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1、会计学1汽车汽车(qch)冷却系统基本知识介绍冷却系统基本知识介绍第一页，共28页。一一一一.冷却系统的功用冷却系统的功用冷却系统的功用冷却系统的功用(g(g(g(g ngyng)ngyng)ngyng)ngyng)发动机工作期间，最高温度可达发动机工作期间，最高温度可达25002500，即使在怠速或中等转速下，燃烧室的平均温度也在，即使在怠速或中等转速下，燃烧室的平均温度也在1000 1000 以上。如不冷却，发动机会过热，以上。如不冷却，发动机会过热，工作过程恶化，零件强度降低，机油变质，磨损加剧，动力性、经济性、可靠性及耐久性全面下降。如果冷却过渡，发动机长时间在低温工作过程恶化，零件强
2、度降低，机油变质，磨损加剧，动力性、经济性、可靠性及耐久性全面下降。如果冷却过渡，发动机长时间在低温下工作，会使散热损失下工作，会使散热损失(snsh)(snsh)及磨擦损失及磨擦损失(snsh)(snsh)增加，零件磨损加剧，排放恶化，发动机工作粗暴，功率下降及燃油消耗率增加。增加，零件磨损加剧，排放恶化，发动机工作粗暴，功率下降及燃油消耗率增加。冷却系统的功用是使发动机在所有工况下都保持在适当的温度范围内，既要防止过热，又要防止冬季过冷。在冷发动机起动后，冷却系冷却系统的功用是使发动机在所有工况下都保持在适当的温度范围内，既要防止过热，又要防止冬季过冷。在冷发动机起动后，冷却系统还要保证发
3、动机迅速升温，尽快达到正常的工作温度。统还要保证发动机迅速升温，尽快达到正常的工作温度。第1页/共28页第二页，共28页。二二二二.冷却系统的组成冷却系统的组成冷却系统的组成冷却系统的组成(z(z(z(z chn chn chn chn)：发动机有水冷和风冷之分，现代轿车上用的比较多的都是水冷，现在介绍一下水冷系统发动机有水冷和风冷之分，现代轿车上用的比较多的都是水冷，现在介绍一下水冷系统(xt(xt ng)ng)。汽车发动机的水冷系统。汽车发动机的水冷系统(xt(xt ng)ng)均为强制循环水冷系统均为强制循环水冷系统(xt(xt ng)ng)，即利用水泵提高冷却系统，即利用水泵提高冷却系
4、统(xt(xt ng)ng)的压力，强制冷却液在发动机中循环流动。的压力，强制冷却液在发动机中循环流动。风扇(fngshn)水箱膨胀箱发动机水室水泵暖风机节温器第2页/共28页第三页，共28页。1、护罩2、电动风扇 3、V带4、散热器5、从动风扇 6、水泵(shubng)带轮7、水泵(shubng)组件8、气缸体水道9、气缸盖水道10、热敏开关11、进气歧管出水管12、膨胀箱管13.冷却液膨胀箱14、排汽管 15、冷却液下橡胶软管16、冷却液上橡胶软管17、电动风扇 双速热敏开关18、膨胀箱盖 第3页/共28页第四页，共28页。三三三三.冷却系统的原理冷却系统的原理冷却系统的原理冷却系统的原理
5、(yunl)(yunl)发动机的冷却系统原理：冷却液在水泵中增压后，进入发动机机体水套，从水套壁周围流过并从水套壁吸热发动机的冷却系统原理：冷却液在水泵中增压后，进入发动机机体水套，从水套壁周围流过并从水套壁吸热升温。然后向上流入气缸盖水套，从气缸盖水套壁吸热之后经节温器及散热器进水软管流入散热器。在散热器升温。然后向上流入气缸盖水套，从气缸盖水套壁吸热之后经节温器及散热器进水软管流入散热器。在散热器中冷却液向流过散热器周围的空气散热而降温，最后冷却液经散热器出水软管返回水泵，如此循环不止。中冷却液向流过散热器周围的空气散热而降温，最后冷却液经散热器出水软管返回水泵，如此循环不止。有些发动机的
