第七章 发动机冷却系
第一节 冷却系的组成及水路
一、冷却系的 功用,
使发动机在所有工况下都保持在适当的温度范围
内，防止发动机过热或过冷，并且在发动机冷起动后
使发动机迅速升温，尽可能缩短暖机时间。
二、发动机为什么不能在过热或过冷条件下正常工作？
发动机若过热，则其中运动机件将因高温膨胀而
破坏正常配合间隙，或因润滑油在高温下失效而 卡死 ；
各机件因高温导致 机械强度降低甚至损坏 ；发动机工
作过程因高温导致吸气量减少甚至燃烧不正常而使 发
动机动力性, 经济性指标下降 等，因此发动机不可以
在过热条件下工作。
发动机若过冷，则 散热损失增加,对 柴油机,机
油粘度较大,摩擦功率损失较大，导致 发动机动力性,
经济性指标也降低 ；对 汽油机,已汽化的燃油又凝结并
流到曲轴箱,稀释了机油而影响润滑，结果也使发动机
动力性、经济性指标下降，磨损加剧,因此，发动机也
不可在过冷条件下工作。
三、冷却系分类,
风冷和水冷两种,水冷却系一般指 强制循环水冷系,
汽车发动机就采用强制循环水冷却系统。水冷却系的最
大优点是 冷却强度高, 发动机内部和外部冷却较均匀,
冷却水路设计自由度大 等，最大缺点是 容易漏水, 需要
经常维修 等。
强制循环水冷系由 水泵 11,散热器 1,冷却风扇 12,节
温器 10,补偿水桶 3、发动机机体和气缸盖中的 水套 以及
其它附属装置组成，如图 7-1所示。
四、强制循环水冷却系统的组成,
冷却水在强制循环水冷系中的流动如图 7-2所示：
散热器底部经过冷却的冷却水经水
泵加压，经过分水管进入发动机机体的
冷却水套，吸热后向上流入气缸盖水套，
再次吸热后经节温器主阀门通过出水软
管进入散热器，对着散热器的冷却风扇
加速流经散热器芯的空气，促使热水加
速冷却，然后经进水软管被水泵有一定
真空度的进水口吸入 。
第二节 水冷却系主要部件的结构与工作原理
一、水泵
水泵的功用是对冷却水加压，加速冷却水在冷却系中
的循环流动。一般采用离心式水泵，与冷却风扇同轴，并
由风扇皮带轮带动旋转。
当水泵叶轮旋转时，水泵中
的冷却水在离心力作用下被甩
向叶轮边缘，同时产生一定的
压力，压力升高的冷却水从壳
体边缘出水管流出；在叶轮的
中心处，由于压力下降形成真
空，因此水泵的入水管设在此
处。
水泵的典型结构（ EQ6100-1
型发动机）如图 7-10所示。
1-水泵外壳； 2-叶轮；
3-夹布胶木密封垫圈；
6-水封皮碗； 7-弹簧；
8-衬垫； 9-泵盖；
10-水封座圈； 11-球轴承；
12-水泵轴； 13-半圆键；
14-凸缘盘； 15-轴承卡环；
16-隔离套筒； 17-滑脂嘴；
18-水封环； 19-管接头。
图 7-10 EQ6100-1型发
动机离心式水泵
7-11
二、散热器
1、散热器分纵流式和横流式两种，大多数轿车采用横流
式，其主要组成部分分为上储水室和下储水室、散热器芯。
上储水室顶部有加水口，用散热器盖盖住。
2、散热器芯主要分两种：管片式和管带式。如图示。
传统的散热器芯由黄铜制造，近年来更多的用铝制造，
有些散热器的进出水室由复合塑料制造，大大减轻了重
量。
3、散热器盖在强制循环水冷系中很重要,首
先，它要将水冷系密封住,以防冷却水溅出；
其次，散热器盖具有空气 -蒸汽阀的功用，当
水冷系过热而使水蒸气多时，冷却系统压力
过高，可能导致散热器芯涨破，此时散热器
盖中的蒸汽阀打开，多余的水蒸气经溢流管
流入补偿水桶；当水冷系过冷而使水蒸气凝
结，冷却系统压力过低，可能导致散热器芯
