第五章 冷却系
第一节 概述
一、冷却系的作用
保持发动机在最适
宜的温度范围内工作 。
二、发动机过热或过冷的危害
过热
(1)降低充气效率, 使发动机功率下降；
(2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。
过冷
(1)进入气缸的混合气 (或空气 )温度太低, 可燃
混合气品质差, 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；
(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。
三,发动机的冷却方式
根据冷却介质的不同，发动机的冷却方
式有 风冷式 和 水冷式 两种。
(1)水冷式特点
1)以水为冷却介质, 热量先由机件传给水,
靠水的流动把热量带走而散入大气 。 散热
后的水再重新流回到受热机件处 。
2)水路和冷却强度可适当调节, 能较好保
持发动机的正常工作温度 。
3)可用热水预热发动机, 便于冬季起动 。
(2)风冷式特点
利用风扇将高温零件的热
量直接散入大气。
无须加水，无漏水故障。
四、组成,
风扇、水泵、水套、散热器、百叶窗、节温
器、水管、水温表和传感器等。
五、工作情况,强制循环式水冷却系是用
水泵把该系统的冷却液加压，使之在水套中
流动，冷却水从气缸壁吸收热量，温度升高，
热水向上流入气缸盖，继而从缸盖流出并进
入散热器。
由于风扇的强力抽吸作用，空
气从前向后高速流过散热器，不断
地将流经散热器的水的热量带走。
冷却了的水由水泵从散热器底部重
新泵入水套。水在冷却系中不断循
环。为了控制冷却水温度，冷却系
中设有冷却强度调节装置，如百叶
窗、节温器和风扇离合器等。
六、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 。
冷却水大循环动画
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 。
冷却水小循环动画
第二节 水冷却系主要机件
的构造和工作情况
一、冷却装置
(一 )散热器
作用,将水套出来的热水自上而下或横向的
分成许多小股并将其热量散给周围的空气。
1,结构
散热器由上水室, 下水
室, 散热器芯等组成 。
上水室装有散热器的热
水管, 通过橡胶管与气缸
盖出水管连接；上水室上
部有加水管, 加水管口一
般装泄气管 。 当冷却水沸
腾时, 水蒸汽可以从此排
出 。 加装防冻液的冷却系,
此管接膨胀水箱 。
下水室有出水管, 用软管
与水泵的进水口连接,
两水室之间焊接散热器芯
管 。
泄气管
2、类型
（ 1） 芯管有 管片式 和
管带式
（ 2） 芯管材料：耐腐
蚀、导热性好的 铜 或
铝
（ 2） 散热器盖安装在
加水口上。散热器盖
上带有蒸汽 — 空气阀。
使冷却系的压力高于
大气压力，冷却水的
沸点有所提高。
蒸汽阀 一般在散热器
内压力达到
126kPa~137kPa时，阀
门开启，部分水蒸汽
经泄气管排入大气，
避免损坏散热器。
蒸汽阀 一般在散热器内压力达到 126kPa~137kPa
时，阀门开启，部分水蒸汽经泄气管排入大气，
避免损坏散热器。
空气阀 在散热器内
气压降到
99kPa~87kPa时，空
气阀打开，散热器与
大气相通，防止散热
器芯被大气压坏。
(二 )水泵
1,作用,对冷却水加压, 使之在
冷却系中循环流动 。
2,离心式水泵的工作原理
（ 1）压水,当叶轮旋转时，水泵中的水被叶轮
带动一起旋转，由于离心力的作用，水被甩向叶轮
边缘，在蜗行壳体内将动能转变为压能，经外壳上
与叶轮成切线方向的出水管被压送到发动机水套内。
(2)吸水,与压水同时，叶轮中心处压
力降低，散热器中的水便经进水管被吸
