发动机冷却系统的结构及工作原理_汽车发动机冷却系统机械机构设计

2024-08-29 05:19:12

1.既能快速升温又能长时间保持温度恒定不变——说说发动机冷却系统

2.汽车的两大机构五大系统是什么

3.关于汽车发动机的基本知识储备

4.汽车的4大系统，八大机构是什么

5.汽车发动机的冷却系统有哪些组成

发动机冷却系统的结构及工作原理_汽车发动机冷却系统机械机构设计

汽车发动机两大机构是配气机构、曲柄连杆机构。五大系统是启动系、冷却系、润滑系、点火系（汽油车）、供给系。曲柄连杆机构可以提供燃烧场所把燃料燃烧后产生的气体作用在活塞顶上的膨胀压力转变为曲轴旋转的转矩。以下是在汽油机中注意事项介绍：1、事项一：要使发动机由静止状态过渡到工作状态必须先用外力转动发动机的曲轴使活塞作往复运动气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功推动活塞向下运动使曲轴旋转发动机才能自行运转工作循环才能自动进行。2、事项二：曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程称为发动机的起动；完成起动过程所需的装置称为发动机的起动系统。

既能快速升温又能长时间保持温度恒定不变——说说发动机冷却系统

1、两大机构

曲柄连杆构：由主机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组组成；是产生和输出动力的机构，是发动机实现热功能转换的主要运动部件。

配气机构：由气门组、气门传动组组成；其功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。

2、五大系统

冷却系统：一般由水泵、散热器、风扇、节温器、冷却液等组成；其功用是利用冷却液或空气使发动机受热机零件冷却，把零件多余的热量散发出去，以保持发动机正常的工作温度。

润滑系统：一般由机油泵、机油集滤器、机油滤芯、机油散热器以及介质润滑油等组成；其功用是将润滑油运送到相对运动零件的摩擦表面，减轻机件磨损，润滑油还有冷却、清洗零件表面及密封、减振和防锈的功能。

点火系统：一般由蓄电池、发电机、点火线圈、火花塞和点火开关等组成；其功用是将蓄电池或发电机的低压电变成高压电，并按发动机的工作顺序，通过火花塞产生电火花，点燃可燃混合气，推动活塞做工。

启动系统：一般由蓄电池、起动机以及点火开关等组成；其功用是利用蓄电池的电力带动启动机驱动曲轴旋转，使发动机从静止状态下进去工作状态。

燃油供给系统：一般由燃油箱、汽油泵、气滤、进气歧管、高压油泵、喷油嘴、传感器、电控单元等组成；其功用是把汽油和空气混合成比例合适的可燃混合气送入气缸，并使燃烧后生成的废气排出缸体。

扩展资料

工作原理

1、曲轴连杆机构：活塞的往复直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。

2、配气机构的功用是：根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门。

3、燃油供给系：由空气供给系统、燃油供给系统和电控系统。

4、点火系：点火系组成：传统式由蓄电池、发电机、点火线圈、断电器、火花塞等组成。普通式和传统式点火系类似，只是用电子元件取代了断电器，电子点火式全部是全电子点火系统，完全取消了机械装置，由电子系统控制点火时刻。

5、润滑统：功用是相对运动的零件表面输送定量的情景润滑油，以实现液体摩擦、减少摩擦阻力、减少机件的磨损。

6、冷却系统：功用是将受热的热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度工作。发动机的最佳温度为90°C。

7、起动系：曲轴在外力的作用下开始传动到发动机开始自动地怠速运转的全过程。

汽车的两大机构五大系统是什么

有网友咨询，说汽车真是一个神奇的东西，冷车启动后几分钟时间，水温就达到正常了，暖风也热了，但是之后你不管怎么开，温度始终都能保持不变，这究竟是怎么做到的？这个问题挺有趣的，相信有很多网友也想知道，下面我来详细的给大家说一说发动机的热量是如何来的，又是如何去的，冷却系统是如何工作的，是如何让发动机既能快速升温、又能长期保持稳定的温度。

汽车上所使用的发动机是一种内燃机，它的本质是一种能量转化工具，即把燃料（汽油、柴油、乙醇、天然气等）的化学能转化为机械能。但是这个转化过程并不是一步就能完成的，而是首先把燃料燃烧，把燃料内部储存的化学能以热能的形式释放出来，然后热能再推动发动机的曲柄连杆机构旋转做功，转化为机械能对外输出。大家都知道，推动汽车行驶的是机械能而不是热能，所以燃料的化学能转化为热能再转化为机械能就是内燃机的基本工作原理。

