石家庄理工职业学院教案
捷达轿车发动机冷却系统的检修 目录 1绪论················错误！未定义书签。 2 冷却系统系统的结构和工作原理 (3) 2.1发动机冷却系统的功用和组成 (5) 2.2发动机冷却系统的类型 (6) 2.3捷达轿车冷却系统的组成 (4) 2.3.1散热器 (8) 2.3.2冷却风扇 (8) 2.3.3冷却水泵 (9) 2.3.4节温器 (9) 2.3.5冷却液介质 (10) 2.3.6冷却液温度传感器 (10) 2.4捷达轿车冷却系统工作原理11 3发动机冷却系统的故障分析及检修 (10) 3.1发动机过热. (10) 3.2发动机升温缓慢或工作温度过低 (13) 3.3冷却系主要部件故障检修 (11) 4捷达冷却系统的案例分析与维修 (14) 4.1实际案例分析与维修 (14)
4.2冷却系统的特点 (18) 5冷却系统的维护与保养 (16) 5.1使用防冻液注意事项 (17) 5.2冷却系统水垢形成原因与清除 (17) 结论 (19) 参考文献 (22) 致谢·················错误！未定义书签。 捷达轿车冷却系统常见故障检修 摘要：汽车冷却系统是发动机的重要组成部分，随着发动机采用更加紧凑的设计和具有更大的比功率，发动机产生的废热密度也随之明显增大。一些关键区域，如排气门周围散热问题需优先考虑，冷却系统即便出现小的故障也可能在这样的区域造成灾难性的后果。保证冷却系统的正常工作，能避免因冷却系的故障造成的车辆问题。为了人们能了解冷却系常见故障及检修知识，本文列举冷却系统一些常见故障及检修方法。 关键词：捷达轿车，冷却系统，工作过程，常见故障 1.绪论 发动机的冷却系统可以分为两大类，一类是水冷系统，另一类是风冷系统。车用发动机大多采用水冷系统进行冷却。水冷系大都是强制循环式水冷系，利用
发动机冷却系统设计规范..
号： 冷却系统设计规范 编制：万涛 校对： 审核： 批准： 第1页
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水泵、节温器、副水箱、发动机进水管、发动机出水管、散热器除气管、发动机除气管等。 四、主要部件的设计选型 1、散热器 散热器的散热量（Q）和散热器散热系数（K）、散热器散热面积（A）及气液温差（⊿T）有关： Q=K·A·⊿T 其中：Q---散热器的散热量（kcal/h） K---散热器散热系数（kcal/m2?h?oC） A---散热器散热面积（m2） ⊿T---气液温差：散热器进水温度和散热器进风温度之差（oC）散热器的散热系数是代表散热效率的重要指标，主要影响因素如下： ①冷却管内冷却液的流速---据试验结果，冷却液流速由0.2m/s提高到0.8m/s，散热效 率有较大提高，但超过0.8m/s后，效果不大； ②通过散热器芯部的空气流量---空气的导热系数很小，因此散热器的散热能力主要取决 于空气的流动，通过散热器芯部的风量起了决定性作用； ③散热器的材料和管带的厚度---国内散热器的材料目前基本上已标准化； ④制造质量---主要是冷却管和散热带之间的贴合性和焊接质量； 第1页
1.1 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。 1.2 发动机最适宜的冷却液温度为85 ℃~95 ℃，测量位置在散热器的上水室。 1.3 散热器和风扇组合匹配效率是当散热器芯子未被气流扫过的面积最小时为最高，因此，最好采用接近正方形的散热器芯子。 1.4 散热器的总散热面积、芯子的迎风面积、结构形状和结构尺寸要通过发动机冷却系统所需最大散热量来计算确定，并应通过试验评价来最终确定。但一般可按散热器芯子的迎风面积来估算：0.31~0.38m2/100kW，载货车和前置客车通风良好时，可取下限值；后置客车通风欠佳时可取上限值；城市公交车长期低速运转可偏下限值；自卸车、牵引车、山区长途客运车等经常大负荷运行的车辆可偏上限值。 1.5 散热器进风口的实际面积不得小于散热器芯子迎风面积的80 %，以防止散热能力下降。后置客车散热器的进风通道要与发动机舱密封隔离，散热器周围要安装密封橡胶，以防止发动机舱的热风回流到进风通道，影响散热性能；进风通道的面积应不小于散热器芯子的迎风面积。 1.6 在灰尘多的脏环境下使用时，应选用直排或斜排冷却管，且管子间隔要大，以避免散热器芯子堵塞，影响散热效果。 1.7 散热器安装时，紧固必须牢靠，与车架的连接必须采用减振垫，采用减振垫的目的是为了隔离和吸收来自车架的部份振动和冲击，使散热器在车辆运行中，不致发生振裂、扭曲等非正常损坏，延长散热器寿命。 1.8 因为散热器与车架之间安装有隔振橡胶，因而形成了绝缘状态，通过冷却液介质，在散热器与车架之间产生了电位差，在冷却液中产生了微弱电流，使冷却系统的零部件发生电腐蚀。因此，一定要采取散热器负极接地等措施，消除电位差，防止电腐蚀。 2 冷却风扇 风扇选型主要考虑风扇的风量、噪声和功率消耗。 风扇风量（G）与风扇直径（D）、风扇转速（n）之间存在如下比例关系： G=K1?n?D3------其中K1为比例系数 而风扇噪声的声压级（SPL）和风扇直径（D）、风扇转速（n）之间存在如下比例关系： SPL= K2?n3?D2------其中K2为比例系数 根据上述比例关系可得：SPL= K3?Q?n2/D------其中K3为比例系数 第2页