进叶轮中心部分。
3,结构
(1)组成,壳体, 叶轮, 泵盖板, 水泵轴,
支承轴承, 水封等 。
水泵与风扇同轴，通过三角皮带传动。
(2)泵盖上有出水孔。
泵壳上有进水孔 A，
用橡胶管与散热器
出水管相连。泵壳
上面有旁通孔与气
缸盖上的出水管相
连，当冷却水温度
低于 349K(76℃ )时，
部分冷却水由此直
接进入水泵。
(3) 叶轮工作室
的进水室 B与进
水孔, 旁通孔相
通；出水室由出
水孔与水套相连 。
(4) 水泵轴通过
两个轴承支承在
壳体上, 轴承间
有隔套定位
(5)水泵轴上装有
抛水圈，以防水封
渗漏时浸湿轴承，
渗出的水被抛水圈
从检视孔甩出，可
避免破坏轴承润滑。
(6)水封装在叶轮
的前面, 水封通常
由密封垫圈, 水封
皮碗和弹簧等组成 。
(三 )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。
风扇用螺钉安装在水泵轴前端的皮带
轮或凸缘盘上。
3,风扇扇风量的相关因素,风扇的直径、
转速、叶片形状、叶片安装角、叶片数目。
4,叶片材料,钢板, 塑料和铝合金 。 为
了减轻振动噪声, 叶片间夹角不等 。
5,叶片数,4～ 6片 。
6,偏扭角,叶片与叶轮旋转平面之间有一
偏扭角, 偏扭角可为定值, 也可制成变偏扭
角 。
7,风扇皮带的调
整装置
风扇常和发电机一
起由曲轴通过三角皮带
带动 。
(1)调整目的,
若皮带过松, 皮带将在皮带
轮上打滑, 风扇和水泵的转
速下降, 扇风量和泵水量减
小, 使发动机过热；若皮带
过紧, 将增加轴承和皮带的
磨损 。
(2)措施,将发电机支
架做成可移动式的, 以
便调节皮带的松紧度 。
8,电动风扇
? 原理,电动机的开
关由散热器的水温
开关控制, 并且有
高低速两个档位,
低速档在沸点内使
用, 高速档在沸点
外使用, 需要冷却
时自动起作用 。
第一节 概述
一、冷却系的作用
保持发动机在最适
宜的温度范围内工作 。
二、发动机过热或过冷的危害
过热
(1)降低充气效率, 使发动机功率下降；
(2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。
过冷
(1)进入气缸的混合气 (或空气 )温度太低, 可燃
混合气品质差, 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；
(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。
三,发动机的冷却方式
根据冷却介质的不同，发动机的冷却方
式有 风冷式 和 水冷式 两种。
(1)水冷式特点
1)以水为冷却介质, 热量先由机件传给水,
靠水的流动把热量带走而散入大气 。 散热
后的水再重新流回到受热机件处 。
2)水路和冷却强度可适当调节, 能较好保
持发动机的正常工作温度 。
3)可用热水预热发动机, 便于冬季起动 。
(2)风冷式特点
利用风扇将高温零件的热
量直接散入大气。
无须加水，无漏水故障。
四、组成,
风扇、水泵、水套、散热器、百叶窗、节温
器、水管、水温表和传感器等。
五、工作情况,强制循环式水冷却系是用
水泵把该系统的冷却液加压，使之在水套中
流动，冷却水从气缸壁吸收热量，温度升高，
热水向上流入气缸盖，继而从缸盖流出并进
入散热器。
由于风扇的强力抽吸作用，空
气从前向后高速流过散热器，不断
地将流经散热器的水的热量带走。
冷却了的水由水泵从散热器底部重
新泵入水套。水在冷却系中不断循
环。为了控制冷却水温度，冷却系
中设有冷却强度调节装置，如百叶
窗、节温器和风扇离合器等。
六、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 。
