紅興隆北雁現(xiàn)代化農(nóng)機(jī)
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第8章 發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)收藏
第8章 發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)
8.1 冷卻系統(tǒng)的作用及類型
8.1.1 冷卻系統(tǒng)的作用
保證發(fā)動機(jī)在適宜的溫度范圍內(nèi)工作（水冷式壓力循環(huán)發(fā)動機(jī)80℃～90℃；蒸發(fā)式水冷式100℃）。
溫度過高，破獲零件正常配合間隙，導(dǎo)致活塞“咬缸”、軸瓦“抱軸”、柴油機(jī)因柱塞卡死而“飛車”等嚴(yán)重事故；還會使發(fā)動機(jī)工作過程惡化，容易產(chǎn)生爆燃；零部件的機(jī)械強(qiáng)度下降；機(jī)油變質(zhì)，潤滑不良，零件磨損加劇等。**終導(dǎo)致發(fā)動機(jī)動力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性、耐久性及排放性能的全面下降。
發(fā)動機(jī)工作溫度過低，起動困難；發(fā)動機(jī)工作粗暴；散熱損失及摩擦損失增加；零件磨損加??； CO及HC排放增加等；導(dǎo)致發(fā)動機(jī)功率下降及燃油消耗率增加。
8.1.2冷卻系的類型
1.水冷：以冷卻液為冷卻介質(zhì)（汽車發(fā)動機(jī)大都采用水冷）。
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1-火花塞 2-氣缸蓋散熱片 3-缸體散熱片 4-活塞 5-氣缸導(dǎo)流罩 6-風(fēng)扇及皮帶輪 |
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圖8-2 |
蒸發(fā)循環(huán)水冷：利用水的溫度差使冷卻液在發(fā)動機(jī)中循環(huán)流動。
2.風(fēng)冷：以空氣為冷卻介質(zhì)(鋁合金氣缸體和氣缸蓋，表面均布了散熱片。具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、故障少、使用維修方便等優(yōu)點，但冷卻不可靠，汽車上很少使用。
8.1.3 冷卻液
汽車常用的冷卻液有水及加有防凍劑的防凍液。
1. 水冷卻液 指直接用水作冷卻液，它具有簡單方便的優(yōu)點。但水沸點低，易蒸發(fā)，需經(jīng)常添加。而且不宜添加河水、井水等含礦物質(zhì)的水，以免產(chǎn)生水垢，影響冷卻系散熱不良。要求添加雨水、雪水或離子交換水，給冷卻水添加造成困難。更應(yīng)值得注意的是水在嚴(yán)寒冬季易結(jié)冰，需放水過夜，否則會使造成結(jié)冰時體積膨脹，脹裂機(jī)體、氣缸蓋的嚴(yán)重事故。
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圖8-1 汽車發(fā)動機(jī)水冷系組成（本田轎車）
1-散熱器 2-散熱器蓋 3-散熱器進(jìn)水軟管 4-補(bǔ)償水桶 5-電動風(fēng)扇 6-散熱器出水軟管 7-暖風(fēng)機(jī)進(jìn)水軟管 8-水閥 9-節(jié)溫器10-旁通閥 11-暖風(fēng)機(jī) 12-暖風(fēng)機(jī)出水軟管13-旁通管 14-熱氣排氣口 15-冷卻水泵 16-機(jī)油冷凝器 17-連接管 |
專用冷卻液一般呈深綠色或深紅色，有一定的毒性，使用時應(yīng)注意。發(fā)現(xiàn)冷卻液泄漏應(yīng)及時檢查添加。
8.2 強(qiáng)制循環(huán)水冷卻系的基本組成
主要由散熱器、百葉窗、冷卻風(fēng)扇、冷卻水泵、節(jié)溫器、水溫傳感器、補(bǔ)償水桶、循環(huán)水路及其它附屬裝置等組成（圖8－1）。
8.2.1 散熱器
