紅興隆北雁現代化農機
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第8章 發動機冷卻系統收藏
第8章 發動機冷卻系統
8.1 冷卻系統的作用及類型
8.1.1 冷卻系統的作用
保證發動機在適宜的溫度范圍內工作（水冷式壓力循環發動機80℃～90℃；蒸發式水冷式100℃）。
溫度過高，破獲零件正常配合間隙，導致活塞“咬缸”、軸瓦“抱軸”、柴油機因柱塞卡死而“飛車”等嚴重事故；還會使發動機工作過程惡化，容易產生爆燃；零部件的機械強度下降；機油變質，潤滑不良，零件磨損加劇等。**終導致發動機動力性、經濟性、可靠性、耐久性及排放性能的全面下降。
發動機工作溫度過低，起動困難；發動機工作粗暴；散熱損失及摩擦損失增加；零件磨損加劇； CO及HC排放增加等；導致發動機功率下降及燃油消耗率增加。
8.1.2冷卻系的類型
1.水冷：以冷卻液為冷卻介質（汽車發動機大都采用水冷）。
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1-火花塞 2-氣缸蓋散熱片 3-缸體散熱片 4-活塞 5-氣缸導流罩 6-風扇及皮帶輪 |
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圖8-2 |
蒸發循環水冷：利用水的溫度差使冷卻液在發動機中循環流動。
2.風冷：以空氣為冷卻介質(鋁合金氣缸體和氣缸蓋，表面均布了散熱片。具有結構簡單、重量輕、故障少、使用維修方便等優點，但冷卻不可靠，汽車上很少使用。
8.1.3 冷卻液
汽車常用的冷卻液有水及加有防凍劑的防凍液。
1. 水冷卻液 指直接用水作冷卻液，它具有簡單方便的優點。但水沸點低，易蒸發，需經常添加。而且不宜添加河水、井水等含礦物質的水，以免產生水垢，影響冷卻系散熱不良。要求添加雨水、雪水或離子交換水，給冷卻水添加造成困難。更應值得注意的是水在嚴寒冬季易結冰，需放水過夜，否則會使造成結冰時體積膨脹，脹裂機體、氣缸蓋的嚴重事故。
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圖8-1 汽車發動機水冷系組成（本田轎車）
1-散熱器 2-散熱器蓋 3-散熱器進水軟管 4-補償水桶 5-電動風扇 6-散熱器出水軟管 7-暖風機進水軟管 8-水閥 9-節溫器10-旁通閥 11-暖風機 12-暖風機出水軟管13-旁通管 14-熱氣排氣口 15-冷卻水泵 16-機油冷凝器 17-連接管 |
專用冷卻液一般呈深綠色或深紅色，有一定的毒性，使用時應注意。發現冷卻液泄漏應及時檢查添加。
8.2 強制循環水冷卻系的基本組成
主要由散熱器、百葉窗、冷卻風扇、冷卻水泵、節溫器、水溫傳感器、補償水桶、循環水路及其它附屬裝置等組成（圖8－1）。
8.2.1 散熱器
1. 散熱器的功用：散熱。冷卻液經過散熱器后，其溫度可降低10～15℃。一般用銅或鋁制成，在散熱器后面裝有風扇與散熱器配合工作。
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1-散熱器蓋 2-上水室 3-散熱器進水管 4-散熱器芯 5-冷卻管 6-散熱片 7-散熱器出水管 8-下水室 9-放水開關 |
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圖8-4 散熱器芯的結構
a）管片式 b）管帶式 c）板式
1-冷卻管 2-散熱片 3-散熱帶 4-縫孔 |
散熱器芯:由許多冷卻管5和散熱片6組成。散熱器芯的構造形式有多種，常用的有管片式、管帶式和板式三種（圖8－4）。
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圖8-5 壓力式散熱器蓋
a）壓力閥打開狀態 b）真空閥打開狀態
1-溢流管 2-加壓蓋 3-壓力閥彈簧 4-壓力閥 5-真空閥彈簧 6-真空閥 |
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a） |
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b） |
當冷卻系內溫度升高，蒸氣壓力升高到一定值時，壓力閥彈簧受壓縮，打開閥門，以防止散熱器脹裂；使冷卻系內壓力稍高于大氣壓力(一般超過大氣壓26%～37%)，從而可提高冷卻液沸點。
當散熱器內的壓力繼續降低，超過某一值時，真空閥開啟，使外部空氣進入散熱器，以防止散熱器內產生真空。
儲水罐:現代汽車發動機多采用（圖8－1）。儲水罐的上方有一根軟管通大氣，另一根軟管與散熱器的溢流管相連。當散熱器內蒸汽壓力升高到某一值時，其蓋上的壓力閥打開，冷卻液通過壓力閥和溢流管進入儲水罐；當溫度下降時，冷卻液又從儲水罐通過真空閥流回散熱器內部。這樣就可以防止冷卻液的損失。同時，還可以消除冷卻系統中的氣泡，避免氣泡影響傳熱和腐蝕金屬。儲水罐內部有兩條液面高度標記線，液面高度應位于兩條標記線之間，冷卻液不足應及時添加。
