第五章發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系

概述

水冷系

一、冷卻系功用使發(fā)動(dòng)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。

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(rùn)滑油，磨損加劇。不足發(fā)動(dòng)機(jī)過熱，充氣量減少燃燒不正常，發(fā)動(dòng)功率下降潤(rùn)滑不良，加劇磨損。

二、不正常冷卻對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響三、冷卻系的分類{水冷風(fēng)冷四、正常冷卻時(shí)的發(fā)動(dòng)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(dòng)廣泛用于汽車發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)水冷一、水冷系的組成

水冷卻系是以水作為冷卻介質(zhì)，把發(fā)動(dòng)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(dòng)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(dòng)。

水冷系由散熱器、水泵、風(fēng)扇、冷卻水套和溫度調(diào)節(jié)裝置等組成。

冷卻水在冷卻系內(nèi)的循環(huán)流動(dòng)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(shí)，水經(jīng)過散熱器而進(jìn)行的循環(huán)流動(dòng)；而小循環(huán)就是水溫低時(shí)，水不經(jīng)過散熱器而進(jìn)行的循環(huán)流動(dòng)，從而使水溫升高。小循環(huán)大循環(huán)節(jié)溫器大循環(huán)大循環(huán)冷卻系的大小循環(huán)實(shí)質(zhì)通常利用節(jié)溫器來(lái)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)的通路中（一般裝在氣缸蓋的出水口），根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷大小和水溫的高低自動(dòng)改變水的循環(huán)流動(dòng)路線，以達(dá)到調(diào)節(jié)冷卻系的冷卻強(qiáng)度。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在正常熱狀態(tài)下工作時(shí)，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(shí)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(shí)，節(jié)溫器閥門關(guān)閉了通往散熱器的通道，同時(shí)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(dòng)機(jī)水套，此時(shí)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(dòng)機(jī)過冷；當(dāng)發(fā)動(dòng)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(shí)一部分水進(jìn)行大循環(huán)，而另一部分水進(jìn)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(dòng)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散熱片，使管內(nèi)流動(dòng)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(dòng)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，該水冷系的散熱氣蓋具有空氣——蒸汽閥，可自動(dòng)調(diào)節(jié)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(dòng)機(jī)熱態(tài)正常時(shí)，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(shí)，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10～20Kpa時(shí)，空氣閥打開，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(duì)冷卻水加壓，使之在冷卻系中循環(huán)流動(dòng)。

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(shí)，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(shí)，水泵中的水被葉輪帶動(dòng)一起旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下，水被甩向葉輪邊緣，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(dòng)機(jī)水套內(nèi)。與此同時(shí)，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(lái)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(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)其他附件也有一定的冷卻作用。

特點(diǎn)：車用發(fā)動(dòng)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?yàn)閺较颉］S流式風(fēng)扇效率高，風(fēng)量大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布置方便。因而在車用發(fā)動(dòng)機(jī)上得到了廣泛的應(yīng)用。車用發(fā)動(dòng)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。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(lái)轎車上還采用了電動(dòng)風(fēng)扇。

風(fēng)扇常和發(fā)動(dòng)機(jī)一起由曲軸帶輪通過V帶驅(qū)動(dòng)。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(dòng)V帶張緊裝置

4、節(jié)溫器功用：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷大小和水溫的高低自動(dòng)改變水的循環(huán)流動(dòng)路線，從而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)的通路中，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷大小和水溫的高低自動(dòng)改變水的循環(huán)流動(dòng)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(dòng)機(jī)采用蠟式節(jié)溫器。推桿彈簧主閥門石蠟?zāi)z管外殼小循環(huán)大循環(huán)

