汽车发动机构造与维修06

冷却系的构造与冷却系的构造与 维修维修项目6.1 冷却系概述6.1.1 6.1.1 冷却系的功用与分类冷却系的功用与分类1 1冷却系的功用冷却系的功用发动机冷却系的主要功用是使工作中的发发动机冷却系的主要功用是使工作中的发 动机得到适度的冷却，并保持发动机在最适宜动机得到适度的冷却，并保持发动机在最适宜 的温度状态下工作。所谓适宜的工作温度，对的温度状态下工作。所谓适宜的工作温度，对 于水冷发动机，要求气缸盖内冷却水温度在于水冷发动机，要求气缸盖内冷却水温度在8080 9090之间。之间。发动机温度过高，可导致气缸和进气管温发动机温度过高，可导致气缸和进气管温 度过高，使得充气效率下降，发动机功率下降度过高，使得充气效率下降，发动机功率下降 ；润滑油黏度下降，严重时变质，影响润滑效；润滑油黏度下降，严重时变质，影响润滑效 果；另外，各机件因高温而膨胀，破坏了正常果；另外，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。的啮合间隙，产生卡死现象。发动机温度过低，可导致可燃混合气燃烧发动机温度过低，可导致可燃混合气燃烧 的热量散失过多，发动机的功率下降；机油黏的热量散失过多，发动机的功率下降；机油黏 度大，摩擦阻力增大，消耗功率大，启动困难度大，摩擦阻力增大，消耗功率大，启动困难 。燃油不易汽化，燃油消耗率增加，功率下降。燃油不易汽化，燃油消耗率增加，功率下降 ；燃气易凝结在气缸壁上，导致气缸部件酸腐；燃气易凝结在气缸壁上，导致气缸部件酸腐 蚀增加，流入曲轴箱，降低润滑油黏度，机件蚀增加，流入曲轴箱，降低润滑油黏度，机件 磨损加剧。磨损加剧。2.2.冷却系的分类冷却系的分类发动机冷却系统按照冷却方式的不同，分发动机冷却系统按照冷却方式的不同，分 为水冷和风冷两种类型。为水冷和风冷两种类型。(1)(1)水冷系统水冷系统水冷系统是以冷却液（水和添加剂混合液）为冷水冷系统是以冷却液（水和添加剂混合液）为冷 却介质，把高温零件的热量传给冷却液，然后再散人却介质，把高温零件的热量传给冷却液，然后再散人 大气而进行冷却的装置。该系统具有冷却强度大、效大气而进行冷却的装置。该系统具有冷却强度大、效 果好、噪声小等优点，在汽车发动机上得到广泛应用果好、噪声小等优点，在汽车发动机上得到广泛应用 。(2)(2)风冷系统风冷系统风冷系统是利用高速空气流将发动机中高温零件的热风冷系统是利用高速空气流将发动机中高温零件的热 量直接散人大气而进行冷却的装置。该系统构造简单量直接散人大气而进行冷却的装置。该系统构造简单 、使用和维修方便，但冷却不可靠、冷却强度不容易、使用和维修方便，但冷却不可靠、冷却强度不容易 调节和控制、噪声大，仅在小型发动机和一些大型柴调节和控制、噪声大，仅在小型发动机和一些大型柴 油机上使用。油机上使用。6.1.2 6.1.2 普通水冷却系统的组成普通水冷却系统的组成汽车发动机上采用的水冷系都是用水泵强汽车发动机上采用的水冷系都是用水泵强 制地使冷却液在冷却系中进行循环流动的，故制地使冷却液在冷却系中进行循环流动的，故 称为强制循环式水冷系。水冷系由冷却装置（称为强制循环式水冷系。水冷系由冷却装置（ 水泵、风扇、散热器等）、冷却强度调节装置水泵、风扇、散热器等）、冷却强度调节装置 （节温器、风扇离合器、百叶窗等）和水温显（节温器、风扇离合器、百叶窗等）和水温显 示装置（水温表、冷却液温度传感器等）三个示装置（水温表、冷却液温度传感器等）三个 部分所构成（图部分所构成（图6.16.1、图、图6.26.2）。）。循环水流动路线如图循环水流动路线如图6.26.2所示；水冷发动机所示；水冷发动机 的气缸盖和气缸体中都铸造出用于贮冷却液的、的气缸盖和气缸体中都铸造出用于贮冷却液的、 相互连通的夹层空间（水套），使冷却液得以接相互连通的夹层空间（水套），使冷却液得以接 近受热零件，并可在其中循环流动。