那么燃料燃烧后释放出的热能能完全转化为机械能吗？答案是不能，所有的能量转换过程都必然伴随着能量的损失。对于汽车发动机来说，转化的效率还相当的低（通常把这个转换效率称为发动机热效率）。对于汽油机而言，现在最先进的汽油机最高热效率也只有41%，也就是说，汽油机燃烧1kg的汽油所产生的热量，最多只有41%的热量转化为机械能用来推动汽车行驶，其余的热量都白白浪费掉了；而我们在日常行驶中，发动机的平均热效率也就在30%左右。对于柴油机而言，热效率能稍高一些，最高可以达到45%左右，日常行驶平均可以达到35%左右，这也是柴油车油耗更低、经济性更好的原因之一，所以很多特别注重经济性的卡车都使用柴油机，在欧洲很多乘用车也使用柴油机，这是与中国最大的不同。

那么燃料燃烧后多余的热量哪儿去了呢？这些热量一小部分用来保持发动机正常的工作温度，其余的都需要散发到周围的空气中去，这就是汽车在夏季成为一个个“热岛”的主要原因。那么如何让发动机在任何工况下都能保持正常的温度，并且快速有效的将多余的热量散发到空气中，这就是发动机冷却系统的功劳了。

首先来看看发动机的正常工作温度是怎么回事。发动机在工作时，燃烧室内的最高温度可以达到2000°C，而环境温度一般在-30°~30°C之间，那么该如何平衡这种温度差呢？工程师在长期的实践中发现，如果能把发动机的温度控制在80°C~90°C之间，就可以把燃烧室的温度控制在500~600°C左右，在这种状态下燃料在燃烧室内的燃烧状态最好，发动机的热效率和各方面性能都处于最佳状态，所以80°C~90°C就是所谓的发动机正常工作温度。当然现在有些高强化的发动机工作温度可以达到100°C以上，比如说轿车使用的汽油发动机正常工作温度一般在95°C~105°C之间，卡车使用的高强化柴油发动机正常工作温度一般在85°C~95°C之间（个别也有更高的，比如带有热管理系统的玉柴发动机）。

如果发动机温度过高或者过低会怎么样呢？前文说过，发动机最佳的工作温度区间就是80°C~90°C，发动机上各种零部件的最佳工作温度和配合间隙都设计在这个区间，比如活塞与气缸之间的间隙、活塞环的开口间隙等等，同时机油的最佳工作温度也在这个温度范围内。如果温度过低的话，会导致润滑油粘度增大，发动机磨损加剧，有数据表明，发动机80%的磨损量都是在低温启动时造成的；如果发动机温度过高的话，会导致润滑油粘度下降，润滑不良，零部件间隙减小甚至消失，最终造成拉缸、化瓦等严重的机械故障。所以发动机温度过高或者过低都会对发动机使用寿命造成很大的影响。

那么如何保持发动机正常的工作温度呢？这就需要在发动机上安装冷却系统。在汽车上冷却系统的作用就是让发动机在所有工况下都保持在正常的温度范围内。不仅仅是给发动机散热，同时也要防止发动机过冷，此外还要在冷启动时让发动机快速升温，尽快达到正常的工作温度。

根据冷却介质的不同，发动机的冷却方式分为风冷式和水冷式两种。风冷式只在一些特种车辆、部分工程机械以及摩托车上使用，总体来说使用范围较小，对发动机的温度控制也不够精确，在汽车上已经很少使用了。现在的汽车上绝大多数使用的都是水冷式冷却系统。虽然名字叫做“水冷”，但其实冷却介质并不是水，而是一种具有防冻和防沸功能的特殊冷却液，它具有比热容大、沸点高、冬季防冻等特点，能够满足现在高强化发动机的使用需求。在正常使用情况下是严禁加水的，否则会导致冬季结冰、发动机高温?沸腾等严重的故障。

发动机的水冷系统学名为强制循环水冷系统，系统结构包括水泵、散热器、冷却风扇、节温器、补偿水桶、发动机机体和气缸盖中的水套以及其他附加装置等，它的工作原理比较简单：水泵是冷却系统中的动力元件，它将冷却系统中的冷却液加压，使之在系统中循环流动。冷却液从气缸壁吸收热量之后温度升高，然后向上流入气缸盖，最后流入散热器，散热器将冷却液的热量散发到周围的空气中。为了加快散热，通常使用风扇来给流过散热器的空气加速。冷却后的冷却液从散热器底部重新流入水泵，继续参与循环。就这样冷却液源源不断的循环流动，将燃料燃烧后多余的热量带走并散发出去。

