汽车构造之发动机冷却系统
冷却系的工作原理
冷却系的工作原理冷却系统是车辆引擎中不可或缺的一部分，它的主要作用是保持引擎的温度在一个合适的范围内，以确保引擎能够高效运转。
冷却系统通常由水泵、散热器、风扇、水箱、冷却液和管道等部件组成。
下面我们来详细了解一下冷却系统的工作原理。
首先，冷却系统的工作原理是基于热传导和自然对流的物理原理。
当引擎运转时，会产生大量的热量，如果没有冷却系统来散发这些热量，引擎很快就会过热而损坏。
因此，冷却系统的主要任务就是将引擎产生的热量带走，保持引擎的温度在一个安全范围内。
其次，冷却系统的工作原理是通过循环冷却液来实现的。
冷却液首先通过水泵被抽送到引擎周围，吸收引擎产生的热量，然后流入散热器。
在散热器中，冷却液与外界空气进行热交换，将热量散发出去，然后再被泵送回到引擎周围，循环往复。
同时，风扇的作用是在慢速行驶或怠速状态下增加空气流动，增强散热效果。
另外，冷却系统的工作原理还涉及到了冷却液的特性。
冷却液通常是一种抗腐蚀、抗冻和抗沸腾的混合液体，它能够在不同温度下保持稳定的物理性质，以确保引擎在各种工况下都能得到有效的冷却。
最后，冷却系统的工作原理也需要注意保持系统的密封性。
冷却系统中的管道、连接件和密封圈都需要保持完好，以防止冷却液泄漏，影响冷却效果。
同时，冷却系统的冷却液需要定期更换，以保持其良好的冷却性能。
总的来说，冷却系统的工作原理是通过循环冷却液、热交换和保持密封性来实现的。
只有当这些方面都得到有效的保障，冷却系统才能够正常工作，确保引擎的正常运转。
因此，对于车辆的冷却系统，我们需要定期检查和维护，以确保其能够始终保持良好的工作状态。
发动机冷却系统
A、圆管 B、扁圆管 C、矩形管 D、三角形管
谢谢大家
2、燃油雾化不良，还会使已雾化了的燃油顺气缸壁流入曲轴 箱，这样不仅会增加燃料消耗，而且进入曲轴箱的燃料还会稀 释润滑油，使润滑性能下降，同时还会加大冷态摩擦产生的噪 声;
3、冷却系统水温太低使发动机零件的磨损增加。
汽车发动机常见的冷却方式有两种，即水冷却和风 冷却，水冷系统又分为强制循环式水冷系统和自然循环 式水冷系统。自然循环式水冷系统仅利用冷却液的自然 对流实现循环，强制循环式水冷系统是利用水泵强制地 使冷却液在冷却系中进行循环流动。强制循环式水冷系 统冷却可靠，大多数汽车发动机采用强制循环式水冷系 统。
发动机冷却系统介绍
一 、发动机冷却系统概述
发动机工作时，可燃混合气在气缸内燃烧，其工作温度高达2000°C，瞬 时温度可达3000°C左右，即使在怠速或中等转速下，燃烧室的平均温度也在 1000°C以上
冷却系的主要功用使发动机启动后能迅速升温，短时间内达到正常的工 作温度；正常工作后，通过水套内冷却液的循环，把受热零件吸收的部分热 量及时散发出去，保证发动机在各种工况下都能在最适宜的温度（80度~90 度）之间工作。
水冷系统的组成及工作原理示意图
水冷系统的组成
水冷系统主要由散热器、散热器盖、冷却液补偿装 置、水泵、发动机水套、分水管、冷却强度调节装置、 监控装置及冷却介质等组成。
冷却水在冷却系内的循环流动路线有两 条，一条为大循环，另一条为小循环。
所谓大循环是水温高时 （高于80度），水经过散 热器而进行的循环流动；
散热器盖工作演示
三、膨胀水箱
作用：密封冷却系统，减少了冷却液的散失，使冷却系统内水、气分离， 保持压力稳定。避免空气不断进入，给冷却系统内部造成氧化、穴蚀。
汽车构造-冷却系统保养维护与使用
任务实施
四、散热器的拆装、清洗与检查
1.散热器的检查
散热器及冷却系统密封性检查:发 动机停止运转时,在水箱加水口装 上散热器压力检测器,在散热器内 充 入 100kPa 压 力 的 压 缩 空 气 , 观 察压力检测器的压力下降值,若2 min 内 压 力 下 降 超 过 15kPa, 则 散 热器或冷却液水道等有泄漏,如图 4-26所示。
项目 冷却系统构造与维修
任务引入
有一位丰田卡罗位轿车车主打电话到维修站,反映车辆在高 速路上行驶时,突然发现仪表板的冷却液温度表指针偏到红色 区域,发动机冷却液温度警告灯亮起,如图4-1所示。现在不敢 继续行驶,车辆停靠在路边,等待救援服务。