水泵近受热零件，并可在其中循环流动。水泵5 5将冷将冷 却液由机外吸入并加压，使之经分水管却液由机外吸入并加压，使之经分水管1111流入发流入发 动机机体水套动机机体水套1010。冷却液从气缸壁吸收热量，温。冷却液从气缸壁吸收热量，温 度升高后流到气缸盖水套度升高后流到气缸盖水套7 7，再次受热升温后经，再次受热升温后经 节温器节温器6 6及散热器进水软管流入散热器及散热器进水软管流入散热器2 2内。由于内。由于 有风扇有风扇4 4的强力抽吸，空气流由前向后高速从散的强力抽吸，空气流由前向后高速从散 热器中通过。热器中通过。带有热量的冷却液在流经散热器的过程中，带有热量的冷却液在流经散热器的过程中， 其热量不断地散到大气中去，使冷却液得到冷却其热量不断地散到大气中去，使冷却液得到冷却 。冷却了的冷却液流到散热器的底部后，又被吸。冷却了的冷却液流到散热器的底部后，又被吸 入水泵，如此不断地循环，使发动机在高温条件入水泵，如此不断地循环，使发动机在高温条件 下工作的零件不断地得到冷却。下工作的零件不断地得到冷却。设置分水管设置分水管1111的目的是使多缸发动机各气缸的目的是使多缸发动机各气缸 冷却均匀。插入气缸体水套的分水管沿纵向开了冷却均匀。插入气缸体水套的分水管沿纵向开了 若干个出水孔。离水泵越远处，出水孔越大。这若干个出水孔。离水泵越远处，出水孔越大。这 就使冷却液流速较低的发动机后部的气缸有足够就使冷却液流速较低的发动机后部的气缸有足够 的冷却强度。分水管安装的位置可使温度较高的的冷却强度。分水管安装的位置可使温度较高的 气门座得到足够的冷却。有的发动机不单设分水气门座得到足够的冷却。有的发动机不单设分水 管，而是在水套的一侧铸出一个相当于分水管的管，而是在水套的一侧铸出一个相当于分水管的 空腔（分水道）。多数汽车装有如图空腔（分水道）。多数汽车装有如图6.16.1所示的所示的 暖风系统。暖风系统。项目项目6.2 6.2 水冷系主要部件的水冷系主要部件的 构造构造6.2.1 水冷系主要零部件的 构造1 1散热器散热器散热器的功用是储存冷却水、增大散热面散热器的功用是储存冷却水、增大散热面 积、加速冷却液的冷却。为了将散热器传出的积、加速冷却液的冷却。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热量尽快带走，在散热器后面装有风扇与散热 器配合工作。散热器由上、下贮水室和散热器器配合工作。散热器由上、下贮水室和散热器 芯组成，其构造如图芯组成，其构造如图6.36.3所示。所示。散热器上贮水室顶部有加水口和散热器盖散热器上贮水室顶部有加水口和散热器盖 ，上、下贮水室的进、出水管，分别用橡胶软，上、下贮水室的进、出水管，分别用橡胶软 管与气缸盖的出水管和水泵的进水管相连，下管与气缸盖的出水管和水泵的进水管相连，下 贮水室上设有放水开关，供放水时使用。贮水室上设有放水开关，供放水时使用。为了增大散热器的散热面积和传热速率，为了增大散热器的散热面积和传热速率， 散热器芯均由许多铜或铝制冷却管和散热片组散热器芯均由许多铜或铝制冷却管和散热片组 成，常用的构造形式有管片式和管带式两种，成，常用的构造形式有管片式和管带式两种， 如图如图6.46.4所示。所示。2.2.散热器盖散热器盖冷却系散热器上的加水口平时用散热器盖冷却系散热器上的加水口平时用散热器盖 严密盖住，以防冷却水溅出。严密盖住，以防冷却水溅出。当发动机热状态正常时，散热器盖应将冷当发动机热状态正常时，散热器盖应将冷 却系水路与大气隔开，防止水蒸气逸出，并使却系水路与大气隔开，防止水蒸气逸出，并使 冷却系统内的压力稍高于大气压力，从而提高冷却系统内的压力稍高于大气压力，从而提高 冷却水的沸点；当冷却系中的水蒸气凝结时，冷却水的沸点；当冷却系中的水蒸气凝结时， 会使系统内的压力低于外界压力，致使散热芯会使系统内的压力低于外界压力，致使散热芯 冷却管被大气压坏；如果冷却系中水蒸气过多冷却管被大气压坏；如果冷却系中水蒸气过多 ，压力过大，可能导致散热器破裂，因此冷却，压力过大，可能导致散热器破裂，因此冷却 系统内的压力过高或过低时，散热器盖应使冷系统内的压力过高或过低时，散热器盖应使冷 却系水路与大气相通。