當(dāng)水溫低于358K時(shí)，主閥關(guān)，副閥開—小循環(huán)。

當(dāng)水溫高于358K時(shí)低于378K時(shí)，主閥漸開，副閥漸關(guān)—大小循環(huán)同時(shí)進(jìn)行。

當(dāng)水溫高于378K時(shí)，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(dòng)性能，節(jié)約燃料和降低排放，自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)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(shí)，風(fēng)扇隨離合器殼體一起空轉(zhuǎn)打滑；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣流溫度超過338K時(shí)，離合器處于接合狀態(tài)，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速提高。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣流溫度低于308K時(shí)，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(shí)，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(dòng)機(jī)的冷卻；相反，若在冷卻水溫度降低的時(shí)，介質(zhì)收縮而使風(fēng)扇低速運(yùn)轉(zhuǎn)或停下來(lái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)散熱器電動(dòng)機(jī)風(fēng)扇的控制。（3）百葉窗功用：通過調(diào)節(jié)流經(jīng)散熱器的空氣量來(lái)調(diào)節(jié)冷卻系的冷卻強(qiáng)度，使發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)中使用的冷卻水應(yīng)是清潔的軟水，如雨水，自來(lái)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(dòng)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。冷卻液的作用1.冷卻2.防腐3.防凍4.防垢冰點(diǎn)測(cè)試儀冰點(diǎn)測(cè)試儀儀器結(jié)構(gòu)

1.棱鏡座2.檢測(cè)棱鏡3.蓋板4.調(diào)節(jié)螺絲5.鏡筒和手柄6.視度調(diào)節(jié)手輪7.目鏡折光儀是根據(jù)不同濃度的液體具有不同的折射率這一原理設(shè)計(jì)而成的。它具有快速、準(zhǔn)確、重量輕、體積小等優(yōu)點(diǎn)。冰點(diǎn)測(cè)試儀校正和溫度修正

儀器在測(cè)量前需要校正零點(diǎn)。取蒸餾水?dāng)?shù)滴，放在檢測(cè)棱鏡上，擰動(dòng)零位調(diào)節(jié)螺釘（4），使分界線調(diào)至刻度0%位置。然后擦凈檢測(cè)棱鏡，進(jìn)行檢測(cè)。有些型號(hào)的儀器校正時(shí)需要配置標(biāo)準(zhǔn)液，代替蒸餾水。另一種方法是（只適合含糖量之測(cè)定）：利用溫度修正表，在環(huán)境溫度下讀得的數(shù)值加（或減）溫度修正值，獲得準(zhǔn)確數(shù)值。冰點(diǎn)測(cè)試儀的調(diào)校冰點(diǎn)測(cè)試儀使用方法

1.打開蓋板（3），2.用軟布仔細(xì)擦凈檢測(cè)棱鏡（2）。3.取待測(cè)溶液數(shù)滴，置于檢測(cè)棱鏡上，輕輕合上蓋板，避免氣泡產(chǎn)生，使溶液遍布棱鏡表面。將儀器進(jìn)光板（3）對(duì)準(zhǔn)光源或明亮處，眼睛通過目鏡觀察視場(chǎng)，轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡調(diào)節(jié)手輪（6），使視場(chǎng)的藍(lán)白分界線清晰。分界線的刻度值即為溶液的濃度或者冰點(diǎn)。視場(chǎng)內(nèi)容冰點(diǎn)測(cè)試儀注意事項(xiàng)

本儀器系精密光學(xué)儀器，在使用和保養(yǎng)中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：1.在使用中必須細(xì)心謹(jǐn)慎，嚴(yán)格按說(shuō)明使用，不得任意松動(dòng)儀器各連接部分，不得跌落、碰撞，嚴(yán)禁發(fā)生劇烈震動(dòng)。2.使用完畢后，嚴(yán)禁直接放入水中清洗，應(yīng)用干凈軟布擦拭，對(duì)于光學(xué)表面，不應(yīng)碰傷，劃傷。3.儀器應(yīng)放于干燥、無(wú)腐蝕氣體的地方保管。4.避免零備件丟失。水箱測(cè)漏儀的使用及注意事項(xiàng)水箱測(cè)漏儀的使用及注意事項(xiàng)1、將水箱蓋打開如水箱處于高溫狀態(tài)時(shí)應(yīng)等候水箱冷卻后再打開假如未回歸至常溫則需一溫冷毛巾覆蓋在打開2、選擇合適車系之水箱測(cè)頭拴緊于水箱口3、取出壓力泵浦組將快速接頭插入水箱測(cè)頭4、加壓至15PSi~20psi水箱測(cè)漏儀的使用及注意事項(xiàng)5、注視壓力表若指針下降必需檢查水箱隔管路是或有漏水6、檢測(cè)完成后從泄壓閥泄壓至壓力表歸零（如泄壓時(shí)泄壓閥會(huì)噴水等二至三分鐘待水位下降在泄壓7、使用完畢后將水箱頭插入快速頭內(nèi)加壓二到三次將手壓泵浦組管內(nèi)殘留之水氣排出即可8、每次使用完畢請(qǐng)用潤(rùn)滑油注入手壓泵浦組尾部入氣孔潤(rùn)滑管之活塞9、檢視組內(nèi)之各組配件需保持清潔并小心使用勿重摔冷卻系統(tǒng)水垢形成的原因