6、水冷系，其冷却液的流动方向与上述相反，可称为逆流式水冷系。在这种水冷系中，温度较低有些发动机的水冷系，其冷却液的流动方向与上述相反，可称为逆流式水冷系。在这种水冷系中，温度较低的冷却液首先被引入气缸盖水套，然后才流过机体水套。由于它改善了燃烧室的冷却而允许发动机有较高的压的冷却液首先被引入气缸盖水套，然后才流过机体水套。由于它改善了燃烧室的冷却而允许发动机有较高的压缩比，从而可以提高发动机的热效率和功率。缩比，从而可以提高发动机的热效率和功率。大多数汽车大多数汽车(qch)(qch)装有暖风系统。暖风机是一个热交换器，也可称作第二散热器。热的冷却液从气缸盖或装有暖风系统。暖风机是一个热交换器，
7、也可称作第二散热器。热的冷却液从气缸盖或机体水套经暖风机进水软管流入暖风机芯，然后经暖风机出水软管流回水泵。吹过暖风机芯的空气被冷却液加机体水套经暖风机进水软管流入暖风机芯，然后经暖风机出水软管流回水泵。吹过暖风机芯的空气被冷却液加热后，一部分送到挡风玻璃除霜器，一部分送入驾驶室或车厢。热后，一部分送到挡风玻璃除霜器，一部分送入驾驶室或车厢。第4页/共28页第五页，共28页。第5页/共28页第六页，共28页。Page 7发动机手动变速箱暖风机散热器风扇(fngshn)节温器膨胀箱水泵冷却液通过(tnggu)此管由发动机节温器出水口流入散热器上水室进水口冷却液通过此管由散热器下水室出水口流入与发
8、动机水泵(shubng)连接的金属冷却水管总成膨胀箱出水管，此管连接膨胀箱下端的出水口和金属冷却水管总成的一个分支管发动机除气管路，此管路连接节温器座上发动机排气细管和膨胀箱上端的一个出气口除气管，此管连接散热器上水室的除气管口和膨胀箱上端的一个除气管口进气节流阀机油泵暖风进机水管，此管连接节温器的出水口和暖风机的进水口暖风机出水管，此管管路连接暖风机出水口和金属管总成上的一个分支口三通管路，管路的一头连接节温器上的一个出水口，另外的两头分别连接发动机机油泵冷却的进水口和节流阀体预热进水口三通管路，管路的金属管总成上的一个分支管口，另外的两头分别连接发动机机油泵冷却的出水口和节流阀体预热出水口
9、第6页/共28页第七页，共28页。四，冷却液四，冷却液四，冷却液四，冷却液 冷却液是水与防冻剂的混合物，而不全是水冷却液是水与防冻剂的混合物，而不全是水 纯净水在纯净水在0 0度时结冰，如果发动机冷却系统中的水结冰，将使冷却水终止循环而引起发动机过热，而且水结冰时体积膨胀，可能将机体、度时结冰，如果发动机冷却系统中的水结冰，将使冷却水终止循环而引起发动机过热，而且水结冰时体积膨胀，可能将机体、汽缸盖和散热器胀裂。所以，冷却液中添加了适量的乙二醇，以降低冷却水的冰点，同时加入乙二醇还可以提高冷却液的沸点。在一定工汽缸盖和散热器胀裂。所以，冷却液中添加了适量的乙二醇，以降低冷却水的冰点，同时加入乙
10、二醇还可以提高冷却液的沸点。在一定工作压力之下，轿车冷却液的允许工作温度可达摄氏作压力之下，轿车冷却液的允许工作温度可达摄氏120120度，超过了水的沸点且不容易蒸发度，超过了水的沸点且不容易蒸发 。如：。如：50%50%的水与的水与50%50%的乙二醇混合而成的冷却的乙二醇混合而成的冷却液冰点为液冰点为-35.5-35.5，沸点是，沸点是103 103。此外，防冻剂中通常还含有防锈剂和泡沫抑制剂。防锈剂可延缓或阻止发动机水套壁及散热器的腐蚀。此外，防冻剂中通常还含有防锈剂和泡沫抑制剂。防锈剂可延缓或阻止发动机水套壁及散热器的腐蚀。同时冷却液中的空气在水泵叶轮的搅动下会产生很多泡沫，这些泡沫将
