汽油机 柴油机 冷却系统

2026/1/21 7:17:31

另一种是改变冷却液的循环流量和循环范围。 (1)改变通过散热器的空气流量

通常利用百叶窗(fan blind)和各种自动风扇离合器(fan clutch)来实现改变通过散热器的空气流量。

百叶窗是调节空气流量并防止冬季冻坏水箱,多用人工调节,也有采用自动调节装置的。

风扇离合器是置于风扇传动机构中的离合机构,可根据发动机的温度自动控制风扇的转速,调节扇风量以达到改变通过散热器的空气流量,它不仅能减少发动机的功率损失,节省燃油,而且还能提高发动机的使用寿命,降低发动机的噪声。常见的风扇离合器形式有硅油风扇离合器、机械式风扇离合器、电磁风扇离合器及液力偶合器等。硅油风扇离合器应用的比较广泛。 硅油风扇离合器

硅油风扇离合器由主动板、从动板、双金属感温器及壳体等构成。风扇装于壳体上。从动板与壳体之间的空间为工作腔,从动板与前盖之间为贮油腔,硅油存于其中。从动板上有进油孔,由感温阀片和双金属感温器控制。从动板外缘有一个由球阀控制的回油孔。冷却水温较低时,通过散热器的空气温度不高,进油孔关闭,贮油腔的硅油不能进入工作腔,离合器分离。冷却水温较高时,双金属感温器受热变形,从而带动阀片轴和阀片转过一定角度,将进油孔打开,硅油进入工作腔,由于硅油粘度大,主动板通过硅油带动壳体和风扇一起转动,使风扇转速迅速升高。 (2)改变通过散热器的冷却水的流量

通常利用节温器(thermostat)来控制通过散热器冷却水的流量。节温器装在冷却水循环的通路中(一般装在气缸盖的出水口),根据发动机负荷大小和水温的高低自动改变水的循环流动路线,以达到调节冷却系统的冷却强度。节温器有蜡式和乙醚膨胀筒式两种,目前多数发动机采用蜡式节温器。 蜡式节温器

蜡式节温器在橡胶管和感应体之间的空间里装有石蜡,为提高导热性,石蜡中常掺有铜粉或铝粉。常温时,石蜡呈固态,阀门压在阀座上。这时阀门关闭通往散热器的水路,来自发动机缸盖出水口的冷却水,经水泵又流回气缸体水套中,进行小循环。当发动机水温升高时,石蜡逐渐变成液态,体积随之增大,迫使橡胶管收缩,从而对反推杆上端头产生向上的推力。由于反推杆上端固定,故反推杆对橡胶管、感应体产生向下反推力,阀门开启,当发动机水温达到80℃以上时,阀门全开,来自气缸盖出水口的冷

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却水流向散热器,而进行大循环。 膨胀筒式节温器

膨胀筒式节温器是由具有弹性的、折叠式的密闭圆筒(用黄铜制成),内装有易于挥发的乙醚。主阀门和侧阀门随膨胀筒上端一起上下移动。膨胀筒内液体的蒸气压力随着周围温度的变化而变化,故圆筒高度也随温度而变化。

当发动机在正常热状态下工作时,即水温高于80℃,冷却水应全部流经散热器,形成大循环。此时节温器的主阀门完全开启,而侧阀门将旁通孔完全关闭;当冷却水温低于70℃时,膨胀筒内的蒸汽压力很小,使圆筒收缩到最小高度。

主阀门压在阀座上,即主阀门关闭,同时侧阀门打开,此时切断了由发动机水套通向散热器的水路,水套内的水只能由旁通孔(bypass hole)流出经旁通管进入水泵,又被水泵压入发动机水套,此时冷却水并不流经散热器,只在水套与水泵之间进行小循环,从而防止发动机过冷,并使发动机迅速而均匀地热起来;当发动机的冷却水温在70-80℃范围内,主阀门和侧阀门处于半开闭状态,此时一部分水进行大循环,而另一部分水进行小循环。

风冷却系统

风冷却系统是利用高速空气流直接吹过气缸盖和气缸体的外表面,把从气缸内部传出的热量散发到大气中去,以保证发动机在最有利的温度范围内工作。

发动机气缸和气缸盖采用传热较好的铝合金铸成,为了增大散热面积各缸一般都分开制造,在气缸和气缸盖表面分布许多均匀排列的散热片,以增大散热面积,利用车辆行驶时的高速空气流,把热量吹散到大气中去。 由于汽车发动机功率较大,需要冷却的热量较多,多采用功率、流量较大的轴流式风扇以加强发动机的冷却。为了有效地利用空气流和保证各缸冷却均匀,在发动机上装有导流罩和分流板和气缸导流罩。