压瘪而破裂，此时散热器盖中的空气阀打开，
冷空气补充入冷却系统。因此,散热器盖还
使密封加压的水冷系压力稳定 。
加压后的冷却系统压力可提高 98~196kPa，系统中水
的沸点可高达 120oc,从而扩大了散热器与周围空气的温
差，提高了散热器的换热效率。
三、节温器
1、节温器是控制冷却水流动路径的阀门。其作用是根据冷却水
温的高低，打开或关闭冷却水通向散热器的通道,调节冷却系统
的冷却强度 。
2、节温器结构与工作原理
节温器分蜡式节温器与折叠式
节温器两种。
蜡式节温器又分单阀型与双阀型，
如图 7-16所示是东风 EQ6100-1
型发动机单阀型蜡式节温器结构
示意图。推杆 3的上端固定于支
架 1的中心处，下端插入胶管 5的
中心孔中。胶管与节温器外壳 7
之间形成的腔体内装满精致石蜡
4。常温时，石蜡呈固态，弹簧 8
将主阀门 2推向上方，使之压紧
在阀座上，主阀门关闭，副阀门
6上移而开启，来自发动机气缸
盖出水口的冷却水，经水泵又流回气
缸体水套中，进行小循环冷却方式。
当发动机水温低于 76oc时，节温器主
阀门关闭，副阀门打开，冷却水不流
经散热器，只是在水套与水泵之间循
环，称为发动机的小循环冷却方式,
可加快冷起动后暖机过程。
当发动机水温升高时，石蜡逐渐变成
液态，其体积膨胀，迫使胶管压缩，
而对推杆锥状端头产生向上举力，但
推杆上端固定，因此其反作用力迫使
胶管、节温器外壳向下移动，主阀门
逐渐开大，副阀门逐渐关小。当发动
机水温高于 76oc时，主阀门开启,水
温超过 86 oc时，主阀门完全打开，副
阀门完全关闭。此时来自气缸盖出水
口的冷却水沿出水管全部进入散热器，
称为发动机的大循环冷却方式。
折叠式节温器的
结构与工作原理
示意图如图所示。
（支架 7固定不动，
阀座 4、外壳 9固
定不动，黄铜制
成的折叠式波纹
筒内装有易挥发
的乙醚，主阀门 5
与侧阀门 2可随折
叠式波纹筒的伸
缩而上下移动）
一般水冷系的冷却水都是 由机体流进, 从气缸
盖流出 。 大多数节温器布置在气缸盖出水管路中,
如前所述。这种布置方式的优点是结构简单,容
易排除水冷系中的气泡 。其缺点是 节温器在工作
时会产生振荡现象 。例如，在冬季起动发动机时，
由于冷却水温度低，节温器关闭。冷却水在进行
小循环时，温度很快升高，节温器开启。 与此同
时，散热器内的低温冷却水流入机体,使冷却水
又冷了下来，节温器重新关闭，等到冷却水再度
升高，节温器又再次打开，直到全部冷却水的温
度稳定之后，节温器才趋于稳定不再反复开闭。
这种现象称为 节温器的振荡现象 。当出现这种现
象时，将增加汽车的燃油消耗量。
为避免节温器
工作时的振荡现象，
可以 将节温器布置
在散热器的出水管
路中 。这种布置方
式可以减轻或消除
节温器振荡想象，
并能精确地控制冷
却水温度，但其结
构复杂，成本较高，
多用于高性能的轿
车发动机，如下图
所示。
暖风机 发动机
水泵 节温器
节温器损坏（如节温器壳体破损）时会导致
乙醚或石蜡漏失，发动机会因过热而开锅。此
外，发动机过热的原因也可能是驱动水泵叶轮
旋转的冷却风扇皮带出现打滑现象，造成水泵、
冷却风扇的工作能力下降，需要经常调整。
发动机因过热而开锅时，切不可将散热器
盖马上打开补充冷却水，因为密封加压的强制
循环水冷系的压力高于环境大气压力，冷却系
中冷却水的沸点高于 100oc，如果立刻将高于
100oc的冷却系压力降低至环境大气压力，冷却
系中的热水立即沸腾，大量的热蒸汽涌出会烫
