汽车发动机冷却系统结构原理

1.冷却系统的作用

发动机工作时，可燃混合气在气缸内燃烧，其工作温度高达2273K以上（2000℃以上），瞬时温度可达3273K（3000℃）左右。如果不加以适当冷却，不仅会使发动机过热，导致充气效率下降，燃烧不正常，机油变质，零件摩擦和磨损加剧，有时甚至造成机件卡死或烧毁等事故性损伤。但如果冷却过度，又会由于气缸温度过低，使燃油雾化不良，动力下降，机油粘度增大，摩擦损失增加，热损失增加及润滑性能变差。因此，必须保证发动机始终处在最适宜的温度状态下工作。冷却系统的作用是把受热机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状态下工作。一般要求冷却液应保持在353～363K（80～90℃）的范围内，有的封闭式散热器正常温度为85～95℃。

2.冷却系统的类型

冷却系统按照冷却介质不同可以分为风冷和水冷两种。汽车发动机常采用水冷系统。

风冷系统是把发动机中高温零件的热量直接散入大气而进行冷却的装置。如图6-2所示是一台采用风冷的单缸小排量发动机，为了增大散热面积，气缸体和气缸盖的表面上均布了散热片，它一般与气缸体和气缸盖铸成一体。利用车辆行驶时前进的气流或特制的风扇驱动空气，吹过散热片，将热量带走。风冷系统的缺点是冷却不够可靠，噪声大，对气温变化敏感。一般只有小排量的发动机采用风冷却系统。

水冷却系统是把发动机的热量先传给冷却液或冷却液，然后再散入大气，使发动机的温度降低的装置。其主要特点是冷却均匀，冷却效果好，结构紧凑，而且发动机运转噪声小。目前汽车发动机广泛采用的是水冷系统，本章主要介绍水冷系统。

3.水冷却系统的总体组成与基本原理

（1）EQ6100-1发动机冷却系统 EQ6100-1发动机冷却系统总体组成如图6-3所示。水套8是直接铸造在气缸体和气缸盖内相互连通的空腔，水套通过橡胶软管与固定在发动机前端的散热器相连，形成封闭的冷却液循环空间，水泵安装在水套与散热器之间。发动机工作时，水套和散热器内充满冷却液，曲轴通过V形带驱动水泵工作，使冷却水在水套与散热器之间循环流动，冷却液流经气缸体和气缸盖内水套时带走发动机热量，使发动机冷却，而流经散热器时将热量散发给大气。

图6-2 风冷却系统

图6-3 EQ6100-1发动机的冷却系统的组成

1—百叶窗 2—散热器 3—散热器盖 4—风扇 5—水泵 6—节温器 7—冷却液温度表 8—水套 9—分水管 10—放水开关

风扇安装在水泵轴上，水泵工作时风扇转动产生强大的吸力，以增大流经散热器的空气流量和速度，加强散热器的散热效果。在一些发动机上采用风扇离合器或电动风扇来控制风扇的工作状态，以根据发动机的工作情况调节冷却强度。

百叶窗安装在散热器前面，由驾驶人控制其开度，以控制流经散热器的空气量，调节冷却强度。

节温器安装在水套出水口处，根据发动机工作温度，它可自动控制通向散热器和水泵的两个冷却液通路，以调节冷却强度。

发动机工作温度低（70℃以下）时，节温器自动关闭通向散热器的通路，而开启通向水泵的通路，从水套流出的冷却液直接通过软管进入水泵，并经水泵送入水套再进行循环，由于冷却液不经散热器散热，可使发动机工作温度迅速升高，此循环路线称为小循环。发动机工作温度高（80℃以上）时，节温器自动关闭通向水泵的通路，而开启通向散热器的通路，从水套流出的冷却液经散热器散热后再由水泵送入水套，提高了冷却强度，以防止发动机过热，此循环路线称为大循环。发动机工作温度在70～80℃之间时，大、小循环同时存在，即一部分冷却液进行大循环，而另一部分冷却液进行小循环。