1. 散熱器的功用：散熱。冷卻液經(jīng)過散熱器后，其溫度可降低10～15℃。一般用銅或鋁制成，在散熱器后面裝有風(fēng)扇與散熱器配合工作。
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1-散熱器蓋 2-上水室 3-散熱器進(jìn)水管 4-散熱器芯 5-冷卻管 6-散熱片 7-散熱器出水管 8-下水室 9-放水開關(guān) |
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圖8-4 散熱器芯的結(jié)構(gòu)
a）管片式 b）管帶式 c）板式
1-冷卻管 2-散熱片 3-散熱帶 4-縫孔 |
散熱器芯:由許多冷卻管5和散熱片6組成。散熱器芯的構(gòu)造形式有多種，常用的有管片式、管帶式和板式三種（圖8－4）。
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圖8-5 壓力式散熱器蓋
a）壓力閥打開狀態(tài) b）真空閥打開狀態(tài)
1-溢流管 2-加壓蓋 3-壓力閥彈簧 4-壓力閥 5-真空閥彈簧 6-真空閥 |
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a） |
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b） |
當(dāng)冷卻系內(nèi)溫度升高，蒸氣壓力升高到一定值時，壓力閥彈簧受壓縮，打開閥門，以防止散熱器脹裂；使冷卻系內(nèi)壓力稍高于大氣壓力(一般超過大氣壓26%～37%)，從而可提高冷卻液沸點。
當(dāng)散熱器內(nèi)的壓力繼續(xù)降低，超過某一值時，真空閥開啟，使外部空氣進(jìn)入散熱器，以防止散熱器內(nèi)產(chǎn)生真空。
儲水罐:現(xiàn)代汽車發(fā)動機(jī)多采用（圖8－1）。儲水罐的上方有一根軟管通大氣，另一根軟管與散熱器的溢流管相連。當(dāng)散熱器內(nèi)蒸汽壓力升高到某一值時，其蓋上的壓力閥打開，冷卻液通過壓力閥和溢流管進(jìn)入儲水罐；當(dāng)溫度下降時，冷卻液又從儲水罐通過真空閥流回散熱器內(nèi)部。這樣就可以防止冷卻液的損失。同時，還可以消除冷卻系統(tǒng)中的氣泡，避免氣泡影響傳熱和腐蝕金屬。儲水罐內(nèi)部有兩條液面高度標(biāo)記線，液面高度應(yīng)位于兩條標(biāo)記線之間，冷卻液不足應(yīng)及時添加。
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圖8-6 |
百葉窗可由駕駛員通過駕駛室內(nèi)的手柄來操縱其開閉，也可用感溫器自動控制。圖8－6是貨車上使用的散熱器百葉窗的自動控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的感溫器2安裝在散熱器進(jìn)水管上，用來感受來自發(fā)動機(jī)的冷卻液溫度。在發(fā)動機(jī)冷起動或暖機(jī)期間，百葉窗關(guān)閉。當(dāng)發(fā)動機(jī)達(dá)到正常工作溫度后，感溫器打開空氣閥，使制動空氣壓縮機(jī)3產(chǎn)生的壓縮空氣進(jìn)入空氣缸，并推動空氣缸內(nèi)的活塞連同調(diào)整桿5一起下降，帶動杠桿使百葉窗9開啟。
8.2.2 冷卻風(fēng)扇
1. 冷卻風(fēng)扇的功用:吸進(jìn)空氣，加速冷卻液的冷卻。
2. 冷卻風(fēng)扇的構(gòu)造:汽車發(fā)動機(jī)水冷系多采用低壓頭、大風(fēng)量、高效率的軸流式風(fēng)扇，即風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)時，空氣沿著風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)軸的軸線方向流動。在風(fēng)扇外圍設(shè)有導(dǎo)風(fēng)罩3（圖8－7），使風(fēng)扇4吸進(jìn)的空氣全部通過散熱器1，以提高風(fēng)扇效率。
