8.1  冷卻系統(tǒng)的作用及類型

保證發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)80℃～90℃；蒸發(fā)式水冷式100℃）。

溫度過(guò)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(chē)”等嚴(yán)重事故；還會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)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(rùn)滑不良，零件磨損加劇等。**終導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)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(dòng)機(jī)工作溫度過(guò)低，起動(dòng)困難；發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)功率下降及燃油消耗率增加。

1.水冷：以冷卻液為冷卻介質(zhì)（汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)大都采用水冷）。

蒸發(fā)循環(huán)水冷：利用水的溫度差使冷卻液在發(fā)動(dòng)機(jī)中循環(huán)流動(dòng)。

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(jiǎn)單、重量輕、故障少、使用維修方便等優(yōu)點(diǎn)，但冷卻不可靠，汽車(chē)上很少使用。

汽車(chē)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(jiǎn)單方便的優(yōu)點(diǎn)。但水沸點(diǎn)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(guò)夜，否則會(huì)使造成結(jié)冰時(shí)體積膨脹，脹裂機(jī)體、氣缸蓋的嚴(yán)重事故。

專用冷卻液一般呈深綠色或深紅色，有一定的毒性，使用時(shí)應(yīng)注意。發(fā)現(xiàn)冷卻液泄漏應(yīng)及時(shí)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）。

1. 散熱器的功用：散熱。冷卻液經(jīng)過(guò)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。

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）。

當(dāng)冷卻系內(nèi)溫度升高，蒸氣壓力升高到一定值時(shí)，壓力閥彈簧受壓縮，打開(kāi)閥門(mén)，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(guò)大氣壓26%～37%)，從而可提高冷卻液沸點(diǎn)。

當(dāng)散熱器內(nèi)的壓力繼續(xù)降低，超過(guò)某一值時(shí)，真空閥開(kāi)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(chǔ)水罐:現(xiàn)代汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)多采用（圖8－1）。儲(chǔ)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(shí)，其蓋上的壓力閥打開(kāi)，冷卻液通過(guò)壓力閥和溢流管進(jìn)入儲(chǔ)水罐；當(dāng)溫度下降時(shí)，冷卻液又從儲(chǔ)水罐通過(guò)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(shí)，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(chǔ)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(shí)添加。

百葉窗可由駕駛員通過(guò)駕駛室內(nèi)的手柄來(lái)操縱其開(kāi)閉，也可用感溫器自動(dòng)控制。圖8－6是貨車(chē)上使用的散熱器百葉窗的自動(dòng)控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)的感溫器2安裝在散熱器進(jìn)水管上，用來(lái)感受來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液溫度。在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)或暖機(jī)期間，百葉窗關(guān)閉。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到正常工作溫度后，感溫器打開(kāi)空氣閥，使制動(dòng)空氣壓縮機(jī)3產(chǎn)生的壓縮空氣進(jìn)入空氣缸，并推動(dòng)空氣缸內(nèi)的活塞連同調(diào)整桿5一起下降，帶動(dòng)杠桿使百葉窗9開(kāi)啟。

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(chē)發(fā)動(dòng)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(shí)，空氣沿著風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)軸的軸線方向流動(dòng)。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(guò)散熱器1，以提高風(fēng)扇效率。

風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速控制：發(fā)動(dòng)機(jī)溫度高時(shí)，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速高一些；反之，低一些，不受發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速影響。常用措施有硅油離合器、電動(dòng)風(fēng)扇和電控液壓驅(qū)動(dòng)式風(fēng)扇等。

硅油液力離合器的前蓋2、殼體9和從動(dòng)板8用螺釘1組成一體，靠軸承10安裝在主動(dòng)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(dòng)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(dòng)板與殼體9之間的空腔為工作腔。主動(dòng)板7固定連接在主動(dòng)軸11上，主動(dòng)軸與水泵軸連接。主動(dòng)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(dòng)板8上有進(jìn)油孔A，平時(shí)由閥片6關(guān)閉，若偏轉(zhuǎn)閥片，則進(jìn)油孔即可打開(kāi)。閥片的偏轉(zhuǎn)靠螺旋狀雙金屬感溫器4控制。從動(dòng)板上有凸臺(tái)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(dòng)板外緣有回油孔B，中心有漏油孔C，以防靜態(tài)時(shí)從閥片軸周?chē)孤┕栌汀?/div>