分水管为一扁平的长管，上面加工有若干出水口，离水泵越远，出水口的尺寸越大，这样可保证发动机各缸冷却均匀。冷却液温度表设在仪表盘上，通过冷却液温度传感器检测并由冷却液温度表显示冷却液温度。

（2）桑塔纳乘用车发动机冷却系统 桑塔纳乘用车发动机采用带膨胀罐的强制闭式水冷却系统，其总体组成如图6-4所示。水泵安装在发动机左下侧，水泵与风扇不同轴，采用双速电动风扇。电动风扇由热敏开关控制，热敏开关安装在气缸体一侧的水套出水口处，当冷却液温度高于75℃时，热敏开关接通风扇电动机低速档，风扇以约1600r/min的转速运转；当冷却液温度低于105℃时，热敏开关接通风扇电动机高速档，风扇以2400r/min的转速运转；当冷却液温度下降到93～98℃时，高速档停止工作；当冷却液温度下降到84～93℃时，低速档停止工作。

节温器安装在水泵进水口处，当冷却液温度高于85℃时，节温器使冷却液进行大循环；当冷却液温度低于85℃时，节温器使冷却液进行小循环，如图6-5所示。

图6-4 桑塔纳乘用车水冷系统组成

1—膨胀罐 2—气缸盖 3—气缸体 4—水管 5—节温器 6—水泵 7—风扇 8—散热器

图6-5 桑塔纳乘用车发动机冷却液循环线路

1—散热器 2—水泵和节温器 3—自动阻风门 4—膨胀罐 5—暖气用热交换器 6—ATF散热器（仅自动变速器车） 7—发动机水套 8—水管 9—暖气控制阀 10—热敏开关

在不同发动机上，水冷却系的布置形式也不同。如：在一些乘用车发动机上，利用冷却液控制怠速空气阀、EGR阀；在发动机横置的汽车上，散热器安装在发动机一侧，风扇不与水泵同轴，而采用电动风扇；在一些载货汽车上，驾驶室内利用冷却液冬季取暖等。这些发动机只是水冷却系的管路不同，其基本组成与原理是相同的。

对于装有自动变速器的汽车，还有一部分冷却液要流经ATF油散热器。

4.水冷却系统主要部件的结构认识与工作原理

（1）冷却装置

1）水泵。水泵的功用是对冷却液加压，加速冷却液的循环流动，保证冷却可靠。车用发动机上多采用离心式水泵，其工作原理如图6-6所示。

图6-6 离心式水泵的原理图

1—泵体 2—水泵轴 3—叶轮

当叶轮旋转时，水泵中的冷却液被叶轮带动一起旋转，在离心力作用下，冷却液被甩向叶轮边缘，然后经外壳上与叶轮成切线方向的出水管压送到发动机水套内。与此同时，叶轮中心处的压力降低，散热器中的冷却液便经进水管被吸进叶轮中心部分。如此连续的作用，使冷却液在水路中不断地循环。如果水泵因故停止工作时，冷却液仍然能从叶轮叶片之间流过，进行热流循环，不至于很快使发动机过热。

如图6-7所示是EQ6100-1型发动机离心式水泵，在水泵轴12上安装有抛水圈20，其作用是当水封渗漏时，向右渗漏的水被抛水圈挡住，并由监视孔C流出壳体，为了减轻抛水圈的负担，在水泵轴上抛水圈与水封之间车出一个挡水槽。

球轴承11为单面密封，有密封面的一侧应分别向轴的两端安装。从润滑脂嘴17加注润滑脂时，为避免挤坏油封，水泵壳体上有一个通气孔E与大气相同。有的水泵在出厂时已加足润滑脂，使用中不用再加注。

