第七章发动机冷却系统 教学提要 目的与要求：1.掌握冷却系统的功用与组成 2.掌握水冷却系统主要部件的结构特点 3.了解风冷系统主要部件的结构特点 内容：1.冷却系统的功用及组成 2.水冷系统主要部件的构造 3.风冷系统 方法：1.以课堂讲授为主，结合参观、拆装实习和作业练 习，掌握所学知识。 2.应采用理论与实践（拆装）相结合的教学方法，在 学习中要结合基本原理学习构造，通过拆装、观 察分析结构特点，加深理解基本原理和工作过程。 时间：3学时 地，点：多媒体专业教室 器材保障：水冷却系统主要部件实物或救具 风冷系统主要部件实物或教具
1 第七章 发动机冷却系统 教学提要 目的与要求：1．掌握冷却系统的功用与组成 2．掌握水冷却系统主要部件的结构特点 3. 了解风冷系统主要部件的结构特点 内容：1．冷却系统的功用及组成 2．水冷系统主要部件的构造 3．风冷系统 方法：1.以课堂讲授为主，结合参观、拆装实习和作业练 习，掌握所学知识。 2.应采用理论与实践(拆装)相结合的教学方法，在 学习中要结合基本原理学习构造，通过拆装、观 察分析结构特点，加深理解基本原理和工作过程。 时间：3 学时 地点：多媒体专业教室 器材保障：水冷却系统主要部件实物或教具 风冷系统主要部件实物或教具
教学进程 教学环节设计 冷却系的主要功用是把受热零件吸收的部 分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温 注意：引导式教学 度状态下工作。冷却系按照冷却介质不同可以分 分析三菱跑车冷却 为风冷和水冷，如果把发动机中高温零件的热量 系统的设计理念 直接散入大气而进行冷却的装置称为风冷系。而 把这些热量先传给冷却水，然后再散入大气而进 行冷却的装置称为水冷系。由于水冷系冷却均 匀，效果好，而且发动机运转噪音小，目前汽车 发动机上广泛采用的是水冷系。 第一节冷却系统的功用及组成 配套课件 kenr07_01_01.htm 一、冷却系统的功用 kenr07_01_03.htm 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。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。 二、水冷系统的组成 发动机的冷却系统有风冷与水冷之分，以空 气为冷却介质的冷却系统称风冷系统：以冷却液
2 教 学 进 程 教学环节设计 冷却系的主要功用是把受热零件吸收的部 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。冷却系按照冷却介质不同可以分 为风冷和水冷，如果把发动机中高温零件的热量 直接散入大气而进行冷却的装置称为风冷系。而 把这些热量先传给冷却水，然后再散入大气而进 行冷却的装置称为水冷系。由于水冷系冷却均 匀，效果好，而且发动机运转噪音小，目前汽车 发动机上广泛采用的是水冷系。 第一节 冷却系统的功用及组成 一、冷却系统的功用 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。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。 二、水冷系统的组成 发动机的冷却系统有风冷与水冷之分，以空 气为冷却介质的冷却系统称风冷系统；以冷却液 注意：引导式教学 分析三菱跑车冷却 系统的设计理念 配套课件： kcnr07_01_01.htm- kcnr07_01_03.htm
为冷却介质的为水冷系统。汽车发动机，尤其是 轿车发动机大都采用水冷系统，只有少数汽车发 动机采用风冷系统。 汽车发动机的水冷系统均为强制循环水冷 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。这种系统包括水泵、散 热器、冷却风扇、节温器、补偿水桶、发动机村 体和气缸盖中的水套以及其他附加装置等。 冷却液在冷却系统中的循环路径。冷却液在 水泵中增压后，经分水管进入发动机的机体水 套。冷却液从水套壁周围流过并从水套壁吸热而 升温。然后向上流入气缸盖水套，从气缸盖水套 壁吸热之后经节温器及散热器进水软管流入散 热器。在散热器中冷却液向流过散热器周围的空 气散热而降温，最后冷却液经散热器出水软管返 回水泵，如此循环不止。在汽车行驶或冷却风扇 工作时，空气从散热器周围高速流过以增强对冷 却液的冷却。铜制或不锈钢制的分水管或直接铸 在机体上的分水道，沿其纵向开有出水孔，并与 机体水套相通，离水泵越远出水孔越大，其数目 通常与气缸数相同。分水管或分水道的作用是使
