汽车散热器
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。
2.内燃机效率： ～30%，易产生高温废热
发动机工作时，燃料的燃烧可导致气缸内气体温度高达 2200K～2800K(1927℃～2527℃)，并且只有大约1/3做功转变 为机械能，其余大部分随废气排出，另有小部分则被发动机 零件吸收，使发动机零部件温度升高，特别是直接与高温气 体接触的零件，若不及时冷却，则难以保证发动机正常工作。 因此，多数情况下，发动机会富余大量无用甚至有害热能。
3).风扇扇风量的相关因素：风扇 的扇风量主要与风扇的直径、转速、 叶片形状、叶片安装角及叶片数目 有关。
汽车散热器
冷却强度调节
强制式水冷却系统的冷却强度，一般受汽车的行驶速度，曲轴、水泵和风 扇的转速及外界气温的影响。当使用条件变化时，如外界气温高，发动机在 低速大负荷情况下工作，要求冷却强度要强，否则发动机易于过热。而当外 界气温低，发动机负荷又不大时，其冷却强度应弱些，不然就会使发动机过 冷。因此，要保证发动机在最佳的温度下工作，不出现过热过冷现象，就必 须能根据使用条件的变化自动调节发动机冷却强度。
汽车散热器
散热器结构
汽车散热器
汽车散热器的结构发展
管管铜铜铝铜
片片质质质塑
式式管管汽水
平开带带车箱
片窗式式散或
结结平开热铝
构构片窗器塑
结结
水
构构
箱
汽车散热器
散热器芯：散热器芯由许多冷却管和散热片组成，对于散热器芯应该有尽 可能大的散热面积，采用散热片是为了增加散热器芯的散热面积。散热器 芯的构造形式有多样，常用的有管片式和管带式两种
（1）散热器上注水箱注水口的盖子 （2）作用：封闭加水口，防止冷却夜溅出；排出冷却系内水蒸气（蒸气排出管）降压； 平衡冷却系内压力，增压 （3）类型： 开式水冷系： 蒸气排出管大气相通（易冷却液溢失和蒸气逸出） 闭式水冷系：水箱盖上有自动阀门 发动机热态工作正常时，阀门关闭，将冷却系与大气隔开。防止水蒸汽逸出，使冷却系内 的压力稍高于大气压力，从而可增高冷却水 的沸点。当雷却系内压力低或高时，阀门开启，冷却系与大气相通
如液压挺柱。
减震缓冲作用：在运动零件表面形成油膜，吸收冲
击并减小振动，起减震缓冲作用。
发动机冷却系统概述
发动机正常的工作温度是保证发动机良好的工作性能及其使用寿命的一个重要条件。
发动机过热的危害
1)降低充气效率，使发动机功率下降； 2)早燃和爆燃的倾向加大，使零件因承受额外冲击性负荷而造成早期损坏； 3)运动件的正常间隙（热胀冷缩）被破坏，运动阻滞，磨损加剧，甚至损坏； 4)润滑情况恶化，加剧了零件的摩擦磨损； 5)零件的机械性能降低，导致变形或损坏。
冷却强度的调整方法： 一是改变流经散热器的空气流量和流速---自动风扇离合器，百叶窗开合 二是改变冷却液的流量和循环路线----节温器开启大小，水泵
电子风扇--独立驱动 由散热器上的温度控制热敏开关控制。 风扇转速与发动机工作温度以及空调是否工作对应。 发动机负荷减小，温度下降或空调关闭时，风扇电机会自动关闭停止工作。 当发动机工作温度达到限定值（如105°C）以上时，风扇电机会自动变为 高转速档。
发动机过冷的危害
1)进入气缸的混合气(或空气)温度太低，可燃混合气品质差（雾化差），使点火困难或燃烧迟 缓，导致发动机功率下降，燃料消耗量增加（热量流失过多，燃油凝结流进曲轴箱）。
2)燃烧生成物中的水蒸汽易凝结成水而与酸性气体形成酸类，加重了对机体和零件的侵蚀作用； 3)未汽化的燃料冲刷和稀释零件表面(气缸壁、活塞、活塞环等)上的油膜，使零件磨损加剧。 4)润滑油黏度增大，流动性差，造成润滑不良，加剧机件磨损，增大功率消耗
强制水冷系统工作原理
发动机冷却系统概述
3.水冷却系的大、小循环 (1)水冷却系的大循环：冷却水经水泵—水套—节温器—散热器，又经水泵压入 水套的循环，其水流路线长，散热强度大，称水冷却系的大循环。 (2)水冷却系的小循环：冷却水经水泵—水套—节温器后不经散热器，而直接由 水泵压入水套的循环，其水流路线短，散热强度小，称水冷却系的小循环。
管；7-膨胀水箱；8-散热器出气管；9补充水管；10-旁通管
热器受振动损坏。在散热器下水室的出水管上还有放水开关，必要时可将散热 器内的冷却水放掉。
纵流式散热器
