汽车发动机构造与维修（六）冷却系统

第 6章 冷 却 系 统学 习 目 标 知 道 冷 却 系 统 的 作 用 、 组 成 和 分 类 掌 握 冷 却 系 统 的 循 环 水 路 掌 握 冷 却 系 统 主 要 部 件 的 结 构 及 检 修 方 法 学 会 对 冷 却 系 统 常 见 故 障 的 诊 断 方 法 第一节冷却形式与原理 按 发 动 机 冷 却 所 用 的 介 质 分 类 ， 冷 却 系 统 分 为 风 冷 型 和 水 冷型 。 风 冷 型 、 水 冷 型 示 意 图 ， 如 图 5-1所 示 。 冷 却 液 在 冷 却 系 统 中 的 循 环 路 径 如 图 5-2（ a） 所 示 。 冷 却 液 在 水泵 中 增 压 后 ， 经 分 水 管 进 入 发 动 机 的 机 体 水 套 。 冷 却 液 从 水 套 壁 周 围流 过 并 从 水 套 壁 吸 热 而 升 温 。 然 后 向 上 流 入 气 缸 盖 水 套 ， 从 气 缸 盖 水套 壁 吸 热 之 后 经 节 温 器 及 散 热 器 进 水 软 管 流 人 散 热 器 。 在 散 热 器 中 冷却 液 向 流 过 散 热 器 周 围 的 空 气 散 热 而 降 温 ， 最 后 冷 却 液 经 散 热 器 出 水软 管 返 回 水 泵 ， 如 此 循 环 不 止 。 大 多 数 汽 车 装 有 暖 风 系 统 。 暖 风 机 是 一 个 热 交 换 器 ， 也 可 称 作 第二 散 热 器 。 在 装 有 暖 风 机 的 水 冷 系 中 ， 热 的 冷 却 液 从 气 缸 盖 或 机 体 水套 经 暖 风 机 进 水 软 管 流 人 暖 风 机 芯 ， 然 后 经 暖 风 机 出 水 软 管 流 回 水 泵（ 图 5-2b） 。 吹 过 暖 风 机 芯 的 空 气 被 冷 却 液 加 热 之 后 ， 部 分 送 到 风 窗 玻 璃 除 霜 器 ， 一 部 分 送 入 驾 驶 室 或 车 厢 。 第二节冷却液与水泵 冷 却 液 的 性 质 水 泵 冷 却 液 是 水 与 防 冻 剂 的 混 合 物 。 冷 却 液 用 水 最 好 是 软 水 。 为 了 适 应 冬 季 行 车 的 需 要 ， 在 水 中 加 入 防 冻 剂 制 成 冷 却 液 以 防止 循 环 冷 却 水 的 冻 结 。 最 常 用 的 防 冻 剂 是 乙 二 醇 。 冷 却 液 中 水 与 乙二 醇 的 比 例 不 同 ， 其 冰 点 也 不 同 （ 如 表 5-1） 50%的 水 与 50 的 乙 二醇 混 合 而 成 的 冷 却 液 ， 其 冰 点 约 为 -35 。 在 水 中 加 入 防 冻 剂 还 同 时 提 高 了 冷 却 液 的 沸 点 。 因 此 ， 防 冻 剂有 防 止 冷 却 液 过 早 沸 腾 的 附 加 作 用 。 防 冻 剂 中 通 常 含 有 防 锈 剂 和 泡 沫 抑 制 剂 。 在 使 用 过 程 中 ， 防 锈剂 和 泡 沫 抑 制 剂 会 逐 渐 消 耗 殆 尽 ， 因 此 ， 定 期 更 换 冷 却 液 是 十 分 必要 的 。 在 防 冻 剂 中 一 般 还 要 加 入 着 色 剂 ， 使 冷 却 液 呈 蓝 绿 色 或 黄 色 以 便 识 别 。 汽 车 发 动 机 广 泛 采 用 离 心 式 水 泵 。 如 图 5-3。 其 基 本 结 构 由 水 泵壳 体 、 水 泵 轴 、 叶 轮 及 进 、 出 水 管 等 组 成 ， 如 图 5-4。 