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)中的水垢與日常生活中所用的電器完全不同，除了具有鈣鎂離子形成的水垢之外，還有硅膠垢，腐蝕產(chǎn)物形成的金屬垢等，形成原因多種多樣。具體情況如下：1）鈣、鎂離子水垢的形成主要來(lái)源與硬水的添加。在使用過程中，冷卻液會(huì)有一定的損失，需要及時(shí)向冷卻系統(tǒng)補(bǔ)充冷卻液。有些客戶不是補(bǔ)加冷卻液或蒸餾水，而是直接加入硬水，結(jié)果硬水中的鈣、鎂離子很容易與普通冷卻液中的無(wú)機(jī)鹽成分形成水垢。當(dāng)這些水垢形成于缸體襯里及缸蓋水道時(shí)，會(huì)出現(xiàn)局部高溫區(qū)，惡化潤(rùn)滑條件，加速發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的磨損，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成缸蓋開裂。冷卻系統(tǒng)水垢形成的原因2）硅膠垢主要來(lái)源于無(wú)機(jī)型冷卻掖中的硅酸鹽。作為鋁合金的特效腐蝕抑制劑硅酸鹽被廣泛應(yīng)用于普通無(wú)機(jī)型冷卻掖中，但添加硬水時(shí)硅膠很容易析出，形成硅膠垢，堵塞散熱管且極難清除。結(jié)果大大降低傳熱效率，使發(fā)動(dòng)機(jī)過熱。3）腐蝕產(chǎn)物還會(huì)形成金屬垢。金屬垢以鐵和焊錫垢為主，前者是有普通無(wú)機(jī)型冷卻掖中的無(wú)機(jī)鹽與缸體上的鐵金屬反應(yīng)生成的保護(hù)膜因消耗而脫落形成；后者是由于具有強(qiáng)氧化性的無(wú)機(jī)鹽副食抑制劑加劇錫“開花”腐蝕而形成的蓬松沉淀物，由于該金屬垢形成于冷卻系統(tǒng)焊縫位置，容易造成水道堵塞及焊縫過熱，因強(qiáng)度下降而引起泄露。冷卻系統(tǒng)水垢形成的原因可想而知，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)在使用過程中，由于水溫的升高，水中的碳?xì)涓c鈣、鎂離子相結(jié)合，形成不溶于水的碳酸鈣和碳酸鎂，俗稱水堿。而一些鈣鎂鹽類受熱分解,從溶于水的物質(zhì)轉(zhuǎn)變成難溶于水的物質(zhì),附著于金屬表面上結(jié)為水垢；由于水分的不斷蒸發(fā)和濃縮，水中的溶解鹽類含量不斷增加，超過了其溶解度達(dá)到飽和時(shí)，也會(huì)結(jié)水垢；另外，水循環(huán)系統(tǒng)中的硅膠和水在運(yùn)行過程中一起受熱，當(dāng)水溫超過60℃時(shí)候也會(huì)形成水垢。冷卻系統(tǒng)水垢的危害