伤人。
第一节 冷却系的组成及水路
一、冷却系的 功用,
使发动机在所有工况下都保持在适当的温度范围
内，防止发动机过热或过冷，并且在发动机冷起动后
使发动机迅速升温，尽可能缩短暖机时间。
二、发动机为什么不能在过热或过冷条件下正常工作？
发动机若过热，则其中运动机件将因高温膨胀而
破坏正常配合间隙，或因润滑油在高温下失效而 卡死 ；
各机件因高温导致 机械强度降低甚至损坏 ；发动机工
作过程因高温导致吸气量减少甚至燃烧不正常而使 发
动机动力性, 经济性指标下降 等，因此发动机不可以
在过热条件下工作。
发动机若过冷，则 散热损失增加,对 柴油机,机
油粘度较大,摩擦功率损失较大，导致 发动机动力性,
经济性指标也降低 ；对 汽油机,已汽化的燃油又凝结并
流到曲轴箱,稀释了机油而影响润滑，结果也使发动机
动力性、经济性指标下降，磨损加剧,因此，发动机也
不可在过冷条件下工作。
三、冷却系分类,
风冷和水冷两种,水冷却系一般指 强制循环水冷系,
汽车发动机就采用强制循环水冷却系统。水冷却系的最
大优点是 冷却强度高, 发动机内部和外部冷却较均匀,
冷却水路设计自由度大 等，最大缺点是 容易漏水, 需要
经常维修 等。
强制循环水冷系由 水泵 11,散热器 1,冷却风扇 12,节
温器 10,补偿水桶 3、发动机机体和气缸盖中的 水套 以及
其它附属装置组成，如图 7-1所示。
四、强制循环水冷却系统的组成,
冷却水在强制循环水冷系中的流动如图 7-2所示：
散热器底部经过冷却的冷却水经水
泵加压，经过分水管进入发动机机体的
冷却水套，吸热后向上流入气缸盖水套，
再次吸热后经节温器主阀门通过出水软
管进入散热器，对着散热器的冷却风扇
加速流经散热器芯的空气，促使热水加
速冷却，然后经进水软管被水泵有一定
真空度的进水口吸入 。
第二节 水冷却系主要部件的结构与工作原理
一、水泵
水泵的功用是对冷却水加压，加速冷却水在冷却系中
的循环流动。一般采用离心式水泵，与冷却风扇同轴，并
由风扇皮带轮带动旋转。
当水泵叶轮旋转时，水泵中
的冷却水在离心力作用下被甩
向叶轮边缘，同时产生一定的
压力，压力升高的冷却水从壳
体边缘出水管流出；在叶轮的
中心处，由于压力下降形成真
空，因此水泵的入水管设在此
处。
水泵的典型结构（ EQ6100-1
型发动机）如图 7-10所示。
1-水泵外壳； 2-叶轮；
3-夹布胶木密封垫圈；
6-水封皮碗； 7-弹簧；
8-衬垫； 9-泵盖；
10-水封座圈； 11-球轴承；
12-水泵轴； 13-半圆键；
14-凸缘盘； 15-轴承卡环；
16-隔离套筒； 17-滑脂嘴；
18-水封环； 19-管接头。
图 7-10 EQ6100-1型发
动机离心式水泵
7-11
二、散热器
1、散热器分纵流式和横流式两种，大多数轿车采用横流
式，其主要组成部分分为上储水室和下储水室、散热器芯。
上储水室顶部有加水口，用散热器盖盖住。
2、散热器芯主要分两种：管片式和管带式。如图示。
传统的散热器芯由黄铜制造，近年来更多的用铝制造，
有些散热器的进出水室由复合塑料制造，大大减轻了重
量。
3、散热器盖在强制循环水冷系中很重要,首
先，它要将水冷系密封住,以防冷却水溅出；
其次，散热器盖具有空气 -蒸汽阀的功用，当
水冷系过热而使水蒸气多时，冷却系统压力
过高，可能导致散热器芯涨破，此时散热器
盖中的蒸汽阀打开，多余的水蒸气经溢流管
流入补偿水桶；当水冷系过冷而使水蒸气凝
结，冷却系统压力过低，可能导致散热器芯