虽然风冷却系统与水冷却系统比较,具有结构简单、重量轻、故障少,无需特殊保养等优点,但是由于材料质量要求高,冷却不够均匀,工作噪音大等缺点,目前在汽车上很少使用。

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汽车发动机是将热能转变为机械能的机器。在可燃混合气的燃烧过程中,气缸内气体温度高达2073-2375K,为保证发动机正常工作,必须对这些在高温条件下工作的机件加以适度地冷却。

发动机冷却系统包括了水泵、冷却风扇散热器及相关组件。其中冷却风扇将消耗发动机功率的5%-8%左右,最大时约占发动机功率的10%。为了降低风扇功率消耗,减少噪声和磨损,防止发动机过冷,降低污染,节约燃料,目前的先进发动机上多采用风扇离合器来驱动风扇。

自博格华纳于上世纪发明

世界上第一台硅油风扇离合器以来,冷却风扇的节能技术逐渐被提上议程并被各大OEM厂商所关注。汽车发动机冷却风扇的发展主要经历了固定风扇-硅油离合器驱动风扇-电子控制型硅油离合器驱动风扇的历程。

电子控制型离合器不同于传统的双金属感温控制模式直接读取发动机控制模块ECU信号,由离合器内部电磁阀根据发动机各部位温度传感器所提供的信息控制冷却风扇的转速。从而达到更为精确、迅速的反应。在降低系统噪音节约能耗方面比同类感温产品有着显著的提高。电子硅油离合器主要应用在欧3排放及以上的高档大型客车、卡车及部分工程机械车辆。

图1左侧为双金属感温式离合器的热信号传递过程。冷却液经过散热器,并与流经散热器的冷气流进行热交换。感温式离合器前端的双金属片在感受到气流温度后开始产生形变,并驱动离合器内部的阀片打开或关闭离合器,从而达到控制风扇转速的目的。图1右侧则为电子控制型硅油离合器

的控制信号线路。安装在散热器内的温度传感器直接感受冷却液的温度,并传送至发动机控制单元ECU,ECU经逻辑模块判断后,发出相应的PWM信号,PWM控制电子硅油离合器内的螺线管开关,驱动离合器内部的阀片打开或关闭离合器。

据博格华纳热能系统欧洲技术中心测试,采用电子控制硅油风扇离合器技术的冷却系统,与固定风扇冷却系统相比,可减少消耗发动机功率4.2%,与采用传统双金属感温硅油离合器技术的冷却系统相比,可减少消耗发动机功率1.2%。更快的反映速度,更精确的控制风扇转速,更低的功率,更高效的燃

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油经济性,更具挑战的系统布局适应性,这一切将开启汽车冷却系统风扇驱动技术新的篇章。

简介:1.采用风扇离合器的目的:风扇是发动机功率的消耗者,最大时约为发动机功率的10%。为了降低风扇功率消耗,减少噪声和磨损,防止发动机过冷,降低污染,节约燃料,多采用风扇离合器。

2.硅油风扇离合器的结构

硅油风扇离合器由前盖、壳体、主动板、从动板、阀片、主动轴、双金属感温器、阀片轴、轴承、风扇等组成。如下图所示。

前盖、壳体和从动板用螺钉组成一体,通过轴承装在主动轴上。风扇装在壳体上。从动板与前盖之间的空腔为贮油腔,其内装有硅油(油面低于轴中心线),从动板与壳体之间的空腔为工作腔。主动板与主动轴固定连接,主动轴与水泵轴连接。从动板上有进油孔A,平时由阀片关闭,若偏转阀片,则进油孔即可打开。阀片的偏转螺旋双金属感温器控制,从动板上有凸台限制阀片最大偏转角。双金属感温器的外端固定在前盖上,内端卡在阀片轴的槽内。从动板外缘有回油孔B,中心有漏油孔C,以防静态时从阀片轴周围泄漏硅油。

3.硅油风扇离合器的工作原理

①当发动机冷起动或小负荷下工作时,冷却水及通过散热器的气流温度不高,进油孔被阀片关闭,工作腔内无硅油,离合器处于分离状态。主动轴转动时,仅仅由于密封毛毡圈和轴承的摩擦,使风扇随同壳体在主动轴上空转打滑,转速极低。②当发动机负荷增加时,冷却液和通过散热器的气流温度随之升高,感温器受热变形而带动阀片轴及阀片转动。当流经感温器的气流温度超过338K(65℃)时,进油孔被完全打开,于是硅油从贮油腔进入工作腔。硅油十分粘稠,主动板即可利用硅油的粘性带动壳体和风扇转动。此时风扇离合器处于接合状态,风扇转速迅速提高。为不使工作腔中的硅油温度过高,粘度下降,使硅油在壳体内不断循环。由于主动板转速高于从动板,因此受离心力作用从

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