本溪昌達職業技術培訓學校
授課教案首頁
課程汽車發動機構造與維修教師: 時間：
一、複習提問
1.配氣相位的定義。
2.氣門早開晚關的優點。
二、匯入新課
發動機在工作時必須穩定在一定的範圍，冷卻系功用就是保證發動機在適宜的溫度下工作。
三、新課講授
一)、冷卻系的功用和分類
1.功用
發動機工作時，由於燃料的燃燒，氣缸內氣體溫度可高達2200～2800k。使發動機的零件溫度公升高，特別是高溫氣體接觸的零件，如不及時的冷卻則難以保證發動機正常工作，發動機過熱或過冷都會給發動機帶來危害。冷卻系功用就是保證發動機在適宜的溫度下工作。
汽車發動機是由熱能轉變為機械能的機器。然而，發動機卻應用了熱能的三分之一，其餘熱量的大部分為排氣所帶走，剩餘的則被發動機零部件吸收。
發動機的冷卻必須適度。如果發動機冷卻不足，由於氣缸充氣量減少和燃燒不正常，發動機功率下降，且發動機零件也會因潤滑不良而加速磨損。但如果冷卻過度，則一方面由於熱量散失過多，使轉變為有用功的熱量減少，而另一方面由於混合氣與冷氣缸壁接觸，使其中原已汽化的燃油又凝結並流到曲軸箱，使磨損加劇。
2冷卻系統的分類
汽車發動機常見的冷卻方式有兩種，即水冷卻和風冷卻。大多數發動機採用水冷卻。
二)、冷卻液
1.冷卻水的選擇
發動機用的冷卻用水，最好是軟水(含礦物質少的水)。因為用硬水易產生水垢而堵塞道，破壞水的冷卻迴圈，使氣缸體、氣缸蓋傳熱效果差，發動機容易產生過熱。雨水為軟水，將其過濾，清除雜質便可使用。
發動機使用硬水時，需經軟化處理，簡單方法是將1l硬水加入碳酸鈉(純鹼)0.5～1.5g或加入氫氧化鈉(燒鹼)0.
5～0.88g。加人10％的重鉻酸鈉(紅礬)溶液30～50ml也可。
2．冷卻液
冬季使用冷卻水，要防凍冰。為降低冷卻水的冰點，適應冬季行車需要，可在冷卻水中加入適量的乙二醇或丙二醇。當乙醇的加入量為50％時，冰點可降至243k(–30℃)。
目前汽車上已普遍使用配製好的冷卻液。乙二醇冷卻液有一定的毒性，使用中應注意，切勿吸人口中，以免中毒。
3.冷卻液在使用過程中，應注意下列事項：
(1)冷卻液內只准加入同種冷卻液新增劑。
(2)冷卻液及其新增劑均為有毒物質，應置於安全場所。
(3)冷卻液的使用濃度(體積比)為40%-60%。否則，影響防凍效能。
(4)放出的冷卻液不宜再使用，並妥善處理。
(5)更換缸蓋、缸墊、散熱器等，就必須更換冷卻液。
(6)發動機熱態時，冷卻系內仍處於高溫高壓狀態。因此，此時切勿開啟水箱蓋以防燙傷。
(7)發現冷卻液大量損耗，則必須待發動機處於冷態時，方可新增冷卻液，以免損壞發動
(8)緊急情況下若加入純水，則須盡快新增冷卻液新增劑，使冷卻液濃度恢復正常狀態。
(9)冬季來臨前應檢查冷卻液濃度，並按規定調配濃度，保證冷卻液具有足夠的防凍能力。
三).水冷系組成及工作原理
水冷卻系統具有冷卻可靠、布置緊湊、雜訊小、使用方便等優點。在汽車發動機上應用較為廣泛，水冷卻系統主要由水箱、風扇、水幫浦、水管、水套、節溫器和水溫監測、控制裝置等組成。
水冷系主要部件是由水套、水幫浦、風扇、散熱器、導風圈、水管、水溫表、感溫管、節溫器和百葉窗等組成。
四).水冷系主要零部件
1.膨脹水箱