压瘪而破裂，此时散热器盖中的空气阀打开，
冷空气补充入冷却系统。因此,散热器盖还
使密封加压的水冷系压力稳定 。
加压后的冷却系统压力可提高 98~196kPa，系统中水
的沸点可高达 120oc,从而扩大了散热器与周围空气的温
差，提高了散热器的换热效率。
三、节温器
1、节温器是控制冷却水流动路径的阀门。其作用是根据冷却水
温的高低，打开或关闭冷却水通向散热器的通道,调节冷却系统
的冷却强度 。
2、节温器结构与工作原理
节温器分蜡式节温器与折叠式
节温器两种。
蜡式节温器又分单阀型与双阀型，
如图 7-16所示是东风 EQ6100-1
型发动机单阀型蜡式节温器结构
示意图。推杆 3的上端固定于支
架 1的中心处，下端插入胶管 5的
中心孔中。胶管与节温器外壳 7
之间形成的腔体内装满精致石蜡
4。常温时，石蜡呈固态，弹簧 8
将主阀门 2推向上方，使之压紧
在阀座上，主阀门关闭，副阀门
6上移而开启，来自发动机气缸
盖出水口的冷却水，经水泵又流回气
缸体水套中，进行小循环冷却方式。
当发动机水温低于 76oc时，节温器主
阀门关闭，副阀门打开，冷却水不流
经散热器，只是在水套与水泵之间循
环，称为发动机的小循环冷却方式,
可加快冷起动后暖机过程。
当发动机水温升高时，石蜡逐渐变成
液态，其体积膨胀，迫使胶管压缩，
而对推杆锥状端头产生向上举力，但
推杆上端固定，因此其反作用力迫使
胶管、节温器外壳向下移动，主阀门
逐渐开大，副阀门逐渐关小。当发动
机水温高于 76oc时，主阀门开启,水
温超过 86 oc时，主阀门完全打开，副
阀门完全关闭。此时来自气缸盖出水
口的冷却水沿出水管全部进入散热器，
称为发动机的大循环冷却方式。
折叠式节温器的
结构与工作原理
示意图如图所示。
（支架 7固定不动，
阀座 4、外壳 9固
定不动，黄铜制
成的折叠式波纹
筒内装有易挥发
的乙醚，主阀门 5
与侧阀门 2可随折
叠式波纹筒的伸
缩而上下移动）
一般水冷系的冷却水都是 由机体流进, 从气缸
盖流出 。 大多数节温器布置在气缸盖出水管路中,
如前所述。这种布置方式的优点是结构简单,容
易排除水冷系中的气泡 。其缺点是 节温器在工作
时会产生振荡现象 。例如，在冬季起动发动机时，
由于冷却水温度低，节温器关闭。冷却水在进行
小循环时，温度很快升高，节温器开启。 与此同
时，散热器内的低温冷却水流入机体,使冷却水
又冷了下来，节温器重新关闭，等到冷却水再度
升高，节温器又再次打开，直到全部冷却水的温
度稳定之后，节温器才趋于稳定不再反复开闭。
这种现象称为 节温器的振荡现象 。当出现这种现
象时，将增加汽车的燃油消耗量。
为避免节温器
工作时的振荡现象，
可以 将节温器布置
在散热器的出水管
路中 。这种布置方
式可以减轻或消除
节温器振荡想象，
并能精确地控制冷
却水温度，但其结
构复杂，成本较高，
多用于高性能的轿
车发动机，如下图
所示。
暖风机 发动机
水泵 节温器
节温器损坏（如节温器壳体破损）时会导致
乙醚或石蜡漏失，发动机会因过热而开锅。此
外，发动机过热的原因也可能是驱动水泵叶轮
旋转的冷却风扇皮带出现打滑现象，造成水泵、
冷却风扇的工作能力下降，需要经常调整。
发动机因过热而开锅时，切不可将散热器
盖马上打开补充冷却水，因为密封加压的强制
循环水冷系的压力高于环境大气压力，冷却系
中冷却水的沸点高于 100oc，如果立刻将高于
100oc的冷却系压力降低至环境大气压力，冷却
系中的热水立即沸腾，大量的热蒸汽涌出会烫
伤人。