11、防碍水套壁的散热，泡沫抑制剂能有效地抑制泡沫的产生。但同时冷却液中的空气在水泵叶轮的搅动下会产生很多泡沫，这些泡沫将防碍水套壁的散热，泡沫抑制剂能有效地抑制泡沫的产生。但是，在使用的过程中是，在使用的过程中 防锈剂和泡沫抑制剂会逐渐的消耗，因此要定期防锈剂和泡沫抑制剂会逐渐的消耗，因此要定期(dngq)(dngq)更换冷却液。更换冷却液。在防冻剂中一般还要加入着色剂，使冷却液呈蓝绿色或黄色以便识别。在防冻剂中一般还要加入着色剂，使冷却液呈蓝绿色或黄色以便识别。第7页/共28页第八页，共28页。五五五五.散热器散热器散热器散热器 发动机水冷系统中的散热器有进水室、出水室以及散热器芯等三部分(b
12、fen)组成。上水室下水(xi shu)室散热器芯第8页/共28页第九页，共28页。按照散热器中冷却液流动的方向可将散热器分为纵流式和横流式两种。采用横流式散热器，可以使发动机罩的外廓较低，有利于改善车身(ch shn)前端的空气动力性。第9页/共28页第十页，共28页。第10页/共28页第十一页，共28页。第11页/共28页第十二页，共28页。散热器芯有多种结构形式。有管片式，管带式，板式散热器芯等。管片式及管带式散热器芯有单列，双列及三列散热管之分。实践证明，双列散热器管散热器能在有限空间内获得最好的散热效果。传统(chuntng)的散热器芯由黄铜制造，但近年来更多的是用铝制造，进出水室由
13、复合塑料制造，使散热器重量大为减轻。第12页/共28页第十三页，共28页。散热器设计要点：在整车空间布置允许的条件下，尽量增大散热器的迎风面积，减薄芯子厚度。这样可充分利用风扇和车的迎面风，提高散热器的散热效率。一般轿车芯厚不超过二排水管。轿车多采用散热器横流水结构，因为轿车车身较低，空间尺寸紧张。横流水结构散热器能充分地利用轿车的有限空间最大限度地增加散热器的迎风面积。散热器的散热量：Q=kst Q散热器的散热量 K散热器的散热系数，S散热器的散热面积m2 t液气温差。K是代表散热效率的重要指标，与下列因素有关：a）冷却管内冷却液流速：这主要取决于发动机水泵循环流量和冷却管断面与其数量之积。
14、据试验结果，冷却液流速由0.2m/s提高到0.8m/s，散热器效率有较大提高，但超过0.8m/s后，效果不大。b）散热器材料和管片厚度。c）制造质量：冷却管和散热带之间的贴合性和焊接质量。其优劣会影响散热效率20%40%。d）通过散热器芯部的空气流量或风速：评价散热器的散热性能时，必须在同等风量的前提下进行。通过散热器的风速在额定(dng)工况下应不小于810m/s，以充分发挥散热器的散热能力。第13页/共28页第十四页，共28页。六六六六.冷却冷却冷却冷却(lngqu)(lngqu)风扇风扇风扇风扇 冷却风扇置于散热器的后面，风扇的功用是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
15、能力，加速冷却液的冷却。冷却风扇置于散热器的后面，风扇的功用是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，加速冷却液的冷却。风扇的扇风量主要与风扇直径，转速、叶片形状、叶片安装角以及叶片数有关，叶片的断面形状有圆弧形和翼形两种，前者由薄钢板冲压而成，风扇的扇风量主要与风扇直径，转速、叶片形状、叶片安装角以及叶片数有关，叶片的断面形状有圆弧形和翼形两种，前者由薄钢板冲压而成，后者是用塑料或铝合金铸成。目前轿车上广泛使用的是翼形风扇，效率高、消耗功率小。后者是用塑料或铝合金铸成。目前轿车上广泛使用的是翼形风扇，效率高、消耗功率小。风扇按照驱动形式分为：机械式和电动两种，目前轿车风扇