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圖8-6 |
百葉窗可由駕駛員通過駕駛室內的手柄來操縱其開閉，也可用感溫器自動控制。圖8－6是貨車上使用的散熱器百葉窗的自動控制系統。控制系統的感溫器2安裝在散熱器進水管上，用來感受來自發動機的冷卻液溫度。在發動機冷起動或暖機期間，百葉窗關閉。當發動機達到正常工作溫度后，感溫器打開空氣閥，使制動空氣壓縮機3產生的壓縮空氣進入空氣缸，并推動空氣缸內的活塞連同調整桿5一起下降，帶動杠桿使百葉窗9開啟。
8.2.2 冷卻風扇
1. 冷卻風扇的功用:吸進空氣，加速冷卻液的冷卻。
2. 冷卻風扇的構造:汽車發動機水冷系多采用低壓頭、大風量、高效率的軸流式風扇，即風扇旋轉時，空氣沿著風扇旋轉軸的軸線方向流動。在風扇外圍設有導風罩3（圖8－7），使風扇4吸進的空氣全部通過散熱器1，以提高風扇效率。
風扇的轉速控制：發動機溫度高時，風扇的轉速高一些；反之，低一些，不受發動機轉速影響。常用措施有硅油離合器、電動風扇和電控液壓驅動式風扇等。
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圖8-8 硅油液力離合器
1-螺釘 2-前蓋 3-密封毛氈圈 4-雙金屬感溫器 5-閥片軸 6-閥片 7-主動板 8-從動板 9-殼體 l0-軸承 11-主動軸 12-銷止板 13-螺栓 14-內六角螺釘 15-風扇 A-進油孔 B-回油孔 C-漏油孔 |
硅油液力離合器的前蓋2、殼體9和從動板8用螺釘1組成一體，靠軸承10安裝在主動軸11上。風扇15安裝在殼體上。為了加強硅油的冷卻，前蓋板上鑄有散熱片。從動板8與前蓋2之間空腔為貯油腔，其中裝有硅油（油面低于軸中心線），從動板與殼體9之間的空腔為工作腔。主動板7固定連接在主動軸11上，主動軸與水泵軸連接。主動板與工作腔壁有一定間隙，用毛粘圈3密封防止硅油漏出。從動板8上有進油孔A，平時由閥片6關閉，若偏轉閥片，則進油孔即可打開。閥片的偏轉靠螺旋狀雙金屬感溫器4控制。從動板上有凸臺限制閥片**大偏轉角。感溫器外端固定在前蓋上，內端卡在閥片軸5的槽內，從動板外緣有回油孔B，中心有漏油孔C，以防靜態時從閥片軸周圍泄漏硅油。
當發動機冷起動或小負荷下工作時，冷卻水及通過散熱器的氣流溫度不高，進油孔被閥片6關閉，工作腔內無硅油，離合器處于分離狀態。主動軸轉動時，僅僅由于密封毛氈圈和軸承的摩擦，使風扇隨同殼體在主動軸上空轉打滑，轉速很低。
當發動機負荷增加時，冷卻水和通過散熱器的氣流溫度隨之升高，感溫器受熱變形而帶動閥片軸及閥片轉動。當流經感溫器氣流溫度超過65℃時，進油孔A被完全打開，于是硅油從貯油腔進入工作腔。硅油十分粘稠，主動板即可利用硅油的粘性帶動殼體和風扇轉動。此時風扇離合器處于接合狀態，風扇轉速迅速提高。由于主動板轉速高于從動板，因此受離心力作用從主動板甩向工作腔外緣的油液壓力比貯油腔外緣的油液壓力高，油液從工作腔經回油孔B流向貯油腔，而貯油腔又經進油孔A及時向工作腔補充油液。由此可見，在離合器接合風扇轉動時，硅油是在貯油腔和工作腔之間循環流動，這樣可防止工作腔內的硅油溫度過高，粘度下降，而影響離合器的正常工作。為使硅油從工作腔流回貯油腔的速度加快，縮短風扇脫開時間，在從動板8的回油孔B旁，有一個刮油突起伸入工作腔縫隙內，使回油孔一側壓力增高，回油加快。
當發動機負荷減小，流經感溫器的氣流溫度低于35℃時，感溫器恢復原狀，并帶動閥片將進油孔關閉，工作腔中油液繼續從回油孔流回貯油腔，直到甩空為止。硅油液力離合器又回到分離狀態。
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圖8-9 電動風扇
1-電動機 2-護風罩 3-風扇框架 4-風扇葉片水泵 5-繼電器 6-溫度傳感器（開關） |
電動機一般有高速和低速兩個檔位，其工作狀態通過溫度傳感器（開關）由冷卻液溫度控制。當散熱器出口冷卻液溫度為92～97℃時，溫控開關接通電動機Ⅰ檔（低速檔），風扇開始運轉，保證有足夠的空氣流經散熱器；當冷卻液溫度在99～105℃時，溫控開關接通電動機Ⅱ檔（高速檔），風扇以更高的轉速運轉，以提高冷卻強度，防止發動機過熱；當冷卻液溫度下降到91～98℃時，風扇電動機恢復Ⅰ檔（低速檔）運轉；當冷卻液溫度下降到84～91℃時，風扇電動機停止工作。
8.2.3 冷卻水泵
1. 冷卻水泵的功用與基本工作原理:對冷卻水加壓，使冷卻水在冷卻系統內循環流動。
2. 冷卻水泵的構造 汽車發動機常用的離心式水泵的結構如圖8－11所示。
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圖8-11 離心式水泵的結構
1-水泵殼體 2-葉輪 3-密封墊圈 4、8-襯墊 5-螺栓 6-水封皮碗 7-彈簧 9-水泵蓋 10-水封座圈 11-軸承 12-水泵軸 13-半圓鍵 14-凸緣盤 15-軸承卡環 16-隔離套 17-潤滑脂嘴 18-水封環 19-管接頭