風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速控制：發(fā)動機(jī)溫度高時，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速高一些；反之，低一些，不受發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速影響。常用措施有硅油離合器、電動風(fēng)扇和電控液壓驅(qū)動式風(fēng)扇等。
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圖8-8 硅油液力離合器
1-螺釘 2-前蓋 3-密封毛氈圈 4-雙金屬感溫器 5-閥片軸 6-閥片 7-主動板 8-從動板 9-殼體 l0-軸承 11-主動軸 12-銷止板 13-螺栓 14-內(nèi)六角螺釘 15-風(fēng)扇 A-進(jìn)油孔 B-回油孔 C-漏油孔 |
硅油液力離合器的前蓋2、殼體9和從動板8用螺釘1組成一體，靠軸承10安裝在主動軸11上。風(fēng)扇15安裝在殼體上。為了加強(qiáng)硅油的冷卻，前蓋板上鑄有散熱片。從動板8與前蓋2之間空腔為貯油腔，其中裝有硅油（油面低于軸中心線），從動板與殼體9之間的空腔為工作腔。主動板7固定連接在主動軸11上，主動軸與水泵軸連接。主動板與工作腔壁有一定間隙，用毛粘圈3密封防止硅油漏出。從動板8上有進(jìn)油孔A，平時由閥片6關(guān)閉，若偏轉(zhuǎn)閥片，則進(jìn)油孔即可打開。閥片的偏轉(zhuǎn)靠螺旋狀雙金屬感溫器4控制。從動板上有凸臺限制閥片**大偏轉(zhuǎn)角。感溫器外端固定在前蓋上，內(nèi)端卡在閥片軸5的槽內(nèi)，從動板外緣有回油孔B，中心有漏油孔C，以防靜態(tài)時從閥片軸周圍泄漏硅油。
當(dāng)發(fā)動機(jī)冷起動或小負(fù)荷下工作時，冷卻水及通過散熱器的氣流溫度不高，進(jìn)油孔被閥片6關(guān)閉，工作腔內(nèi)無硅油，離合器處于分離狀態(tài)。主動軸轉(zhuǎn)動時，僅僅由于密封毛氈圈和軸承的摩擦，使風(fēng)扇隨同殼體在主動軸上空轉(zhuǎn)打滑，轉(zhuǎn)速很低。
當(dāng)發(fā)動機(jī)負(fù)荷增加時，冷卻水和通過散熱器的氣流溫度隨之升高，感溫器受熱變形而帶動閥片軸及閥片轉(zhuǎn)動。當(dāng)流經(jīng)感溫器氣流溫度超過65℃時，進(jìn)油孔A被完全打開，于是硅油從貯油腔進(jìn)入工作腔。硅油十分粘稠，主動板即可利用硅油的粘性帶動殼體和風(fēng)扇轉(zhuǎn)動。此時風(fēng)扇離合器處于接合狀態(tài)，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速迅速提高。由于主動板轉(zhuǎn)速高于從動板，因此受離心力作用從主動板甩向工作腔外緣的油液壓力比貯油腔外緣的油液壓力高，油液從工作腔經(jīng)回油孔B流向貯油腔，而貯油腔又經(jīng)進(jìn)油孔A及時向工作腔補(bǔ)充油液。由此可見，在離合器接合風(fēng)扇轉(zhuǎn)動時，硅油是在貯油腔和工作腔之間循環(huán)流動，這樣可防止工作腔內(nèi)的硅油溫度過高，粘度下降，而影響離合器的正常工作。為使硅油從工作腔流回貯油腔的速度加快，縮短風(fēng)扇脫開時間，在從動板8的回油孔B旁，有一個刮油突起伸入工作腔縫隙內(nèi)，使回油孔一側(cè)壓力增高，回油加快。
當(dāng)發(fā)動機(jī)負(fù)荷減小，流經(jīng)感溫器的氣流溫度低于35℃時，感溫器恢復(fù)原狀，并帶動閥片將進(jìn)油孔關(guān)閉，工作腔中油液繼續(xù)從回油孔流回貯油腔，直到甩空為止。硅油液力離合器又回到分離狀態(tài)。
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圖8-9 電動風(fēng)扇
1-電動機(jī) 2-護(hù)風(fēng)罩 3-風(fēng)扇框架 4-風(fēng)扇葉片水泵 5-繼電器 6-溫度傳感器（開關(guān)） |