水冷发动机冷却系统介绍 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。最常用的防冻剂是乙二醇。冷却液中水 与乙二醇的比例不同，其冰点也不同。50%的水与50%的乙二醇混合而成的冷却液， 其冰点约为一35.5OC。本文中发动机所用的是复合型三防长效冷却液，沸点不低于107 ℃，冰点不高于一35℃。 因此，发动机冷却系统的设计要求是要保证对冷却液温度的要求，现代发动机的 冷却系统设计趋向于在实现高的冷却能力的同时，使整个冷却系统的结构更紧凑、消 耗功率小、减小系统阻力。
发动机冷却系统计算 发动机冷却系统是汽车的重要组成部分之一，冷却系统的作用是使发动机在各种转速和各种行驶状态下都能有效的控制温度，其中水套是整个冷却系统的关键部分。本文为发动机冷却系设计计算分析，水套计算分析由AVL 公司的FIRE 软件完成。通过CFD 计算，可以得到水套整个流场(速度、压力、温度以及HTC 等)分布。通过速度场可以识别出滞止区、速度梯度大的区域，通过温度分布可以分析可能产生气泡的位置，通过换热系数的分布可以评估水套的冷却性能，通过压力分布可以显示出压力损失大的区域。本文针对功率点进行了计算。 1.散热量的计算 在设计或选用冷却系统的部件时，就是以散入冷却系统的热量Q W 为原始数据，计算冷却系统的循环水量、冷却空气量，以便设计或选用水泵和散热器。 1.1 冷却系统散走的热量 冷却系统散走的热量Q W ,受许多复杂因素的影响,很难精确计算, 因此在计算时，通常采用经验公式或参照类似发动机的实测数据进行估算。在采用经验公式估算时，Q W 估算公式为：)/(3600s kJ A h N g Q n e e W = （1） 式中:A —传给冷却系统的热量占燃料热能的百分比; g e —内燃机燃料消耗率( kg/kW ·h); N e —内燃机功率(kW); h n —燃料低热值(kJ/kg)。 根据表1CK14发动机总功率实验数据：6000rpm 时，N e =70.2kW, g e =340.8 g/kW ·h, 汽油机热量理论计算一般A=0.23～0.30，但随着发动机燃烧技术的提高，热效率也不断提高，根据同类型机型热平衡试验数据反运算，A 值一般在0.15左右。 汽油低热值h n =43100 kJ/kg, A 选取0.15，故对于CK14发动机标定功率下散热量： KW Q W 433600 431002.703408.015.0≈???=
题目：论述汽车发动机冷却系统有几种形式，各有什么特点 汽车冷却系统 冷却系统的功用是带走引擎因燃烧所产生的热量，使引擎维持在正常的运转温度范围内。引擎依照冷却的方式可分为风冷系及水冷系，风冷系是靠引擎带动风扇及车辆行驶时的气流来冷却引擎；水冷系则是靠冷却水在引擎中循环来冷却引擎。不论采何种方式冷却，正常的冷却系统必须确保引擎在各样行驶环境都不致过热。 水冷系 水冷系是以冷却液为冷却介质，通过冷却液将高温零件的热量带走，再以一定的方式散发到大气中去，使发动机的温度降低而进行冷却的一系列装置。通常，冷却液在水冷系内的循环流动路线有两条，一条为大循环，另一条是小循环，两者由冷却液是否流经散热器而进行区别，冷却强度也不同。小循环是指冷却水仅在引擎内循环，而大循环则是冷却水在引擎与热交换器 (水箱) 间循环。 冷却系统的循环汽车发动机的冷却系为强制循环水冷系，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。冷却系主要由水泵、散热器、冷却风扇、补偿水箱、节温器、发动机机体和气缸盖中的水套以及附属装置等组成。其工作过程为：水泵将冷却液由机外吸人并加压，使之经分水管流入发动机缸体水套。这样，冷却水从气缸壁吸收热量，温度升高；流到气缸盖水套，再次受热升温后，沿水管进入散热器内。经风扇的强力抽吸，空气流由前向后高速通过散热器。最终使受热后的冷却水在流经散热器的过程中，其热量不断地通过散热器，散发到大气中去。同时，使水本身得到冷却。冷却了的冷却液流到散热器的底部后，又在水泵的加压下，经水管再压入水套，如此不断地循环。从而使得发动机在高温条件下工作的零件不断地得到冷却，从而确保发动机的正常工作。因此水冷却形式具有冷却可靠、布置紧凑、噪声小、使用方便等优点。 风冷系 这种冷却方法不是在发动机中进行液体循环，而是通过发动机缸体表面附着的铝片对气缸进行散热。一个功率强大的风扇向这些铝片吹风，使其向空气中散热，从而达到冷却发动机的目的。 风冷系以空气为冷却介质，利用汽车行驶时的高速空气流，将高温零件表面的热量吹散到大气中去。风冷系的汽车发动机一般采用由传热性能较好的铝合金铸成的汽缸和汽缸盖，为了增大散热面积，各汽缸一般都分开制造，并且在汽缸和汽缸盖表面分布许多均匀的散热片，以增大散热面积。为了有效地利用空气流和保证各汽缸冷却均匀，有的发动机上装有导流罩及分流板等部件。风冷系具有结构简单、重量轻、故障少、无需特殊保养、维护简便、对地理环境和气候环境