当 水 泵 叶 轮 按图 示 方 向 旋 转 时 ， 水 泵 中 的 冷 却 液 被 叶 轮 带 动 一 起 旋 转 ， 并 在 离 心力 的 作 用 下 被 甩 向 水 泵 壳 体 的 边 缘 ， 同 时 产 生 一 定 的 压 力 ， 然 后 从出 水 管 流 出 。 水 泵 一 般 由 曲 轴 通 过V带 驱 动 。 有 些 发 动 机 的 水 泵 由凸 轮 轴 直 接 驱 动 。 装 有 自 动 变 速 器 的 汽车 必 须 装 备 变 速 器 机 油 冷却 器 。 变 速 器 机 油 冷 却 器通 常 就 是 一 根 冷 却 管 ， 置于 散 热 器 的 出 水 室 内 ， 由 冷 却 液 对 流 过 冷 却 管 的 变速 器 机 油 进 行 冷 却 。 第三节节温器与散热器 节 温 器 散 热 器 维 修 蜡 式 节 温 器 实 物 及 示 意 图 ， 如 图 5-7所 示 。 维 修 ： 蜡 式 节 温 器 的 安 全 寿 命 一 般 为 50000km汽 车 行 驶 里 程 。 因此 要 求 按 照 其 安 全 寿 命 定 期 更 换 。 水 冷 系 统 还 分 为 大 循 环 和 小 循 环 两 种 循 环 方 式 。 示 意 图 如 图 5-8所 示 。 分 为 纵 流 式 、 横 流 式 两 类 ， 如 图 5-9所 示 。 分 为 管 带 式 、 管 片 式 、 板 式 三 类 ， 如 图 5-10所 示 。 如 图 5-11所 示 ， 补 偿 水 桶 由 塑 料 制 造 并 用 软 管 与 散 热 器 加 冷 却 液口 上 的 溢 流 管 连 接 。 当 冷 却 液 受 热 膨 胀 时 ， 部 分 冷 却 液 流 入 补 偿 水 桶 ；而 当 冷 却 液 降 温 时 ， 部 分 冷 却 液 又 被 吸 回 散 热 器 ， 所 以 冷 却 液 不 会 溢失 。 在 补 偿 水 桶 的 处 表 面 上 刻 有 两 条 标 记 线 ： “ 低 ” 线 和 “ 高 ” 线 ，补 偿 水 桶 内 的 液 面 应 位 于 两 条 标 记 线 之 间 。 若 液 面 低 于 “ 低 ” 线 时 ，应 向 桶 内 补 充 冷 却 液 。 在 向 桶 内 添 加 冷 却 液 时 ， 液 面 不 应 超 过 “ 高 ”线 。 散 热 器 盖 汽 车 上 广 泛 采 用 闭 式 水 冷 系 ， 该 水 冷 系 的 三 热 气盖 具 有 空 气 蒸 汽 阀 ， 可 自 动 调 节 冷 却 系 内 部 压力 ， 提 高 冷 却 效 果 。 压 力 阀真 空 阀 压 力 阀 弹 簧真 空 阀 弹 簧盖 发 动 机 热 态 正 常 时 ， 两 阀 门 关 闭 ，将 冷 却 系 与 大 气 隔 开 。 因 水 蒸 气 的 产生 使 冷 却 系 内 的 压 力 稍 高 于 大 气 压 力 ，提 高 了 冷 却 水 的 沸 点 ， 改 善 了 冷 却 效能 。 当 散 热 器 内 部 压 力 达 到 126137Kpa时 ， 蒸 汽 阀 开 启 而 使 水 蒸 汽 从通 气 孔 排 出 ； 当 水 温 下 降 ， 冷 却 系 内部 的 真 空 度 低 于 10 20Kpa时 ， 空 气 阀打 开 ， 空 气 从 通 气 孔 进 入 冷 却 系 ， 以防 散 热 器 及 芯 管 被 大 气 压 瘪 。 散 热 器 盖 实 物 如 图 5-12a所 示 ， 散 热 器 盖 的 作 用 是 密 封 水 冷系 并 调 节 系 统 的 工 作 压 力 。 