图-1 冷却液温度与冷却液温度警告灯
任务实施
如果仪表板指示冷却液温度过高,严禁马上打开散热器盖检查 冷却系统的状况,否则冷却系统的高温蒸汽会喷出对人员造成 伤害,而应该等待冷却系统温度自然降下来后,再进行如下的检 查作业。
任务实施
3.节温器的更换 1)安装节温器时,节温器外壳垫片 必须更换。节温器上的排气孔或 摆锤孔必须向上,在加注冷却液时, 空气才能排出;若安装方向错误,会 造成排气不良,从而影响散热效果。 2)安装节温器盖及散热器进水管。 3)补充冷却液或防冻液,并检查液 位。
图4-27 节温器的检查
任务实施
六、水泵的检查与更换 1.水泵的车上检查 1)检查水泵壳体上应无冷却液或冷却 液泄漏的痕迹,否则应更换水泵。 2)先拆下驱动水泵的传动带,摇晃水泵 传动带轮应无明显的松旷量,否则更换 水泵。 3)旋转水泵带轮,检查并确认水泵轴承 运转平稳且无噪声,否则更换水泵,如 图4-28所示。
图4-28 水泵的检查
任务实施
2.节温器的检查 1)将拆下的节温器放入透明玻璃 容器中加热,并用温度计测量冷却 渡温度,如图4-27所示。 2)检查阀的初开温度、全开温度 及其开启量。如不符合规定时,应 更换节温器。
简述汽车冷却系统的构造
简述汽车冷却系统的构造
汽车冷却系统主要由以下部分组成：
1. 水泵：水泵是冷却系统的核心部件，负责推动冷却液在系统中流动，以带走发动机产生的热量。
2. 节温器：节温器的作用是控制冷却液的大小循环，使发动机的温度快速达到理想状态。
3. 水箱：水箱负责储存大量冷却液，作为发动机与外界热交换的媒介，将发动机的热量排出。
4. 水箱风扇：当水温达到一定温度时，水箱风扇开始工作，帮助将水箱中的热量排出。
5. 水管：水管是冷却系统中必不可少的部分，用于连接各个部件，使冷却液能在系统中流动。
6. 水温传感器：水温传感器用于测量发动机的水温，作为喷油量控制的一个依据。
汽车冷却系统的主要作用是防止发动机过热，并使发动机尽快升温并保持恒温。
通过水泵、节温器、水箱、水箱风扇和水管等部件的协同工作，冷却系统能够有效地将发动机产生的热量散布到周围的空气中。
《汽车构造》全书教案——第七讲：发动机冷却系
汽车构造教案本田轿车发动机的冷却系统布置，如图7- 3 所示。
2.水冷系主要零部件1.膨胀水箱膨胀水箱，其上部是一个较细的软管与水箱的加水管相连，底部通过水管与水泵的进水管相连接，通常为至少高于散热器。
膨胀水箱多半透明材料〔如塑料〕制成。
透过箱体可以直接方便的观察到液面的高度，无需翻开散热器盖。
膨胀水箱的作用是把冷却系统变成永久封闭系统，减少了冷却液的损失，防止空气不断地进入，该系统内造成氧化、穴蚀、使冷却系中水、气别离，保持系统内压力稳定，提高水泵的泵水量。
2.散热器散热器用导热性好的材料制成，散热器主要是由上贮水室1、下贮水室5和散热器芯(包括冷却管和散热带)组成。
上贮水室、下贮水室由散热器芯连接一起，并装在框架内(框架固定在车架上)。
框架上还设有护风圈，其目的是起到风向导流作用的。
下水箱的出水管1接水泵的进水口，上水箱的进水管2接缸盖的出水口。
上水箱上设有加水口6，并用加水口盖封闭。
在下贮水室中一般还装有放水阀。
散热器芯的构造型式有管片式、管带式等,但其最终目的就是尽可能提高散热能力。
管片式散热器由许多冷却管和散热片组成。
冷却管是焊接在上、下贮水室之间的直管，是冷却液的通道。
当空气吹过冷却管的外外表时，从而使管内流动的冷却液得到冷却。
冷却管大多采用扁圆形断面，因为扁管与圆管相比，在容积相同的情况下具有较大的散热面积；当管内的水冻结膨胀时，扁管可以借其横断面变形而免于破裂。
为了进一步提高散热效果，在冷却管外面横向套装了很多金属薄片(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。
如图7-6所示。
管带式散热器，其中散热带与冷却管相间排列。
散热带呈波纹状，为了提高散热能力，在散热带上一般开有形似百叶窗的缝孔，用来破坏空气流在散热带外表上附面层，从而提高散热能力。
