第六章 发动机冷却系

一、冷却系的功用 使工作中的发动机得到适度的冷却，从而保持在最适宜的温度范围内工作。

不正常冷却对发动机的影响 冷却程度 后 果 过冷 后 果 过冷 热量散失过多，增加燃油消耗，冷凝在气缸壁上的燃油流到曲轴箱中稀释润滑油，磨损加剧。零件强度降低。 不足 发动机过热，充气量减少燃烧不正常，发动功率下降润滑不良，加剧磨损。排放恶化，工作粗暴。

二、冷却系的类型和组成 类型：水冷和风冷

1、水冷 以冷却液为冷却介质的为水冷系统。组成：散热器，水管，水泵，水套，分水管，风扇，节温器，百叶窗。一般发动机的冷却系的正常温度为80℃～90℃。 2、风冷： 以空气为冷却介质的冷却系统称风冷系统；风冷却系的特点：结构简单，使用和维修方便。主要缺点：冷却不可靠，功率消耗大、噪音大、对气温变化不敏感。

水冷却系的工作演示

三、冷却水和防冻液 1、冷却水 ：汽车发动机中使用的冷却水应是清洁的软水，如雨水，自来水等。 2、防冻液：为防止在冬季寒冷地区，因冷却水结冰而发生散热器、气缸体、气缸盖变形或胀裂的现象，在冷却水中加入一定量的防冻液以达到降低冰点、提高沸点的目的。 3、冷却液：水与防冻剂的混合物。水最好是软水防冻剂是乙二醇。防冻剂中通常含有防锈剂和泡沫抑制剂。

冷却水和防冻液影视

第二节 水冷系主要部件的构造 水冷却系的组成：水套，水泵，散热器，水管，水温表，感温器，节温器，百叶窗等。

散热器(dissipation heater ； radiator)：又名水箱，其作用是利用冷风冷却被加热的冷却液。 冷却风扇(fan)：风扇旋转送风辅助散热器进行热交换。 散热器盖(radiator cap)：散热器盖具有较高的密封性。其作用是使冷却系保持一定的压力，提高冷却液的沸点。 节温器(thermostat) ：节温器是控制冷却液流路的开关阀，从而使冷却液保持适当的温度。 水泵(water pump) ：水泵的作用是使冷却水循环。

一、散热器 组成：一般由上、下贮水室和散热器芯（包括冷却管和散热带）等。 材料： 黄铜、铝 散热器

1、散热器芯有多种结构形式 管片式：由散热管和散热片组成。优点是散热面积大、气流阻力小、刚度好承压能力强。管带式：由散热管及波形散热带组成。优点是散热能力强，制造简单，质量轻，成本低，但结构刚度差。 板式：由成对的金属薄板焊合而成。优点是散热效果好，制造简单，但焊缝多不坚固，容易沉积水垢且不易维修。

散热器影视

2、散热器盖 可自动调节冷却系内部压力，提高冷却效果。 密封垫 散热器盖 压力阀弹簧 真空阀弹簧 空气阀 蒸汽阀 空气——蒸汽阀

发动机热态正常时，两阀门关闭，将冷却系与大气隔开。因水蒸气的产生使冷却系内的压力稍高于大气压力，提高了冷却水的沸点，改善了冷却效能。当散热器内部压力达到126～137Kpa时，蒸汽阀开启而使水蒸汽从通气孔排出；当水温下降，冷却系内部的真空度低于10～20Kpa时，空气阀打开，空气从通气孔进入冷却系，以防散热器及芯管被大气压瘪。

散热器盖工作演示 ①闭式水冷系可使系统内的压力提高冷却液的沸点相应地提高，提高了散热器的换热效率。 ②闭式水冷系可减少冷却液外溢及蒸发损失。

3、补偿水桶 功用：补偿冷却液 损失消除水冷系中的所有气泡。 当冷却液受热膨胀时，部分冷却液流入补偿水桶；而当冷却液降温时，部分冷却液又被吸回散热器。冷却液不会益失。

材料：塑料

作用：通过改变吹过散热器的空气流量来调节发动机的冷却强度，以保证发动机经常在适当的温度范围内工作 4、散热器百叶窗 感温器 作用：通过改变吹过散热器的空气流量来调节发动机的冷却强度，以保证发动机经常在适当的温度范围内工作

二、风扇 功用：当风扇旋转时吸进空气使其通过散热器，以增强散热器的散热能力，加快冷却液的冷却速度。 影响风量的因素：风扇的直径、转速、叶片形状、叶片安装角、叶片数目 横断面形状：弧形、翼形

风扇 发电机 皮带 曲轴

2、硅油风扇离合器

3、蜡式节温器 功用：根据发动机负荷大小和水温的高低自动改变水的循环流动路线，从而控制通过散热器冷却水的流量。 构造：

蜡式节温器安装位置：将节温器布置在散热器的出水管路中或发动机汽缸盖上的出水口处。 至散热器 低温时 高温时 至小循环管 来自发动机

工作原理

当发动机水温升高时，石蜡逐渐变成液态，其体积膨胀，迫使胶管压缩，而对推杆锥状端头产生向上举力，但推杆上端固定，因此其反作用力迫使胶管、节温器外壳向下移动，主阀门逐渐开大，副阀门逐渐关小。当发动机水温高于76ºc时，主阀门开启，水温超过86 ºc时，主阀门完全打开，副阀门完全关闭。此时来自气缸盖出水口的冷却水沿出水管全部进入散热器，称为发动机的大循环冷却方式。