膨脹水箱，其上部是乙個較細的軟管與水箱的加水管相連，底部通過水管與水幫浦的進水管相連線，通常為至少高於散熱器。膨脹水箱多半透明材料（如塑料）製成。
透過箱體可以直接方便的觀察到液面的高度，無需開啟散熱器蓋。
膨脹水箱的作用是把冷卻系統變成永久封閉系統，減少了冷卻液的損失，避免空氣不斷地進入，該系統內造成氧化、穴蝕、使冷卻系中水、氣分離，保持系統內壓力穩定，提高水幫浦的幫浦水量。
2.散熱器
散熱器主要是由上貯水室1、下貯水室5和散熱器芯(包括冷卻管和散熱帶)組成。
管片式散熱器由許多冷卻管和散熱片組成。冷卻管是焊接在上、下貯水室之間的直管，是冷卻液的通道。當空氣吹過冷卻管的外表面時，從而使管內流動的冷卻液得到冷卻。
冷卻管大多採用扁圓形斷面，因為扁管與圓管相比，在容積相同的情況下具有較大的散熱面積；當管內的水凍結膨脹時，扁管可以借其橫斷面變形而免於破裂。為了進一步提高散熱效果，在冷卻管外面橫向套裝了很多金屬薄片(散熱片)來增加散熱面積，同時增加了整個散熱器的剛度和強度。
管帶式散熱器，其中散熱帶與冷卻管相間排列。散熱帶呈波紋狀，為了提高散熱能力，在散熱帶上一般開有形似百葉窗的縫孔，用來破壞空氣流在散熱帶表面上附麵層，從而提高散熱能力。這種散熱器芯與管片式相比，具有散熱能力較強，製造工藝簡單，質量小，成本低等優點，但結構剛度不如管片式好，一般在使用條件較好的轎車上得到廣泛採用。
隨著我國道路條件的改善，這種管帶式管芯在中型貨車上也開始採用。
散熱器芯一般多用導熱性好的黃銅、鋁或鋁錳合金製造。為了節省銅，近來鋁製散熱器有很大發展。
常見水冷系的散熱器蓋具有自動閥門，發動機熱狀態正常時，閥門關閉，將冷卻系與大氣隔開，防止水蒸氣逸出，使冷卻系內的壓力稍高於大氣壓力，從而可增高冷卻液的沸點，防止冷卻系發生「開鍋」現象。但如果冷卻系中水蒸氣過多，將使冷卻系壓力過大，可能導致散熱器破裂。因此必須在加水口處設定排出水蒸水的通道。
因而在冷卻系內壓力過高或過低時，自動閥門則開啟以使冷卻系與大氣相通。
轎車的散熱器蓋的蒸汽閥開啟壓力可達0.1mpa，而水的沸點可公升高至120℃。顯然，這種散熱器與環境空氣溫差大，故散熱能力較強。
3.風扇
風扇—般安裝在散熱器後面，並與水幫浦同軸。風扇的作用是提高流經散熱器的空氣流速和流量，以增強散熱器的散熱能力。
風扇常用的材料是鋼板，經沖壓成形。近年來為簡化工藝、降低成本，已開始在轎車上使用整體壓鑄成的尼龍風扇，也有用鋁合金板製作的．如奧迪轎車和依維柯輕型汽車的發動機冷卻風扇即採用高強度工程塑料注塑而成。風扇葉片的數量一般是4～6片，大多數採用螺旋槳式風扇。
橫斷面多為弧形，也有鑄成翼形斷面的，如圖7-10所示。葉片應與風扇旋轉平面安裝成一定的傾斜角(一般為30°～45°)。為減少葉片旋轉時的振動和噪音，葉片之間的夾角不是均勻排列的。
有些汽車發動機風扇的葉片，將外緣端部沖壓成彎曲狀以增加風量。為提高風扇的效率，減少空氣回流現象，在風扇的圓周外裝—圓形擋風圈。目前應用較多、較先進的風扇是帶有輔助葉片的導流風扇在葉片表面鑄有凸起其優點是增加空氣的徑向流量，防止在葉片表面產生附麵層和渦流現象，改善了冷卻效能，降低了噪音。