这种散热器芯与管片式相比，具有散热能力较强，制造工艺简单，质量小，本钱低等优点，但结构刚度不如管片式好，一般在使用条件较好的轿车上得到广泛采用。
汽车构造——任务8 冷却系统密封性的检测
项目５冷却系统检修
任务1冷却系统密封性的检测
一、目的
1.掌握冷却系统密封性的检测方法
2.能够分析检测结果
二、设备和工具
发动机台、冷却液冰点测试仪、冷却系密封性检测仪
三、步骤
１.发动机熄火，等待冷却液降至90°C以下，才可以缓慢打开冷却系统盖子。
2. 冷却液冰点测试仪。
用于测量冷却液的结冰点,蓄电池电解液密度以及风窗清洗液冰点。
3. 冷却系密封性检查
将专用检查仪VW1274装在膨胀水箱上，使用手动真空泵加压至约0.2Mpa，若压力表指示压力明显下降，说明冷却系存在渗漏现象。
4. 散热器盖密封性检查
将专用检查仪VW1274装在散热器盖上，使用手动真空泵加压至约0.15 Mpa，桑塔纳2000轿车散热器盖蒸汽阀的开启压力为0.12~0.15MPa，空气阀的开启压力为0.09MPa。
项目检测值分析冷却液冰点
冷却系密封
性检查
散热器盖密
封性检查。
汽车构造第6章发动机冷却系统
•散热器 盖
汽车构造第6章发动机冷却系统
| 散热器芯分两种：管片式和管带式
| 传统的散热器芯由黄铜制造，现在大 多用铝制造，有些散热器的进出水室 由复合塑料制造，大大减轻了重量。
散 热 器 芯
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汽车构造第6章发动机冷却系统
散 热 器 盖
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汽车构造第6章发动机冷却系统
| 二、散热器分纵流式和横流式两种；
| 大多数轿车采用横流式，其主要组成 部分分为上储水室和下储水室、散热
器芯。上储水室顶部有加水口，用散
散
热器盖盖住。
热
器
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汽车构造第6章发动机冷却系统
| 功用：增大散热面积，加速水的冷却
散 热 器 构 造
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•组成：
•上贮水 室
•下贮水 室
环 | 5、然后经进水软管被水泵吸入。
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汽车构造第6章发动机冷却系统
发 动 机 冷 却 水 路
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•散热器
•大循环
•节温器
•散热后
•小循环
•水泵
•分水管
•吸热
•吸热
•缸盖水套
•机体水套
汽车构造第6章发动机冷却系统
冷 却 液
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| 冷却液俗称“防冻液”或 “不冻液”，是发动机正 常运转时的散热介质，
•1-水泵外壳； •2-叶轮； •3-密封垫圈； •6-水封皮碗； •7-弹簧； •8-衬垫； •9-泵盖； •10-水封座圈； •11-球轴承； •12-水泵轴； •13-半圆键； •14-凸缘盘； •15-轴承卡环； •16-隔离套筒； •17-滑脂嘴； •18-水封环； •19-管接头。
10《汽车构造》电子教案冷却系统
《汽车构造》电子教案-冷却系统一、教学目标：1. 让学生了解汽车冷却系统的基本组成和功能。
2. 让学生掌握冷却系统的各个部件的作用和工作原理。
3. 培养学生分析问题和解决问题的能力。
二、教学内容：1. 冷却系统的组成及功能2. 冷却液的作用及选择3. 水泵的工作原理4. 散热器的结构与维修5. 冷却系统常见故障及诊断三、教学重点与难点：1. 冷却系统的组成及功能2. 水泵和散热器的工作原理及维修方法四、教学方法：1. 采用讲授法，讲解冷却系统的组成、功能及工作原理。
