发动机冷却系统 第一节 概述 第二节 水冷系统的主要零部件

第一节 概 述 一、冷却系统的功用 使工作中的发动机得到适度的冷却，并保持在最适宜的温度状态下工作。 （80~90度）

二、不正常冷却对发动机工作的影响 1、过热 燃气在燃烧过程中，气缸内气体温度高2000°，发动机零部件与高温气体接触，将会造成气缸和进气管温度过高，使进入气缸的可燃混合气因受热而膨胀，充气量↓，使得：

①充气系数↓，发动机功率↓； ②机油因温度过高，粘度↓，严重时，机油变质，影响润滑效果，机件磨损加剧； ③各机件因高温而膨胀，破坏了正常的啮合间隙，产生卡死现象。 因此发动机应及时冷却。

2、过冷 ①热量散失过多，转变为有用功的热量↓，功率↓； ②温度低，机油粘度大，摩擦阻力↑，消耗功率大，起动困难； ③燃油不易气化，燃烧不充分，燃油消耗率↑，功率↓； ④燃气易凝结（在气缸壁上），流入曲轴箱，不仅燃油消耗率↑，功率↓，而且机油粘度↓，润滑效果变差，机件磨损加剧。

{ 水冷 风冷 三、冷却系统的分类

水冷系与风冷系的优缺点及适用范围 结构复杂，成本高 冷却效果差，不易控制，噪音大 系 统 水冷系 风冷系 缺点 优点 冷却均匀，冷却效果好，易控制 结构简单，成本低，不存在“冻水箱”，“开锅”问题

四、水冷系统的组成 水冷却系统是以水作为冷却介质，把发动机受热零件吸收的热量散发到大气中去。目前汽车发动机上采用的水冷系大都是强制循环式水冷系统，利用水泵强制水在冷却系中进行循环流动。

水冷系统由散热器、水泵、风扇、冷却水套、节温器和补偿水桶等组成。

冷却水在冷却系内的循环流动路线有两条，一条为大循环，另一条为小循环。 节温器 小循环 所谓大循环是水温高时，水经过散热器而进行的循环流动；而小循环就是水温低时，水不经过散热器而进行的循环流动，从而使水温升高。 大循环

乙醚折叠筒式节温器 主阀门开，侧阀门关 主阀门关，侧阀门开

冷却系统的大、小循环实质 通常利用节温器来控制通过散热器冷却水的流量。节温器装在冷却水循环的通路中（一般装在气缸盖的出水口），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，以达到调节冷却系的冷却强度。 当发动机在正常热状态下工作时，即水温高于90℃，节温器阀门打开了通往散热器的通道，同时关闭了通往水泵的旁通管，冷却水全部流经散热器，形成大循环；当冷却水温低于80℃时，节温器阀门关闭了通往散热器的通道，同时打开了通往水泵的旁通管，水套内的水只能由旁通孔流出经旁通管进入水泵，又被水泵压入发动机水套，此时冷却水并不流经散热器，只在水套与水泵之间进行小循环，从而防止发动机过冷；当发动机的冷却水温在80～90℃范围内，通往散热器的通道和通往水泵的旁通管均处于半开闭状态，此时一部分水进行大循环，而另一部分水进行小循环。

五、冷却液 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；而井水、河水等硬水中矿物质含量高，在高温下易生成水垢，不应作为发动机冷却水。 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。 冷却液：水+防冻剂（乙二醇）

第二节 水冷系统的主要零部件 一、散热器 功用：增大散热面积，加速冷却液的冷却。

散热器又称为水箱，由上水室、散热器芯和下水室等组成。安装在发动机前的车架横梁上。其作用是将冷却水在水套中所吸收的热量散发至外界大气，使水温下降。 散热器盖 进水管安装处 下水室 出水管口 散热器芯

1、散热器芯 （1）管片式 空气吹过扁形冷却管和散热片，使管内流动的水得到冷却。管片式散热器因结构刚度较好广为汽车发动机所使用。 （1）管片式 空气吹过扁形冷却管和散热片，使管内流动的水得到冷却。管片式散热器因结构刚度较好广为汽车发动机所使用。 （2）管带式 冷水管与散热带相间排列，在散热带上常开有小孔，以破坏气流在散热带表面上的边界层，提高散热能力。

2、散热器的布置

3、散热器盖 汽车上广泛采用闭式水冷系，该水冷系的散热气盖具有空气——蒸汽阀门，可自动调节冷却系内部压力，提高冷却效果。 盖 真空阀弹簧 压力阀弹簧 压力阀 真空阀