却系水路与大气相通。为了适应上述构造，现代轿车散热器上广为了适应上述构造，现代轿车散热器上广 泛采用具有空气一蒸汽阀的散热器盖，其构造泛采用具有空气一蒸汽阀的散热器盖，其构造 如图如图6.56.5所示。这种散热器盖上主要由加水口所示。这种散热器盖上主要由加水口 、蒸汽阀、空气阀及蒸汽阀弹簧和空气阀弹簧、蒸汽阀、空气阀及蒸汽阀弹簧和空气阀弹簧 组成。组成。当发动机热状态正常时，蒸汽阀和空气阀当发动机热状态正常时，蒸汽阀和空气阀 各自在弹簧压力的作用下处于关闭状态，这时各自在弹簧压力的作用下处于关闭状态，这时 冷却系水路与大气隔开；当冷却系水温升高，冷却系水路与大气隔开；当冷却系水温升高， 散热器中压力达到一定值时，蒸汽阀开启，水散热器中压力达到一定值时，蒸汽阀开启，水 蒸气从蒸汽阀经通气口排人大气或副贮水箱，蒸气从蒸汽阀经通气口排人大气或副贮水箱， 使散热器内的压力下降到规定值。当冷却水温使散热器内的压力下降到规定值。当冷却水温 度下降时，空气阀被大气压力推开，空气从通度下降时，空气阀被大气压力推开，空气从通 气口进入冷却系，以防止散热器芯被大气压坏气口进入冷却系，以防止散热器芯被大气压坏 。当发动机处于热态时，打开散热器盖应缓当发动机处于热态时，打开散热器盖应缓 慢小心，以防高温水气喷出，将人烫伤。慢小心，以防高温水气喷出，将人烫伤。加注防冻液的汽车发动机，为了减少冷却加注防冻液的汽车发动机，为了减少冷却 液的损失，保证冷却系的正常工作，散热器的液的损失，保证冷却系的正常工作，散热器的 溢流管与副贮水箱相连。当散热器内蒸汽压力溢流管与副贮水箱相连。当散热器内蒸汽压力 升高到某一值时，其盖上的压力阀打开，冷却升高到某一值时，其盖上的压力阀打开，冷却 液通过压力阀通过溢流管进入副贮水箱；当温液通过压力阀通过溢流管进入副贮水箱；当温 度下降时，冷却液又从副贮水箱通过真空阀流度下降时，冷却液又从副贮水箱通过真空阀流 回到散热器内部。这样可以防止冷却水损失。回到散热器内部。这样可以防止冷却水损失。 副贮水箱内部印有两条液面高度标记线，副贮副贮水箱内部印有两条液面高度标记线，副贮 水箱内的液面高度应位于这两种刻线之间，如水箱内的液面高度应位于这两种刻线之间，如 图图6.66.6所示。所示。3 3水泵水泵汽车发动机都采用离心式水泵。它体积小汽车发动机都采用离心式水泵。它体积小 ，出水量大，工作可靠。，出水量大，工作可靠。 离心式水泵的工作原理如图离心式水泵的工作原理如图6.76.7所示，当所示，当 叶轮旋转时，水泵中的水被叶轮带动一起旋转叶轮旋转时，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，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低，散热器中的水便经进水管被吸进叶轮中心 部分。如此连续的作用，使冷却水在水路中不部分。如此连续的作用，使冷却水在水路中不 断地循环。如果水泵因故停止工作时，冷却水断地循环。如果水泵因故停止工作时，冷却水 仍然能从叶轮叶片之间流过，进行热流循环，仍然能从叶轮叶片之间流过，进行热流循环， 使发动机不至于很快产生过热。使发动机不至于很快产生过热。图图6.8 6.8 所示为桑塔纳轿车发动机水泵的纵所示为桑塔纳轿车发动机水泵的纵 剖面图。水泵轴剖面图。水泵轴5 5通过球轴承通过球轴承7 7支撑在水泵壳体支撑在水泵壳体 1111上。水泵轴左端通过水泵轴凸缘上。水泵轴左端通过水泵轴凸缘6 6用紧固螺用紧固螺 栓栓4 4与水泵带轮相连，右端则连接水泵叶轮与水泵带轮相连，右端则连接水泵叶轮1818 。为防