司機(jī)通常會(huì)忽視“水垢”的危害，其實(shí)水垢對(duì)車的危害非常大，水垢的導(dǎo)熱系數(shù)很低，是鑄鐵的1/25，黃銅的1/50。如果我們檢查拆下的發(fā)動(dòng)機(jī)舊缸蓋，就可以發(fā)現(xiàn)水套內(nèi)壁有厚厚的一層水垢。這些水垢形成于缸體襯里及缸蓋水道，極難清除。分析認(rèn)為，結(jié)垢不但降低了熱傳導(dǎo)效率，使局部區(qū)域因散熱性變差而溫度上升，導(dǎo)致與鄰近區(qū)域產(chǎn)生溫差或溫差加大。熱應(yīng)力因溫差的加大而增大，會(huì)在應(yīng)力集中的薄弱部位產(chǎn)生裂紋，而發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的排氣門就屬于這樣的部位。它溫度高、散熱條件差、結(jié)構(gòu)單薄，水垢的隔熱作用使散熱條件進(jìn)一步惡化，因而在應(yīng)力集中的作用下會(huì)產(chǎn)生缸體裂紋。冷卻系統(tǒng)水垢的危害另外，結(jié)垢不僅使冷卻系統(tǒng)散熱性能變差，還會(huì)出現(xiàn)局部高溫區(qū)，惡化潤(rùn)滑條件，使發(fā)動(dòng)機(jī)溫度升高，加速發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的磨損。嚴(yán)重的還會(huì)堵塞散熱管、堵塞冷卻系統(tǒng)管路等，結(jié)果大大降低傳熱效率，使發(fā)動(dòng)機(jī)過熱，造成更大的事故，嚴(yán)重危害駕駛?cè)藛T的行駛安全。據(jù)國(guó)內(nèi)有關(guān)資料報(bào)導(dǎo)，在正常使用的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的維修中，有6%是水循環(huán)系統(tǒng)水垢造成的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障，而故障的主要原因是水垢導(dǎo)致金屬部件被腐蝕，由此可見水垢對(duì)汽車的危害有多大！人們更沒有想到汽車水箱中的水垢給我們帶來(lái)多么大的隱患，一旦水垢沉積過多，散熱不暢會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)抱死，后果不堪設(shè)想。冷卻系統(tǒng)清洗原因

根據(jù)以上所述，汽車?yán)鋮s系統(tǒng)產(chǎn)生水垢后，給我們的愛車帶來(lái)的危害；關(guān)鍵體現(xiàn)在以下

1.由于發(fā)動(dòng)機(jī)水循環(huán)系統(tǒng)（水箱）在汽車的冷卻、散熱中有著重要的作用。因?yàn)槠嚨睦鋮s系統(tǒng)是用來(lái)為發(fā)動(dòng)機(jī)散發(fā)熱量的，一般常見的發(fā)動(dòng)機(jī)過熱問題，都出現(xiàn)在水箱身上。

2.為了起到提高沸點(diǎn)、防止產(chǎn)生水垢、銹蝕及提升散熱效果、使水泵產(chǎn)生潤(rùn)滑作用、避免與消除氣泡引起瞬間高溫所造成的引擎?zhèn)Α?/p>

3.人們更沒有想到汽車水箱中的水垢給我們帶來(lái)多么大的隱患，一旦水垢沉積過多，散熱不暢會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)抱死，后果不堪設(shè)想。注意：定期清洗汽車水箱系統(tǒng)內(nèi)水垢非常重要！大家千萬(wàn)不要忽視！普通清理水垢的方法

人工清理法：這種方法需要把汽車水箱拆卸下來(lái)，進(jìn)行人工錘、刮、鏟等清除水垢,最后沖洗排盡。此方法除垢效率低、且勞動(dòng)強(qiáng)度大，不易清除干凈，還容易造成二次損害。水垢清洗劑：一般的清洗劑，無(wú)法徹底清除水道內(nèi)的水垢和酸性物質(zhì)，有時(shí)也能泡下來(lái)大片脫落的水垢，但這樣會(huì)堵塞水道，有時(shí)要拆下水箱進(jìn)行清洗；此種方法不能徹底清除頑固的水垢，也需要把汽車水箱拆卸下來(lái)，加入水垢清洗劑進(jìn)行人工清除。此除垢方法能清除得很干凈，但是效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大。汽車?yán)鋮s系統(tǒng)專業(yè)除垢方法

1）清洗工具：工程套裝工具、清潔桶、毛巾、照明工具、橡膠手套。2）清洗藥劑：汽車水箱專業(yè)除垢劑。

3）清洗方法：1、清洗前檢查整個(gè)水循環(huán)系統(tǒng)的完好性及了解使用時(shí)間并作記錄。2、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)及水箱應(yīng)在靜止冷卻狀態(tài)。3、將汽車水箱排水口打開放凈水后關(guān)閉，然后打開散熱器水箱蓋。4、將汽車水箱