2. 采用演示法，展示冷却系统的各个部件及工作过程。
3. 采用案例分析法，分析冷却系统常见故障及诊断方法。
五、教学准备：1. 准备冷却系统的图片、视频等教学资源。
2. 准备冷却系统的实物模型或示意图。
3. 准备冷却系统相关的问题和案例。
教案内容：第一课时一、导入（5分钟）1. 引导学生回顾上一节课的内容，了解发动机的冷却需求。
2. 提问：同学们知道汽车冷却系统的作用是什么吗？二、新课内容讲解（20分钟）1. 讲解冷却系统的组成及功能：冷却液、水泵、散热器、风扇等。
2. 讲解冷却液的作用及选择：冷却液的性质、选择标准等。
三、实例分析（15分钟）1. 分析水泵的工作原理及结构：水泵的类型、工作原理等。
2. 分析散热器的结构与维修：散热器的形式、材料、维修方法等。
四、课堂小结（5分钟）1. 回顾本节课所学内容，总结冷却系统的组成、功能及工作原理。
2. 强调冷却系统在汽车运行中的重要性。
第二课时一、复习导入（5分钟）1. 复习上节课所学内容，提问：同学们能说出冷却系统的各个部件吗？2. 提问：同学们知道水泵和散热器的工作原理吗？二、课堂内容讲解（20分钟）1. 讲解水泵的工作原理及维修方法：水泵的类型、维修技巧等。
2. 讲解散热器的结构与维修：散热器的材料、维修方法等。
三、案例分析（15分钟）1. 分析冷却系统常见故障及诊断方法：泄漏、堵塞、风扇故障等。
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暖风机
加水口 节温器
旁通管
进水室 散热器芯 出水室
水泵
水套
典型的水冷系统
节温器 水泵
水冷系统组成和工作原理（2）
冷却强度调节
风扇（离合器、 转速、叶片角度） 节温器（大循环、 小循环） 散热器百叶窗
水孔 水泵
缸盖水套
节温器
缸体水套
水管
Fiat-GM
Audi V8 4.0L TDI
发动机冷却系统
END
发动机冷却系统
作用和类型 水冷系统组成和工作原理 冷却液 主要组件 发动机热管理系统 发动机风冷系统
主要组件—水泵
对冷却水加压， 加速冷却水的循 环流动，保证冷 却可靠 车用发动机多采 用离心式水泵。 离心式水泵具有 结构简单、尺寸 小、排量大、维 修方便等优点 曲轴通过齿轮、 皮带等驱动
主要组件—散热器（1）
散热器盖
由进水室、出水室、 散热器芯组成。 冷却液在散热器内 散热器芯 流动
纵流 横流 轿车大多采用横流 式
进水口
出水口
放水开关
变速器油冷却器进出口
主要组件—散热器（2）
散热器芯结构
散热管、散热 片（管片式）
散热管、波形 散热带（管带 式）
金属薄板焊接 而成
铝制或铜制
散热器盖
变速
器油 冷却 器进 出口
节温器阀
石蜡缸 旁通阀
轻动阀 石蜡
主要组件—节温器（2）
主要组件—节温器（3）
节温器位于缸盖出水管.swf
节温器位于水泵进水管.swf
主要组件—节温器（4）
电控节温器－ 发展趋势
采用加热电 阻，对节温器 石蜡加热，控 制水流通路
发动机冷却系统
作用和类型 水冷系统组成和工作原理 冷却液 主要组件 发动机热管理系统 发动机风冷系统
风冷系统（2）
预燃式燃烧室
直喷式燃烧室
风冷系统（3）
பைடு நூலகம்
风扇动叶轮
风扇静 叶轮
机油散热器
导风罩
F5L413F， Deutz
风冷系统（4）
风冷系统
风冷Harley-Davidsion
复习思考题
1 冷却系统的作用、组成，冷却液的正常温度范围。 2 冷却液在发动机冷却系统中的循环路径。 3 发动机冷却强度的调整方式。 4 节温器的工作原理。 5 膨胀水箱的作用。
发动机热管理系统（2）
根据气缸垫温 度调整冷却强 度
发动机热管理系统（3）
气缸垫及传感器
发动机冷却系统
作用和类型 水冷系统组成和工作原理 冷却液 主要组件 发动机热管理系统 发动机风冷系统
风冷系统（1）
结构简单 在缸体、缸盖表面布置散热 片 轴流式冷却风扇 冷却强度调节
液力耦合器
BF6L913， Deutz
皮带轮通过电磁离合器、 硅油离合器驱动 电机驱动（双速、电控）
电机驱动
主要组件—冷却风扇（2）
脱开
接合
电磁离合器