百 叶 窗 实 物 如 图 5-12b所 示 ， 百 叶 窗 可 由 驾 驶 员 通 过 驾 驶 室内 的 手 柄 来 操 纵 其 开 闭 ， 也 可 用 感 温 器 自 动 控 制 。 将 节 温 器 浸 入 水 容 器 中 ， 并 逐 步 加 热 提 高 水 温 ， 检 查 阀 门 的 开启 温 度 和 阀 门 的 提 升 情 况 。 节 温 器 有 低 温 型 和 高 温 型 两 种 。 低 温 型温 度 在 80 84 时 ， 阀 门 开 始 开 启 ， 在 95 时 提 升 应 大 于 8mm。 高 温型 在 86 90 时 ， 阀 门 开 始 开 启 ， 阀 门 100 时 提 升 程 应 大 于 8mm。当 升 程 在 8mm以 下 时 就 不 能 继 续 使 用 ， 应 予 更 换 。 早 期 的 散 热 器 上 、 下 水 室 及 散 热 管 均 为 铜 质 ， 这 种 散 热 器 如 有堵 塞 ， 可 将 上 、 下 水 室 和 散 热 器 芯 接 合 处 的 焊 锡 熔 化 后 拆 下 上 、 下水 室 ， 把 堵 塞 的 散 热 器 芯 浸 在 水 中 ， 用 长 条 形 薄 钢 片 或 长 钢 丝 对 堵塞 的 散 热 管 进 行 疏 通 ， 然 后 再 将 上 、 下 水 室 重 新 焊 回 。 上 、 下 水 室如 有 破 漏 ， 可 用 锡 焊 修 复 ， 破 漏 处 较 大 时 ， 可 用 铜 皮 烫 锡 后 ， 对 破漏 处 进 行 锡 焊 修 补 。 散 热 管 如 有 破 漏 ， 可 将 散 热 片 剪 开 后 用 烙 铁 直接 焊 修 。 如 果 个 别 散 热 管 破 损 严 重 ， 可 裁 去 后 焊 上 新 管 。 或 将 损 坏的 散 热 管 压 扁 焊 死 ， 但 这 样 会 降 低 散 热 器 的 散 热 效 率 ， 因 此 堵 掉 的散 热 管 应 不 多 于 三 根 。 早 期 的 散 热 器 上 、 下 水 室 及 散 热 管 均 为 铜 质 ， 这 种 散 热 器 如 有堵 塞 ， 可 将 上 、 下 水 室 和 散 热 器 芯 接 合 处 的 焊 锡 熔 化 后 拆 下 上 、 下水 室 ， 把 堵 塞 的 散 热 器 芯 浸 在 水 中 ， 用 长 条 形 薄 钢 片 或 长 钢 丝 对 堵塞 的 散 热 管 进 行 疏 通 ， 然 后 再 将 上 、 下 水 室 重 新 焊 回 。 上 、 下 水 室如 有 破 漏 ， 可 用 锡 焊 修 复 ， 破 漏 处 较 大 时 ， 可 用 铜 皮 烫 锡 后 ， 对 破漏 处 进 行 锡 焊 修 补 。 散 热 管 如 有 破 漏 ， 可 将 散 热 片 剪 开 后 用 烙 铁 直接 焊 修 。 如 果 个 别 散 热 管 破 损 严 重 ， 可 裁 去 后 焊 上 新 管 。 或 将 损 坏的 散 热 管 压 扁 焊 死 ， 但 这 样 会 降 低 散 热 器 的 散 热 效 率 ， 因 此 堵 掉 的散 热 管 应 不 多 于 三 根 。 现 代 汽 车 散 热 器 的 上 、 下 水 室 均 为 工 程 塑 料 制 成 ， 其 和 散 热 器芯 的 接 合 处 为 铆 合 结 构 ， 并 靠 橡 胶 密 封 垫 保 持 密 封 。 这 种 散 热 器 如有 堵 塞 ， 可 将 铆 合 在 散 热 器 芯 上 的 上 、 下 水 室 拆 下 ， 对 散 热 器 芯 进行 疏 通 ， 更 换 新 的 橡 胶 密 封 垫 后 ， 将 上 、 下 水 室 重 新 铆 合 在 散 热 器芯 上 。 