3 为冷却介质的为水冷系统。汽车发动机，尤其是 轿车发动机大都采用水冷系统，只有少数汽车发 动机采用风冷系统。 汽车发动机的水冷系统均为强制循环水冷 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。这种系统包括水泵、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加装置等。 冷却液在冷却系统中的循环路径。冷却液在 水泵中增压后，经分水管进入发动机的机体水 套。冷却液从水套壁周围流过并从水套壁吸热而 升温。然后向上流入气缸盖水套，从气缸盖水套 壁吸热之后经节温器及散热器进水软管流入散 热器。在散热器中冷却液向流过散热器周围的空 气散热而降温，最后冷却液经散热器出水软管返 回水泵，如此循环不止。在汽车行驶或冷却风扇 工作时，空气从散热器周围高速流过以增强对冷 却液的冷却。铜制或不锈钢制的分水管或直接铸 在机体上的分水道，沿其纵向开有出水孔，并与 机体水套相通，离水泵越远出水孔越大，其数目 通常与气缸数相同。分水管或分水道的作用是使
多缸发动机各气缸的冷却强度均匀一致。 有些发动机的水冷系，其冷却液的循环流动 方向与上述相反，可称其为逆流式水冷系。在这 种水冷系中，温度较低的冷却液首先被引入气缸 盖水套，然后才流过机体水套。由于它改善了燃 烧室的冷却而允许发动机有较高的压缩比，从而 可以提高发动机的热效率和功率。大多数汽车装 有暖风系统。暖风机是一个热交换器，也可称作 第二散热器。在装有暖风机的水冷系中，热的冷 却液从气缸盖或机体水套经暖风机进水软管流 入暖风机芯，然后经暖风机出水软管流回水泵。 吹过暖风机芯的空气被冷却液加热之后，一部分 送到挡风玻璃除霜器，一部分送入驾驶室或车 厢。 三、冷却液 冷却液是水与防冻剂的混合物。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0℃ 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
4 多缸发动机各气缸的冷却强度均匀一致。 有些发动机的水冷系，其冷却液的循环流动 方向与上述相反，可称其为逆流式水冷系。在这 种水冷系中，温度较低的冷却液首先被引入气缸 盖水套，然后才流过机体水套。由于它改善了燃 烧室的冷却而允许发动机有较高的压缩比，从而 可以提高发动机的热效率和功率。大多数汽车装 有暖风系统。暖风机是一个热交换器，也可称作 第二散热器。在装有暖风机的水冷系中，热的冷 却液从气缸盖或机体水套经暖风机进水软管流 入暖风机芯，然后经暖风机出水软管流回水泵。 吹过暖风机芯的空气被冷却液加热之后，一部分 送到挡风玻璃除霜器，一部分送入驾驶室或车 厢。 三、冷却液 冷却液是水与防冻剂的混合物。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 0℃ 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，可能将机体、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，其冰点约为一35.5℃。 在水中加入防冻剂还同时提高了冷却液的 沸点。例如，含50%乙二醇的冷却液在大气压力 下的沸点是130℃。因此，防冻剂有防止冷却液 过早沸腾的附加作用。 防冻剂中通常含有防锈剂和泡沫抑制剂。防 锈剂可延缓或阻止发动机水套壁及散热器的锈 蚀或腐蚀。冷却液中的空气在水泵叶轮的搅动下 会产生很多泡沫，这些泡沫将妨碍水套壁的散 热。泡沫抑制剂能有效地抑制泡沫的产生。在使 用过程中，防锈剂和泡沫剂会逐渐消耗殆尽，因 此，定期更换冷却液是十分必要的。在防冻剂中 般还要加入着色剂，使冷却液呈蓝绿色或黄色 以便识别
5 水结冰时体积膨胀，可能将机体、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－35.5℃。 在水中加入防冻剂还同时提高了冷却液的 沸点。例如，含 50％乙二醇的冷却液在大气压力 下的沸点是 130℃。因此，防冻剂有防止冷却液 过早沸腾的附加作用。 防冻剂中通常含有防锈剂和泡沫抑制剂。防 锈剂可延缓或阻止发动机水套壁及散热器的锈 蚀或腐蚀。冷却液中的空气在水泵叶轮的搅动下 会产生很多泡沫，这些泡沫将妨碍水套壁的散 热。泡沫抑制剂能有效地抑制泡沫的产生。在使 用过程中，防锈剂和泡沫剂会逐渐消耗殆尽，因 此，定期更换冷却液是十分必要的。在防冻剂中 一般还要加入着色剂，使冷却液呈蓝绿色或黄色 以便识别