冷却系统计算 一、 闭式强制冷却系统原始参数 都以散入冷却系统的热量 Q W 为原始数据，计算冷却系统的循环水量、冷却 空气量，以便设计或选用水泵、散热器、风扇 1．冷却系统散走的热量Q W 冷却系统散走的热量Q W ，受很多复杂因素的影响，很难精确计算，初估Q W ，可以用下列经验公式估算： 3600 h N g Q u e e W A （千焦/秒） （1-1） A ---传给冷却系统的热量占燃料热能的百分比，对汽油机A=0.23~0.30， 对柴油机A=0.18~0.25 g e ---内燃机燃料消耗率（千克/千瓦.小时） N e ---内燃机功率（千瓦） h u ---燃料低热值（千焦/千克） 如果内燃机还有机油散热器，而且是水油散热器，则传入冷却系统中的热量，也应将传入机油中的热量计算在冷却系统中，则按上式计算的热量Q W 值应增大5~10% 一般把最大功率（额定工况）作为冷却系统的计算工况，但应该对最大扭矩工况进行验算，因为当转速降低时可能形成蒸汽泡（由于气缸体水套中压力降低）和内燃机过热的现象。 具有一般指标的内燃机，在额定工况时，柴油机g e 可取0.21~0.27千克/千瓦.小时，汽油机g e 可取0.30~0.34千克/千瓦.小时，柴油和汽油的低热值可分别取41870千焦/千克和43100千焦/千克，将此值带入公式即得 汽油机Q W =（0.85~1.10）N e 柴油机Q W =（0.50~0.78）N e
车用柴油机可取Q W=（0.60~0.75）N e，直接喷射柴油机可取较小值，增压的直接喷射式柴油机由于扫气的冷却作用，加之单位功率的冷却面积小，可取Q =（0.50~0.60）N e，精确的Q W应通过样机的热平衡试验确定。 W 取Q W=0.60N e 考虑到机油散热器散走的热量，所以Q W在上式计算的基础上增大10% 额定功率： ∴对于420马力发动机Q W=0.6*309=185.4千焦/秒 增大10%后的Q W=203.94千焦/秒 ∴对于360马力发动机Q W=0.6*266=159.6千焦/秒 增大10%后的Q W=175.56千焦/秒 ∴对于310马力发动机Q W=0.6*225=135千焦/秒 增大10%后的Q W=148.5千焦/秒 最大扭矩： ∴对于420马力发动机Q W=0.6*250=150千焦/秒 增大10%后的Q W=165千焦/秒 ∴对于360马力发动机Q W=0.6*245=147千焦/秒 增大10%后的Q W=161.7千焦/秒 ∴对于310马力发动机Q W=0.6*180=108千焦/秒 增大10%后的Q W=118.8千焦/秒 2．冷却水的循环量 根据散入冷却系统中的热量，可以算出冷却水的循环量V W
汽车发动机冷却系
汽车发动机冷却系系统维护摘要：汽车的发动机是动力的来源，它的出现给汽车带来了强劲的动 力，它就像人的心脏一样那样重要，但是人不只是有心脏，还有别的器官，心脏在这些器官的辅助下，才能发挥它原本的能力。这器官就是冷却系。它让工作中的发动机得到适度的冷却，从而保持发动机在最适宜的温度范围内工作。本文论述了冷却系的作用、组成、主要结构、工作原理、日常维护、故障检测步骤和排除方法。 关键词：冷却系统；过热、过冷的危害；冷却系统维护； 如果一台发动机,冷却系统的维修率一直居高不下,往往会引起发动机其他构件损坏,特别是随着车辆行驶里程的增加,冷却系统的工作效率逐渐下降,对发动机的整体工作能力产生较大影响,冷却系统的重要性在于维护发动机常温下工作,尤如人体的皮肤汗腺,如果有一天,人体的汗腺不能正常工作,那么身体内的热量将无法散去,轻则产生中暑,重则休克。 一、冷却系的组成与作用 （一）作用 冷却系统的功用是带走引擎因燃烧所产生的热量，使引擎维持在正常的运转温度范围内。引擎依照冷却的方式可分为气冷式引擎及水冷式引擎，气冷式引擎是靠引擎带动风扇及车辆行驶时的气流来冷却引擎；水冷式引擎则是靠冷却水在引擎中循环来冷却引擎。不论采何种方式冷却，正常的冷却系统必须确保引擎在各样行驶环境都不致过热。 （二）组成 水冷却系统一般由散热器、节温器、水泵、水道、风扇等组成。散热器负责循环水的冷却，它的水管和散热片多用铝材制成，铝制水管做成扁平形状，散热片带波纹状，注重散热性能，安装方向垂直于空气流动的方向，尽量做到风阻要小，冷却效率要高。散热器又分为横流式和垂直流动两种，空调冷凝器通常与其装在一起。 1.水泵和节温器 发动机是由冷却液的循环来实现的，强制冷却液循环的部件是水泵，它由曲轴皮带带动，推动冷却液在整个系统内循环。目前最先进的水泵是宝马新一代直六发动机上采用的电动水泵，它能精确的控制水泵的转速，并有效的减少了对输出功率的损耗。这些冷却液对发动机的冷却，要根据发动机的工作情况而随时调节。当发动机温度低的时候，冷却液就在发动机本身内部做小循环，当发动机温度高的时候，冷却液就在发动机—散热器之间做大循环。实现冷却液做不同循环的控制部件是节温器。可以将节温器看作一个阀门，其原理是利用可随温度伸缩的材料（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
编号：
冷却系统设计规范
编制： 万 涛
校对： 审核： 批准：
厦门金龙联合汽车工业有限公司技术中心 年月日
一、概述 要使发动机正常工作，必须使其得到适度的冷却，冷却不足或冷却过度均会带来严重