16、按照驱动形式分为：机械式和电动两种，目前轿车上大多采用电动风扇。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。上大多采用电动风扇。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。电动风扇是由电动机来驱动风扇，电动机的起动与停止是受水温控制。电动风扇具有启动温度与设定的水温一致，布置位置灵活，不受发动机转电动风扇是由电动机来驱动风扇，电动机的起动与停止是受水温控制。电动风扇具有启动温度与设定的水温一致，布置位置灵活，不受发动机转速影响，汽车在低怠速时冷却效果好等优点，冷车启动时水温上升速影响，汽车在低怠速时冷却效果好等优点，冷车启动时水温上升(shn
17、gshng)(shngshng)较快。但也受到发电机功率等因素影响，因此风扇的风量受到限较快。但也受到发电机功率等因素影响，因此风扇的风量受到限制，一般多用于发动机横置的轿车上。制，一般多用于发动机横置的轿车上。第14页/共28页第十五页，共28页。电动风扇有以下两种形式：1.风扇转速由温控热敏电阻开关控制，当冷却液温度升到92-97度时，热敏开关接通风扇电动机的1档，这时风扇转速为2300r/min；当冷却液温度升到99-105度时，热敏开关接通风扇电动机的2档，这时风扇转速为2800r/min；当冷却液温度降到84-91度时，热敏开关切断电源，风扇停转。电动风扇由ECU控制，冷却液温度传感
18、器向ECU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，ECU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。注意：1）电动风扇一般装在护风罩上，其间隙为：36mm，风扇叶片与散热器芯子的距离为1015 mm，如大于15 mm，则风扇的实际利用率会很快减低；2）80%的情况下，风扇是不工作的。3）在高温(gown)情况下：风扇在发动机熄火后会空转10min，以保护发动机及周围附件。第15页/共28页第十六页，共28页。七七七七.膨胀膨胀膨胀膨胀(png zhng)(png zhng)箱箱箱箱 膨胀箱由塑料制造并用软管与散热器、发动机水管相连接。膨胀箱由塑料制造并用软管
19、与散热器、发动机水管相连接。膨胀箱又可以称为补偿水桶，当发动机工作时，冷却液受热膨胀，冷却系统内压力增加，这样散热器以及发动机机体水套内多余膨胀箱又可以称为补偿水桶，当发动机工作时，冷却液受热膨胀，冷却系统内压力增加，这样散热器以及发动机机体水套内多余体积的冷却液就会流到膨胀箱储备起来，当发动机停止工作，冷却液温度降低，冷却系统压力减小，冷却液就会回流到散热器和发动体积的冷却液就会流到膨胀箱储备起来，当发动机停止工作，冷却液温度降低，冷却系统压力减小，冷却液就会回流到散热器和发动机，总之，保证整个冷却系统总是为冷却液所充满。机，总之，保证整个冷却系统总是为冷却液所充满。膨胀箱有两个刻度线，上面
20、分别标有膨胀箱有两个刻度线，上面分别标有MINMIN和和MAXMAX刻度线，也就是最小刻度和最大刻度线，通常膨胀箱内的液面应位于两个刻度线刻度线，也就是最小刻度和最大刻度线，通常膨胀箱内的液面应位于两个刻度线之间，若低于最小刻度线时应及时之间，若低于最小刻度线时应及时(jsh)(jsh)向膨胀箱内补充冷却液。向膨胀箱内补充冷却液。膨胀水箱式冷却系统的优点：膨胀水箱式冷却系统的优点：1 1）使冷却系统变成了一个永久性的封闭系统，避免了空气不断侵入减小了对冷却系统内部的氧化腐蚀；）使冷却系统变成了一个永久性的封闭系统，避免了空气不断侵入减小了对冷却系统内部的氧化腐蚀；2 2）减少了冷却液的溢失和损