第二节水冷系统主要部件的构造 配著课件： konr07_02_01.htm 一、散热器 kenr07_02_09.htm 1.散热器及散热器芯的结构形式 发动机水冷系统中的散热器由进水室、出水 室及散热器芯等三部分构成。冷却液在散热器芯 内流动，空气在散热器芯外通过。热的冷却液由 于向空气散热而变冷，冷空气则因为吸收冷却液 散出的热量而升温，所以散热器是一个热交换 器。 按照散热器中冷却液流动的方向可将散热 器分为纵流式和横流式两种。纵流式散热器芯竖 直布置，上接进水室，下连出水室，冷却液由进 水室自上而下地流过散热器芯进入出水室。横流 式散热器芯横向布置，左右两端分别为进、出水 室，冷却液自进水室经散热器芯到出水室横向流 过散热器。大多数新型轿车均采用横流式散热 器，这可以使发动机罩的外廓较低，有利于改善 车身前端的空气动力性
6 第二节 水冷系统主要部件的构造 一、散热器 1.散热器及散热器芯的结构形式 发动机水冷系统中的散热器由进水室、出水 室及散热器芯等三部分构成。冷却液在散热器芯 内流动，空气在散热器芯外通过。热的冷却液由 于向空气散热而变冷，冷空气则因为吸收冷却液 散出的热量而升温，所以散热器是一个热交换 器。 按照散热器中冷却液流动的方向可将散热 器分为纵流式和横流式两种。纵流式散热器芯竖 直布置，上接进水室，下连出水室，冷却液由进 水室自上而下地流过散热器芯进入出水室。横流 式散热器芯横向布置，左右两端分别为进、出水 室，冷却液自进水室经散热器芯到出水室横向流 过散热器。大多数新型轿车均采用横流式散热 器，这可以使发动机罩的外廓较低，有利于改善 车身前端的空气动力性。 配套课件： kcnr07_02_01.htm- kcnr07_02_09.htm
散热器芯有多种结构形式。 管片式散热器芯由散热管和散热片组成。散 热管是焊在进、出水室之间的直管，作为冷却液 的通道。散热管有扁管也有圆管。扁管与圆管相 比，在容积相同的情况下有较大的散热表面。铝 散热器芯多为圆管。在散热管的外表面焊有散热 片以增加散热面积，增强散热能力，同时还增大 了散热器的刚度和强度。管片式散热器的优点是 散热面积大、气流阻力小、结构刚度好及承压能 力强等。 管带式散热器芯由散热管及波形散热带组 成。散热管为扁管并与波形散热带相间地焊在 起。为增强散热能力，在波形散热带上加工有鳍 片。与管片式散热器芯相比，管带式的散热能力 强，制造简单，质量轻，成本低，但结构刚度差 板式散热器芯的冷却液通道由成对的金属 薄板焊合而成。这种散热器芯散热效果好，制造 简单，但焊缝多不坚固，容易沉积水垢且不易组 2.散热器盖
7 散热器芯有多种结构形式。 管片式散热器芯由散热管和散热片组成。散 热管是焊在进、出水室之间的直管，作为冷却液 的通道。散热管有扁管也有圆管。扁管与圆管相 比，在容积相同的情况下有较大的散热表面。铝 散热器芯多为圆管。在散热管的外表面焊有散热 片以增加散热面积，增强散热能力，同时还增大 了散热器的刚度和强度。管片式散热器的优点是 散热面积大、气流阻力小、结构刚度好及承压能 力强等。 管带式散热器芯由散热管及波形散热带组 成。散热管为扁管并与波形散热带相间地焊在一 起。为增强散热能力，在波形散热带上加工有鳍 片。与管片式散热器芯相比，管带式的散热能力 强，制造简单，质量轻，成本低，但结构刚度差。 板式散热器芯的冷却液通道由成对的金属 薄板焊合而成。这种散热器芯散热效果好，制造 简单，但焊缝多不坚固，容易沉积水垢且不易维 修。 2.散热器盖
现代的汽车发动机强制循环水冷系都用散 热器盖严密地盖在散热器加冷却液口上，使水冷 系成为封闭系统，通常称这种水冷系为闭式水冷 系。其优点有二：①闭式水冷系可使系统内的压 力提高98~196kPa,冷却液的沸点相应地提高到 120℃左右，从而扩大了散热器与周围空气的温 差，提高了散热器的换热效率。由于散热器散热 能力的增强，可以相应地减小散热器尺寸。②闭 式水冷系可减少冷却液外溢及蒸发损失。 散热器盖的作用是密封水冷系并调节系纷 的工作压力。当发动机工作时，冷却液的温度逐 渐升高。由于冷却液容积膨胀使冷却系统内的压 力增高。当压力超过预定值时，压力阀开启， 部分冷却液经溢流管流入补偿水桶，以防止冷却 液胀裂散热器。当发动机停机后，冷却液的温度 下降，冷却系内的压力也随之降低。当压力降到 大气压力以下出现真空时，真空阀开启，补偿水 桶内的冷却液部分地流回散热器，可以避免散热 器被大气压力压坏。 3.补偿水桶