节温器工作演示

一般水冷系的冷却水都是由机体流进，从气缸盖流出。大多数节温器布置在气缸盖出水管路中。这种布置方式的优点是结构简单，容易排除水冷系中的气泡。其缺点是节温器在工作时会产生振荡现象。易增加汽车的燃油消耗量。 节温器的振荡现象：在冬季起动发动机时，由于冷却水温度低，节温器关闭。冷却水在进行小循环时，温度很快升高，节温器开启。与此同时，散热器内的低温冷却水流入机体，使冷却水又冷了下来，节温器重新关闭，等到冷却水再度升高，节温器又再次打开，节温器这种反复开闭不稳定的现象叫节温器的振荡现象。

4、水泵 作用：对冷却水加压，促使冷却水在冷却系统中运动，以加强冷却效果。 结构：离心式水泵 水泵壳体 出水管 叶轮 进水管

水泵的典型结构 1-水泵外壳；2-叶轮； 3-夹布胶木密封垫圈； 6-水封皮碗；7-弹簧； 8-衬垫；9-泵盖； 10-水封座圈； 11-球轴承；12-水泵轴； 13-半圆键；14-凸缘盘（安装风扇带轮） 15-轴承卡环；16-隔离套筒； 17-滑脂嘴；18-水封环；19-管接头。

离心式水泵特点 结构简单，尺寸小排量大，当水泵停止工作时并不妨碍水在冷却系中自然循环。 水泵的驱动 由曲轴通过V带驱动

水泵影视

大循环(水温高): 水 套 散 热 器 节温器 水 泵 小循环(水温低): 水 套 散 热 器 节温器 水 泵

分水管：使多缸发动机各缸冷却强度均匀一致 冷却液在水冷系统中的循环路径 气缸盖水套 分水管：使多缸发动机各缸冷却强度均匀一致 顺（逆）流式水冷系统 机体水套

一根冷却管置于散热器的出水室，由冷却液对机油进行冷却。 变速器附加冷却器 5、变速器机油冷却器 一根冷却管置于散热器的出水室，由冷却液对机油进行冷却。

第二节 风冷系 风冷系是利用高速空气流直接吹过气缸盖和气缸体的外表面，把从气缸内部传出的热量散到大气中去，以保证发动机在最有利的温度范围内工作。 为保证有足够的散热面积，气缸休和气缸盖的表面均布满了散热片。散热片与气缸体或气缸盖铸成一体。为便于铸造，风冷发动机的气缸和气缸盖都是单个铸出，然后装到整体的曲轴箱上。

1、四缸发动机风冷系示意图

2、风冷发动机的特点 1)对地理环境和气候环境的适应性强 2)热负荷高 3)冷起动后暖机时间短 4)维护简便

冷却风扇有轴流式和径流式两种 轴流式风扇工作时，叶片推动空气以轴向流动。径流式风扇工作时，叶片推动空气以与轴相垂直的方向（即径向）流动。 多缸发动机轴流式

4、冷却强度的调节 当负荷增加时，排气温度升高，温控阀开度增大，进入液力耦合器的油量增多，风扇转速高，风量大， 冷却强度增强。反之，冷却强度随之减弱。

5、加强气缸盖冷却 风冷发动机气缸盖都用导热性良好的铝合金铸造，而且气缸盖和气缸体上部的散热片也比气缸体下部的长一些。在某些多缸发动机中，为了缩短发动机的总长度，将气缸上下部分的散热片都做成一样长，但需用加大 流经气缸上部的空气流量的方法加强冷却。一般都装有导流罩，并设有分流板，保证各缸冷却均匀。

6、风冷系优缺点 风冷系与水冷系比较、其结构简单，使用和维修方便； 风冷系的散热能力对气温变化不敏感，冷却不够可靠。消耗功率大和噪声大等缺点。由于风冷发动机表面空气通道阻力较水冷系为大，因此凡冷系中的风扇要求有较高的压力。

作业思考题 1.冷却系统的功用是什么?发动机的冷却强度为什么要调节?如何调节? 2.若发动机正常工作一段时间后停机，冷却系统中的冷却液会发生什么现象? 3.为什么在汽车空调系统运行时，电动风扇需连续不停地工作? 4.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? 5.风冷发动机的冷却系统有何特点?其冷却强度如何调节?

答案是：发动机的冷却强度可以通过改变流经散热器芯部的水流量和 空气流量的方法进行调节。 改变水流量。当冷却水的温度低 于70度时，进行小循环，不流经散热器，从而防止了内燃机过冷，同时也可以使冷态的内燃机很快热起来；当水温超过80度后节温器侧孔逐渐关闭， 冷却水流经散热器后进入水泵， 进行为大循环。此时高温零件的热量为冷 却水带走并通过散热器散出，内燃机不会过热。 改变空气流量。在散热器前装百叶窗。借助于风扇传动装置中的离合器来改变冷却风扇的转速，调节流经热器芯部的空气流量。