電動機(jī)一般有高速和低速兩個檔位，其工作狀態(tài)通過溫度傳感器（開關(guān)）由冷卻液溫度控制。當(dāng)散熱器出口冷卻液溫度為92～97℃時，溫控開關(guān)接通電動機(jī)Ⅰ檔（低速檔），風(fēng)扇開始運(yùn)轉(zhuǎn)，保證有足夠的空氣流經(jīng)散熱器；當(dāng)冷卻液溫度在99～105℃時，溫控開關(guān)接通電動機(jī)Ⅱ檔（高速檔），風(fēng)扇以更高的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，以提高冷卻強(qiáng)度，防止發(fā)動機(jī)過熱；當(dāng)冷卻液溫度下降到91～98℃時，風(fēng)扇電動機(jī)恢復(fù)Ⅰ檔（低速檔）運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)冷卻液溫度下降到84～91℃時，風(fēng)扇電動機(jī)停止工作。
8.2.3 冷卻水泵
1. 冷卻水泵的功用與基本工作原理:對冷卻水加壓，使冷卻水在冷卻系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動。
2. 冷卻水泵的構(gòu)造 汽車發(fā)動機(jī)常用的離心式水泵的結(jié)構(gòu)如圖8－11所示。
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圖8-11 離心式水泵的結(jié)構(gòu)
1-水泵殼體 2-葉輪 3-密封墊圈 4、8-襯墊 5-螺栓 6-水封皮碗 7-彈簧 9-水泵蓋 10-水封座圈 11-軸承 12-水泵軸 13-半圓鍵 14-凸緣盤 15-軸承卡環(huán) 16-隔離套 17-潤滑脂嘴 18-水封環(huán) 19-管接頭
A－進(jìn)水口 B－水泵內(nèi)腔 C－泄水孔 |
8.2.4 節(jié)溫器
1. 節(jié)溫器的功用：根據(jù)發(fā)動機(jī)冷卻液溫度的高低，打開或關(guān)閉冷卻液通向散熱器的通道保證發(fā)動機(jī)在**適宜的溫度下工作。
2. 節(jié)溫器的結(jié)構(gòu)：
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圖8-12 臘式節(jié)溫器的構(gòu)造
1-支架 2-主閥門 3-推桿 4-石蠟 5-膠管 6-副閥門 7-節(jié)溫器殼體 8-彈簧 |
3. 節(jié)溫器的工作原理:
如圖8－13所示。溫度較低時，石蠟呈固態(tài)，主閥門2被彈簧8推向上方與閥座壓緊，處于關(guān)閉狀態(tài) （圖8－13a），此時，副閥門開啟，冷卻液進(jìn)行小循環(huán)，來自發(fā)動機(jī)水套的冷卻液經(jīng)副閥門6、小循環(huán)水管直接進(jìn)入水泵，被泵回到發(fā)動機(jī)水套內(nèi)。
溫度升高時，石蠟逐漸熔化成液態(tài)，體積膨脹，迫使膠管收縮對推桿端部產(chǎn)生向上的推力，由于推桿固定在支架上，推桿對膠管、節(jié)溫器殼體7產(chǎn)生向下的反推力。當(dāng)冷卻液溫度升高到一定值時，反推力克服彈簧8的彈力使膠管、節(jié)溫器殼體向下運(yùn)動，主閥門2開始開啟，同時副閥門6開始關(guān)閉。當(dāng)冷卻液溫度進(jìn)一步升高到一定值時，主閥門2完全開啟，而副閥門6也正好關(guān)閉小循環(huán)水路 （圖8－13b），此時來自發(fā)動機(jī)水套的冷卻水全部經(jīng)過散熱器進(jìn)行大循環(huán)。冷卻液溫度在主閥門開始開啟溫度與完全開啟溫度之間時，主閥門和副閥門均部分開啟，在整個冷卻系內(nèi)，部分冷卻液進(jìn)行大循環(huán)，部分進(jìn)行小循環(huán)。