8 现代的汽车发动机强制循环水冷系都用散 热器盖严密地盖在散热器加冷却液口上，使水冷 系成为封闭系统，通常称这种水冷系为闭式水冷 系。其优点有二：①闭式水冷系可使系统内的压 力提高 98～196kPa，冷却液的沸点相应地提高到 120℃左右，从而扩大了散热器与周围空气的温 差，提高了散热器的换热效率。由于散热器散热 能力的增强，可以相应地减小散热器尺寸。②闭 式水冷系可减少冷却液外溢及蒸发损失。 散热器盖的作用是密封水冷系并调节系统 的工作压力。当发动机工作时，冷却液的温度逐 渐升高。由于冷却液容积膨胀使冷却系统内的压 力增高。当压力超过预定值时，压力阀开启，一 部分冷却液经溢流管流入补偿水桶，以防止冷却 液胀裂散热器。当发动机停机后，冷却液的温度 下降，冷却系内的压力也随之降低。当压力降到 大气压力以下出现真空时，真空阀开启，补偿水 桶内的冷却液部分地流回散热器，可以避免散热 器被大气压力压坏。 3.补偿水桶
补偿水桶由塑料制造并用软管与散热器加 冷却液口上的溢流管连接。其作用已如上述，即 当冷却液受热膨胀时，部分冷却液流入补偿水 桶；而当冷却液降温时，部分冷却液又被吸回散 热器，所以冷却液不会溢失。补偿水桶内的液面 有时升高，有时降低，而散热器却总是为冷却液 所充满。在补偿水桶的外表面上刻有两条标记 线："低"线和"高"线，补偿水桶内的液面应位于 两条标记线之间。若液面低于"低"线时，应向桶 内补充冷却液。在向桶内添加冷却液时，液面不 应超过"高"线。补偿水桶还可消除水冷系中的所 有气泡。 4散热器百叶窗 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 流量来调节发动机的冷却强度，以保证发动机经 常在适当的温度范围内工作。在发动机冷起动或 暖车期间，冷却液的温度较低，这时将百叶窗部 分或完全关闭，以减少吹过散热器的空气流量， 使冷却液的温度迅速升高。百叶窗可由驾驶人通 过驾驶室内的手柄来操纵其开闭，也可用感温器
9 补偿水桶由塑料制造并用软管与散热器加 冷却液口上的溢流管连接。其作用已如上述，即 当冷却液受热膨胀时，部分冷却液流入补偿水 桶；而当冷却液降温时，部分冷却液又被吸回散 热器，所以冷却液不会溢失。补偿水桶内的液面 有时升高，有时降低，而散热器却总是为冷却液 所充满。在补偿水桶的外表面上刻有两条标记 线："低"线和"高"线，补偿水桶内的液面应位于 两条标记线之间。若液面低于"低"线时，应向桶 内补充冷却液。在向桶内添加冷却液时，液面不 应超过"高"线。补偿水桶还可消除水冷系中的所 有气泡。 4.散热器百叶窗 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 流量来调节发动机的冷却强度，以保证发动机经 常在适当的温度范围内工作。在发动机冷起动或 暖车期间，冷却液的温度较低，这时将百叶窗部 分或完全关闭，以减少吹过散热器的空气流量， 使冷却液的温度迅速升高。百叶窗可由驾驶人通 过驾驶室内的手柄来操纵其开闭，也可用感温器
自动控制。 二、冷却风扇 1.风扇的功用及结构 冷却风扇置于散热器后面。当发动机在车架 上纵向布置时，风扇一般安装在水泵轴上，并由 驱动水泵和发电机的同一根V带传动。风扇的功 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，加快冷却液的冷却速 度。汽车发动机水冷系多采用低压头、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。 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，前者由薄钢板冲压而 成，后者用塑料或铝合金铸制。翼形风扇效率高 消耗功率少，在轿车和轻型汽车上得到了广泛的 应用。一般叶片与风扇旋转平面成30°~45°角 (叶片安装角)。叶片数为4、5、6或7片。叶 片之间的间隔角或相等，或不相等。间隔角不等 的叶片可以减小叶片旋转时的振动和噪声
10 自动控制。 二、 冷却风扇 1.风扇的功用及结构 冷却风扇置于散热器后面。当发动机在车架 上纵向布置时，风扇一般安装在水泵轴上，并由 驱动水泵和发电机的同一根 V 带传动。风扇的功 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，加快冷却液的冷却速 度。汽车发动机水冷系多采用低压头、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。 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，前者由薄钢板冲压而 成，后者用塑料或铝合金铸制。翼形风扇效率高、 消耗功率少，在轿车和轻型汽车上得到了广泛的 应用。一般叶片与风扇旋转平面成 30°～45°角 （叶片安装角）。叶片数为 4、5、6 或 7 片。叶 片之间的间隔角或相等，或不相等。间隔角不等 的叶片可以减小叶片旋转时的振动和噪声