如果冷却系统仅仅是这样工作的话，它是不能满足汽车工作需求的，因为发动机在不同工况下产生的热量是不一样的，需要散发出去的热量也是不一样的。比如发动机在冷启动时，需要迅速提升发动机温度，此时的发动机需要保温，尽可能少的散热；在汽车低速低负荷运转时，需要保持发动机温度不降低，此时需要维持一定的冷却强度；在发动机高速高负荷工况下，需要冷却系统最大限度的把多余的热量散发出去，避免发动机高温，此时冷却系统需要全负荷工作，等等。为了满足发动机各种工况下的冷却需求，因此在冷却系统中设计了冷却强度调节装置，它可以调节发动机在不同工况下的冷却强度，让发动机尽可能的保持在正常工作温度范围内。常见的冷却强度调节装置有百叶窗、节温器、电动风扇和风扇离合器等，这些装置才是冷却系统的核心技术。发动机能快速升温、又能长期保持稳定的温度，就是这些装置在起作用。

1、百叶窗：很多老司机应该能记得，在上世纪八九十年代的解放141、东风140等汽车上，都有一个百叶窗调节器。在夏天把百叶窗全部打开，加强水箱的散热；在冬天把百叶窗关闭，让水温上升的更快。所以百叶窗的作用就是调节流过散热器的空气流量，当它开启时，空气可以全部流过散热器，散热强度高；当它关闭时，空气无法流过散热器，散热强度低。不过现在的汽车已经很少使用百叶窗了，更多的使用电子风扇和风扇离合器来调节散热器空气流速和流量。

不过百叶窗也并没有完全绝迹，在部分车型上仍在使用，并且越来越智能化，一般使用电控模块根据发动机的温度来调节百叶窗的开启角度。比如在宝马车上使用的智能型百叶窗，它由一个电控单元控制，在发动机水温较低时自动关闭，使发动机快速升温；然后会随着发动机温度的升高，逐渐增大百叶窗的开启角度，使更多的空气流经散热器，加强发动机的散热。此外还有福克斯ST等车型上的进气风冷格栅主动关闭系统，其实就是电控百叶窗。

2、节温器：节温器是发动机上最重要的冷却强度调节装置，它的作用是随发动机负荷和水温的大小而自动改变冷却液的流量和循环路线，保证发动机在适宜的温度下工作。当它关闭时，冷却水在发动机中封闭运行，不流经散热器，其水流路线短，散热强度小，称为水冷却系的小循环，此时发动机可以快速升温；当它开启时，冷却水流经散热器，其水流路线长，散热强度大，称水冷却系的大循环，此时发动机温度上升较慢。不过发动机在实际运行时，大小循环一般是同时存在的。

发动机的大循环和小循环水流量能差多少呢？对于普通的家用车来说，一般冷却系统中冷却液的总量大约是6升，在小循环时在发动机中封闭运行的冷却液大约是2升，另外的4升在散热器中。如果节温器损坏，比如它不开启了，发动机中就只有2升冷却液冷却发动机了，显然是不够的，所以发动机就会高温、开锅；如果节温器始终卡死在开启的位置上，那么发动机就要加热全部的6升冷却液，并且热量还会源源不断的通过散热器散发出去，所以发动机的水温不容易升高，长时间处于冷态，会导致发动机磨损加剧。

早期的节温器都是机械式的，利用石蜡受热膨胀的原理来开启和关闭阀门，从而来控制冷却液的大小循环。现在有越来越多的车型用了电子节温器，它的工作原理与石蜡式节温器是一样的，只是感温和控制元件用了电子元件，控制更精准。此外，在节温器上还标注了它的开启温度，对于某些柴油机来说，节温器还分为高温型（82°C开启）和低温型（75°C开启）两种，一般在夏季使用低温型，尽早让冷却系统开启大循环，可以避免发动机过热；在冬季使用高温型，让大循环开启延迟，让发动机尽快升温。如果在冬季仍然使用低温型的节温器，发动机也会出现过冷的故障。

3、电子风扇：在汽车散热水箱的后面一般都会有一到两个风扇，它的作用是让更多的空气流经散热器，增强散热器的散热能力，加快冷却液的冷却速度。现在的乘用车上基本都是使用电子风扇，用电机来驱动风扇的旋转，由发动机控制单元来控制它的启停以及调节转速的高低。在发动机温度低时不启动，在发动机超过正常温度时开始启动，并且温度越高转速越快，对水箱的散热作用就越大。如果由于某种原因导致风扇停转了，发动机就会高温；如果在水温正常的情况下风扇仍然高速旋转，一般是温控器、发动机控制单元或者相关的线路出故障了。此外现在的发动机上都有一种保护机制，当电子风扇控制系统收不到任何信号或者信号错误时，会强制风扇高速旋转，以加强散热，避免发动机高温。

