发动机冷却系统(8)
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。
冷却系统工作原理及发动机高温故障常见原因
四 案例分析
案例二：水温高
车辆信息：
发动机型号 故障日期
--------
发动机编号 故障里程（KM）
F000779 5200
反映情况：车辆水温高有反水现象，且先后出现3次故障，检 修车辆更换节温器、副水箱、水泵后高温故障并未排除。之后 检修全车管路及整机情况并更换节温器及水温传感器，3月15 日再次出现高温情况。 原因分析：拆解发现气缸盖与缸体之间出厂时并未压实缸垫， 2、3缸处缸垫被冲坏，缸盖及缸体处有明显凹凸不平缺陷。
四 案例分析
案例三：某车辆行驶较长时间后，发动机水温过高
故障分析：进行冷却系统基本检查没有发现异常，更换节温器 、散热器盖以及散热器后故障依旧。检查散热器风扇电气部分 ，电子风扇温控系统正常，用故障诊断仪检测，发动机数据流 中除了水温值偏高外，其他参数都在正常范围内。但风扇持续 运转时间明显过长，后发现散热器两个风扇旋转方向相反（一 只风扇导线接反）。 原因分析：风扇旋转方向错误，风扇将发动机内的热空气向外 吹出，与另一只正常旋转的风扇吸入空气的风向相反，因此两 股气流相互抵消（散热器风冷不够）。发动机长期运行后，引 起发动机水温过高。。
整车冷却系统组成图（左视图）:
副水箱布置在冷却系统管 路最高点。副水箱开启压 力0.12MPa，超过此压力 值，副水箱盖会开启泄压 。
二 冷却系统工作原理
整车冷却系统组成图:
发动机回水 管（散热器 出水管）
发动机 补水管
发动机回水 管（散热器 出水管）
发动机 除气管
发动机出水 管（散热器 进水管）
11 发动机
点火时间早或晚
12 发动机
混合气过稀，燃烧速度慢，在做功中燃烧放出的热量增加。
四 案例分析
发动机冷却系统工作原理
发动机冷却系统工作原理
发动机冷却系统是保持发动机工作温度在适宜范围内的关键装置。
它通过循环冷却液来吸热和散热，以防止发动机过热并保护发动机的寿命。
发动机冷却系统的工作原理如下：
1. 冷却液循环：冷却液通过发动机内部的冷却水道循环。
发动机内部有一系列通道和管道，冷却液从发动机底部进入，通过散热器和水泵的帮助，再次流回发动机上部，形成闭合循环。
2. 吸热：当发动机运转时，燃烧室内产生大量热量。
发动机冷却液经过散热器，与冷却风或外界空气进行热交换。
冷却液吸收发动机排放出的热量，使发动机温度降低。
3. 散热：冷却液流经散热器后，传递给外界空气或通过风扇进行风冷。
散热器内部有许多狭长的管道，增加散热面积以增强散热效果。
热量被散热器带走后，冷却液重新循环以吸热。
4. 压力控制：发动机冷却系统中的冷却液被保持在一定的压力下。
这有助于提高沸点，提供更高的沸腾点，以维持冷却系统的稳定性。
冷却液会通过通风孔或冷却液蒸汽压力阀释放多余热量，保持系统的稳定工作状态。
发动机冷却系统的设计和工作原理可以根据不同类型的发动机和使用条件有所不同，但目标始终是确保发动机的温度处于安全且可控制的范围内。
第四章冷却系统试题
• 13.蜡式节温器失效后，发动机易出现过热 现象。（）
• 14.膨胀水箱中的冷却液面过低时，可直接 补充任何牌号的冷却液。（）
• 15.发动机在使用中，冷却水的温度越低越 好。（）
• 16.风扇工作时，风是向散热器方向吹的， 这样有利于散热。（）
• 17.任何水都可以直接作为冷却水加注。（）
• 三、选择题
管口。 • 14.检查水泵皮带张力，下压量___为正常张
力。
• 15.冷却风扇分类___、___、___。 • 16.水冷系冷却强度主要可通过___、___等
装置来调节。 • 17.冷却水的流向与流量主要由___来控制。 • 18.节温器的使用周期为___。 • 19.水温___时，水经过___而进行的循环,称
• 4.冷却水最好选用软水，既含盐分少的水，如雨 水、雪水、自来水等。（）