在水泵的结构中，影响可靠性的关键是水封失效，如图6-8所示两种水封，水封用耐热、耐腐的橡胶制成帽式，弹簧与冷却液不接触，避免了因弹簧锈蚀折断造成水封失效。

在乘用车中，如桑塔纳2000AJR型四缸发动机的水泵（图6-9）固定在正时齿轮盖上，其泵盖和进、出水道都铸在正时齿轮盖上，在水泵轴的前端装有水泵同步带轮。

2）风扇。风扇的功用是提高通过散热器芯的空气流速，增加散热效果，加速冷却液的冷却。

风扇通常安排在散热器后面，并与水泵同轴。风扇形式有叶尖前弯、尖窄根宽、尼龙压铸整体，如图6-10所示。

当风扇旋转时，对空气产生吸力，使之沿轴向流动，如图6-11所示。空气流由前向后通过散热器芯，使流经散热器芯的冷却液加速冷却。

汽车上水冷发动机多采用螺旋桨式风扇，叶片多用薄钢板冲压而成，横断面多为弧形，也可以用塑料或铝合金铸成翼形端面。叶片应与风扇旋转平面安装成一定的倾斜角度，一般为30°～45°，叶片的数目为4片或6片，叶片之间的夹角不等，以减少叶片旋转时的振动和噪声。

为了提高风扇的效率，使通过散热器芯的气流分布均匀，且集中穿过风扇，减少空气回流现象，在风扇外围装设护风罩，另外还可以用带有辅助叶片的导流风扇，它在叶片上铸有凸起的辅助叶片，增加气流的径向流量，从而提高效率，减少噪声。

图6-7 EQ6100-1型发动机离心式水泵

1—水泵外壳 2—叶轮 3—夹布胶木密封垫圈 4—密封垫圈 5—螺栓 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—润滑脂嘴 18—水封环 19—管接头 20—抛水圈

图6-8 常见水封形式

a）石墨垫圈水封 b）套式水封

1—水泵壳体 2—轴承 3—检视孔 4—叶轮 5—水泵轴 6—密封垫圈 7—橡胶水封套 8—弹簧 9—弹簧座圈 10—抛水圈 11—椭圆形铜制水封座 A—滑动摩擦密封面 B—静止密封面

图6-9 桑塔纳2000AJR型发动机的水泵

1—水泵叶轮 2—水封 3—O形圈 4—轴承座 5—水泵轴 6—水泵同步带轮

图6-10 风扇的形式

图6-11 风扇冷却的工作原理

风扇和发电机一般同时由曲轴带轮通过三角带或V带驱动，如图6-12所示。汽车风扇驱动带有张紧装置，将发动机的支架做成可移动式，以调整驱动带的张紧度。驱动带过松，将引起驱动带相对于带轮打滑，使风扇的扇风量减少，导致发动机过热和发电机发电量下降；驱动带过紧，将增加发电机轴承的磨损。因此要求驱动带必须保持合适的张紧度，一般用大拇指以30～50N的力，按下驱动带产生10～15mm的挠度为宜。

一些乘用车（如桑塔纳、捷达、奥迪等）发动机采用电动风扇，如图6-13所示。在前置发动机前驱动的乘用车上，由于发动机横置，散热器与曲轴的方向和位置变化，很难利用发动机通过驱动带驱动风扇，为此装用电动风扇。

图6-12 汽车风扇驱动带张紧装置

1—曲轴带轮 2—驱动带 3—风扇 4—发电机带轮

图6-13 电动风扇

1—水泵 2—节温器 3—散热器 4—电动机和风扇 5—软管 6—膨胀罐 7—热敏开关 8—发动机

电动风扇是指用电动机驱动风扇，电动机一般有高速和低速两个档位，其工作状态通过热敏开关由冷却液温度控制，当散热器出口冷却液温度在92～97℃时，热敏开关接通电动机Ⅰ档（低速档），风扇开始运转，保证有足够的空气流经散热器；当冷却液温度在99～105℃时，热敏开关接通电动机Ⅱ档（高速档），风扇以更高的转速运转，以提高冷却强度，防止发动机过热；当冷却液温度下降到91～98℃时，风扇电动机恢复Ⅰ档（低速档）运转；当冷却液温度下降到84～91℃时，风扇电动机停止工作。