冷却水大循环动画
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 。
冷却水小循环动画
第二节 水冷却系主要机件
的构造和工作情况
一、冷却装置
(一 )散热器
作用,将水套出来的热水自上而下或横向的
分成许多小股并将其热量散给周围的空气。
1,结构
散热器由上水室, 下水
室, 散热器芯等组成 。
上水室装有散热器的热
水管, 通过橡胶管与气缸
盖出水管连接；上水室上
部有加水管, 加水管口一
般装泄气管 。 当冷却水沸
腾时, 水蒸汽可以从此排
出 。 加装防冻液的冷却系,
此管接膨胀水箱 。
下水室有出水管, 用软管
与水泵的进水口连接,
两水室之间焊接散热器芯
管 。
泄气管
2、类型
（ 1） 芯管有 管片式 和
管带式
（ 2） 芯管材料：耐腐
蚀、导热性好的 铜 或
铝
（ 2） 散热器盖安装在
加水口上。散热器盖
上带有蒸汽 — 空气阀。
使冷却系的压力高于
大气压力，冷却水的
沸点有所提高。
蒸汽阀 一般在散热器
内压力达到
126kPa~137kPa时，阀
门开启，部分水蒸汽
经泄气管排入大气，
避免损坏散热器。
蒸汽阀 一般在散热器内压力达到 126kPa~137kPa
时，阀门开启，部分水蒸汽经泄气管排入大气，
避免损坏散热器。
空气阀 在散热器内
气压降到
99kPa~87kPa时，空
气阀打开，散热器与
大气相通，防止散热
器芯被大气压坏。
(二 )水泵
1,作用,对冷却水加压, 使之在
冷却系中循环流动 。
2,离心式水泵的工作原理
（ 1）压水,当叶轮旋转时，水泵中的水被叶轮
带动一起旋转，由于离心力的作用，水被甩向叶轮
边缘，在蜗行壳体内将动能转变为压能，经外壳上
与叶轮成切线方向的出水管被压送到发动机水套内。
(2)吸水,与压水同时，叶轮中心处压
力降低，散热器中的水便经进水管被吸
进叶轮中心部分。
3,结构
(1)组成,壳体, 叶轮, 泵盖板, 水泵轴,
支承轴承, 水封等 。
水泵与风扇同轴，通过三角皮带传动。
(2)泵盖上有出水孔。
泵壳上有进水孔 A，
用橡胶管与散热器
出水管相连。泵壳
上面有旁通孔与气
缸盖上的出水管相
连，当冷却水温度
低于 349K(76℃ )时，
部分冷却水由此直
接进入水泵。
(3) 叶轮工作室
的进水室 B与进
水孔, 旁通孔相
通；出水室由出
水孔与水套相连 。
(4) 水泵轴通过
两个轴承支承在
壳体上, 轴承间
有隔套定位
(5)水泵轴上装有
抛水圈，以防水封
渗漏时浸湿轴承，
渗出的水被抛水圈
从检视孔甩出，可
避免破坏轴承润滑。
(6)水封装在叶轮
的前面, 水封通常
由密封垫圈, 水封
皮碗和弹簧等组成 。
(三 )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。
风扇用螺钉安装在水泵轴前端的皮带
轮或凸缘盘上。
3,风扇扇风量的相关因素,风扇的直径、
转速、叶片形状、叶片安装角、叶片数目。
4,叶片材料,钢板, 塑料和铝合金 。 为
了减轻振动噪声, 叶片间夹角不等 。
5,叶片数,4～ 6片 。
6,偏扭角,叶片与叶轮旋转平面之间有一
偏扭角, 偏扭角可为定值, 也可制成变偏扭
角 。
7,风扇皮带的调
整装置
风扇常和发电机一
起由曲轴通过三角皮带
带动 。
(1)调整目的,
若皮带过松, 皮带将在皮带
轮上打滑, 风扇和水泵的转
速下降, 扇风量和泵水量减
小, 使发动机过热；若皮带
过紧, 将增加轴承和皮带的
磨损 。
(2)措施,将发电机支
架做成可移动式的, 以
便调节皮带的松紧度 。
8,电动风扇
? 原理,电动机的开
关由散热器的水温
开关控制, 并且有
高低速两个档位,
低速档在沸点内使
用, 高速档在沸点
外使用, 需要冷却
时自动起作用 。
