第六章--冷却系统ppt课件

第六章冷却系统,概述 主要零部件结构和工作原理,第一节 概述,一、冷却系的作用：保持发动机在最适宜的温度范围内工作。 发动机工作时，由于燃料的燃烧，气缸内气体温度高达2200K2800K(19272527)，大约1/3做功转变为机械能，其余大部分随 废气排出，其余则被发动机零件吸收，使发动机零部件温度升高，特别是直接与高温气体接触的零件，若不及时冷却，则难以保证发动机正常工作。,二、发动机过热或过冷的危害 发动机冷却必须适度，过热或过冷都会给发动机带来危害。 1.发动机过热的危害 1)降低充气效率，使发动机功率下降；,2.发动机过冷的危害 1)进入气缸的混合气(或空气)温度太低，可燃混合气品质差（雾化差），使点火困难或燃烧迟缓，导致发动机功率下降，燃料消耗量增加（热量流失过多，燃油凝结流进曲轴箱）。 2)燃烧生成物中的水蒸汽易凝结成水而与酸性气体形成酸类，加重了对机体和零件的侵蚀作用； 3)未汽化的燃料冲刷和稀释零件表面(气缸壁、活塞、活塞环等)上的油膜，使零件磨损加剧。 4)润滑油黏度增大，流动性差，造成润滑不良，加剧机件磨损，增大功率消耗 可见，发动机正常的工作温度是保证发动机良好的工作性能及其使用寿命的一个重要条件。,2)早燃和爆燃的倾向加大，使零件因承受额外冲击性负荷而造成早期损坏； 3)运动件的正常间隙（热胀冷缩）被破坏，运动阻滞，磨损加剧，甚至损坏； 4)润滑情况恶化，加剧了零件的摩擦磨损； 5)零件的机械性能降低，导致变形或损坏。,四、发动机的正常温度 水冷式发动机保持正常工作，其冷却水的温度应在353K363K(8090)之间。此时，气缸壁温度不超过473K573K(200300)；气缸盖、活塞顶部的温度不超过573K673K(300400)；润滑油的温度在343K363K(7090)，保证发动机具有较好的动力性、经济性和净化性，使零件的运动和磨损正常。 风冷发动机铝气缸壁的温度允许为423K453K(150180)，铝气缸盖则为433K473K(160200)。,三、发动机的冷却方式 根据所用冷却介质不同，可分为风冷式和水冷式。 1、水冷式以水为冷却介质，热量先由机件传给水，靠水的流动把热量带走而后散入大气中。散热后的水再重新流回到受热机件处。适当调节水路和冷却强度，就能保持发动机的正常工作温度。同时，还可用热水预热发动机，便于冬季起动。 2、风冷式高温零件的热量直接散入大气。,部分汽车发动机(特别是小排量发动机)则采用风冷系。风冷系与水冷系比较，其结构简单，使用和维修方便，由、于发动机与空气间温差大，故风冷系的散热能力对气温变化不敏感。但风冷系还存在冷却不够可靠，消耗功率大和噪声大等缺点,四.冷却水和防冻液 1. 冷却水的选择：使用软水，即含矿物质少的水。 2. 防冻液 (1)作用：冬季，可在冷却水中加入适量防冻液可以降低冰点。 (2)配成防冻液的材料：乙二醇或酒精 (3)使用乙二醇配制的注意点： 1）切勿用口吸 2）乙二醇对橡胶有腐蚀作用； 3）乙二醇吸水 性强，表面张 力小；4）切勿混入石油产品。,1、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。 2、不正常冷却：,3、正常冷却：,4、分类： 风冷系水冷系,冷却系的工作演示,第二节 水冷系主要部件的结构和工作原理,一、水冷系的组成及水路,目前汽车发动机上采用强制循环式水冷却系，如图所示。 1.组成：风扇(有的装风扇离合器)、水泵、水套(在气缸盖或气缸体上制出的夹层空间)、散热器、百叶窗、节温器、水管、水温表和传感器等。,上贮水箱,散热器盖,风扇,节温器,水温表,水套,水套,分水管,水泵,放水开关,下贮水箱,百叶窗,散热器,2.工作情况：强制循环式水冷却系是用水泵把该系统的冷却液体加压，使之在水套中流动，冷却水从气缸壁吸收热量，温度升高，热水向上流入气缸盖，继而从缸盖流出并进入散热器。