桑塔纳2000乘用车的JV、AFE型发动机，采用两个横置轴流风扇，设于散热器后，其中一只由直流电动机驱动，如图6-14所示，另一只是由该风扇用多楔形带传动的从动风扇，如图6-15所示。

图6-14 电动风扇结构

1—风扇电动机 2—叶片 3—主动带轮

图6-15 从动风扇结构

1—轴承 2—轴承座 3—叶片 4—从动轮

桑塔纳2000乘用车的AJR型发动机的冷却系统，也采用两只轴流风扇，安装在散热器的后面，但两只都由各自独立的电动机带动。

3）散热器。散热器由上储水室、散热器芯和下储水室等组成，如图6-16所示。

散热器的功用是增大散热面积，加速冷却液的冷却。冷却液经过散热器后，其温度可降低10～15℃。为了将散热器传出的热量尽快带走，在散热器后面装有风扇与散热器配合工作。散热器上储水室顶部有加水口，冷却液由此注入整个冷却系并用散热器盖盖住。在上储水室和下储水室分别装有进水管和出水管，进水管和出水管分别用橡胶软管与气缸盖的出水管以及水泵的进水管相连。这样，既便于安装，当发动机和散热器之间产生少量位移时又不会漏水。工作中，由发动机气缸盖出水管流出的水套中的热冷却液，经散热器的进水管进入上储水室，经散热器芯的冷却管冷却后流入下储水室，经水管被吸入水泵，压送入水套内，并如此循环。在散热器下面一般装有减振垫，防止散热器受振动损坏。在散热器下储水室的出水管上还有放水开关，必要时可将散热器内的冷却液放掉。

散热器芯一般用铜或铝制成，由许多冷却管和散热片组成。散热器芯应该有尽可能大的散热面积，采用散热片是为了增加散热器芯的散热面积。散热器芯的构造形式多样，常用的有管片式，如图6-17所示，和管带式，如图6-18所示。

图6-16 散热器的结构

1—散热器放水开关 2—下储水室 3—散热器芯 4—出水管 5—散热片 6—上储水室 7—散热器盖

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图6-17 管片式散热器

1—冷却管 2—散热片

图6-18 管带式散热器

1—冷却管 2—散热带 3—缝孔

管片式散热器芯冷却管的断面大多为扁圆形，它连通上、下储水室，是冷却液的通道。采用散热片不但可以增加散热面积，还可增大散热器的刚度和强度。

管带式散热器芯采用冷却管和散热带沿纵向间隔排列的方式，散热带上的小孔是为了破坏空气流在散热带上形成的附面层，使散热能力提高。

4）散热器盖。散热器的加水口平时用散热器盖严密盖住，以防散热器内的冷却液溢出或蒸发。但如果蒸汽压力太大，可能使散热器撑裂；当冷却液温度下降时，散热器里因水和水蒸气冷却而收缩，产生一定的真空度，又可能被大气压瘪。为此，在散热器盖上设置蒸汽阀和空气阀，如图6-19所示，它们是两个在弹簧作用下处于常闭状态下的单向阀，散热器内部与大气是用散热器盖上的蒸汽排出管隔开的。

图6-19 具有空气-蒸汽阀的散热器盖

a）蒸汽阀开启 b）空气阀开启

1—蒸汽阀 2—空气阀 3—蒸汽阀排出管

当发动机热态正常工作时，阀门关闭，将冷却系与大气隔开。防止水蒸气逸出，使冷却系内的压力稍高于大气压力，从而可提高冷却液的沸点。当散热器内压力升高到一定数值时（一般为0.026～0.037MPa，在此压力下散热器内的水沸点可达到108℃）。蒸汽便向上顶开蒸汽阀沿蒸汽排出管排出，如图6-19a所示。当冷却液温度下降，散热器内的真空度达到一定数值时（一般为0.01～0.02MPa），空气阀被外部的大气向下压开，空气从蒸汽排出管进入散热器，如图6-19b所示。