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，压力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，真空阀打开，空气从通气孔进入冷却系，以防散热器及芯管被大气压瘪。

4、补偿水桶 加注防冻液的汽车发动机，为了减少冷却液的损失，保证冷却系统的正常工作，采用散热器＋补偿水桶(贮水箱)结构。补偿水桶内部印有两条液面高度标记线，补偿水桶内的液面高度应位于这两种刻线之间。 补偿水桶 散热器

二、水泵 水泵的作用 对冷却水加压，使之在冷却系中循环流动。 水泵的作用 对冷却水加压，使之在冷却系中循环流动。 汽车上广泛使用离心式水泵。结构紧凑，泵水量大，因故障而停止工作时，不妨碍水在冷却系内部自然循环。

离心式水泵工作原理 当叶轮旋转时，水泵中的水被叶轮带动一起旋转，在离心力作用下，水被甩向叶轮边缘，然后经外壳上与叶轮成切线方向的出水管压送到发动机水套内。与此同时，叶轮中心处的压力降低，散热器中的水便经进水管被吸进叶轮中心部分。 1－水泵壳体 2－叶轮 3－进水管 4－出水管

三、风扇 功用：风扇通常安排在散热器后面并与水泵同轴。用来提高流经散热器的空气流速和风量，增强散热器的散热能力，同时对发动机其他附件也有一定的冷却作用。 特点：车用发动机的风扇有轴流式和离心式。轴流式风扇所产生的风，其流向与风扇轴平行；离心式风扇所产生的风，其流向为径向。轴流式风扇效率高，风量大，结构简单，布置方便。因而在车用发动机上得到了广泛的应用。

车用发动机采用轴流式风扇的三种型式 结构特点：叶片多用薄钢板压制而成，为4～6片，叶片间夹角一般不相等。叶片与其旋转平面成30°～45 °的安装斜角。整体风扇在轿车和轻型载货汽车上应用较多。近年来轿车上还采用了电动风扇。

电动风扇 很多轿车发动机的水冷系采用电动风扇，尤其横置发动机前轮驱动的汽车更是如此。电动风扇由风扇电动机驱动并由蓄电池供电，所以风扇转速与发动机转速无关。在有些电控系统中，电动风扇由电脑控制。冷却液温度传感器向电脑传输与冷却液温度相关的信号。当冷却液温度达到规定值时，电脑使风扇继电器搭铁，继电器触点闭合并向风扇电动机供电，风扇进入工作。 优点：结构简单，布置方便，不消耗发动机功率使燃油经济性得到改善。此外，采用电动风扇不需要检查、调整或更换风扇传动带，因而减少了维修的工作量。

四、冷却强度调节装置 1、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。 推杆 主阀门 节温器装在冷却水循环的通路中，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，以达到调节冷却系的冷却强度。节温器有蜡式和乙醚折叠筒式两种，目前多数发动机采用蜡式节温器。 弹簧 石蜡 外壳 胶管

蜡式节温器工作情况 小循环 大循环 主阀门 通散热器 感温体 通暖风 橡胶管 来自发动机 副阀门 通向发动机 感温体 通暖风 石蜡 橡胶管 来自发动机 小循环 大循环 副阀门 当水温低于358K时，主阀关，副阀开— 小循环。 当水温高于358K时低于378K时，主阀渐开，副阀渐关— 大小循环同时进行。 当水温高于378K时，主阀全开，副阀关— 大循环。

2、风扇离合器 功用：减小风扇噪声，改善低温起动性能，节约燃料和降低排放，自动调节发动机的冷却强度。 主要有硅油式和电磁式等。冷却水温度不高时，风扇随离合器壳体一起空转打滑；当发动机气流温度超过338K时，离合器处于接合状态，风扇转速提高。当发动机气流温度低于308K时，风扇离合器又回到分离状态。 硅油风扇离合器

3、风扇温控开关 功用：在冷却水温度升高时，其内部的温控介质膨胀而使风扇以高速运转，加速了发动机的冷却；相反，若在冷却水温度降低的时，介质收缩而使风扇低速运转或停下来，实现了对散热器电动机风扇的控制。 4、百叶窗 功用：通过调节流经散热器的空气量来调节冷却系的冷却强度，使发动机在适宜的温度下工作。

有些货车和大客车发动机在散热器前面装有百叶窗，其作用是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。 在发动机冷起动或暖车期间，冷却液的温度较低，这时将百叶窗部分或完全关闭，以减少吹过散热器的空气流量，使冷却液的温度迅速升高。百叶窗可由驾驶人通过驾驶室内的手柄来操纵其开闭，也可用感温器自动控制。