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一、冷却系的作用对发动机进行冷却,维持发动机的正常工作温度,保证发动机的正常工作。发动机过热,充气量下降,润滑油粘度降低,机件磨损加剧。发动机过冷,燃料挥发困难,燃烧不完全,功率下降,油耗增大,燃油流入曲轴箱,冲刷机油,使润滑变差。二、冷却系的类型冷却系因种类不同组成也有区别,目前根据冷却方式不同,可分成两大类型。一种是风冷式,另一种类是水冷式。但本章主要讲水冷式冷却系。6.1概述6.1.1冷却系的作用与分类1.风冷式冷却系一般由散热片、气缸导流罩、导流罩、分流板等组成,有的发动机上还专设了风扇。如图6.1所示。空气冷却的结构特点是:在气缸体和气缸盖上,制有许多散热片,以增大散热面积,它利用车辆前进中的空气流,或特设的风扇使空气吹过散热片,将热量带走。空气冷却装置结构简单,不易损坏,无须特殊保养。但在多缸发动机上,会使各缸的冷却不均匀,并且在冬季时起动困难,燃油和润滑油消耗量也较大,因此,在现代汽车发动机上采用较少。6.1概述6.1.2冷却系的组成6.1概述6.1.2冷却系的组成图6.12.水冷式冷却系水冷却系统一般由散热器、水泵、水管、水套、风扇、节温器、散热器、百叶窗、膨胀水箱、冷却液温度传感器、冷却液温度表和冷却液温度报警灯等组成,如图6.2所示。水冷却的结构特点是:水套直接布置在气缸的周围,利用水吸收水套周围的热量,水再流到散热器内,将热量散到空气中去,然后水流再回,如此不断循环进行散热。由于这种冷却方式克服了空气冷却的缺点,冷却效果好,因此,现代汽车发动机广泛采用这种冷却方式。6.1概述6.1.2冷却系的组成6.1概述6.1.2冷却系的组成图6.2为了保证发动机在不同负荷、转速和气候条件下保持正常的工作温度,冷却液的循环路线是不同的。冷却水经水泵加压后,进入缸体中,从缸盖上出水进入节温器和散热器,靠节温器控制冷却水从哪个途径进入水泵,或从缸盖直接进入水泵(水温低时小循环),或打开从散热器来的水的通道(水温高时大循环)。6.1概述6.1.3冷却系循环水路6.1概述6.1.3冷却系循环水路当温度达到80ºC以上时,节温器的副阀门闭,主阀开启,冷却液从水泵流出,经分水管→水套→出水口→上水管→散热器→下水管→水泵,进行大循环。在这一过程中,由于冷却液流经水套周围时,吸收了气缸和燃烧室的热量,并经散热器将热量散发到空气当中去了,从而达到了保持发动机的正常工作温度。节温器打开,水箱参与工作图6.3-1当发动机温度较低时(一般70ºC以下),节温器的副阀门开启,主阀门关闭,冷却液从水泵流出,经分水管→水套→出水口→叶水泵,进行的是小循环。其目的是使发动机温度迅速升高到正常工作温度。6.1概述6.1.3冷却系循环水路节温器关闭,水箱不参与工作图6.3-2除节温器调节冷却液温度外,一般汽车在散热器前端还安装了百叶窗,根据发动机的温度调节散热器风流强度,以改变发动机的散热效果。有些汽车还装有自动风扇离合器,由发动机周围的温度自动控制风扇离合器的接合或分离,来调节流经散热器中冷却液的流量,从而改变发动机的冷却程度。6.1概述6.1.3冷却系循环水路图6.4是桑塔纳轿车JV发动机冷却系示意图,它与一般发动机有所不同,除有常见的散热器、水泵、节温器、冷却液温度感应器等外、还专门设置了一个热敏开关、电动散热风扇和冷却液位报警灯等。该冷却系统有下述特点:(1)当冷却液温度在85ºC下时,冷却液进行小循环,当温度达85ºC时,节温器开始打开。当冷却液温度达105ºC时,节温器全开,冷却液进行大循环。(2)热敏开关控制电动双速散热风扇,当冷却液温度高于93-98ºC时,热敏开关的低温部分开关合上,风扇以1600r/min旋转。当冷却液温度高于99-105ºC,热敏开关的高温部分开关合上,风扇以2400r/min转速旋转。(3)当冷却液液面过低时,液位报警灯点亮。6.1概述6.1.3冷却系循环水路图6.41、散热器散热器也称之为水箱,安装在发动机的前端。