主閥門的開始開啟到開到**大時的溫度隨不同的車型有所不同，如桑塔納JV型發(fā)動機(jī)節(jié)溫器，主閥門開始開啟溫度應(yīng)為85℃，完全開啟時的溫度應(yīng)為105℃。一般載貨汽車發(fā)動機(jī)節(jié)溫器的開啟溫度較低，如CA6102發(fā)動機(jī)節(jié)溫器，主閥門開始開啟溫度應(yīng)為76℃，完全開啟時的溫度應(yīng)為86℃。
8.2.5 冷卻液溫度傳感器
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圖8-14 |
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L1 |
圖8－15所示是熱敏電阻式冷卻液溫度傳感器與電磁式冷卻液溫度指示表聯(lián)用的冷卻液溫度顯示系統(tǒng)。
電磁式冷卻液溫度指示表（虛線框內(nèi)部分）中裝有兩個垂直安裝的線圈L1和L2，L1和傳感器并聯(lián)，L2和它們串聯(lián)。線圈L1和L2的中間裝有帶有指針的銜鐵。
點火開關(guān)接通后，電流流過冷卻液溫度指示表和傳感器。當(dāng)冷卻液溫度較低時，傳感器內(nèi)熱敏電阻的阻值較大，流經(jīng)線圈L1和L2的電流相差不多，但L1匝數(shù)多，產(chǎn)生的磁場強(qiáng)，使銜鐵帶動指針向左偏轉(zhuǎn)，指針指向低溫刻度。當(dāng)冷卻液溫度升高時，熱敏電阻的阻值減小，線圈L2中的電流明顯增大，電磁力也增大，使銜鐵帶動指針向右偏轉(zhuǎn)，冷卻液溫度表的指針指向高溫刻度。
8.3 冷卻系工作原理
8.3.1 冷卻系水路
圖8－16a是解放CA6102型以及東風(fēng)EQ6100－1型汽車發(fā)動機(jī)的冷卻水路圖。。
8.3.2 冷卻系工作循環(huán)
1.小循環(huán) 當(dāng)發(fā)動機(jī)冷卻液溫度較低時(如奧迪100型轎車低于85℃)，節(jié)溫器主閥門關(guān)閉、副閥門打開。冷卻液經(jīng)水泵增壓后，由發(fā)動機(jī)的機(jī)體水套，再從水套壁周圍流過并從水套壁吸熱而升溫，然后向上流入氣缸蓋水套，從氣缸蓋水套壁吸熱之后流經(jīng)節(jié)溫器，小循環(huán)通道3，返回發(fā)動機(jī)機(jī)體水套，進(jìn)行小循環(huán)（圖8－16b）。
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散
熱
器 |
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節(jié)溫器 |
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水
套 |
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水 泵 |
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散
熱
器 |
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節(jié)溫器 |
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水
套 |
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a） |
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b） |
當(dāng)發(fā)動機(jī)冷卻液溫度處于大、小循環(huán)的溫度范圍內(nèi)(如奧迪100型轎車,處于85℃～105℃)時，節(jié)溫器主閥門和副閥門都部分開啟，冷卻液大、小循環(huán)都同時存在，以調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)溫度基本穩(wěn)定。
發(fā)表于 @ 2008年06月05日 10:44:00 |點擊數(shù)（）
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