冷卻系統

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更新時間: 2013-12-12

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冷卻系統,是給座艙和電子設備艙提供冷卻空氣的系統。可藉冷卻劑的循環,將多餘的熱量移出引擎,以防止過熱的系統。在冷水式的引擎中,包括水套、水泵、水箱及節溫器。

冷卻系統 -介紹
冷卻系統
冷卻系統
 在機電裝備業中, 冷卻系統是極其重要的一環, 關乎被冷卻機電裝置的安全運行和使用壽命, 也是易被忽視處於薄弱的一環, 比如在大功率電力電子器件的冷卻系統, 是非常必要的配套設備. 由於主機裝置的不同, 冷卻系統也有各種類型, 可藉冷卻劑的循環,將多餘的熱量移出引擎,以防止過熱的系統。在水冷式的引擎中,包括水套、水泵、水箱及節溫器。冷卻系統(Cooling System) 定義:給座艙和電子設備艙提供冷卻空氣的系統。可藉冷卻劑的循環,將多餘的熱量移出引擎,以防止過熱的系統。在冷水式的引擎中,包括水套、水泵、水箱及節溫器。
冷卻系統 -組成和水路
 1、組成
目前汽車發動機上採用的水冷系大都是強制循環式水冷系,利用水泵強制水在冷卻系中進行循環流動。它由散熱器(radiator)、水泵(water pump)、風扇(fan)、冷卻水套(water jaket)和溫度調節裝置等組成。 
2、水路
散熱器內的冷卻水經水泵加壓后通過分水管壓送到氣缸體水套和氣缸蓋水套內,冷卻水在吸收了機體的大量熱量后經氣缸蓋出水孔流回散熱器。由於有風扇的強力抽吸,空氣流由前向後高速通過散熱器。因此,受熱后的冷卻水在流過散熱器芯的過程中,熱量不斷地散發到大氣中去,冷卻后的水流到散熱器的底部,又被水泵抽出,再次壓送到發動機的水套中,如此不斷循環,把熱量不斷地送到大氣中去,使發動機不斷地得到冷卻。
冷卻系統 -主要構件
冷卻系統
冷卻系統
 1、散熱器(radiator) 
功用:增大散熱面積,加速水的冷卻。冷卻水經過散熱器后,其溫度可降低10~15℃,為了將散熱器傳出的熱量儘快帶走,在散熱器後面裝有風扇與散熱器配合工作。 
結構:散熱器又稱為水箱,由上貯水室、散熱器芯和下貯水室等組成。
散熱器上水貯室頂部有加水口,冷卻水由此注入整個冷卻系並用散熱器蓋蓋住。在上貯水室和下貯水室分別裝有進水管和出水管,進水管和出水管分別用橡膠軟管和氣缸蓋的出水管和水泵的進水管相連,這樣,既便於安裝,而且當發動機和散熱器之間產生少量位移時不會漏水。在散熱器下面一般裝有減震墊,防止散熱器受振動損壞。在散熱器下貯水室的出水管上還有放水開關,必要時可將散熱器內的冷卻水放掉。 
散熱器芯由許多冷卻水管和散熱片組成,對於散熱器芯應該有儘可能大的散熱面積,採用散熱片是為了增加散熱器芯的散熱面積。散熱器芯的構造形式有多樣,常用的有管片式和管帶式兩種。
1)管片式散熱器芯冷卻管的斷面大多為扁圓形,它連通上、下貯水室,是冷卻水的通道。和圓形斷面的冷卻管相比,不但散熱面積大,而且萬一管內的冷卻水結冰膨脹,扁管可以借其橫斷面變形而避免破裂。採用散熱片不但可以增加散熱面積,還可增大散熱器的剛度和強度。這種散熱器芯強度和剛度都好,耐高壓,但製造工藝較複雜,成本高。  
2)管帶式散熱器芯採用冷卻管和散熱帶沿縱向間隔排列的方式,散熱帶上的小孔是為了破壞空氣流在散熱帶上形成的附面層,使散熱能力提高。這種散熱器芯散熱能力強,製造工藝簡單,成本低,但結構剛度不如管片式大,一般多為轎車發動機採用,近年來在一些中型車輛上也開始採用。
對散熱器的要求是,必須有足夠的散熱面積,而且所有材料導熱性能要好,因此,散熱器一般用銅或鋁製成。 
2、風扇(fan) 
功用:提高通過散熱器芯的空氣流速,增加散熱效果,加速水的冷卻。風扇通常安排在散熱器後面,並與水泵同軸。當風扇旋轉時,對空氣產生抽吸作用,使之沿軸向流動。空氣流由前向後通過散熱器芯,使流經散熱器芯的冷卻水加速冷卻。 
3、水泵(water pump) 
功用:對冷卻水加壓,加速冷卻水的循環流動,保證冷卻可靠。車用發動機上多採用離心式水泵,離心式水泵具有結構簡單、尺寸小、排水量大、維修方便等優點。
離心式水泵主要由泵體、葉輪和水泵軸組成,輪葉一般是徑向或向後彎曲的,其數目一般為6-9片。
當葉輪旋轉時,水泵中的水被葉輪帶動一起旋轉,在離心力作用下,水被甩向葉輪邊緣,然後經外殼上與葉輪成切線方向的出水管壓送到發動機水套內。與此同時,葉輪中心處的壓力降低,散熱器中的水便經進水管被吸進葉輪中心部分。如此連續的作用,使冷卻水在水路中不斷地循環。如果水泵因故停止工作時,冷卻水仍然能從葉輪葉片之間流過,進行熱流循環,不致於很快產生過熱。
4、冷卻強度調節裝置 
冷卻強度調節裝置是根據發動機不同工況和不同使用條件,改變冷卻系的散熱能力,即改變冷卻強度,從而保證發動機經常在最有利的溫度狀態下工作。改變冷卻強度通常有兩種調節方式,一種是改變通過散熱器的空氣流量;另一種是改變冷卻液的循環流量和循環範圍。 
通常利用百葉窗(fan blind)和各種自動風扇離合器(fan clutch)來實現改變通過散熱器的空氣流量。
百葉窗是調節空氣流量並防止冬季凍壞水箱,多用人工調節,也有採用自動調節裝置的。
風扇離合器是置於風扇傳動機構中的離合機構,可根據發動機的溫度自動控制風扇的轉速,調節扇風量以達到改變通過散熱器的空氣流量,它不僅能減少發動機的功率損失,節省燃油,而且還能提高發動機的使用壽命,降低發動機的雜訊。常見的風扇離合器形式有硅油風扇離合器、機械式風扇離合器、電磁風扇離合器及液力偶合器等。硅油風扇離合器應用的比較廣泛。
冷卻系統 -功用
冷卻系統
冷卻系統