4、风扇离合器：在商用汽车上，比如自卸卡车、半挂车、部分工程机械等，它们的冷却风扇是由曲轴直接驱动的，风扇的转速也与曲轴同步，它的冷却强度是非常大的。为了能更好的控制风扇转速，通常在曲轴和风扇之间通过一个风扇离合器实现来柔性连接。这个风扇离合器一般是硅油式的，硅油具有受热膨胀、粘度增大的特点。当发动机水温较低时，硅油粘度低，风扇与曲轴的结合强度较低，虽然曲轴高速旋转，但是风扇转速却较低，发动机冷却强度较小，可以快速升温；当发动机水温较高时，硅油粘度增大，风扇与曲轴几乎完全结合为一体，随曲轴高速旋转，发动机冷却强度大，避免发动机过热。判断风扇离合器是否正常的一个方法就是在发动机温度较高时用手转动风扇，如果转动阻力较大说明风扇离合器是正常的，如果转动很轻松就说明风扇离合器已经损坏，需要更换了。

现在我们就可以来回答文章开头提出的问题了：当发动机冷启动时，节温器关闭，冷却系统处于小循环，同时风扇停止转动，百叶窗关闭，发动机加大喷油量，此时的发动机热效率是很低的，20%都不到，更多的热量用来给发动机升温，所以发动机可以在几分钟之内就把温度提高到正常工作温度；当发动机温度正常以后，冷却强度调节装置起作用，始终将发动机温度控制在一定范围内，并且会随着发动机负荷与温度的变化随时调节冷却强度，即使长时间行驶也不会出现温度过高或过低的情况。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

关于汽车发动机的基本知识储备

汽车发动机的两大机构是曲柄连杆机构和气门机构，五大系统是曲柄连杆机构、气门机构、起动系统、润滑系统、冷却系统、供油系统和点火系统。

配气机构的作用:根据发动机各缸内工作循环和点火顺序的要求，定时开启和关闭各缸的进排气门，使新鲜充气及时进入气缸，排气及时排出气缸；在压缩和膨胀冲程期间，确保燃烧室的密封。曲柄连杆机构的作用:它提供一个燃烧的场所，将燃料燃烧后产生的气体膨胀压力作用在活塞顶部转化为曲轴转动的扭矩，将燃料燃烧后散发的热能转化为机械能，持续输出动力。汽油机燃油供给系统的作用是根据发动机的要求配制一定量和浓度的混合气体，供给气缸，将燃烧后的废气从气缸排到大气中。冷却系统的作用是及时消散被加热部件吸收的部分热量，保证发动机在最合适的温度下工作；水冷发动机的冷却系统通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。润滑系统的作用是将一定量的清洁润滑油输送到做相对运动的零件表面，实现液体摩擦，降低摩擦阻力，减少零件磨损；对零件表面进行清洗和冷却；润滑系统通常由润滑油通道、油泵、滤油器和一些阀门组成。在汽油发动机中，气缸中的可燃混合物通过电火花点燃，因此在汽油发动机的气缸盖上安装有火花塞，火花塞的头部伸入燃烧室。凡是能按时在火花塞电极间产生火花的设备称为点火系统，通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。要使发动机从静止状态过渡到工作状态，必须通过外力转动发动机的曲轴，使活塞往复运动，气缸内可燃混合气燃烧膨胀做功，推动活塞向下运动，使曲轴转动，这样发动机就能自行运转，工作循环就能自动进行。因此，从曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动怠速的整个过程称为发动机起动。完成起动过程所需的装置称为发动机的起动系统。

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汽车的4大系统，八大机构是什么

关于汽车发动机的基本知识储备

发动机的结构形式多种多样，具体构造千差万别，而目前汽车上使用的发动机大多数是往复活塞式内燃机。现代汽车发动机是一部由许多机构和系统组成的复杂机器。因为基本工作原理相同，所以，其基本结构也就大同小异。如今，最广泛使用的是用汽油和柴油作为燃料的往复活塞式发动机，即汽油机与柴油机两类。

汽油机通常由曲柄连杆机构、配气两大机构和燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系、启动系五大系统组成；柴油机通常由曲柄连杆机构、配气机构和燃料供给系、润滑系、冷却系四大系统组成。汽油机和柴油机的结构如图1．

图1．1．1　汽车发动机

1．1．1　发动机的基本构造

（1）曲柄连杆机构

曲柄连杆机构是由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组三部分组成，其作用是将燃料燃烧所产生的热能，经由活塞的直线往复运动转变为曲轴的旋转运动通过飞轮对外输出动力。发动机机体组是发动机各个机构、各个系统和一些其他部件的安装基础，并且还是曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、冷却系和润滑系的装配基体。

（2）配气机构

配气机构由气门组与气门传动组构成。其主要零件有进气门、排气门、气门弹簧挺杆、凸轮轴和正时齿轮等。其作用是按照发动机的工作循环和点火顺序，定时打开与关闭各个汽缸的进、排气门，将新鲜气体及时充入汽缸，并使燃烧产生的废气及时排出。

汽车发动机的冷却系统有哪些组成