当发动机在热态时需要开启散热器盖时，应缓慢旋开，使散热器内的蒸汽压力逐渐降低，以免被喷出的水蒸气烫伤。

5）膨胀罐。目前大多数汽车发动机采用防锈防冻液，为了防止防冻液损失，在冷却系设置了膨胀罐，也称副水箱，如图6-20所示。膨胀罐用软管与散热器的出水管相连，当防冻液在散热器内受热膨胀时，多余的防冻液便进入膨胀罐，而当温度降低，散热器内形成了一定的真空度时，膨胀罐内的防冻液便进入散热器。当冷却液温度低于50℃时，液面高度不得低于散热器上的“DI”刻线，否则应补充冷却液（可以从膨胀罐口加入），但高度不得高于散热器上的“GAO”刻线。

（2）冷却强度的调节装置

为了保证发动机经常在最有利的温度状况下工作，就必须能够调节冷却系的冷却强度。否则发动机在夏季高温状态、低速大负荷工况下，将因冷却强度不足出现过热现象；而在冬季寒冷地区、高速小负荷时，将因冷却强度过强而出现过冷现象。冷却强度的调节方法是改变通过散热器的空气流量和冷却液的流量。

图6-20 膨胀罐装置示意图

1—散热器 2—橡胶软管 3—加液口 4—膨胀罐

1）改变通过散热器的空气流量。利用百叶窗和自动风扇离合器来实现改变散热器的空气流量。

①百叶窗。如图6-21所示，百叶窗装在散热器的前面，当冷却液的温度低时，驾驶人可通过装在驾驶室内的操纵手柄将百叶窗部分或全部关闭，以减少通过散热器的空气流量，使冷却液温度回升，有的汽车用蜡式节温器自动控制百叶窗的开度。

②风扇离合器。若风扇装在风扇带轮上与发动机同步转动，风扇消耗发动机功率约为5%～10%。而在汽车行驶过程中，实际需要风扇工作的时间不到10%。因此，目前很多发动机采用风扇离合器，根据发动机的温度来控制风扇的转速，改变通过散热器的空气流量，实现冷却强度的自动调节。同时可以减少发动机功率的消耗，降低噪声。风扇离合器有硅油式、电磁式、机械式和电动风扇。

a.硅油式风扇离合器如图6-22所示。硅油式风扇离合器安装在风扇和水泵之间。主动轴9和水泵轴之间用螺栓连接成一体，主动板2铆接在主动轴9的前端，从动板1用螺钉固定在前盖6和壳体11之间，三者连为一体，靠轴承10支承在主动轴9上，风扇7用螺钉装在壳体11上。从动板1与壳体11之间的空腔为工作腔。主动板在空腔内与腔壁有一定的间隙。密封毛毡圈12装在壳体11的环形槽中防止油液漏出。从动板1与前盖6之间的空间为储油腔，内装有硅油（油面低于轴中心，加入硅油总量约为17cm³）。从动板上有一进油孔B，平时由阀片3盖住，呈关闭状态。将阀片3转过一定角度，进油孔B打开。阀片3的转动靠装在离合器前端的盘形螺旋状的双金属感温器5控制。感温器5的外端头固定在前盖6上，内端头卡在阀片轴4前端的槽内，从动板的外缘有一回油孔A。