散 热 器 的 上 、 下 水 室 如 有 破 漏 ， 可 用 塑 料 焊 枪 焊 修 或 用 环 氧树 脂 胶 修 补 。 这 种 散 热 器 的 芯 管 通 常 为 铝 质 ， 不 易 焊 修 ， 如 有 破 漏 ，应 更 换 散 热 器 总 成 。 散 热 器 的 主 要 维 修 内 容 是 ： 清 堵 、 焊 漏 和 整 形 ， 以 及 水 冷 却 系的 密 封 检 查 。 散 热 器 外 部 一 般 采 用 机 械 疏 通 或 用 压 缩 空 气 、 高 压 水流 冲 洗 的 方 法 清 理 。 散 热 器 内 部 水 垢 堵 塞 的 清 理 。 即 利 用 酸 或 碱 类 物 质 与 水 垢 的 化学 反 应 ， 使 水 垢 变 成 可 溶 于 水 的 物 质 而 被 清 除 。 清 洗 时 ， 最 好 采 用循 环 法 ， 即 先 用 酸 性 溶 液 洗 涤 ， 然 后 再 用 碱 性 溶 液 冲 洗 中 和 。 清 洗时 ， 清 洗 液 以 一 定 的 压 力 （ 一 般 为 10kPa） ， 在 水 套 和 散 热 器 内 循 环 ，时 间 一 般 为 3 5min。 第四节冷却风扇 风 扇 维 修 风 扇 实 物 ， 如 图 5-13所 示 。 冷 却 风 扇 置 于 散 热 器 后 面 。 功 用 是 当 风 扇 旋 转 时 吸 进 空 气 使 其 通 过 散 热 器 ， 以 增 强 散 热 器的 的 散 热 能 力 ， 加 快 冷 却 液 的 冷 却 速 度 。 在 发 动 机 过 热 的 情 况 下 ， 可 通 过 观 察 双 金 属 感 温 簧 的 外 末 端 处 ，先 从 固 定 槽 内 把 盘 簧 撬 出 ， 然 后 反 时 针 转 动 盘 簧 ， 直 到 感 觉 被 拌 住为 止 ， 不 得 用 力 使 盘 簧 外 端 转 过 止 动 处 。 然 后 测 量 盘 簧 外 末 端 与 固定 槽 之 间 的 距 离 应 为 13mm。 如 果 轴 不 随 盘 簧 的 转 动 而 转 动 ， 即 阀 片不 能 打 开 从 动 板 上 的 进 油 孔 ， 则 表 明 该 离 合 器 已 损 坏 ， 应 解 体 、 清洁 、 润 滑 阀 片 轴 或 更 换 新 的 硅 油 风 扇 离 合 器 。 检 查 后 ， 再 将 盘 簧 的外 末 端 压 入 固 定 槽 内 。 如 果 电 动 冷 却 风 扇 在 发 动 机 冷 却 液 温 度 升 高 到 规 定 温 度 后 没有 及 时 运 转 ， 会 导 致 发 动 机 冷 却 液 温 度 过 高 ， 甚 至 出 现 水 箱 开 锅的 现 象 。 对 于 不 同 牌 号 的 汽 车 或 同 一 牌 号 不 同 年 份 生 产 的 汽 车 ，其 电 动 冷 却 风 扇 的 控 制 电 路 都 不 完 全 相 同 ， 因 此 在 检 修 电 动 冷 却风 扇 不 转 的 故 障 时 ， 应 参 照 该 车 型 维 修 手 册 中 的 内 容 和 诊 断 程 序 。一 般 车 型 的 电 动 冷 却 风 扇 控 制 电 路 的 原 理 ， 如 图 5-14所 示 。 安 装在 发 动 机 水 道 或 散 热 器 上 的 冷 却 液 温 度 开 关 和 汽 车 空 调 开 关 ， 通过 继 电 器 共 同 控 制 冷 却 风 扇 电 机 ， 在 发 动 机 冷 却 液 温 度 达 到 规 定数 值 时 或 开 启 汽 车 冷 气 空 调 时 ， 电 动 冷 却 风 扇 电 机 都 会 运 转 。 