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1、第七章冷卻系概述主要零部件結(jié)構(gòu)和工作原理§7.1概述一、冷卻系的作用:保持發(fā)動(dòng)機(jī)在最適宜的溫度范圍內(nèi)工作。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),由于燃料的燃燒,氣缸內(nèi)氣體溫度高達(dá)2200K~2800K(1927℃~2527℃),大約1/3做功轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,其余大部分隨廢氣排出,其余則被發(fā)動(dòng)機(jī)零件吸收,使發(fā)動(dòng)機(jī)零部件溫度升高,特別是直接與高溫氣體接觸的零件,若不及時(shí)冷卻,則難以保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作。二、發(fā)動(dòng)機(jī)過熱或過冷的危害發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻必須適度,過熱或過冷都會(huì)給發(fā)動(dòng)機(jī)帶來危害。1.發(fā)動(dòng)機(jī)過熱的危害1)降低充氣效率,使發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降;2.發(fā)動(dòng)機(jī)過冷的危害1)進(jìn)入氣缸的混合氣(或空氣)溫度
2、太低,可燃混合氣品質(zhì)差(霧化差),使點(diǎn)火困難或燃燒遲緩,導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降,燃料消耗量增加(熱量流失過多,燃油凝結(jié)流進(jìn)曲軸箱)。2)燃燒生成物中的水蒸汽易凝結(jié)成水而與酸性氣體形成酸類,加重了對(duì)機(jī)體和零件的侵蝕作用;3)未汽化的燃料沖刷和稀釋零件表面(氣缸壁、活塞、活塞環(huán)等)上的油膜,使零件磨損加劇。4)潤滑油黏度增大,流動(dòng)性差,造成潤滑不良,加劇機(jī)件磨損,增大功率消耗可見,發(fā)動(dòng)機(jī)正常的工作溫度是保證發(fā)動(dòng)機(jī)良好的工作性能及其使用壽命的一個(gè)重要條件。2)早燃和爆燃的傾向加大,使零件因承受額外沖擊性負(fù)荷而造成早期損壞;3)運(yùn)動(dòng)件的正常間隙(熱脹冷縮)被破壞,運(yùn)動(dòng)
3、阻滯,磨損加劇,甚至損壞;4)潤滑情況惡化,加劇了零件的摩擦磨損;5)零件的機(jī)械性能降低,導(dǎo)致變形或損壞。四、發(fā)動(dòng)機(jī)的正常溫度水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)保持正常工作,其冷卻水的溫度應(yīng)在353K~363K(80℃~90℃)之間。此時(shí),氣缸壁溫度不超過473K~573K(200℃~300℃);氣缸蓋、活塞頂部的溫度不超過573K~673K(300℃~400℃);潤滑油的溫度在343K~363K(70℃~90℃),保證發(fā)動(dòng)機(jī)具有較好的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和凈化性,使零件的運(yùn)動(dòng)和磨損正常。風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)鋁氣缸壁的溫度允許為423K~453K(150℃~180℃),鋁氣缸蓋則為433K~4
4、73K(160℃~200℃)。三、發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻方式根據(jù)所用冷卻介質(zhì)不同,可分為風(fēng)冷式和水冷式。1.水冷式——以水為冷卻介質(zhì),熱量先由機(jī)件傳給水,靠水的流動(dòng)把熱量帶走而后散入大氣中。散熱后的水再重新流回到受熱機(jī)件處。適當(dāng)調(diào)節(jié)水路和冷卻強(qiáng)度,就能保持發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作溫度。同時(shí),還可用熱水預(yù)熱發(fā)動(dòng)機(jī),便于冬季起動(dòng)。2.風(fēng)冷式——高溫零件的熱量直接散入大氣。部分汽車發(fā)動(dòng)機(jī)(特別是小排量發(fā)動(dòng)機(jī))則采用風(fēng)冷系。風(fēng)冷系與水冷系比較,其結(jié)構(gòu)簡單,使用和維修方便,由、于發(fā)動(dòng)機(jī)與空氣間溫差大,故風(fēng)冷系的散熱能力對(duì)氣溫變化不敏感。但風(fēng)冷系還存在冷卻不夠可靠,消耗功率大和噪聲大等
5、缺點(diǎn)四.冷卻水和防凍液1.冷卻水的選擇:使用軟水,即含礦物質(zhì)少的水。2.防凍液(1).作用:冬季,可在冷卻水中加入適量防凍液可以降低冰點(diǎn)。(2).配成防凍液的材料:乙二醇或酒精(3).使用乙二醇配制的注意點(diǎn):1)切勿用口吸2)乙二醇對(duì)橡膠有腐蝕作用;3)乙二醇吸水性強(qiáng),表面張力??;4)切勿混入石油產(chǎn)品。1、功用:使工作中的發(fā)動(dòng)機(jī)得到適度的冷卻,從而保持在最適宜的溫度范圍內(nèi)工作。2、不正常冷卻:冷卻程度后果過冷熱量散失過多,增加燃油消耗,冷凝在氣缸壁上的燃油流到曲軸箱中稀釋潤滑油,磨損加劇。不足發(fā)動(dòng)機(jī)過熱,充氣量減少燃燒不正常,發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降潤滑不良,加劇磨
6、損3、正常冷卻:4、分類:風(fēng)冷系水冷系系統(tǒng)溫度范圍水冷系氣缸蓋內(nèi)冷卻水溫度在80~90℃風(fēng)冷系鋁氣缸壁的溫度為150~180℃,鋁氣缸蓋為160~200℃冷卻系的工作演示§7.2水冷系主要部件的結(jié)構(gòu)和工作原理一、水冷系的組成及水路目前汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上采用強(qiáng)制循環(huán)式水冷卻系,如圖所示。1.組成:風(fēng)扇(有的裝風(fēng)扇離合器)、水泵、水套(在氣缸蓋或氣缸體上制出的夾層空間)、散熱器、百葉窗、節(jié)溫器、水管、水溫表和傳感器等。上貯水箱散熱器蓋風(fēng)扇節(jié)溫器水溫表水套水套分水管水泵放水開關(guān)下貯水箱百葉窗散熱器2.工作情況:強(qiáng)制循環(huán)式水冷卻系是用水泵把該系統(tǒng)的冷卻液體加壓,使之在水
7、套中流動(dòng),冷卻水從氣缸壁吸收熱量,溫度升高,熱水向上流入氣缸蓋,繼而從缸蓋流出并進(jìn)入散熱器。由于風(fēng)扇的強(qiáng)力抽吸,空氣從前向后高速流過散熱器,不斷地將流經(jīng)散熱器的水的熱量帶走。冷卻了的水由水泵從散熱器底部重新泵入水套。水在冷卻系中不斷循環(huán)。為了控制冷卻水溫度,冷卻系中設(shè)有冷卻強(qiáng)度調(diào)節(jié)裝置,如百葉窗、節(jié)溫器和風(fēng)扇離合器等。3.水冷卻系的大、小循環(huán)(1)水冷卻系的大循環(huán):冷卻水經(jīng)水泵—水套—節(jié)溫器—散熱器,又經(jīng)水泵壓入水套的循環(huán),其水流路線長,散熱強(qiáng)度大,稱水冷卻系的大循環(huán)。(2)水冷卻系的小循環(huán):冷卻水經(jīng)水泵—水套—節(jié)溫器后不經(jīng)散熱器,而直接由水泵壓入水套的循
8、環(huán),其水流路線短,散熱強(qiáng)度小,稱水冷卻系的小循環(huán)。圖7—2是上海桑