìn)行小循環(huán)冷卻方式。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫低于76c時(shí)，節(jié)溫器主閥門(mén)關(guān)閉，副閥門(mén)打開(kāi)，冷卻水不流經(jīng)散熱器，只是在水套與水泵之間循環(huán)，稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)的小循環(huán)冷卻方式，可加快冷起動(dòng)后暖機(jī)過(guò)程。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫升高時(shí)，石蠟逐漸變成液態(tài)，其體積膨脹，迫使膠管壓縮，而對(duì)推桿錐狀端頭產(chǎn)生向上舉力，但推桿上端固定，因此其反作用力迫使膠管、節(jié)溫器外殼向下移動(dòng)，主閥門(mén)逐漸開(kāi)大，副閥門(mén)逐漸關(guān)小。當(dāng)發(fā)動(dòng)

8、機(jī)水溫高于76c時(shí)，主閥門(mén)開(kāi)啟，水溫超過(guò)86 c時(shí)，主閥門(mén)完全打開(kāi)，副閥門(mén)完全關(guān)閉。此時(shí)來(lái)自氣缸蓋出水口的冷卻水沿出水管全部進(jìn)入散熱器，稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)的大循環(huán)冷卻方式。 折疊式節(jié)溫器的結(jié)構(gòu)與工作原理示意圖如圖所示。（支架7固定不動(dòng)，閥座4、外殼9固定不動(dòng)，黃銅制成的折疊式波紋筒內(nèi)裝有易揮發(fā)的乙醚，主閥門(mén)5與側(cè)閥門(mén)2可隨折疊式波紋筒的伸縮而上下移動(dòng)） 一般水冷系的冷卻水都是由機(jī)體流進(jìn)，從氣缸蓋流出。大多數(shù)節(jié)溫器布置在氣缸蓋出水管路中，如前所述。這種布置方式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易排除水冷系中的氣泡。其缺點(diǎn)是節(jié)溫器在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象。例如，在冬季起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，由于冷卻水溫度低，節(jié)溫器關(guān)閉。冷卻水在進(jìn)

9、行小循環(huán)時(shí)，溫度很快升高，節(jié)溫器開(kāi)啟。與此同時(shí)，散熱器內(nèi)的低溫冷卻水流入機(jī)體，使冷卻水又冷了下來(lái)，節(jié)溫器重新關(guān)閉，等到冷卻水再度升高，節(jié)溫器又再次打開(kāi)，直到全部冷卻水的溫度穩(wěn)定之后，節(jié)溫器才趨于穩(wěn)定不再反復(fù)開(kāi)閉。這種現(xiàn)象稱(chēng)為節(jié)溫器的振蕩現(xiàn)象。當(dāng)出現(xiàn)這種現(xiàn)象時(shí)，將增加汽車(chē)的燃油消耗量。 為避免節(jié)溫器工作時(shí)的振蕩現(xiàn)象，可以將節(jié)溫器布置在散熱器的出水管路中。這種布置方式可以減輕或消除節(jié)溫器振蕩想象，并能精確地控制冷卻水溫度，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，多用于高性能的轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)，如下圖所示。暖風(fēng)機(jī)暖風(fēng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)水泵水泵節(jié)溫器節(jié)溫器 節(jié)溫器損壞（如節(jié)溫器殼體破損）時(shí)會(huì)導(dǎo)致乙醚或石蠟漏失，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)因過(guò)熱而開(kāi)鍋。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱的原因也可能是驅(qū)動(dòng)水泵葉輪旋轉(zhuǎn)的冷卻風(fēng)扇皮帶出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，造成水泵