圖8-9 電動(dòng)風(fēng)扇 1-電動(dòng)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(kāi)關(guān)）

（2）電動(dòng)風(fēng)扇（圖8－9）  是指用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇，它不使用發(fā)動(dòng)機(jī)做直接動(dòng)力源，而是使用蓄電池的電能，所以其轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。只在冷卻液溫度超過(guò)一定值時(shí)才開(kāi)始工作。所以電動(dòng)風(fēng)扇無(wú)動(dòng)力損失，構(gòu)造簡(jiǎn)單，總體布置方便，為大多數(shù)現(xiàn)代轎車(chē)所使用。

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(pán) 15-軸承卡環(huán) 16-隔離套 17-潤(rùn)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

在葉輪2與球軸承11之間裝有水封，用來(lái)防止水泵內(nèi)的冷卻液沿水泵軸滲漏。水封中的彈簧7通過(guò)水封環(huán)18將水封皮碗6的一端壓在水封座圈10上，而將皮碗6的另一端壓在夾布膠木密封墊圈3上。夾布膠木密封墊圈在彈簧的壓力下與水泵葉輪轂的端面貼合。密封墊圈上有兩個(gè)凸耳卡在水泵上的槽孔內(nèi)。因此，在水泵工作時(shí)，水封不隨水泵軸旋轉(zhuǎn)。水泵殼體上有泄水孔C，位于水封之前。一旦有冷卻液漏過(guò)水封，可從泄水孔泄出，以防止冷卻液進(jìn)入軸承而破壞軸承的潤(rùn)滑。

圖8-12 臘式節(jié)溫器的構(gòu)造 1-支架 2-主閥門(mén) 3-推桿 4-石蠟 5-膠管 6-副閥門(mén) 7-節(jié)溫器殼體 8-彈簧

  汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)裝用的節(jié)溫器基本是臘式節(jié)溫器（圖8－12），主要由主閥門(mén)2、副閥門(mén)6、推桿3、殼體7和石蠟4等組成。推桿3的一端固定在支架1上，另一端插入膠管5的中心孔內(nèi)。石蠟4裝在膠管與節(jié)溫器殼體7之間的腔體內(nèi)。

圖8-14

1.功用:感測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度的變化。在傳統(tǒng)汽車(chē)中，冷卻液溫度傳感器與裝在儀表板上的冷卻液溫度指示表組成冷卻液溫度顯示系統(tǒng)，以提醒駕駛員注意發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度變化。在現(xiàn)代汽車(chē)中，冷卻液溫度傳感器一方面作為一個(gè)感應(yīng)信號(hào)傳入控制電腦，以便對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油、點(diǎn)火等進(jìn)行**佳控制，另一方面顯示冷卻液溫度及用來(lái)控制電動(dòng)風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)等。

L1

2. 冷卻液傳感器的結(jié)構(gòu)及原理：熱敏電阻式冷卻液溫度傳感器采用熱敏電阻制成（圖8-14），工作溫度范圍為－20℃～＋130℃。一般安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋的水套或節(jié)溫器殼內(nèi)并伸入水套中，與冷卻液直接接觸，用來(lái)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液溫度。并向發(fā)動(dòng)機(jī)ECU傳送信息（參見(jiàn)5.4.1）。

散 熱 器

節(jié)溫器

水   套

水   泵

散 熱 器

節(jié)溫器

水   套

a）

b）

2.大循環(huán)  當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度升高到一定值(如奧迪轎車(chē)高于105℃)，節(jié)溫器主閥門(mén)完全開(kāi)啟、副閥門(mén)關(guān)閉。冷卻液經(jīng)節(jié)溫器及散熱器進(jìn)水軟管流入散熱器，在散熱器中，冷卻液向流過(guò)散熱器周?chē)目諝馍岫禍兀?*后冷卻液經(jīng)散熱器出水軟管返回水泵，進(jìn)行大循環(huán)（圖8－16c）。

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