冷却系统

第一部分 冷却系统概述

一、 冷却系统的作用

冷却系统能使内燃机保持在适宜的工作温度，以取得良好的经济性，动能性和可靠性与耐久性的重要设施。 二、 机体冷却不良的危害

首先，由于燃料在气缸内燃烧时温度可高达2200—2800K相当于(1900—2500℃)燃烧所放出的热能约1/3被内燃机零件吸收。(缸套、缸盖、活塞 、气门等)受热后若不及时冷却会造成以下危害。

(1) 运动件可能因受热膨胀而破坏正常间隙，或因润滑油失效而卡死。

(2) 各部件可能因高温而导致其机械强度降低甚至损坏。 (3) 可导致气缸充气量减少和燃烧不正常(爆燃、早燃)。 三、冷却程度对发动机的影响

气缸温度过高或过低，都会影响它的动力性和经济性，若冷却过度：一是因热量散失过多，动能转变成有用功的热量减少，二是温度太低，不利于可燃混合气的形成燃烧。 四、 强制水冷的特点及其水冷系统的组成

1、特点：冷却比较均匀，冷却强度容易调节，能使内燃机在最适宜的温度范围内工作，同时在冬季启动时，可以用加热器加热水的方法预热，所以便于启动，应用较广。

2、水冷系统的组成：它由水泵、散热翅管、节温器、风扇、膨

胀水箱、空气中间冷却器等。

3、强制循环按冷却水来源不同可分为闭式循环和开式循环。 (1) 闭式循环

?优点：消耗水量少，可保护冷却水清洁，容易控制进水温度，内燃机工作稳定，有较好的经济型。

?缺点：结构复杂，需消耗部分功率来驱动风扇水泵。 (2) 开式循环

?优点：冷却水由外界水源(水池、河流)引入内燃机冷却部位，冷却受热件后又排入周围环境中去，其结构简单(无散热水箱、风扇等)。

?缺点：冷却强度不易调整。 4、强制水冷温度的调节： ?冷却水温度的调节方法

?A、自动调节主要是靠节温器来自控(大循环、小循环)。 ?B、手动调节风量主要是靠调节流经散热翅管的空气量(百叶窗的开度、风扇转速)。 五、风冷式

直接利用空气作为介质，使其流过内燃机气缸盖和气缸体外带走热量，保证内燃机适宜的工作温度。风冷式分为：自然散热和风扇强制散热。 1、自然散热

优点：结构简单 缺点：使用面窄，冷却效果差。

2、风扇强制散热

优点：冷却效果好 缺点：造价高。 3、风冷系统的组成：散热片、风扇、导流罩。 4、风冷内燃机的特点： (1) 结构简单，重量轻。

(2) 不用冷却水、无漏水、冰冻、结垢等故障，使用维修方便。 (3) 环境适应性强，适用于缺水、严寒和暑热的环境。启动后、暖机时间短

(4) 缺点：而转动时散热片、导流罩、风扇等的振动会使机械噪音增大。

(5) 因金属向空气的传热能力大大低于其向水的传热能力，故零件热负荷高。

(6) 风扇消耗功率大，且气缸充气效率相对较低，在其它条件相同时，输出功率比水冷机低。 六、强制水冷却系统的调节

A、冷却水温的调节主要是靠节温器来控制、节温器可把冷却水调节成大循环或小循环，节温器的工作原理对于蜡式单阀节温器来说它是靠石蜡的热胀冷缩来完成节温器阀门的开度，当温度升高时，石蜡就会膨胀，把力作用于阀杆上，使其克服阀杆上的弹簧预紧力，使阀慢慢打开，温度越高开度越大，直至全开，当温度降低时，石蜡又会向一块收缩至使弹簧力将阀片压使阀慢慢关闭，节温器开启温度为54℃，全开温度为81±1℃。

B、散热翅管的空气流量是靠百叶窗的开度和风扇转速来调节。

第二部分 冷却系统的概况

一、发动机水冷却系统和辅助水冷却系统各有一个节温器，两系统都采用离心式水泵，主水泵和辅助水水泵都采用发动机自身为动力源，其冷却系统中还有一水加热器。

二、水加热器的工作原理是：冷却液由发动机缸体水夹套流入离心泵的中上部，在离心泵离心力的作用下，将冷却液压入加热器中进行加热，加热后再流至水道进行循环。

第三部分 水冷却系统的主要部件

冷却系统的主要部件：由主水泵、散热翅管、膨胀水箱、节温器、风扇等部件组成。

1. 水泵

水泵是强制循环式水冷却系统中使水循环流动的动力设备。内燃机上广泛采用离心式水泵。离心式水泵具有结构简单、尺寸小、工作可靠、流量大等优点。而且当水泵因故障而停止工作时，冷却水仍可进行自然循环，从而防止内燃机因局部过热而损坏。离心式水泵由叶轮、蜗壳、水封装臵等组成。由曲轴驱动的水泵叶轮逆时针转动时，带动水泵中的一起转动，在旋转离心力的作用下，泵内的水被甩向泵壳的边缘，进入截面由小边大的蜗壳，在此流速降低，动能减小，而水压却逐渐升高，最后由出水口挤出。叶轮中心处由于水被甩向外缘而压力降低，水便经进水口吸

入，水泵继续工作。

2、散热水箱

散热水箱又称散热器，它的作用主要是使散热翅管的冷却水温度降低，散热翅管有两部分：水套水、辅助水。散热翅管构造型式通常有管片式和管带式两种。对它们的基本要求是有足够的散热面积和良好的导热性能。管片式由扁铜管和散热片组成，铜管平行均匀地排列，散热片紧密地套装在铜管上以增大散热面积。冷却水在铜管内流过，将热量传给铜管和散热片，同时，风扇使空气从铜管和散热片的间隙中吹过，将热量带走，使水温下降。管带式散热面积大，对气流阻力小，结构刚度好，耐高压不易破裂，不足之处是制造工艺比较复杂。而管带式刚度虽不如管片式好，空气阻力也比较大，但制造简单，散热性能优于前者，近年来，为节省有色金属，开始试制铝合金心部。

3、膨胀水箱

膨胀水箱是一个容积不大、位臵较高的水箱，又称为附加水箱或高位水箱。它在水泵进水口与气缸盖回水管之间与散热水箱并联安装。

内燃机重载工作时，冷却系统中容易出现下面二种气泡： (1) 蒸汽气泡：冷却水流经高温区时因沸腾而产生。 (2) 空气气泡：水泵吸水端密封不严，吸入空气造成。 冷却系统内出现气泡时，将减小流量，影响冷却并可引起穴蚀等不良后果。使用膨胀水箱，能把气泡引到膨胀水箱的顶

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