由于风扇的强力抽吸，空气从前向后高速流过散热器，不断地将流经散热器的水的热量带走。冷却了的水由水泵从散热器底部重新泵入水套。水在冷却系中不断循环。为了控制冷却水温度，冷却系中设有冷却强度调节装置，如百叶窗、节温器和风扇离合器等。,3.水冷却系的大、小循环 (1)水冷却系的大循环：冷却水经水泵水套节温器散热器，又经水泵压入水套的循环，其水流路线长，散热强度大，称水冷却系的大循环。 (2)水冷却系的小循环：冷却水经水泵水套节温器后不经散热器，而直接由水泵压入水套的循环，其水流路线短，散热强度小，称水冷却系的小循环。,图62是上海桑塔纳发动机的冷却系循环路线示意图。当发动机处于冷态或温度较低时，冷却液流经的路线为小循环。这样，冷却液不流经散热器。只有当冷却液的温度达到一定数值后，冷却液才进入大循环。这样，可减少发动机的升温时间，有效地降低能量损失和机件磨损。冷却的循环路线是由位于水泵下部的节温器控制的。当冷却液的温度达到-358K(85度)时，节温器阀门开启，冷却液开始流经散热器，进入大循环。当冷却液，温度达到378K(105度)时，节温器的阀门全部打开，加强了冷却液循环和散热能力，控制了冷却液温度的上升。,桑塔纳发动机冷却系示意图,大循环路线,小循环路线,风扇电机： 独立驱动 由散热器上的温度控制热敏开关控制 风扇转速与发动机工作温度以及空调是否工作对应 发动机负荷减小，温度下降或空调关闭时，风扇电机会自动关闭停止工作 当发动机工作温度达到378k（105C）以上时，风扇电机会自动变为高转速档,现代汽车发动机广泛使用封闭式冷却系，一般都使用加入防腐添加剂的防冻液，它比普通自来水对冷却系金属的腐蚀性要小很多，并有利于提高散热性能。封闭式冷却系，可保证发动机长时间不加冷却液，在使用中必须保证密封才能收到效果。膨胀水箱内冷却液不能注满，加注12即可。使用2年后放出过滤，调整成分和冰点后继续使用。如果冷却系加注的是自来水，冬季如车辆露天停放，应在晚上将散热器和气缸体内的水放净，防止冻坏散热器和发动机。冷却水流净后，再起动发动机运转12分钟，排除水泵内存水，否则水泵内有水，会在水封处结冰，次日起发动机水封会损坏，造成水泵漏水。,补充冷却液 储液罐上有两条刻线，冷却液应加到上刻线(FULL)，当液面降到下刻线(LOW)时，应及时补充。,二、水冷系种主要零部件和工作原理,1、水箱盖（散热器盖）（1）散热器上注水箱注水口的盖子（2）作用：封闭加水口，防止冷却夜溅出；排出冷却系内水蒸气（蒸气排出管）降压；平衡冷却系内压力，增压（3）类型：开式水冷系： 蒸气排出管大气相通（易冷却液溢失和蒸气逸出）闭式水冷系：水箱盖上有自动阀门发动机热态工作正常时，阀门关闭，将冷却系与大气隔开。防止水蒸汽逸出，使冷却系内的压力稍高于大气压力，从而可增高冷却水的沸点。当雷却系内压力低或高时，阀门开启，冷却系与大气相通,空气阀,蒸气阀,有蒸汽阀2和空气阀3的散热器盖4，紧盖在加水口上。由于在一般情况下，两阀均在弹簧力作用下处于关闭状态，故上贮水室与通大气的蒸汽排出管1隔开。 当散器中压力升高到一定数值（一般0.1260.137MPA，在此压力下冷却系内水的沸点可达108）蒸汽阀2便开启而使水蒸汽顺管1排出。（目前轿车的散热器盖的蒸汽阀开启压力设计得更高，比如桑塔纳，可达到0.2MPa，水沸点为120。） 当水的温度下降，冷却系中产生的真空度达一定数值（一般为0.0990.087MPA），空气阀3即行开启，空气即从管1进入冷却系，以防止水管及贮水室被大气压瘪。,（4）水箱盖的工作,（5）封闭自动补偿冷却系 ： 1）膨胀水箱（蒸气排出管与 膨胀水箱相连）,膨胀水箱示意图 1-散热器；2-水泵进水管；3-水泵；4-节温器；5-水套出气管；6-水套出水管；7-膨胀水箱；8-散热器出气管；9-补充水管；10-旁通管,A.结构 膨胀水箱多用半透明材料(如塑料)制成。透过箱体可直接方便地观察到液面高度，无需打开散热器盖。如图所示，膨胀水箱的上部用一个较细的软管与水箱的加水管相连，底部通过水管与水泵的进水侧相连接，通常位置略高于散热器。 