風扇和發電機一般同時由曲軸帶輪通過三角皮帶驅動，如圖7-11所示。—般將發電機的支架作成可移動式，以調節皮帶的張緊度。皮帶過鬆，將引起皮帶相對帶輪打滑，使風扇的扇風量減少，發動機過熱及發電機的發電效率下降；皮帶過緊，將增加發電機軸承的磨損。
因此要求皮帶必須保持合適的鬆緊度，一般用大拇指以30～50n的力，按下皮帶產生10～15mm的撓度為宜，
4.水幫浦
水幫浦的作用是強制冷卻水在冷卻系統中進行迴圈。汽車發動機廣泛採用離心式水幫浦，
離心式水幫浦的工作原理是當葉輪旋轉時，水幫浦中的水被葉輪帶動一起旋轉，並在本身離心力的作用下，甩向葉輪的邊緣，然後沿水幫浦殼內腔與葉輪成切線方向的出水管壓送到氣缸體的水套中：與此同時，葉輪中心處壓力降低，散熱器下貯水箱的水便從進水管被吸到葉輪中心部位。
離心式水幫浦的優點：結構簡單、體積小、出水量大、結構簡單、維修方便。另外，當水幫浦由於故障而停止工作時，也並不妨礙冷卻水在冷卻系內的自然迴圈。
五).水冷卻強度的調節裝置
為使汽車適應不同環境條件的變化**速、負荷、環境、氣候），要求能夠調節冷卻系的冷卻強度，保證發動機經常在最佳的溫度狀況下工作。
在冷卻系統中調節冷卻強度採取的措施是：改變通過散熱器的空氣流量和改變冷卻水的流量。
利用百葉窗和各種自動風扇離合器來實現改變通過散熱器的空氣流量。近年來在汽車發動機上採用各種自動式(如矽油式、機械式和電磁式)風扇離合器，控制風扇的扇風量以改變冷卻強度。風扇離合器是根據發動機的溫度自動控制風扇的轉速，以達到改變通過散熱器的空氣流量的目的。
利用節溫器來控制通過散熱器冷卻水的流量。節溫器裝在冷卻水迴圈的通路中，一般裝在氣缸蓋出水口處，
1.百葉窗
百葉窗和保溫簾是起到調節進風量作用的，二者不是同時設定的。駕駛員可以通過駕駛室裡的拉桿和與之相連的拉索來操縱百葉窗或保溫簾的開度。當環境溫度較低（如冬天)或冷卻水溫度過低時，可以減小百葉窗或保溫簾的開度；當環境溫度較高(如夏天。
，或冷卻水溫過高時，可以增大百葉窗或保溫簾的開度。
2.矽油風扇離合器
矽油風扇離合器的優點：功率損失小，燃油消耗率低，雜訊小，還可以延長發動機的使用壽命。解放ca6102型汽油發動機也採用了矽油風扇離合器。
靈敏度較高，結構簡單，工作可靠，易於維修。
3.電磁風扇離合器
電磁風扇離合器的工作過程：當冷卻水溫度低於92℃時，水溫感應開關的電路不通，線圈2不通電，離合器處於分離狀態；當水溫超過92℃時，水溫感應開關的電路自動接通，線圈2通電，電磁殼體吸引銜鐵環將摩擦片壓緊，離合器處於接合狀態。
4.蠟式節溫器
蠟式節溫器的工作原理是：當溫度公升高時，節溫器外殼中的石蠟由固體變為液體，體積增大，在外殼容積不能增大的情況下，石蠟擠壓橡膠套，橡膠套收縮將反推桿向外推，因反推桿固定在支架上不能移動，只能使外殼壓縮彈簧向下移動並帶動閥門下行，成為圖7—22所示的開啟狀態；當溫度下降，石蠟變為固體收縮，橡膠套恢復原形，在彈簧作用下關閉閥門。
四、課後小結
1.掌握水冷卻系統的組成和工作原理
2.了解風冷卻系統的組成構造、拆裝、檢測
五、作業布置：
1.冷卻系的作用與組成。
2.冷卻液的幾種迴圈路線是怎樣的？與水溫有什麼關係？
發動機冷卻系工作頁
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