若发 动 机 冷 却 液 温 度 升 高 后 ， 电 动 冷 却 风 扇 没 有 运 转 ， 其 原 因 可 能是 风 扇 电 机 的 故 障 ， 也 可 能 是 继 电 器 、 冷 却 液 温 度 开 关 或 电 路 方面 的 故 障 ， 可 按 下 述 步 骤 进 行 诊 断 ： （ 1） 找 到 电 动 冷 却 风 扇 继 电 器 ， 将 继 电 器 拔 下 ， 用 试 灯 检 查 继 电器 插 座 上 触 点 电 源 的 插 孔 上 有 无 12V电 源 。 如 果 没 有 电 源 ， 应 检 查 电 源熔 断 丝 或 检 修 电 源 线 路 。 若 有 电 源 ， 可 用 一 条 电 线 将 继 电 器 插 座 上 触 点的 两 个 插 孔 短 接 ， 同 时 察 看 电 动 冷 却 风 扇 有 无 运 转 ， 如 果 没 有 运 转 ， 则可 能 是 风 扇 电 机 有 故 障 ， 也 可 能 是 继 电 器 到 风 扇 电 机 的 线 路 或 风 扇 电 机的 搭 铁 线 有 故 障 。 （ 2） 打 开 点 火 开 关 后 ， 用 试 灯 检 查 继 电 器 插 座 上 接 继 电 器 线 圈 的插 孔 上 有 无 电 流 ， 如 没 有 电 流 ， 应 检 查 点 火 开 关 到 继 电 器 插 座 的 线 路 。 （ 3） 安 装 好 电 动 冷 却 风 扇 继 电 器 ， 将 冷 却 液 温 度 开 关 上 的 线 束 插头 拔 下 ， 打 开 点 火 开 关 后 将 冷 却 液 温 度 开 关 的 接 线 搭 铁 （ 如 果 插 头 内 只有 一 个 插 孔 ） 或 将 线 束 插 头 内 的 两 个 插 孔 短 接 ， 如 果 此 时 风 扇 有 运 转 ，说 明 继 电 器 及 风 扇 电 机 是 正 常 的 ， 冷 却 液 温 度 升 高 后 ， 电 动 冷 却 风 扇 没有 运 转 的 原 因 是 冷 却 液 温 度 开 关 有 故 障 ， 应 更 换 冷 却 液 温 度 开 关 。 （ 4） 如 果 在 步 骤 （ 3） 中 风 扇 没 有 运 转 ， 应 检 查 继 电 器 ， 如 果 继 电 器 是 正 常 的 ， 则 继 电 器 到 冷 却 液 温 度 开 关 的 线 路 有 断 路 ， 应 检 修 。 （ 7） 燃 烧 室 内 积 炭 过 多 。 清 洗 燃 烧 室 。（ 8） 风 扇 离 合 器 接 合 时 间 过 晚 或 打 滑 。 检 修 或 更 换 风 扇 离 合 器 。（ 9） 散 热 器 的 进 水 管 或 出 水 管 凹 瘪 。 检 修 或 更 换 散 热 器 水 管 。（ 10） 节 温 器 主 阀 门 不 能 打 开 或 打 开 时 间 过 迟 。 检 修 或 更 换 节 温 器 。（ 11） 散 热 器 内 部 水 垢 堵 塞 或 外 部 过 脏 。 清 洗 散 热 器 。（ 12） 百 叶 窗 不 能 完 全 打 开 。 抢 修 百 叶 窗 及 控 制 机 构 。（ 13） 电 动 风 扇 性 能 不 良 。 检 修 或 更 换 电 动 风 扇 。（ 14） 温 控 开 关 或 冷 却 液 温 度 传 感 器 和 控 制 器 失 效 。 检 修 或 更 换 温 控 开 关 、冷 却 液 温 度 传 感 器 或 控 制 器 。 冷 却 液 温 度 过 低 冬 季 运 行 的 汽 车 ， 冷 却 液 温 度 表 和 冷 却 液 温 度传 感 器 技 术 状 况 完 好 的 情 况 下 ， 发 动 机 达 不 到 正 常的 工 作 温 度 ； 发 动 机 动 力 不 足 ， 油 耗 增 加 。 