A－進水口 B－水泵內腔 C－泄水孔 |
8.2.4 節溫器
1. 節溫器的功用：根據發動機冷卻液溫度的高低，打開或關閉冷卻液通向散熱器的通道保證發動機在**適宜的溫度下工作。
2. 節溫器的結構：
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圖8-12 臘式節溫器的構造
1-支架 2-主閥門 3-推桿 4-石蠟 5-膠管 6-副閥門 7-節溫器殼體 8-彈簧 |
3. 節溫器的工作原理:
如圖8－13所示。溫度較低時，石蠟呈固態，主閥門2被彈簧8推向上方與閥座壓緊，處于關閉狀態 （圖8－13a），此時，副閥門開啟，冷卻液進行小循環，來自發動機水套的冷卻液經副閥門6、小循環水管直接進入水泵，被泵回到發動機水套內。
溫度升高時，石蠟逐漸熔化成液態，體積膨脹，迫使膠管收縮對推桿端部產生向上的推力，由于推桿固定在支架上，推桿對膠管、節溫器殼體7產生向下的反推力。當冷卻液溫度升高到一定值時，反推力克服彈簧8的彈力使膠管、節溫器殼體向下運動，主閥門2開始開啟，同時副閥門6開始關閉。當冷卻液溫度進一步升高到一定值時，主閥門2完全開啟，而副閥門6也正好關閉小循環水路 （圖8－13b），此時來自發動機水套的冷卻水全部經過散熱器進行大循環。冷卻液溫度在主閥門開始開啟溫度與完全開啟溫度之間時，主閥門和副閥門均部分開啟，在整個冷卻系內，部分冷卻液進行大循環，部分進行小循環。
主閥門的開始開啟到開到**大時的溫度隨不同的車型有所不同，如桑塔納JV型發動機節溫器，主閥門開始開啟溫度應為85℃，完全開啟時的溫度應為105℃。一般載貨汽車發動機節溫器的開啟溫度較低，如CA6102發動機節溫器，主閥門開始開啟溫度應為76℃，完全開啟時的溫度應為86℃。
8.2.5 冷卻液溫度傳感器
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圖8-14 |
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L1 |
圖8－15所示是熱敏電阻式冷卻液溫度傳感器與電磁式冷卻液溫度指示表聯用的冷卻液溫度顯示系統。
電磁式冷卻液溫度指示表（虛線框內部分）中裝有兩個垂直安裝的線圈L1和L2，L1和傳感器并聯，L2和它們串聯。線圈L1和L2的中間裝有帶有指針的銜鐵。
點火開關接通后，電流流過冷卻液溫度指示表和傳感器。當冷卻液溫度較低時，傳感器內熱敏電阻的阻值較大，流經線圈L1和L2的電流相差不多，但L1匝數多，產生的磁場強，使銜鐵帶動指針向左偏轉，指針指向低溫刻度。當冷卻液溫度升高時，熱敏電阻的阻值減小，線圈L2中的電流明顯增大，電磁力也增大，使銜鐵帶動指針向右偏轉，冷卻液溫度表的指針指向高溫刻度。
8.3 冷卻系工作原理
8.3.1 冷卻系水路
圖8－16a是解放CA6102型以及東風EQ6100－1型汽車發動機的冷卻水路圖。。
8.3.2 冷卻系工作循環
1.小循環 當發動機冷卻液溫度較低時(如奧迪100型轎車低于85℃)，節溫器主閥門關閉、副閥門打開。冷卻液經水泵增壓后，由發動機的機體水套，再從水套壁周圍流過并從水套壁吸熱而升溫，然后向上流入氣缸蓋水套，從氣缸蓋水套壁吸熱之后流經節溫器，小循環通道3，返回發動機機體水套，進行小循環（圖8－16b）。
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散
熱
器 |
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節溫器 |
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水
套 |
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水 泵 |
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散
熱
器 |
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節溫器 |
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水
套 |
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a） |
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b） |
當發動機冷卻液溫度處于大、小循環的溫度范圍內(如奧迪100型轎車,處于85℃～105℃)時，節溫器主閥門和副閥門都部分開啟，冷卻液大、小循環都同時存在，以調節發動機溫度基本穩定。
發表于 @ 2008年06月05日 10:44:00 |點擊數（）
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