• 5.不同类型的防冻液不宜混用。（）
• 6.防冻液（原液）品牌、规格的选用及与水、添 加剂的配比可以根据当地气温条件来确定。（）
• 7.防冻液的颜色发生了变化，可能是防冻液 的浓度及冷却系统发生了腐蚀或混有其他 冷却液。（）
• A.散热器 B.发动机 C.节温器 D.冷却液管
6.采用散热器+副水箱结构的目的是（ ）
•热能力
• 7.副水箱里的水补充给散热器是靠（ ）
发动机水冷却系统
发动机⽔冷却系统⽔冷发动机冷却系统为了保证发动机的⼯作可靠性，降低其热负荷，必须加强它的冷却散热。
发动机主要依靠其冷却系统来保证⾃⾝在⼯作过程中得到适度的冷却。
发动机冷却系统的功⽤就是把发动机传出来的热，及时散发到周围环境中去，使发动机具有可靠⽽有效的热状态。
现代完善的冷却系统，可以使发动机在各种不同环境温度和运转⼯况下具有最佳的热状态，既不过热，也不过冷。
发动机的冷却系统按照传热介质来分类可以分为以⽔为传热介质的⽔冷型冷却系，以空⽓为传热介质的风冷型冷却系，以油(如机油等)为传热介质的油冷型冷却系[z][23][32]。
现代汽车发动机，尤其是轿车发动机普遍采⽤的是⽔冷型的冷却系。
在⽔冷型冷却系中，如果按照传热⽅式来分类，有单相传热和两相传热两种⽅式，前者为⼈们通常所说的⽔冷型冷却系，后者称为蒸发式冷却系。
汽车发动机的⽔冷系统均为强制⽔冷系统，即利⽤⽔泵提⾼冷却液的压⼒，强制冷却液在发动机中循环流动。
这种系统的组成主要包括:⽔泵、散热器、冷却风扇、节温器、补偿⽔箱、发动机冷却⽔套以及附加装置等。
发动机冷却系统冷却液在冷却系统中的循环路径:冷却液经⽔泵增压后，进⼊发动机缸体⽔套，冷却液从⽔套壁周围流过并吸热⽽升温。
然后向上流⼊缸盖⽔套，从缸盖⽔套壁吸热后经节温器(对于该型号发动机，当出⽔温度低于82℃时，进⾏⼩循环，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缸体或⽓缸盖⽔套，以便使冷却液能够迅速升温。
当⾼于82’C时，⽔经过散热器⽽进⾏的循环流动，从⽽使⽔温降低。
)然后回到⽔泵，如此循环不⽌(如图2.1.1所⽰)。
冷却液随发动机的不同⽽不⼀样。
冷却液⽤⽔最好是软⽔，否则将在发动机⽔套中产⽣⽔垢，使传热受阻，易造成发动机过热。
纯净⽔在O℃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引起发动机过热。
尤其严重的是⽔结冰时体积膨胀，可能将缸体、⽓缸盖和散热器胀裂。
为了适应冬季⾏车的需要，在⽔中加⼊防冻剂制成冷却液以防⽌循环冷却⽔的冻结。
冷却系统基本设计规范
冷却系统基本设计规范简式国际汽车设计（北京）有限公司2008.5目录1.冷却系统的构成和设计要求 (1)1.1 冷却系统的构成 (1)1.2 冷却系统的设计要求 (1)2 冷却系统设计 (2)2.1 散热器 (2)2.2 冷却风扇 (6)2.3 风扇护风罩 (7)2.4 压力盖 (8)2.5 膨胀水箱 (10)2.6 取暖器 (13)2.7 水泵 (13)2.8 散热器管路 (13)2.9 冷却液 (14)1.冷却系统的构成和设计要求1.1 冷却系统的构成冷却系统由散热器、风扇、膨胀箱等部件组成。
其功能是对发动机进行强制冷却，保证发动机能始终处于最适宜的温度状态下工作，以获得较高的动力性、经济性及可靠性。
汽车冷却系统的结构简图见图1-1所示：图1-1 冷却系统的构成1.2 冷却系统的设计要求1) 冷却系统的设计应保证：使用冷却水作冷却液和 0.5bar 以下的压力盖时，发动机出水口的温度允许到 100 ℃；使用冷却水作冷却液和 0.7-0.9bar 压力盖，在不连续工况运行下，最高水温允许到 110 ℃。
2)如果使用长效防冻防锈液作冷却液和 0.5bar 以下的压力盖时，发动机出水口的温度允许到105℃；使用长效防冻防锈液作冷却液和 0.7-0.9bar 压力盖，在不连续工况运行下，最高水温允许到 115 ℃。