作用是将冷却液从水套内吸收的热量传给外界空气,使冷却液降温,并为冷却系储存一定量的冷却液,为集中风向、加速气流、提高散热效果,通常在散热器的后部加装护风圈。普通散热器由上、下水室、散热器芯子、散热器盖等组成,如图6.5所示。为了使散热效果好,散热器通常使用导热性能、结构刚度和防冻性能较好的材料制造,如铜、铝和铝锰合金等。散热器上水室为钢皮制成的容器,用橡胶皮管同发动机出水管相连接,并设有加水口盖。下水室也是用钢皮制成的容器,用橡胶软管同发动机进水管或水泵相连接,并装有放水开关。6.2水冷却系主要部件的构造与检修6.2.1水冷却系主要部件的构造6.2水冷却系主要部件的构造与检修6.2.1水冷却系主要部件的构造图6.5散热器芯常见的结构有两种:管片式和管带式(如图6.6所示)。管片式散热器芯由许多冷却管和散热片组成,冷却管是冷却液的通道,多采用扁圆形断面,以增大散热面积,同时当管内冷却液冻结膨胀时,扁管可借助于其横断面变形而免于破裂。为了增强散热效果,在冷却管外面横向套装了很多散热片来增加散热面积,同时增加了整个散热器的刚度和强度。管带式散热器芯采用冷却管与散热带相间排列的方式,散热带呈波纹状,其上开有形似百叶窗的缝隙,用来破坏空气流在散热带上的附面层,从而提高散热能力。这种散热器芯与管片式相比,散热能力强,制造工艺简单,质量小,成本低,在轿车上得到广泛应用,但刚度不如管片式好。6.2水冷却系主要部件的构造与检修6.2.1水冷却系主要部件的构造图6.6现代汽车散热器盖一般具有空气——蒸汽阀,如图6.7所示。当散热器内部压力大于规定值时(一般为126~137KPa),蒸汽阀打开,蒸汽及冷却液由蒸汽排出管流出。当发动机停止工作,冷却液温度降低,体积收缩后,散热器内的压力低于大气压力时,空气阀打开,使空气或储存箱中的冷却液流入散热器内,以防止散热器或水管塌陷,并保持冷却液的量。散热器盖的这种结构可以提高冷却液的沸点,使冷却液不易沸腾;同时可以提高散热器水与空气的温差,提高冷却效率,并且可以减少冷却液的流失。6.2水冷却系主要部件的构造与检修6.2.1水冷却系主要部件的构造图6.72、水泵水泵安装在发动机前端,作用是对冷却液加压,使其在冷却系中循环流动。现代汽车发动机均采用离心式水泵,这种水泵结构简单、体积小、出水量大、维修方便,获得广泛应用。其如图6.8所示。它主要由泵壳、泵盖、泵轴、叶轮、轴承及水封等组成。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,向叶轮的边缘甩出,经外壳以及与叶轮成切线方向的出水管被送到发动机水套内。在叶轮中心处压力降低,散热器内的水经进水管被吸进叶轮中心处。6.2水冷却系主要部件的构造与检修6.2.1水冷却系主要部件的构造6.2水冷却系主要部件的构造与检修6.2.1水冷却系主要部件的构造图6.8离心式水泵的工作原理,如图6.9所示。当水泵工作时,叶轮旋转,进水腔A体积增大,产生真空,在真空吸力的作用下,冷却液由散热器经进水管进入水泵,然后被叶轮带到出水腔B,由于这时出水腔B的体积是不断缩小的,所以压力增加,这样冷却液就通过出水管被压入发动机缸体水套中。水泵的动力由曲轴带轮经V带传至风扇带轮,再通过凸缘带动水泵轴和水泵叶轮转动。6.2水冷却系主要部件的构造与检修6.2.1水冷却系主要部件的构造图6.93、膨胀水箱膨胀水箱设置于散热器的一侧,通过橡胶水管与散热器加水口处的出气口相连。当冷却液温度升高,体积膨胀时,散热器中多余的冷却液流入膨胀水箱中;而当冷却液温度降低时,体积收缩,散热器内产生一定真空,膨胀水箱中的冷却液又被吸回散热器中。这样散热器可以经常保持在满水状态,以提高冷却效果。这样散热器上水箱也可以做得小些,同时冷却液损失很少,驾驶员也不必经常检查冷却液量。膨胀水箱上印有两条液面高度标记线(如图6.10所示):“DI”(低)与“GAO”(高),或者“FULL”(充满)与“ADD”(添加)。冷却液温度在50℃以下时,液面高度不应低于“DI”(ADD)线,否则需补充冷却液,补充时冷却液可从膨胀水箱口加入,高度不超过“GAO”(FULL)线。