概念及原理

分类及特点(水冷系统 风冷系统)

概念及原理

用吸热介质冷却高温零件，以保持内燃机在最佳温度状况下工作的装置。在内燃机中，由于气缸套、气缸盖、活塞和气门等机件直接与高温燃气接触受到强烈的加热,机件温度很高。这不仅会导致机件强度降低,而且可能产生很大的热应力，使机件损坏。高温还会破坏气缸壁上的润滑油膜,使润滑油氧化变质,以致活塞、活塞环和气缸套严重磨损、咬伤或粘着。此外，过高的温度还会使进入气缸的空气密度降低，引起爆震、早燃等不正常燃烧。为了保证内燃机正常、可靠的运转，必须通过冷却系统对这些高温机件冷却。内燃机工作时，燃料燃烧所放出的热量有20～35％是由冷却系统散走的。

分类及特点

采用水作为冷却介质的称为水冷式冷却系统，采用空气作为冷却介质的称为风冷式冷却系统。

水冷系统

它使高温机件的热量先传给水，然后再将热量散掉。水冷系统由节温器、散热器、风扇、水泵和水套等组成在气缸盖和机件中铸有存水的水套，以便使水接近受热机件。一般采用结构紧凑、输水量大的离心水泵(见离心泵)，由曲轴通过皮带驱动水泵。冷却水经水泵供入水套并从气缸壁和气缸盖吸收热量后流入散热器的上水箱内。在散热器的上下水箱间排列有许多用金属材料制成的扁平直管，管的周围装有许多薄的散热片。风扇安装在水泵皮带轮上，风扇扇动空气以高速从散热片间流过散热器。散热器上水箱内的热水在流过散热器的扁平管内流往下水箱时，将热量传给空气而得到冷却。这种用泵强迫冷却水循环的系统称为强制冷却系统。还有一种不用泵的自然对流冷却系统。 内燃机工作时转速和负荷经常变化。按高负荷设计冷却系统的内燃机，在低负荷运转时散至冷却水的热量减少，所以冷却系统的散热能力也应相应减小，因此需要对冷却系统散热能力进行调节。调节的方法是用百叶窗改变通过散热器的空气量，或者在风扇传动中装入硅油式或磁电式离合器，由一个感温器控制。当温度升高时，离合器逐步接合，带动风扇使流经散热器的空气量增加；反之,空气量减少。用可调风扇会使结构复杂,但可减小消耗于冷却系统的功率，节约燃料。另一种方法是改变流经散热器的冷却水循环流量，以调节冷却强度。在缸盖出水口处安装的节温器一般有折叠式和肋式两种。节温器波纹筒内装有挥发液。当水温在80℃左右时，挥发液的蒸气压力增大使波纹筒膨胀，推动阀杆将主阀门打开，此时副阀门关闭，从气缸盖水套中流出的冷却水全部流入散热器进行冷却；在水温低于70℃时主阀门关闭，副阀门打开，此时冷却水从气缸盖水套流出，全部经副阀门流入水泵，再被水泵压入机体进行循环，冷却水不再流入散热器中冷却。这样，水温度很快升到正常运转温度80～90℃。

风冷系统

使高温机件的热量直接散入空气中的冷却系统。风冷系统由风扇、导风罩、挡风板和散热片组成。气缸盖和气缸外表面都设有散热片，以增加散热面积。风扇将空气经导风罩、挡风板吹过气缸盖和气缸。空气流经散热片时将气缸盖和气缸的热量带走。导风罩和挡风板的作用是更有效地利用空气流,并使各缸冷却均匀。

风冷系统直接用空气冷却，因此比水冷系统结构简单。它不用水作冷却介质，所以不会发生漏水、冻结和沸腾等故障。因此，在严寒或酷热天气、缸水或沙漠地带使用风冷系统非常方便，但它不如水冷系统冷却均匀、可靠，且噪声较大，因此风冷系统在内燃机中的应用不如水冷系统普遍。