3) 冷却液的膨胀容积应大于等于整个系统冷却液容量的 6 %。
4) 冷却系统必须用不低于 19 L/min 的速度加注冷却液，直至达到应有的冷却液平面，以保证所有工作条件下气缸体水套内冷却液能保持正常的压力。
2 冷却系统设计件进行冷却系统内流场计算分析，最终以整车高温试验结果对冷却系统设计是否满足使用要求进行确认。
具体各主要部件的设计过程如下。
2.1 散热器散热器是冷却系统中的重要部件，其主要作用是对发动机进行强制冷却，以保证发动机能始终处于最适宜的温度状态下工作，以获得最高的动力性、经济性和可靠性。
汽车构造习题答案
内燃机原理与构造习题解答第一章发动机的工作原理和总体构造1、汽车发动机通常是由哪些机构与系统组成它们各有什么功用(1) 曲柄连杆机构：进行热功转换。
曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。
它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。
在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。
而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。
(2) 配气机构：控制进、排气门的开启时刻及延续时间。
配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。
配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。
(3) 燃料供给系统：汽油机：由化油器向气缸供给由汽油与空气混合的混合气。
柴油机：由喷油泵提供雾状柴油，通过喷油器喷入气缸。
汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。
(4) 润滑系统：减少相对运动部件的摩擦阻力，减轻磨损。
润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。
并对零件表面进行清洗和冷却。
润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。
(5) 冷却系统：降低气缸及高温部件的高温，使发动机保持正常的工作温度。
冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。
水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。
(7) 点火系统：（汽油机独有）在压缩行程接近上止点时，点火系即在火花塞电极间产生电火花以点燃混合气。
汽车散热器知识
发动机冷却系统概述
一、冷却系统的意义
1.发动机适宜工作温度： 80 ℃ -90 ℃
气缸盖、活塞顶部的温度不超过573K~673K(300℃~400℃)；润 滑油的温度在343K～363K(70℃～90℃)，保证发动机具有较 好的动力性、经济性和净化性，使零件的运动和磨损正常。
发动机冷却系统概述
汽车散热器
汽车散热器（汽车水箱）
汽车散热器是水冷式发动机冷却系统的关键部件。通过 强制水循环对发动机进行冷却，是保证发动机在正常温 度范围内连续工作的换热装置。
气缸盖内冷却水温度始终保持 在80~90℃
汽车散热器
散热器由上水室、下水室、散热器芯等组成。
来散热自器发上动水机室水顶套部的有热加水水口，，自冷上却而水下由或此横注向入整的个被冷分却成系许并多用小散股热并器盖将盖住。 其在上热水量室散和给下周水围室的分空别装气有。进增水大管散和热出面水积管，进加水速管水和的出冷水却管。分冷别却用橡水胶软管 经和气过缸散盖热的器出后水，管其和温水泵度的可进降水低管1相0～连1，5这℃样，，为既了便将于散安热装器，而传且出当的发热动机和 量散热尽器快之带间走产，生在少散量热位移器时后不面会装漏有水风。扇在与散散热器热下器面配一合般工装作有。减震垫，防止散