B.作用 (1)把冷却系变成永久性封闭系统，减少了冷却液的损失； (2)避免空气不断进入，避免了机件的氧化腐蚀； (3)减少了穴蚀； (4)使冷却系中水、汽分离，保持系统内压力稳定，提高了水泵的泵水量。,膨胀水箱示意图 1-散热器；2-水泵进水管；3-水泵；4-节温器；5-水套出气管；6-水套出水管；7-膨胀水箱；8-散热器出气管；9-补充水管；10-旁通管,C.膨胀水箱的作用原理 一般冷却系冷却液的流动是靠水泵的压力来实现的。水泵吸水的一侧压力低，易产生蒸汽泡，使水泵的出水量显著下降，并引起水泵叶轮和水套的穴蚀，在其表面产生麻点或凹坑，缩短了叶轮和水套的使用寿命。加装膨胀水箱后，由于膨胀水箱和水泵进水口之间存在补充水管，使水泵了汽泡的产生。散热器中的蒸汽泡和水套中的蒸汽泡通过导管和进入膨胀水箱，从而使气水彻底分离。由于膨胀水箱温度较低，进入的气体得到冷凝，一部分变成液体，重新进入水泵。而积存在膨胀水箱液面上的气体起缓冲作用，使冷却系内压力保持稳定状态。,2）贮液罐（蒸气排出管与 贮液罐相连，又称为一管式 膨胀水箱）,有的冷却系不用膨胀水箱而使用储液罐。即用一根管子把散热器和储液罐的底部或上部(管口插入液面以下)连通。但这种装置只能解决气水分离及冷却液消耗问题，而对穴蚀没有明显的改善。当冷却液温度升高时，散热器中液体膨胀、汽化，使散热器盖蒸汽阀开启，散热器中的蒸汽或液体沿导管流入储液罐。当冷却水温度降低时，散热器内压力下降，液体沿原路径流向散热器。,2、散热器（水箱）（1）结构： 散热器由上水室、下水室、散热器芯等组成。散热器上水室顶部有加水口，冷却水由此注入整个冷却系并用散热器盖盖住。在上水室和下水室分别装有进水管和出水管，进水管和出水管分别用橡胶软管和气缸盖的出水管和水泵的进水管相连，这样，既便于安装，而且当发动机和散热器之间产生少量位移时不会漏水。在散热器下面一般装有减震垫，防止散热器受振动损坏。在散热器下水室的出水管上还有放水开关，必要时可将散热器内的冷却水放掉。,横流式散热器 1-上水室；2-进水管；3-散热器芯；4-散热器盖；5-下水室；6-出水管,纵流式散热器,（2）作用： 将水套出来的热水自上而下或横向的分成许多小股并将其热量散给周围的空气。增大散热面积，加速水的冷却。冷却水经过散热器后，其温度可降低1015，为了将散热器传出的热量尽快带走，在散热器后面装有风扇与散热器配合工作。,（3）散热器芯：散热器芯由许多冷却管和散热片组成，对于散热器芯应该有尽可能大的散热面积，采用散热片是为了增加散热器芯的散热面积。散热器芯的构造形式有多样，常用的有管片式和管带式两种,A管片式散热器芯 冷却管的断面大多为扁圆形，它连通上、下水室，是冷却水的通道。和圆形断面的冷却管相比，不但散热面积大，而且万一管内的冷却水结冰膨胀，扁管可以借其横断面变形而避免破裂。采用散热片不但可以增加散热面积，还可增大散热器的刚度和强度。这种散热器芯强度和刚度都好，耐高压，但制造工艺较复杂，成本高。,B管带式散热器芯 采用冷却管和散热带沿纵向间隔排列的方式，散热带上的小孔是为了破坏空气流在散热带上形成的附面层，使散热能力提高。这种散热器芯散热能力强，制造工艺简单，成本低，但结构刚度不如管片式大，一般多为轿车发动机采用，近年来在一些中型车辆上也开始采用。,散热器的材料：黄铜，铝,3、水泵,1.作用：对冷却水加压，使之在冷却系中循环流动。 由于离心式水泵具有尺寸小，出水量大，结构简单，损坏后不妨碍水在冷却系中自然循环的特点，故为强制循环式冷却系普遍采用。常见的水泵在机体外安装与风扇同轴驱动，也有装在机体内(内藏式)单独驱动的。 2.离心式水泵的工作原理 (1)压水：如图所示。当叶轮旋转时，水泵中的水被叶轮带动一起旋转，由于离心力的作用，水被甩向叶轮边缘，在蜗形壳体内将动能转变为压能，经外壳上与叶轮成切线方向的出水管被压送到发动机水套内。 (2)吸水：与压水同时，叶轮中心处