主要组件—冷却风扇（3）
硅油粘性离合器
脱开
接合
主要组件—节温器（1）
功用 控制冷却液流动路径。
冷起动时，冷却液温度低，关 闭流向散热器的通道；温度高 时再打开。 蜡式节温器工作原理
温度高时，石蜡熔化变为液 体，体积增大
发动机冷却系统
作用和类型 水冷系统组成和工作原理 冷却液 主要组件 发动机热管理系统 发动机风冷系统
水冷系统组成和工作原理（1）
要求
强制循环 冷却强度调整
组成
水泵、节温器、散热器、冷却风扇、膨胀水箱、水套 （缸体、缸盖）
水流循环路径
散热器 节温器
水泵 风扇
缸盖水套 缸体水套
节温器
水泵
旁通软管 风扇
压力阀打开 真空阀打开
主要组件—膨胀水箱
储存因膨胀而从散热器 溢出的冷却液；
温度降低使冷却系统内 冷却液体积减小，向散 热器补偿冷却液。
消除冷却系统内气泡。
膨胀水箱.swf
主要组件—冷却风扇（1）
置于散热器后面，吸 进空气使之流经散热 器，提高其散热能力。 有导风罩 冷却强度应随发动机 热工况而调节
发动机热管理系统（1）
综合管理冷却系统和空调系统 减少驱动发动机附件（水泵、风扇等）的功率消耗，使 发动机及变速箱工作温度保持不变，以降低油耗和排 放，提高空调舒适性。
散
电
热
动
器
风
空
扇
调
冷
凝
器
电 动 百 叶 窗
节温器
电 动 水 泵 电控 节温器
低温 调节器
电动水泵 加热器
机油 冷却器
变速器油 调节器
冷却系统功用和类型（2）
过热危害
充气效率下降，燃烧不正常，功率下降； 膨胀变形，磨损加剧； 机油变质、变稀，磨损加剧
过冷危害
散热损失大，发动机功率下降； 燃油凝结，燃油不易汽化，混合气燃烧不完全； 机油粘度过大，功率消耗加大，磨损加剧。
冷却系统功用和类型（3）
分类
空冷系统：以空气作 为冷却介质 水冷系统：以冷却液 作为冷却介质，强制 循环 绝大部分汽车发动机 采用水冷系统
出水口
进水口 放水开关
主要组件—散热器（3）
管片式散热器芯
主要组件—散热器（4）
管带式散热器芯
主要组件—散热器（5）
金属薄板焊接散热器芯
主要组件—散热器（6）
散热器盖
密封水冷系统，调节系统压力。
闭式水冷系统压力高，冷却液 沸点高；可减少冷却液外溢及 蒸发损失。 有压力阀、真空阀
冷却液温度升高后，膨胀使系 统压力增大。压力超过预定值 时，压力阀开启，一部分冷却 液流入膨胀水箱。 停机后冷却液温度降低，冷却 系压力降低。低于大气压力 时，真空阀开启，冷却液由膨 胀水箱流回散热器。
作用和类型 水冷系统组成和工作原理 冷却液 主要组件 发动机热管理系统 发动机风冷系统
冷却液
水（最好软水）与防冻剂（常用乙二醇，Ethylene glycol）的混合物。 防止冷却液结冰（不能循环、发动机过热，冷却液膨 胀，使缸体、缸盖、散热器涨裂）；防冻剂比例不同， 冷却液冰点不同。 提高冷却液沸点，防止过早沸腾。 防冻剂中通常含有防锈剂和泡沫抑制剂。
水套
典型的水冷系统
膨胀箱
节温器
水泵
暖风机
散热器 导向板 机油冷却器
机油滤 清器
机油泵 机油主油道 滤网
电动风扇 散热器 护罩
过热蒸气
风扇双速 热敏开关
进水软管 排气管
出水软管
膨胀箱盖 膨胀箱
膨胀箱管
缸盖水套 缸体水套
水泵
齿型带轮
Santana 2000
水套排气管
接暖风装置 节气门热水管
膨胀箱
发动机起动系统与电源 （1学时） 发动机管理系统（2学时）
发动机冷却系统
作用和类型 水冷系统组成和工作原理 冷却液 主要组件 发动机热管理系统 发动机风冷系统
冷却系统功用和类型（1）
使发动机在所有 工况下都保持在 适当的温度范围 内。防止发动机 过热、过冷；起 动后迅速升温， 尽快达到正常工 作温度。
汽车构造
赵雨东 清华大学汽车工程系
主要内容和学时安排
汽车发动机基本知识 （4 学时） 发动机机体（2学时）
曲柄连杆机构（ 3学时）
气门机构（ 3学时）
进排气、增压系统及排放 控制装置（ 3学时） 汽油机燃油供给系统（4 学时）
柴油机燃油供给系统（4 学时） 汽油机点火系统（2学时）
发动机冷却系统（1.5学 时） 发动机润滑系统（1.5学 时）