的反推力，克服弹簧张力使主阀门逐渐打开，
旁通阀开度逐渐减小。 c.当发动机内水温升高到359K(86℃)，主
阀门完全开启，旁通阀完全关闭，冷却水全 部流经散热器，称为大循环。由于此时冷却 水流动路线长，流量大，冷却强度强。
节温器：实现冷却液做不同循环的控制 部件。节温器实际上是一个阀门，其原 理是利用可随温度伸缩的材料，例如石 蜡或乙醚之类的材料做开关阀门，当水 温高时材料膨胀顶开阀门，冷却液进行 大循环，当水温低时材料收缩关闭阀门， 冷却液小循环。
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离心式水泵结构简单、尺 寸小、排量大且工作可靠，因 此得到了广泛的应用。
在离心力的作用下被甩向水泵壳体的边缘，同时产生一定的压力，然后从出水管流
出。在叶轮中心处，由于冷却液被甩出而压力下降。散热器中的冷却液在水泵进口
与叶轮中心的压差作用下，经进水管流入叶轮中心。
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第六章 发动机冷却系统 复习思考题
• 6-1.试说明冷却系统的功用与组成，发动机温度 • 过高、过低会产生哪些不良后果？（作业） • 6-2.何谓纵流式和横流式散热器？横流式比纵流 • 式有何优点？ • 6-3.节温器的功用是什么？如果取下节温器会造 • 成什么后果？（作业）
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• 3）工作原理：冷却温度低于规定值时，石蜡呈固状，节温器阀在弹簧作用下，关闭冷
却液流向散热器的通道，冷却液经旁通孔、水泵返回发动机，进行小循环。 • 当冷却液温度达到规定值后，石蜡开始熔化而逐渐变成液体，体积随之增大并压迫胶管使
其收缩。在胶管收缩同时，对推杆作用以向上的推力，由于推杆上端固定，因此，推杆对 胶管和感温体产生向下的反推力使阀门开启。这时冷却液经节温器阀门进入散热器，并由 散热器经水泵流回发动机，进行大循环。
假若取下节温器，发动机只有大循环而无小循环，容易造成 发动机温升慢，发动机经常处于低温状态下工作，将式发动机着 火困难、功率下降、 油耗增加，并加快了 零件的腐蚀和磨损， 降低发动机使用寿命。
国产捷达、桑塔纳及
奥迪100型轿车等，均采
用腊式节温器。其特性为：
冷却液温度达到85度时，
节温器阀打开，当温度达
3）为了铸造方便，它 的气缸体和气缸盖都是单 个铸出，然后再装到整体 的曲轴箱上；
4）广泛使用轴流式风 扇，这可以提高它的鼓风 压力。
虽然风冷系统具有结 构简单、质量轻、故障少， 使用维修方便等优点，但 是它存在冷却不均匀、冷 却不可靠，并且消耗功率 大、噪声大的缺点，因此 在汽车上很少使用风冷系 统。
1
是使工作中的发动机得到适度冷却，使它保持在最适宜 的温度范围工作。
发动机温度过高，将使充气效率下降，功率减小，还将使机油变稀， 油膜变薄，磨损加剧；另外，可使机Байду номын сангаас零件强度下降，并且热膨胀将破 坏正常的工作间隙。
发动机温度过低，将使热能损失严重，有效功率下降，燃烧室中的燃 油冷凝成液态流入曲轴箱，将损失燃油，并使机油变质，降低润滑质量； 此外，温度过低，将使粘度增加，起动困难。
传给离合器壳体，带动风扇高速旋转，
离合器此时处于接合状态。此时，风扇
强度大，冷却强度也大。
9
1）功用：它是控制冷却液流动路径的
阀门。它根据冷却液温度的高低，打开或 关闭冷却液通向散热器的通道，从而调节 发动机的冷却强度。
2）结构：单阀腊式节温器的
结构如图所示。 推杆的一端紧固在上支架上，
另一端插入感温体内的胶管中。 感温体支承在下支架及节温器阀 之间。在感温体外壳与胶管中间 充满精制石蜡。