21、耗，保持冷却系统内水位稳定；）减少了冷却液的溢失和损耗，保持冷却系统内水位稳定；3 3）能使冷却系统中的水气分离（在发动机和散热器的最高点处都有出气）能使冷却系统中的水气分离（在发动机和散热器的最高点处都有出气口），压力稳定，从而增大了水泵的泵水量，减小了水泵及水套内部的气穴腐蚀。口），压力稳定，从而增大了水泵的泵水量，减小了水泵及水套内部的气穴腐蚀。第16页/共28页第十七页，共28页。八八八八.节温器节温器节温器节温器1、功用(gngyng)：节温器是控制冷却液流动路径的阀门。当发动机冷起动时，冷却液的温度较低，这时节温器将冷却液流向散热器的通道关闭，使冷却液经水泵入口直接流入机体或气缸盖
22、水套，以便使冷却液能够迅速升温。如果不装节温器，让温度较低的冷却液经过散热器冷却后返回发动机，则冷却液的温度长时间不能升高，发动机将长时间在低温下动转。同时，车厢内的暖风系统以及用冷却液加热的进气管等预热系统都在长时间内不能发挥作用。第17页/共28页第十八页，共28页。2 2、原理：、原理：节温器常见节温器常见(chn jin)(chn jin)形式为蜡式单阀门节温器。形式为蜡式单阀门节温器。冷却液温度较低时，石腊呈固态，弹簧将阀门压在阀门座上，阀门关闭，冷却液由出水管的旁通管沿冷却液软管进入进气管水套、空调散热器冷却液温度较低时，石腊呈固态，弹簧将阀门压在阀门座上，阀门关闭，冷却液由出水管
23、的旁通管沿冷却液软管进入进气管水套、空调散热器(空调系统暖风开关打开时空调系统暖风开关打开时)、后沿冷、后沿冷却液软管流回水泵而不流经散热器，即进行小循环，此时冷却系的冷却强度较小。却液软管流回水泵而不流经散热器，即进行小循环，此时冷却系的冷却强度较小。当冷却液温度高于设定值时，石腊受热熔化变为液态，其体积膨胀，迫使橡胶套收缩。反推杆上端固定在支架上而不能上移，橡胶套便推动外壳克服弹簧的弹力向下移动，使阀门当冷却液温度高于设定值时，石腊受热熔化变为液态，其体积膨胀，迫使橡胶套收缩。反推杆上端固定在支架上而不能上移，橡胶套便推动外壳克服弹簧的弹力向下移动，使阀门打开，大部分冷却液由出水管沿冷却液
24、软管流入散热器、后流回水泵，即进行大循环，小部分冷却液进行小循环。此时，冷却系的冷却强度较大。打开，大部分冷却液由出水管沿冷却液软管流入散热器、后流回水泵，即进行大循环，小部分冷却液进行小循环。此时，冷却系的冷却强度较大。第18页/共28页第十九页，共28页。3、布置：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，如前所述。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。例如，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，
25、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，直到(zhdo)全部冷却水的温度稳定之后，节温器才趋于稳定不再反复开闭。这种现象称为节温器的振荡现象。当出现这种现象时，将增加汽车的燃油消耗量。第19页/共28页第二十页，共28页。为避免节温器工作时的振荡现象，可以将节温器布置在散热器的出水管路中。这种布置方式可以减轻或消除节温器振荡想象，并能精确地控制(kngzh)冷却水温度，但其结构复杂，成本较高，多用于高性能的轿车发动机上，如下图所示：第20页/共28页第二十一页，共28页。第21页/共28页第二十二页，共28页。节温器损坏（如节温器壳体破损）时会节温器损坏（如节