的影响。 冷却不足，发动机过热，会破坏各运动机件原来正常的配合间隙，导致摩擦阻力增加，
磨损加剧，特别是活塞环和气缸壁之间的运动，严重时会发生烧蚀、卡滞，使发动机停转 或者发生“拉缸”现象，刮伤活塞或气缸，更严重时还会发生连杆打烂气缸体现象。也会 使润滑油变稀，运动机件间的油膜破坏，造成干摩擦或半干摩擦，加速磨损。同时会降低 发动机充气量，使发动机功率下降。
发动机过度冷却时，由于冷却水带走太多热量，使发动机功率下降、动力性能变差。 发动机过冷，气缸磨损加剧。同时，由于过冷，混合气形成的液体，容易进入曲轴箱使润 滑油变稀，影响润滑作用。
由此可见，使发动机工作温度保持在最适宜范围内的冷却系，是何其重要。一般地， 发动机最适宜的工作温度是其气缸盖处冷却水温度保持在 80℃~90℃，此时发动机的动力 性、经济性最好。 二、冷却系统设计的总体要求
a)具有足够的冷却能力，保证在所有工况下发动机出水温度低于所要求的许用值（一 般为 55°）； b) 冷却系统的设计应保证散热器上水室的温度不超过 99 ℃。 c) 采用 105 kPa 压力盖，在不连续工况运行下，最高水温允许到 110 ℃，但一年中
水温达到和超过 99 ℃的时间不应超过 50 h。 d) 冷却液的膨胀容积应等于整个系统冷却液容量的 6 %。 e) 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。 三、冷却系统的构成
液体冷却系主要由以下部件组成：散热器、风扇、风扇护风罩、皮带轮、风扇离合器、 水泵、节温器、副水箱、发动机进水管、发动机出水管、散热器除气管、发动机除气管等。
汽车发动机冷却系统介绍 冷却系统的作用是及时散发发动机受热零件吸收的部分热量，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。 发动机的冷却系有风冷和水冷之分。冷却液为冷却介质的称水冷系统，新上市轿车几乎都用水冷系统。 冷却系统的循环 在冷却系统中，有两个散热循环：一个是冷却发动机的主循环，另一个是车内暖风循环。 1、发动机冷却主循环： 主循环中包括了两种工作循环，即冷车循环和正常循环。发动机起动后，逐渐升温，冷却液的温度还无法打开节温器，此时冷却液只经过水泵在发动机内进行冷车循环，使发动机尽快地达到正常工作温度。随着发动机冷却液温度升到了节温器的开启温度，冷却循环开始正常循环。此时，冷却液从发动机流出，经过散热器散热后，再经水泵流回发动机。 2、暖风循环： 暖风循环同样是发动机的一个冷却循环。冷却液经过暖风加热芯，将冷却液的热量传入车内，然后流回发动机。暖风循环不受节温器的控制，只要打开暖气，该循环就开始工作。冷却系统零部件 在冷却系统中，冷却介质是冷却液，主要零部件有节温器、水泵、水泵皮带、散热器、散热风扇、水温感应塞、水温传感器、储液罐、暖风加热芯等。 1、冷却液 冷却液又称防冻液，是由防冻添加剂及防止金属产生锈蚀的添加剂和水组成的液体。它需要具有防冻性，防蚀性，热传导性和不变质的性能。现在经常使用乙二醇为主要成分，加有防腐蚀添加及水的防冻液。 2、水泵 水泵给冷却液加压，保证冷却液在冷却系中循环流动。水泵的故障通常为水封的损坏造成漏液，轴承毛病使转动不正常或出声。 3、散热器 发动机工作时，冷却液在散热器芯内流动，空气在散热器芯外流过，热冷却液由于向空气散热而变冷。散热器上还有一个重要的小零件，就是散热器盖，随着温度变化，冷却液会热胀冷缩，散热器器因冷却液的膨胀而内压增大，内压到一定时，散热器盖开启，冷却液流到储液罐；当温度降低，冷却液回流入散热器。 4、节温器 节温器在80℃后开启，95℃时开度最大。节温器不关闭，会使循环从开始就进入正常循环，这样就造成发动机不能尽快达到正常温度。节温器不能开启或开启不灵活，会使冷却液无法经过散热器循环，造成温度过高，或时高时正常。 5、散热风扇 正常行驶中，高速气流已足以散热，风扇一般不会在这时候工作；但在慢速和原地运行时，风扇就可能转动来助散热器散热。风扇的起动由水温感应器控制。 6、水温感应塞 水温感应器是一个温度开关，当发动机冷却液温度超出90℃以上，水温感应器将接通风扇电路。循环正常时，温度升高，如果风扇不转，就需要检查水温感应塞和风扇。
第9章发动机冷却系统 本章重点： 1、冷却系的功用、分类、组成 2、冷却系主要机件的结构和工作原理 本章难点： 1、强制循环式水冷系统中冷却液的循环路径 2、通过改变流经散热器的冷却液流量和改变空气流量来调节冷却系统冷却强度的方法 本章基本要求： 1、掌握冷却系的功用、分类、组成 2、掌握冷却系主要机件的结构和工作原理 3、了解通过改变流经散热器的冷却液流量和改变空气流量来调节冷却系统冷却强度的方法。 9.1 概述 一、冷却系统的功用与分类 发动机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。对水冷式发动机，气缸体水套中适宜的温度为80～90℃；对风冷式发动机，气缸壁适宜的温度为150～180℃。 发动机所采用的冷却方式分为水冷式和风冷式两种。以冷却液为冷却介质冷却发动机的高温零件，然后再将热量传给空气的冷却系统称为水冷系统；以空气为冷却介质的冷却系统称风冷系统。 二、强制循环式水冷却系统的组成及水循环路径 目前在汽车发动机上应用最普遍的强制循环式水冷却系统是利用水泵提高冷却液的压力，强制冷却液在冷却系统中循环流动。强制循环式水冷却系统的组成及水循环路径如图9.1所示。 通常，冷却液在冷却系统内的循环流动路线有两条，一条为小循环，另一条为大循环。所谓大循环是水温高时，冷却液全部经过散热器而进行的循环流动；而小循环就是水温低时，冷却液不经过散 热器而进行的循环流动，从而使水温很快升高。冷却液是进行大循环还是小循环，由节温器来控制。