 冷卻系統的功用是帶走引擎因燃燒所產生的熱量,使引擎維持在正常的運轉溫度範圍內。引擎依照冷卻的方式可分為氣冷式引擎及水冷式引擎,氣冷式引擎是靠引擎帶動風扇及車輛行駛時的氣流來冷卻引擎;水冷式引擎則是靠冷卻水在引擎中循環來冷卻引擎。不論采何種方式冷卻,正常的冷卻系統必須確保引擎在各樣行駛環境都不致過熱。可藉冷卻劑的循環,將多餘的熱量移出引擎,以防止過熱的系統。在水冷式的引擎中,包括水套、水泵、水箱及節溫器。在機電裝備業中, 冷卻系統是極其重要的一環, 關乎被冷卻機電裝置的安全運行和使用壽命, 也是易被忽視處於薄弱的一環, 比如在大功率電力電子器件的冷卻系統, 是非常必要的配套設備. 可藉冷卻劑的循環,將多餘的熱量移出引擎,以防止過熱的系統。在水冷式的引擎中,包括水套、水泵、水箱及節溫器。 
在可燃混合器燃燒時氣缸內氣體溫度高達2073-2273K.直接與高溫氣體接觸的機件(如汽缸體,汽缸蓋,活塞,氣門等)若不及時加以冷卻,則其中運動機件會因受熱膨脹而破壞正常間隙,或因潤滑油在高溫下失效而卡死:機件會因高溫而導致其機械強度降低甚至損壞.因此,為保證發動機正常工作,必須對在高溫條件下工作的機件加以冷卻. 發動機的冷卻必須適度.若發動機冷卻不足,會使氣缸充氣量不足和出現早然和爆燃等燃燒不正常的現象,發動機功率將下降,且發動機零件也會因潤滑不良而加速磨損.但若冷卻過度,一方面由於熱量散失過多,是轉變成有用功的熱量減少,另一方面由於混呼氣與冷缸壁接觸,使其中原已氣化的燃油又凝結併流到曲軸箱內,不僅增加了燃油消耗,且使機油變稀影響潤滑,結果也將使發動機功率下降,磨損加劇.因此,冷卻系的任務就是使工作中的發動機得到適度的冷卻,從而保持在最適宜的溫度範圍內工作. 
發動機中使高溫零件的熱量直接散入大氣進行冷卻的一系列裝置稱為風冷系;使熱量先傳到給水,然後再散入大氣的一系列裝置稱為水冷系.目前汽車發動機上廣泛採用的是水冷系.採用水冷系時,因使汽缸蓋內的冷卻水溫在353-363K(80-90℃)之間;

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