图6-21 百叶窗自动调节装置示意图

1—控制杆 2—石蜡 3—回位弹簧 4—壳体 5—百叶窗 6—传动机构

图6-22 硅油式风扇离合器

1—从动板 2—主动板 3—阀片 4—阀片轴 5—双金属感温器 6—前盖 7—风扇 8—锁止板 9—主动轴 10—轴承 11—壳体 12—密封毛毡圈

A—回油孔 B—进油孔 C—漏油孔

这种风扇离合器是以硅油为传递转矩的介质，以双金属感温器为控制元件，流经散热器的空气为热源，控制双金属感温器热胀冷缩转动阀片进行离、合工作。

当发动机在小负荷下工作时，冷却液和通过散热器的气流温度不高，进油孔B被阀片3关闭，硅油不能从储油腔进入工作腔，工作腔内无油，离合器处于分离状态。这时，主动轴9及主动板2与水泵轴一起转动，而风扇则随离合器壳体在主动轴上空转打滑。此时风扇转动，仅仅是由于密封毛毡12和轴承10的微弱摩擦引起的，转速很低。

当发动机的温度升高后，散热器中冷却液的温度及通过散热器的气流温度也随之升高，双金属感温器5受热膨胀变形，带动阀片轴4和阀片3转过一定的角度，当吹过感温器的气流温度超过65℃时，阀片转到使进油孔B处于打开位置，硅油便从储油腔进入工作腔，由于主动板和从动板、壳体之间的缝隙中进入粘度较大的硅油，主动板利用硅油的粘度带动壳体及风扇转动。此时离合器处于接合状态，风扇的转速随之升高。由于主动板驱动壳体和风扇是以硅油为介质，并非刚性传动，所以风扇的转速总是低于主动板的转速，因摩擦而有功率损失。为避免工作中硅油的温度升高，该风扇离合器的硅油在工作中具有在储油腔与工作腔不断循环的性能，同时，在前盖和壳体上铸有散热片，以加强硅油的冷却。油液的循环过程是：主动板旋转将硅油甩向外缘，且外缘的压力比储油腔的压力高，所以，硅油便从工作腔经回油孔A流向储油腔，而储油腔的油又经进油腔A及时向工作腔补充。

当发动机负荷下降，吹向感温器的气流温度低于308K（35℃）时，阀片将进油孔关闭，工作腔内的硅油继续从回油孔甩入储油腔，直至甩空为止，使风扇离合器又恢复到原先的分离状态。为加速回油，缩短风扇离合器的分离时间，在回油孔B的边缘逆着旋转方向加工出一个刮油突起。

为了防止温度过低时，双金属感温器冷缩过量将阀片3反向转动而打开进油孔B，在从动盘上加工出一个止推凸台，作为阀片3的反向定位，阻止阀片逆转过量。在从动盘中心处还开有一个直径大于阀片轴孔的漏油孔C，以防停车后，风扇离合器处于静止状态时，从阀片轴周围向外泄漏硅油。

当硅油风扇离合器失灵时，可旋松固定风扇的内六角螺栓，将其下的锁止板8从假想线所示位置向下移至实线所示位置，使锁止板端部的指销插入主动轴9的孔中，再拧紧内六角螺栓，使风扇离合器的壳体、风扇和主动轴连成一个整体，以保证风扇在离合器失效时仍能正常工作。

b.电磁式离合器如图6-23所示。风扇离合器用螺母8固定在水泵轴9上。离合器由主动和从动两部分组成。主动部分包括有线圈2、滑环1和摩擦片4，线圈2用环氧树脂固定在电磁壳内。从动部分包括用球轴承装在电磁壳体上的风扇毂7及可随导销6作轴向移动的衔铁12等。引线壳体15装在防护罩上，其中心孔内的炭刷16靠弹簧14压于滑环上。从冷却液温度感应开关引来的导线接于接线柱13上。

当发动机冷却液温度低于365K（92℃）时，冷却液温度感应开关的电路不通，离合器处于分离状态。当冷却液温超过365K（92℃）时，冷却液温度感应开关的电路自动接通，线圈2通电，电磁壳体3吸引衔铁12右移，将摩擦片4压紧，使离合器处于接合状态。

c.机械式风扇离合器如图6-24所示。

以形状记忆合金作为温控和驱动元件的机械式风扇离合器，主动件5与主动轴1之间通过花键相连接。从动件3安装在滚动轴承2的外圈上，滚动轴承的内圈安装在主动轴上。风扇安装在从动件上。