在水冷系统中，不设水泵，仅利用冷却液的密度随温度而变化的性质，产生自然对流来实现冷却液循环的水冷却系统，称为自然循环式水冷系统。这种水冷却系统的循环强度小，不易保证发动机有足够的冷却强度，因而目前只有少数小排量的汽车发动机在使用。
汽车运用与维修专业教案 2015 /2016 第二学期 课程名称：发动机构造与拆装（一） 班级：交通运输103班组员：甘天祥马怀霞潘园园题目：第十章发动机冷却系 A :冷却系组成与冷却过程 第十一周 本讲教学目标： 知识点 ·冷却系的功用与分类 ·水冷系的组成 ·水冷系的冷却过程 能力点： ·正确理解冷却系的功用与分类·正确掌握水冷系的冷却过程本讲主要内容： ·冷却系的功用 ·冷却系的类型 ·水冷系的组成与水路循环 ·冷却液 本讲教学要求及适合专业： ·启发分析冷却系的功用 ·对比分析冷却系的类型 ·重点讲解水冷系的组成与水路循环 教学重点：·水冷系的组成与水路循环 教学难点：·水冷系的组成与水路循环 教学方法及手段：导入、启发分析、简要分析、对比分析、重点介绍、归纳小结、多媒体 上一讲回主页下一讲 本讲教学内容： 由发动机总体构造导入 发动机冷却系统 启发分析： 一、冷却系的功用与类型
简要分析： ·要求学生理解发动机过热、过冷的危害及发动机冷却系的功用1．冷却系的功用 （1）发动机过热、过冷的危害 1）发动机过热的危害 ·充气效率低，早燃和爆燃易发生，发动机功率下降 ·运动机件易损坏 ·润滑油粘度减小、润滑油膜易破裂加剧零件磨损 2）发动机过冷的危害 ·燃烧困难，功率低及油耗高 ·润滑油粘度增大，零件磨损 ·燃油凝结而流入曲轴箱，增加油耗，且机油变稀，从而导致功率下降，磨损增加 （2）冷却系功用 ·使发动机得到适度冷却，防止发动机过冷、过热 ·以保证发动机在正常的温度范围内工作 对比分析： ·要求学生理解风冷却系统组成、原理及特点 图10-1：风冷却系统2．冷却系的分类 （1）风冷却系统（图10-1） ·冷却介质是空气，利用气流使散热片的热量散到大气中 ·组成：风扇、导流罩、散热片、气缸导流罩、分流板。 ·工作情况：缸体、缸盖均布置了散热片，气缸、缸盖都是单独铸造，然后组装到一起，缸盖最热，采用铝合金铸造，且散热片比较长，为了加强冷却，保证冷却均匀，装有导流罩、分流板 ·分类：采用一个风扇时，装在发动机前方中间位置；采用两个风扇时，分别装在左右两列汽缸前端。 ·特点：结构简单、质量较小、升温较快、经济性好。难以调节，消耗功率大、工作燥声大。
发动机冷却系统的设计原则 （李勇） 水冷式汽车发动机冷却系统一般由散热器、节温器、水泵、缸体水道、缸盖水道、风扇及连接水管、冷却液等组成。我们主机厂主要根据整车布置及发动机功率的要求来选定散热器及各零部件的形状、大小，并合理布置整个冷却系统，保证发动机的动力性、经济性、可靠性和耐久性，从而提高整车的性能。 一、冷却系统的总体布置原则 冷却系统总布置主要考虑两方面，一是空气流通系统；二是冷却液循环系统。因此在设计中必须做到提高进风系数和冷却液循环中的散热能力。 1，提高进风系数。要做到提高进风系数就必须要做到：（1）减小空气的流通阻力，（2）降低进风温度，防止热风回流。 （1）减小空气的流通阻力 设计中应尽量减少散热器前面的障碍物，进风口的有效进风面积不要小于60﹪的散热器芯部正面积；在整车布置允许的前提下，尽可能采用迎风正面积较大的散热器；风扇与任何部件的距离不应小于20mm，这样就可以组织气流通畅排出，可以减少风扇后的排风背压。 （2）降低进风温度， 要合理布置散热器的进风口，提高散热器与车身、发动机舱接合处的密封性，防止热风回流。 （3）合理布置风扇与散热器芯部的相对位置 从正面看，尽量使风扇中心与散热器中心重合，并使风扇直径与正
方形一边相等，这样可以使通过散热器的气流分布最为均匀，或者使风扇中心高一下些，使空气流经散热器上部的高温高效区。 另：考虑发动机振动的因素，风扇和护风罩之间的间隙应该在20mm 以上。 从轴向看，尽可能加大风扇前端面与散热器之间的距离，并合理设计护风罩。要使气流均匀通过散热器芯部整个面积，必须要求风扇与散热器之间保持一定的距离，一般对载货汽车，风扇与散热器芯部之间的距离不得小于50mm。 2，提高冷却液循环中的散热能力 要提高冷却液循环中的散热能力，提高冷却液循环中的除气能力是关键。冷却系统的气体会造成水泵流量下降，使散热器的冷却率下降；还会造成发动机水套内局部沸腾，致使局部热应力猛增，影响发动机性能；在热机停工况，气体还会造成冷却液过多的损失。因此要提高冷却液循环中的除气能力，其措施就是设计膨胀水箱和相应的除气管路（当散热器位置比发动机位置高时，可以在散热器上部直接开一个注水口，并在注水口上用一压力式的散热器盖即可，我厂的农用车型的散热器就是采用此方式进行排气及加水）。 二、散热器的选择 （1）现在我厂基本上全部都采用铜制散热器，芯部结构为管带式的。散热器要带走的热量Q w，按照热平衡的试验数据或经验公式计算：Q w=（A·g e·Ne·h n）/3600 kJ/s 式中： A—传给冷却系统的热量占燃料热能的百分比，对柴油机A=0.18～0.25