么么么么方面
• Sds绝对是假的
风扇置于散热器后面，其功 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。
汽车发动机水冷系统多采用 低压头、大风量、高效率的轴 流式风扇，即风扇旋转时，空 气沿着风扇旋转轴的轴线方向 流动。
在风扇外围装设导风罩，使 风扇吸进的空气全部通过散热 器，以提高风扇的散热效率。
风扇的扇风量主 要与风扇直径、转 速、叶片形状、叶 片安装角及叶片数 有关。
叶片的断面形状 有圆弧形和翼形两 种（图8-8）。
8
发动机的工况变化很大，对冷 却系的冷却强度要求也不一样，这 就要求冷却系的冷却强度应该能自 动调节。
硅油风扇离合器安 装在风扇和水泵之间， 主动板与水泵轴连接在 一起，由曲轴通过皮带 轮驱动，从动板与前盖 和壳体连成一体，通过 轴承支承在水泵轴上， 风扇固定在壳体上，从 动板与前盖之间的空间 为贮油腔，在贮油腔内 装有高粘度的硅油。
它的功用是利用高速 空气流直接吹过气缸盖 和汽缸体的外表面，把 从气缸内部传出的热烈 散发到大气中，以保证 发动机在最有利的温度 范围工作。
冷风系统主要由风 扇、散热片、导流罩、 分流板等组成。
它有如下特点: 1)气缸体和气缸盖上 均布满了散热片，以保 证有足够的散热面积； 2）为了充分利用空 气流加强冷却效果，一 般装有罩和分流板，以 保证各缸冷却均匀；
到105度时，节温器阀全
开。
一般水冷系统的冷却
液都是有机体流进，从气
缸盖流出，大多数节温器
布置在气缸盖出水管路中。
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功用：是对冷却液加压，保证其在冷却系统循环流动。
汽车发动机广泛采
用离心式水泵。其基本
结构由水泵体、水泵轴
、叶轮及进、出水管组成。
当水泵叶轮按图方向 旋转时，水泵中的冷却液 被叶轮带动一起转动，并
在常温时，进油孔被控制阀所封闭，
硅油不能流入工作腔，工作腔没有硅油，
离合器处于分离状态。在小负荷时，冷
却水温度低，温度小于35度时，进油孔
被关闭，壳体在主动轴上打滑空转，风
扇转速小，冷却强度低。
当大负荷时，气温高于65度后，进油孔
被打开，硅油进入工作腔。粘性的硅油
流进主动板与从动板及主动板与离合器
壳体之间的间隙中，将主动板上的转矩
5
散热器芯有 管片式、管 带式、板式 等多种结构 形式（图8-4）。
由进水室、出水室及散热器芯三部分构成。冷却液在散热器芯内流
动，空气在散热器芯外通过，二者进行热交换，使冷却液温度降低， 所以散热器是一个热交换器。
（大多数新型轿车采用此种）
有些货车和大客车发动机在散热器前面装有百叶窗，其作用是通过改变吹过散热器的空气流量来调节6发 动机的冷却强度，以保证发动机在适当的温度范围内工作。它可以由手柄开闭，也可用感温器自动控制。
3
水泵将冷却水 加压，经分水 管进入气缸套 体的水泡，冷 却水从气缸壁 吸热进入气缸 盖的水泡，再 次吸热后，流 入节温器。在 这里一部分水 流入散热器， 使水温下降后 流入水泵，称 为大循环水路； 而另一部分水 从节温器直接 流入水泵，热 量散失少，称 为小循环水路。
冷却水最好选用饮用 水，也就是含颜色少 的水，否则水套中易 产生水垢，容易降低 气缸体和气缸盖的导 热性；另外，为解决 冬季因水结冰，造成 气缸体、气缸盖胀裂 现象，可在水中适当 加入乙二醇和酒精， 以降低它的冰点，4 制 成防冻液。
发动机的冷却系统分为水冷式和风冷式。以冷却液为冷却介质的冷却系统称 风冷系统，以空气为冷却介质的冷却系统称风冷系统。汽车发动机，尤其是轿车 发动机大都采用水冷系统。
汽车发动机的冷却系统是强制循环水冷系统，即利用水泵提高冷却液的压力，
强制冷却液在发动机中循环流动。
2
由水泵、散热器、冷却风扇、节温器、补偿水桶、发动机机体和气缸盖中 的水套以及其他附属装置等组成。