螺旋弹簧7是用形状记忆合金材料制造的，安装在主动件上。形状记忆合金材料具有形状记忆效应和超弹性特性，它在临界温度点能够大幅度改变形状，是温控元件的理想材料。该结构中的螺旋弹簧7兼有温控和压紧两个作用。

图6-23 电磁式风扇离合器

1—滑环 2—线圈 3—电磁壳体 4—摩擦片 5—弹簧 6—导销 7—风扇毂 8—螺母 9—水泵轴 10—风扇 11—螺钉 12—衔铁 13—接线柱 14—弹簧 15—引线壳体 16—炭刷

图6-24 机械式风扇离合器

1—主动轴 2—滚动轴承 3—从动件 4—摩擦片 5—主动件 6—回位弹簧 7—形状记忆合金材料螺旋弹簧

汽车发动机在小负荷工作时，散热器后面的气流温度在50±3℃以下时，形状记忆合金螺旋弹簧保持原来形状，使风扇离合器处于分离状态。

当汽车发动机的负荷逐渐增加，使流经风扇离合器的气流温度上升到50±3℃以上时，形状记忆合金螺旋弹簧开始伸长，风扇离合器逐渐接合，风扇转速与主动轴转速相等。

当散热器后面的空气温度下降到54℃时，离合器开始分离，风扇转速逐渐降低，散热器面的空气温度下降到40℃时，离合器完全分离，风扇只在轴承摩擦力矩驱动下低速运转。

记忆合金控制的机械式风扇离合器的优点是温控灵敏度较高，结构简单，工作可靠，易维护。

2）改变通过散热器的冷却液的流量。节温器通常位于气缸盖水套的出水口处，通过控制进入散热器的冷却液量，自动调节冷却系的冷却强度。节温器分为皱纹筒式和蜡式两种，二者又都有单阀式和双阀式之分。

如图6-25所示为双阀皱纹筒式节温器结构。密封的弹性皱纹筒1用黄铜制成，筒内装有低沸点的乙醚水溶液。溶液从阀杆3的中心孔注入后，用钢球予以密封。皱纹筒的下端焊在支架7上，而支架固定在节温器的外壳9上。皱纹筒的上端焊有阀杆3和侧阀门2，在阀杆的上部又焊有主阀门5。节温器外壳上的旁通孔8正对着气缸盖出水管的小循环水管，小循环水管与水泵进水口相连。

图6-25 双阀皱纹筒式节温器

a）节温器主阀门打开，侧阀门关闭 b）节温器主阀门关闭，侧阀门打开

1—皱纹筒 2—侧阀门 3—阀杆 4—阀座 5—主阀门 6—导向支架 7—支架 8—旁通孔 9—外壳 10—通气孔

当冷却液的温度在70℃以下时，乙醚水溶液很少蒸发，皱纹筒收缩到最小高度。此时，主阀门关闭，侧阀门开启，如图6-25b所示，切断了水套通向散热器的通路。水套中的冷却液经小循环水管进入水泵，又被压入缸体水套中。冷却液只在水泵和水套间进行小循环。小循环可防止发动机工作温度过低，并使发动机在冷起动后温度很快升高。

当冷却液温度达到70℃以上时，皱纹筒中的乙醚水溶液由于蒸发伸张到某一高度，主阀门逐渐开启，侧阀门逐渐关闭，冷却液一部分从主阀门流入散热器，另一部分经小循环水管流入水泵。当冷却液温度超过85℃时，侧阀门完全关闭，主阀门完全开启，如图6-25a所示。冷却液全部流向散热器，冷却液在散热器与水套间进行大循环。大循环提高了冷却系的冷却强度。