1 第一章发动机冷却系概述 1.1 冷却系的结构及功能 冷却系统主要由散热器，冷却风扇，冷却水泵，节温器，补偿水桶，发动机机体和气缸盖中的水套及其他附加装置等组成。如下图所示： 图1-1 水冷却系统的组成 1—百叶窗；2—散热器；3—散热器盖；4—风扇；5—水泵； 6—节温器；7—水温表；8—水套；9—分水管；10—放水阀冷却系统的功能是使发动机在所有工况下都保持在适当的温度范围内。冷却系统既要防止发动机过热，也要防止冬季发动机过冷。在发动机冷起动之后，冷却系统还要保证发动机迅速升温，尽快达到正常的工作温度。 在发动机工作期间，最高燃烧温度可能达到2500摄氏度，即使在怠速或中等转速下，燃烧室的平均温度也在1000摄氏度以上。因此，与高温燃气接触的发动机零件受到强烈的加热。在这种情况下，若不进行适当的冷却，发动机将会过热，工作过程恶化，零件强度降低，机油变质，零件磨损加剧，最终导致发动机动力性，经济性，可靠性及耐久性的全面下降。但是，冷却过度也是有害的。过度冷却或使发动机时间在低温下工作，均会使散热损失和摩擦损失增加，零件磨损加剧，排放恶化，发动机工作粗暴，发动机功率下降及燃油消耗率增加。冷却系统能够很好地解决以上问题。
1.2 冷却系的类型 根据冷却介质不同，发动机冷却系统可以分为水冷式和风冷式两种类型。如下图所示： 图1-2 冷却系的类型 1.2.1 水冷式冷却系统 水冷却系统以水或防冻液为冷却介质，依靠冷却水的循环流动将高温机件的热量送至散热器，通过散热器将热量散发到大气中。 强制循环水冷：利用水泵强制冷却液在发动机中循环流动。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。这种系统包括散热器，冷却风扇，冷却水泵，节温器，补偿水桶，发动机机体和气缸盖中的水套及其他附加装置。 蒸发循环水冷：利用水的温度差使冷却液在发动机中循环流动。 1.2.2 风冷式冷却系统 风冷式冷却系统以空气为冷却介质，利用高速流动的空气直接吹过气缸体和气缸盖的表面，使发动机冷却，以保证适宜的工作温度。 为加强冷却效果，在汽缸体和汽缸盖的表面均布了很多散热片，以增大散热面积。有些发动机采用轴流式风扇增加流经发动机的空气流量和流速，采用导流罩和分流板控制空气的流动方向，使发动机各缸冷却均匀。
一、冷却系统说明 二、散热器总成参数设计 三、膨胀箱总成参数设计 四、冷却风扇总成参数设计 五、水泵总成参数设计 六、橡胶水管参数设计 七、节温器选择 八、冷却液选择 一、冷却系统说明 内燃机运转时，与高温燃气相接触的零件受到强烈的加热,如不加以适当的冷却，会使内燃机过热，充气系数下降，燃烧不正常（爆燃、早燃等)，机油变质和烧损,零件的摩擦和磨损加剧,引起内燃机的动力性、经济性、可靠性和耐久性全面恶化。但是,如果冷却过强，汽油机混合气形成不良,机油被燃烧稀释,柴油机工作粗爆,散热损失和摩擦损失增加，零件的磨损加剧，也会使内燃机工作变坏。因此，冷却系统的主要任务是保证内燃机在最适宜的温度状态下工作。 1.1 发动机的工况及对冷却系统的要求 一个良好的冷却系统,应满足下列各项要求: 1）散热能力能满足内燃机在各种工况下运转时的需要。当工况和环境条件变化时,仍能保证内燃机可靠地工作和维持 最佳的冷却水温度;
2）应在短时间内，排除系统的压力； 3）应考虑膨胀空间,一般其容积占总容积的4-6％; 4）具有较高的加水速率。初次加注量能达到系统容积的90％以上。 5）在发动机高速运转,系统压力盖打开时，水泵进口应为正压; 6）有一定的缺水工作能力，缺水量大于第一次未加满冷却液的容积; 7）设置水温报警装置; 8）密封好，不得漏气、漏水； 9）冷却系统消耗功率小。启动后,能在短时间内达到正常工作温度。 10）使用可靠,寿命长，制造成本低。 1.２冷却系统的总体布置 冷却系统总布置主要考虑两方面:一是空气流通系统;二是冷却液循环系统。在设计中必须作到提高进风系数和冷却液循环中的散热能力。 提高通风系数:总的进风口有效面积和散热器正面积之比≥3０％。对于空气流通不顺的结构，需要加导风装置使风能有效的吹到散热器的正面积上,提高散热器的利用率。 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的风量和车的迎面风，提高散热器的散热效率。一般货车芯厚不超过四排水管,轿车芯厚不超过二排水管。