26、温器壳体破损）时会(sh hu)(sh hu)导致乙醚或石蜡漏失，发动机会导致乙醚或石蜡漏失，发动机会因过热而开锅。此外，发动机过热的原因也可能是驱动水泵叶轮旋转的冷却风扇皮因过热而开锅。此外，发动机过热的原因也可能是驱动水泵叶轮旋转的冷却风扇皮带出现打滑现象，造成水泵、冷却风扇的工作能力下降，需要经常调整。带出现打滑现象，造成水泵、冷却风扇的工作能力下降，需要经常调整。发动机因过热而开锅时，切不可将散热器盖马上打开补充冷却水，因为密封加压发动机因过热而开锅时，切不可将散热器盖马上打开补充冷却水，因为密封加压的强制循环水冷系的压力高于环境大气压力，冷却系中冷却水的沸点高于的强制循环水冷系的压力
27、高于环境大气压力，冷却系中冷却水的沸点高于100c100c，如果立刻将高于如果立刻将高于100c100c的冷却系压力降低至环境大气压力，冷却系中的热水立即沸的冷却系压力降低至环境大气压力，冷却系中的热水立即沸腾，大量的热蒸汽涌出会烫伤人。腾，大量的热蒸汽涌出会烫伤人。第22页/共28页第二十三页，共28页。九九九九.水泵水泵水泵水泵(shu(shu bng)bng)水泵的功用是对冷却液加压，保证其在冷却系统中循环流动。水泵的功用是对冷却液加压，保证其在冷却系统中循环流动。水泵一般由曲轴水泵一般由曲轴(qzhu)(qzhu)通过通过V V带驱动。传动带环绕在曲轴带驱动。传动带环绕在曲轴(qzhu
28、)(qzhu)带轮和水泵带轮之间。带轮和水泵带轮之间。第23页/共28页第二十四页，共28页。十十十十.采暖采暖采暖采暖(c(c inuinu n)n)装置装置装置装置 这是一个这是一个(y)(y)取暖循环，但对于发动机来说，它同样是一个取暖循环，但对于发动机来说，它同样是一个(y)(y)发动机的冷却循环。冷却液经过车内的采暖装置，将冷发动机的冷却循环。冷却液经过车内的采暖装置，将冷却液的热量送入车内，然后回到发动机。却液的热量送入车内，然后回到发动机。采暖装置一般不受节温器控制，所以冷车时打开暖气，这个循环是会对发动机的升温有稍延后的影响，但影响不大，不用为了采暖装置一般不受节温器控制，所以
29、冷车时打开暖气，这个循环是会对发动机的升温有稍延后的影响，但影响不大，不用为了让发动机升温而使人冻着。也正因为这循环的特点，在发动机出现过热的紧急情况下，打开车窗，暖气开到最大，对发动机的降让发动机升温而使人冻着。也正因为这循环的特点，在发动机出现过热的紧急情况下，打开车窗，暖气开到最大，对发动机的降温会有一定的帮助。温会有一定的帮助。第24页/共28页第二十五页，共28页。十一十一十一十一(Sh(ShY).Y).变速箱机油冷却器变速箱机油冷却器变速箱机油冷却器变速箱机油冷却器 装有自动变速器的汽车必须装备变速器机油冷却器，因为自动变速器中的机油可能过热，会降低变速器性能甚至造成(zo chn
30、)变速器损坏。变速器机油冷却器通常就是一根冷却管，置于散热器的出水室内，由冷却液对流过冷却管的变速箱机油进行冷却。如果需要对变速器机油进行附加冷却，可以在散热器前面放置一个外部变速器机油附加冷却器。第25页/共28页第二十六页，共28页。十二十二十二十二(sh r).(sh r).冷却系统的设计冷却系统的设计冷却系统的设计冷却系统的设计 冷却系统的作用是在所有工况下，保证发动机在最适宜的温度下工作，冷却系统匹配的是否合适将直接影响到发动机的使用寿命和燃油经济性，所以在冷却系统的设计及计算中，散热器的选型以及风扇的匹配对冷却系统起着至关重要的作用。设计前要对发动机水套及冷却系管路(un l)进行CAE流场分析，防止存在死区或流速过低的区域。试验时，需对整车冷却系统做台架转毂试验验证冷却系是否满足整车的要求。为便于组织气流，散热器布置在整车的前面，但由于受到整车布置空间的限制，在其前面还布置了空调冷凝器，这会增加风阻，影响散热器的进风量，从而影响冷却系统的冷却能力。风扇一般布置在散热器后面，靠风扇电机带动。第26页/共28页第二十七页，共28页。The end!第27页/共28页第二十八页，共28页。