出 现 这些 现 象 ， 可 判 定 发 动 机 有 冷 却 液 温 度 过 低 的 故 障 发生 。 造 成 冷 却 液 温 过 低 的 原 因 及 处 理 方 法 有 ：（ 1） 百 叶 窗 关 闭 不 严 。 检 修 百 叶 窗 及 控 制 机 构 。（ 2） 风 扇 离 合 器 接 合 过 早 。 检 修 或 更 换 风 扇 离 合器 。（ 3） 温 控 开 关 闭 合 太 早 。 检 修 或 更 换 温 控 开 关 。 冷 却 液 消 耗 过 多 冷 却 液 消 耗 过 多 是 指 冷 却 液 比 正 常 情 况 下 消 耗 过 快 的 现象 。 其 主 要 原 因 有 冷 却 系 内 部 渗 漏 ， 冷 却 系 外 部 渗 漏 和 散 热器 盖 开 启 压 力 过 低 。 通 过 目 测 检 查 外 部 有 没 有 漏 水 的 痕 迹 ，确 定 有 无 外 部 渗 漏 ； 通 过 检 查 机 油 是 否 发 白 （ 乳 化 ） 或 在 发动 机 冷 却 液 温 度 正 常 时 排 气 是 否 冒 白 烟 确 定 内 部 是 否 渗 漏 。此 外 还 可 用 专 用 手 动 压 力 测 试 器 进 行 就 车 检 测 。 封 闭 的 冷 却 系 统 ， 只 有 在 冷 却 液 过 热 ， 温 度 超 过 其 沸 点时 才 会 发 生 损 耗 。 驾 驶 方 式 不 当 或 冷 却 气 流 受 到 阻 碍 常 会 引起 过 热 。 一 般 引 起 过 热 的 原 因 有 ：（ 1） 冷 却 空 气 流 量 减 少 。 如 果 散 热 器 损 坏 、 阻 塞 ， 或 在 散热 器 护 栅 上 装 了 附 加 灯 光 ， 都 会 使 冷 却 空 气 流 量 减 少 。（ 2） 散 热 风 扇 不 工 作 ， 或 工 作 不 正 常 。（ 3） 车 辆 行 驶 在 陡 坡 上 档 位 太 低 ， 或 行 驶 在 长 坡 上 ， 或 环 境 温 度 过 高 。 在 检 查 冷 却 系 统 有 无 泄 漏 之 前 ， 应 先 加 足 冷 却 液 ， 然 后 运 转 发 动机 ， 在 发 动 机 冷 车 、 热 车 、 怠 速 、 中 速 、 高 速 等 状 态 下 ， 以 目 视 的 方法 检 查 发 动 机 外 部 是 否 漏 水 。 冷 却 系 统 的 泄 漏 检 查 ， 还 可 以 借 助 一 种 专 用 工 具 （ 冷 却 系 统 压 力试 验 器 ） 来 进 行 。 （ 如 5-5图 所 示 ） 。 若 冷 却 液 充 足 但 发 动 机 温 度 却 很 高 ， 而 且 经 检 查 并 未 发 现 有 燃 烧气 体 窜 入 水 道 ， 则 故 障 原 因 只 可 能 是 散 热 风 扇 皮 带 松 弛 打 滑 、 硅 油 风扇 耦 合 器 失 效 、 电 动 风 扇 的 电 机 或 冷 却 液 温 度 开 关 或 其 电 路 有 故 障 、散 热 器 堵 塞 、 节 温 器 损 坏 、 水 泵 工 作 不 正 常 等 。 如 果 在 发 动 机 运 转 中 上 、下 水 管 的 水 温 上 升 很 慢 ， 同时 仪 表 板 上 的 水 温 表 指 示 的水 温 却 较 高 ， 说 明 节 温 器 有故 障 ， 其 阀 门 打 不 开 ， 也 可能 是 节 温 器 已 被 人 为 拆 除 。此 时 冷 却 水 直 接 经 小 水 管 流回 水 泵 ， 没 有 经 过 散 热 器 散热 。 应 更 换 或 安 装 新 的 节 温器 （ 如 图 5-6所 示 ） 。