汽车发动机冷却系统的发展与现状 发表时间：2017-10-20T14:00:13.917Z 来源：《防护工程》2017年第16期作者：刘洋[导读] 汽车水冷发动机冷却系统主要由发动机冷却水套、冷却水泵、节温器及冷却风扇等部件组成。 国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心 摘要：早期的发动机冷却系统虽能满足汽车的基本使用要求，但在满载或者恶劣的环境中容易出现问题。在当今日益重视环境保护、提倡节能和舒适性的情况下，发动机的结构、性能和汽车整体性能都有很大的发展，冷却系统正朝着轻型化、紧凑化和智能化的方向发展。为此，重点介绍了国内外汽车发动机冷却系统的研究及发展情况，并做了简要分析。 关键词：冷却系统；冷却介质；冷却机理 １发动机冷却系统向智能化方向发展 发动机冷却系统是汽车的重要构件。汽车水冷发动机冷却系统主要由发动机冷却水套、冷却水泵、节温器及冷却风扇等部件组成。传统冷却系统采用的是冷却风扇或离合器式冷却风扇，两种风扇均由发动机曲轴通过皮带驱动，其冷却调节的灵敏度不高，功率损失也很大。为解决这个问题，就出现了自控电动冷却风扇。２冷却系统的冷却介质 目前，发动机广泛采用液态水作冷却液。水作为内燃机冷却系统的冷却介质具有很多优点：在性能方面，它性能稳定、热容量大、导热性好、沸点较高；在经济性能方面，它资源丰富、容易获取。但另一方面，水作为冷却介质也存在着两个较大的缺点：一是冰点高，在０℃时结冰，造成冬季使用困难；二是水具有一定的腐蚀性，对发动机冷却系统有损害作用。另外，水做冷却液的冷却系统，体积较庞大，不利于汽车内部结构的优化和整体质量的减少，增加了发动机功率的额外消耗。天然水中一般都含有部分矿物盐类（ＭｇＣｌ２、Ｃａ（ＨＣＯ３）２等），当水在发动机冷却系统内受热时，碳酸盐会在冷却系的壁上形成很难除去的水垢。导热性能很差。当水垢聚积过多时，会使发动机冷却性能恶化而导致过热。另外，溶解在水中的某些盐类（如ＭｇＣｌ２）在受热时产生水解作用，生成Ｍｇ（ＯＨ）２和ＨＣｌ。其中ＨＣｌ是一种腐蚀性很强的酸。因此，当水中含矿物盐类过多时，对发动机的冷却系统是很不利的。为了防止水垢的产生和水的腐蚀作用，在冷却水中加入了防腐蚀剂（重铬酸钾Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７）；为了解决水在０℃时结冰的问题，一般采用防冻液来作冷却液，常见的有丙稀二醇、甘醇、硅酸盐、有机酸等。３冷却系统向高效低能耗方向发展 发动机冷却系统效率的提高主要从两个方面来实现：其一，新材料的应用及部件结构的新设计；其二，部件的智能驱动方式。传统冷却系统中，风扇和水泵的效率普遍不高，造成大量能源的浪费。为提高冷却风扇的效率，用塑料翼形风扇取代圆弧型直叶片冷却风扇。从气体动力学的角度分析，翼形风扇能够改善风扇流场，提高风扇的效率和静压，使风扇高效区变宽；另外，塑料表面的光洁度较高。传统的冷却风扇由发动机驱动，装风扇的发动机与装有风罩的散热器必须分别用弹性支座固定在车架。为避免在汽车运行中因振动而引起风扇与风罩相碰，风扇叶轮与风罩的径向间隙的设计数值大于２０ｍｍ，这必然大幅度降低风扇的容积效率。风扇的总效率取决于容积效率、机械效率和液力效率的乘积，即 η总 ??η机 ??η容 ??η液。传统风扇叶片采用薄钢板冲压而成，其液力效率 η液较低，又加上皮带传动存在打滑损失，其机械效率 η杨也不高，从而导致传统冷却风扇的总效率只有３０％左右。采用电控风扇，由电机直接驱动风扇，与原来的皮带传动相比，机械效率 η机提高了。电控冷却风扇完全脱离发动机，与风罩、散热器安装为一体，保证了风扇与风罩的同心度，进一步减小了径向间隙，导致风扇容积效率 η容大幅度提高；另外，采用翼形端面塑料和流线型风罩，使风扇气流入口形成良好的流线型气流，可提高风扇的液力效率 η液，综合各项措施最终使电动风扇的效率达到７８％。４冷却系统新的冷却机理 上世纪７０年代，美国、日本和英国等国家提出了“绝热发动机”，其基本思路是对组成发动机燃烧室的零部件表面，喷涂耐高温的陶瓷覆层或使用陶瓷零部件，从而大大减少散热损失。经过２０年的研制，绝热发动机在高温陶瓷零件（镶块或涂层）方面取得了较大的成功［７、８］。绝热发动机（无外部冷却装置）的整机热效率接近４０％，复合式绝热发动机的整机热效率达到了４０％以上［９］。这种以高度隔热层为主要手段的绝热发动机的有效热效率，较同类常规发动机（水冷或风冷）高出５％～１５％。虽然绝热发动机提高了整机热效率和功率，同时降低了成本，但受材料和镶涂工艺的限制，还不能在普通车辆上使用，而且在高温条件下，发动机的润滑机油粘度降低，润滑效果变差，需要安装专门的散热装置；另外，气缸的充气效率会降低５％～１０％。因此，还需要进一步研究新的冷却技术。 上世纪８０年代，德国的Ｅｌｓｂｅｔｔ公司研制了一种新型车用发动机［１０］，它采用新的燃烧系统与新的冷却系统相结合的方式，以传热系数低的普通金属材料和巧妙的结构设计，大幅度减少了散热损失，取消了外部冷却装置。该机新的燃烧系统减少散热的原理是在球型燃烧室中有强烈的空气涡流，在离心力的作用下，沿燃烧室壁形成一层相对较冷的空气区，“旋流式喷油器”喷出一股雾化锥角很大、射程近、射速慢的空心涡流雾锥［１１～１３］。这股油雾随空气涡流旋转，不与燃烧室壁接触，在燃烧室中心混合燃烧，形成了热的燃烧中心—“热区”和周边温度较低的冷却空气层—“冷区” 这种燃烧系统。有“冷区”包围着“热区”，从而使燃烧室壁接受和传出的燃烧热量大为减少。Ｅｌｓｂｅｔｔ发动机在此基础上进行了进一步减少传热损失的设计［１４］，选用铸铁做活塞顶；将活塞环按内腔设置隔热槽，以截断热流通道，减少传向环槽的热量。上述３项措施使燃烧经活塞传到气缸壁的热量下降了一个数量级；加上以机油循环冷却气缸盖内腔和缸体上部的油道，用机油喷射冷却活塞内腔，实现了无水冷强制风冷的新的冷却机理。目前，还出现了发动机常规冷却机理中的强化冷却措施，如活塞的“内油冷”、排气门的“钠冷”以及喷油嘴的“内油冷”等内冷技术［１５］。另外，采用的一些节油技术也具有内部冷却的功能［１５］，如乳化柴油、进气喷水、进气引汽、代用燃料冷却和过量空气冷却等。 ５结论 （１）冷却系统实现智能化，工作协调性增强。