主阀门上有一通气孔10，在向冷却系内加注冷却液时，水套内的空气可以经此孔排出，保证水套内能充满冷却液。

单阀门皱纹筒式节温器没有侧阀门，因此，始终存在冷却液的小循环。

皱纹筒式节温器对冷却系的工作压力的变化比较敏感，工作的可靠性较差，使用寿命短，制造的工艺性差，近年来，蜡式节温器逐渐取代了皱纹筒式节温器。

如图6-26所示为桑塔纳2000型乘用车发动机采用的双阀门蜡式节温器，阀座5与下支架3铆接在一起，紧固在阀座上的中心杆6的锥形下端插在橡胶管10内，橡胶管与感温器体11之间的空腔内充满特制的石蜡，感温器体上部套装在水泵下端。进水口的前部，用来控制水泵的进水。常温时，石蜡呈固态，当温度升高时，石蜡渐渐变成液态，其体积也随之增大。

图6-26 桑塔纳2000型乘用车发动机的蜡式节温器

1—副阀门 2—小弹簧 3—下支架 4—大弹簧 5—阀座 6—中心杆 7—感温器罩 8—密封圈 9—主阀门 10—橡胶管 11—感温器体 12—石蜡混合物

当冷却液温度低于85℃时，节温器体内的石蜡体积膨胀量尚小，故主阀门9受大弹簧4作用紧压在阀座5上，来自散热器的水道被关闭，而副阀门1则离开来自发动机的旁通水道，所以冷却液便不经过散热器，只在水泵与发动机水套之间作小循环流动。因此，发动机开始工作时，冷却液快速升温，能很快暖机，在短时间内达到发动机正常工作温度。

当冷却液温度高于85℃时，石蜡体积膨胀，使橡胶管受挤压变形，对中心杆锥形端部产生向上的轴向推力。但由于中心杆6是固定不动的，于是杆6对橡胶管10、感温器体11产生向下的轴向反推力，迫使感温器体11压缩大弹簧4，使主阀门9逐渐开启，副阀门1逐渐关闭，因而部分来自散热器的冷却液作大循环流动。

桑塔纳2000型乘用车发动机的冷却系小循环、大循环如图6-27所示。

5.冷却液与防冻液

（1）冷却液的选择与软化处理 冷却液最好选用软水，即含矿物质少的水。如雨水、雪水、自来水等，否则易在水管中产生水垢，传热效果变差，发动机易过热。

如果只有硬水，则需经过软化处理后，方可注入冷却系中使用。常用的方法是在1L水中加入0.5～1.5g碳酸钠或0.5～0.8g氢氧化钠。

图6-27 桑塔纳2000型乘用车发动机的冷却液循环

a）小循环 b）大循环

1—流向发动机 2—从发动机来（小循环） 3—从暖风小水箱来 4—自散热器来（大循环） 5—水泵

（2）防冻液 在冬季，寒冷地区往往发生因冷却液冻结而使气缸体、气缸盖胀裂的现象。因此，必须采取防冻措施。其方法有：给车辆保温，停车时放掉冷却液，在冷却液中加入防冻剂降低水的凝固点等。较为理想的方法是在冷却液中加入防冻剂配成防冻液。防冻液有乙醇-水型、乙二醇水型、甘油-水型三种。它们与水的配比不同，凝固点也不一样。

目前，国内汽车广泛使用既能防冻又能防锈的防冻液，如F35、G11等。它可防止散热器和水套的锈蚀，减少水垢，提高散热器的使用寿命和冷却系的散热性能。这种防冻液可连续使用二年。防冻液的类型很多，成分也不一样，具体车型应根据该车使用说明书的需要来选择。注意不同类型的防冻液不能混用。

上海桑塔纳发动机冷却系要求使用G11添加剂，冷却液是由冷却液与添加剂G11混合而成。它们的混合比例是：气温在-25℃时，G11为2.8L，水为4.2L；气温在-35℃时，G11为3.5L，而水为3.5L。