6.2水冷却系主要部件的构造与检修6.2.1水冷却系主要部件的构造6.2水冷却系主要部件的构造与检修6.2.1水冷却系主要部件的构造图6.10膨胀水箱4、节温器节温器的作用是随冷却系的冷却液温度变化而改变水的循环路线,以调节冷却系的冷却强度,保证发动机处于最有利的温度状况下工作。目前汽车发动机上采用较多的是蜡式节温器,因为它具有对水压影响不敏感、工作性能稳定、水流阻力小、结构坚固和使用寿命长等优点。蜡式节温器安装在缸盖出水口处,其结构如图6.6所示。中心杆的上端固定于支架,下端插入胶管的中心孔内。胶管与外壳之间的环形内腔装有石蜡。节温器外壳上端装有主阀门,下端套装有副阀门,弹簧位于主阀门与支架下底之间。6.2水冷却系主要部件的构造与检修6.2.1水冷却系主要部件的构造6.2水冷却系主要部件的构造与检修6.2.1水冷却系主要部件的构造图6.6节温器低温时,石蜡呈固态,弹簧将主阀门压在阀座上,而副阀门开启,冷却液进行小循环。当温度升高时,节温器外壳中的石蜡由固态变为液态,体积增大,在外壳容积不能增大的情况下,石蜡挤压胶管,胶管收缩而对中心杆锥状端头产生推力,因中心杆固定在支架上不能移动,只能使外壳压缩弹簧向下移动并带动阀门下行。这时,主阀门打开,副阀门关闭,冷却液经主阀门流入散热器,进行大循环。6.2水冷却系主要部件的构造与检修6.2.1水冷却系主要部件的构造图6.125.风扇传统风扇一般采用钢板冲压而制成,和水泵同轴,与发电机一起同时由曲轴带轮通过V带驱动。一般将发电机支架作成可移动式,以调节V带的张紧度,如图6.13所示。现代汽车发动机风扇通常采用合成树脂材料制成,以减少噪声,且广泛采用电动风扇,其特点是风扇不与水泵同轴,而由电动机驱动,并受冷却液温度作用的温度开关控制。发动机低温时风扇不转动,当发动机高温后风扇才转动。6.2水冷却系主要部件的构造与检修6.2.1水冷却系主要部件的构造6.2水冷却系主要部件的构造与检修6.2.1水冷却系主要部件的构造图6.136、风扇离合器一些汽车发动机采用各种自动风扇离合器控制风扇的扇风量,以改变冷却强度。这种方法是根据发动机的温度自动控制风扇转速,以达到改变通过散热器的空气流量的目的。这不仅能减少发动机功率损耗,节约燃料,还能降低发动机噪声,提高发动机使用寿命。目前,常见的风扇离合器有硅油式、机械式和电磁式三种类型。6.2水冷却系主要部件的构造与检修6.2.1水冷却系主要部件的构造图6.14所示为硅油风扇离合器,它安装在风扇与水泵之间,由主动部分、从动部分和控制部分组成。主动轴与水泵轴通过螺栓连成一体,主动板连接在主动轴的前端,从动板与前盖、壳体连成一体,风扇固定在壳体上。前盖与从动板之间的空间构成储油室,内部充满了粘度很大的硅油。主动板与壳体之间的空间为离合器工作室。从动板上有进油孔,常温下被阀片关闭,高粘度硅油不能进入工作室,离合器处于分离状态。主动板、主动轴与水泵轴一起转动,使风扇随壳体在主动轴上空转打滑,冷却系的冷却强度相对较低。6.2水冷却系主要部件的构造与检修6.2.1水冷却系主要部件的构造图6.14当流经散热器的空气温度升高时,即冷却液温度升高时,双金属感温器受热变形,迫使阀片轴相对于从动板转动,从而带动阀片转动,打开进油孔,于是硅油进入工作室,由于主动板与从动板之间工作面的缝隙中进入了粘度很大的硅油,主动板利用硅油的粘性即可带动从动板和风扇转动,这时离合器处于接合状态,风扇转速升高。从动板外缘有一个回油孔,硅油可在其离心力作用下,经回油孔从工作室返回储油室,从而使硅油在工作室与储油室之间循环流动,防止工作室中硅油温度过高而影响其粘度。若流过散热器的空气温度下降,双金属感温器恢复原状,阀片关闭进油孔,在离心力作用下,硅油经回油孔从工作室返回储油室,离合器又回到分离状态,风扇转速降低。解放CA6102型发动机采用的硅油风扇离合器工作时,当吹向感温器的气体温度超过65℃时
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