横流式散热器 1-上水室；2-进水管；3-散热器芯；4-散热器盖； 5-下水室；6-出水管
汽车散热器
风扇
1).作用：提高流经散热器的空气 流速和流量，以增强散热器的散热 能力并冷却发动机附件。
2).安装位置：风扇多为轴流式， 装在发动机与散热器之间，与水泵 同轴驱动。风扇用螺钉安装在水泵 轴前端的皮带轮或凸缘盘上。
发动机冷却系统概述 二、冷却系统的形式及构成
1.发动机冷却形式
风冷式 小功率、军用、干旱地区
发动机冷却
水冷式
自然水冷 强制水冷
油冷式
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2.强制水冷式冷却系统
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发动机冷却系统概述
目前汽车发动机上基本采用强制循环式水冷却系统 组成：风扇(有的装风扇离合器)、水泵、水套(在气缸盖或气缸体上制出的夹层空间)、 散热器、百叶窗、节温器、膨胀箱/ 储液罐、水管、水温表和传感器（水温、液位）等。
润滑效果变差，摩擦损失及机件磨损加
封性，有利于防止漏气或漏油。
剧；容易使燃烧中的酸根和水蒸气结合 防锈蚀作用： 在零件表面形成油膜，对零件表面
成酸类物质，使气缸腐蚀磨损增加；燃
起保护作用，防止腐蚀生锈。
烧不良易形成积炭；不完全燃烧现象严 液压作用： 润滑油可用作液压油，起液压作用,
重，使排放污染增大。
2021/4/17
JSCC KFB
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发动机冷却系统概述
3(34蜡b9) K.节当式~温冷3节5却器温9K水器(7温的6℃度工~在作8原6℃理)之间时，大小循环
同时a.当进水行温(如低图于所3示49)。K(当76发℃动)时机，水主温阀达门完全关 闭34，9K旁(7通6℃阀)完左全右开时启，，石由蜡气逐缸渐盖变出成来液的态水，经体旁 通积管随直之接增进大入，水迫泵使，橡故胶称管小收循 缩环，。从由而于对水中只心是 在杆水下泵部和锥水面套产之生间向流上动的，推不力经 。过由散于热杆器的，上且端流 量固小定，，所故以中冷心却杆强对度冷却管的断面大多为扁圆形，它连通上、 下水室，是冷却水的通道。和圆形断面 的冷却管相比，不但散热面积大，而且 万一管内的冷却水结冰膨胀，扁管可以 借其横断面变形而避免破裂。采用散热 片不但可以增加散热面积，还可增大散 热器的刚度和强度。这种散热器芯强度 和刚度都好，耐高压，但制造工艺较复 杂，成本高。
当水的温度下降，冷却系中 产生的真空度达一定数值（一 般为0.099 ～ 0.087MPA）， 空气阀3即行开启，空气即从管 1进入冷却系，以防止水管及贮 水室被大气压瘪。
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换热介质
现代汽车发动机广泛使用封闭式冷却系，一般都使用加入防腐添加剂的防 冻液，它比普通自来水对冷却系金属的腐蚀性要小很多，并有利于提高散 热性能。封闭式冷却系，可保证发动机长时间不加冷却液，在使用中必须 保证密封才能收到效果。膨胀水箱内冷却液不能注满，加注1／2即可。使 用2年后放出过滤，调整成分和冰点后继续使用。如果冷却系加注的是自 来水，冬季如车辆露天停放，应在晚上将散热器和气缸体内的水放净，防 止冻坏散热器和发动机。冷却水流净后，再起动发动机运转1～2分钟，排 除水泵内存水，否则水泵内有水，会在水封处结冰，次日起发动机水封会 损坏，造成水泵漏水。
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管带式散热器芯 采用冷却管和散热带沿纵向间隔排列 的方式，散热带上的小孔是为了破坏 空气流在散热带上形成的附面层，使 散热能力提高。这种散热器芯散热能 力强，制造工艺简单，成本低，但结 构刚度不如管片式大，一般多为轿车 发动机采用，近年来在一些中型车辆 上也开始采用。
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水箱盖（压力盖）
发动机冷却系统概述
3.发动机工作温度不足：油耗加大，润滑系工况恶劣
1）启动初始
2）冬季
3）高寒地区