发动机冷却系统 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。 发动机的冷却系有风冷和水冷之分。以空气为冷却介质的冷却系成为风冷系；以冷却液为冷却介质的称水冷系。 1、冷却系统的循环 汽车发动机的冷却系为强制循环水冷系，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。冷却系主要由水泵、散热器、冷却风扇、补偿水箱、节温器、发动机机体和气缸盖中的水套以及附属装置等组成。 在冷却系统中，其实有两个散热循环：一个是冷却发动机的主循环，另一个是车内取暖循环。这两个循环都以发动机为中心，使用是同一冷却液。 一、冷却发动机的主循环： 主循环中包括了两种工作循环，即“冷车循环”和“正常循环”。冷车着车后，发动机在渐渐升温，冷却液的温度还无法打开系统中的节温器，此时的冷却液只是经过水泵在发动机内进行“冷车循环”，目的是使发动机尽快地达到正常工作温度。随着发动机的温度，冷却液温度升到了节温器的开启温度(通常这温度在80摄氏度后)，冷却循环开始了“正常循环”。这时候的冷却液从发动机出来，经过车前端的散热器，散热后，再经水泵进入发动机。 二、车内取暖的循环： 这是一个取暖循环，但对于发动机来说，它同样是一个发动机的冷却循环。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。有一点不同的是：取暖循环不受节温器的控制，只要打开暖气，这循环就开始进行，不管冷却液是冷的、还是热的。 2、冷却系统部件分析 在整个冷却系统中，冷却介质是冷却液，主要零部件有节温器、水泵、水泵皮带、散热器、散热风扇、水温感应器、蓄液罐、采暖装置(类似散热器)。 1)冷却液： 冷却液又称防冻液，是由防冻添加剂及防止金属产生锈蚀的添加剂和水组成的液体。它需要具有防冻性，防蚀性，热传导性和不变质的性能。现在经常使用乙二醇为主要成分，加有防腐蚀添加及水的防冻液。 2)节温器： 从介绍冷却循环时，可以看出节温器是决定走“冷车循环”，还是“正常循环”的。节温器在80摄氏度后开启，95摄氏度时开度最大。节温器不能
编号： 发动机冷却系统设计计算报告 项目名称： 项目代码： 编制：日期： 校对：日期： 审核：日期： 批准：日期：
目录 1概述 (1) 1.1任务来源 (1) 1.2冷却系统基本介绍 (1) 1.3汽车冷却系统的结构简图 (1) 1.4计算的目的 (1) 2冷却系统设计的输入条件 (1) 3冷却系统的设计计算 (1) 3.1发动机水套散热量Q水 (1) 3.2散热器最大散热量 (2) 3.3散热器设计工况和校核工况 (2) 3.4系统压力 (2) 3.5散热器的设计计算 (2) 3.5.1芯子正面面积 (2) 3.5.2冷却水管的选择 (3) 3.5.3散热器散热面积 (3) 3.6风扇参数设计 (4) 3.6.1风扇外径的确定 (5) 3.6.2风扇风量的确定............................... 错误！未定义书签。 3.7计算结果 (7) 4结论及分析....................................... 错误！未定义书签。参考文献 .................................... 错误！未定义书签。
发动机冷却系统设计计算报告 1概 述 1.1任务来源 根据？项目整车开发合同，在对样车进行逆向开发的基础上，动力总成选用三阳？发动机，青山？手动变速器，其它发动机附件及各系统，参考标杆车及国内同类汽车底盘结构，进行选型和设计。 1.2冷却系统基本介绍 冷却系统由散热器、电子风扇、膨胀水壶等零部件组成。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，以便获得较高的动力性、经济性及可靠性。本车的发动机冷却系统为闭式强制水冷系统。 1.3汽车冷却系统的结构简图 汽车冷却系统结构简图见图1 ？ 图1：冷却系统 1.4计算的目的 通过计算确定散热器芯部的几何尺寸及风扇的风量及外径。 2冷却系统设计的输入条件 表1 SK-L1冷却系统设计基本参数 3冷却系统的设计计算 3.1发动机水套散热量水Q 1)发动机输出最大功率时,发动机水套散热量水Q =？ kJ/h (发动机厂家提供的数据). 2)发动机输出最大扭矩时,最大功率为？kW,发动机发动机厂家不能提供比Q ,根据经验值比Q =2200kJ/(kW.h)，由于max 1N Q Q ?=比水(汽车设计手册),发动机水套