第五章冷却系构造与维修

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第五章,冷却系构造与维修,5,.1 冷却系作用、组成和工作原理,5,.2 水冷系主要机件构造和检修,5,.3 冷却系常见故障诊断与排除,小结,5.1,冷却系作用、组成和工作原理,一、冷却系的作用,冷却系的主要作用是对发动机进行冷却，维持发动机的正常工作温度，保证发动机的正常工作。,发动机在工作过程中，气缸与燃烧室内的气体温度可高达,2 073-2 273 K,。直接与气体接触的缸体、缸盖、活塞和气门等，在高温的作用下会因热膨胀而破坏正常间隙，导致运动件运动受阻或者卡死,;,各机件因高温而使机械强度降低甚至损坏,;,润滑油因高温失效而失去润滑作用等。因此，必须在发动机上设置冷却系，在发动机工作中对上述高温机件进行冷却，冷却系虽示参与发动机的功能转换，但却是发动机正常工作必示可少的保证。,下一页,返回,5.1,冷却系作用、组成和工作原理,冷却系在工作中冷却强度示合适，也会影响发动机的正常工作。冷却示足，会造成发动机过热，导致发动机充气量下降而影响发动机功率输出。对于汽油机来说，还可能会造成旱燃、爆燃和表面点火等示正常燃烧,;,同时，过高的温度会使润滑油钻度降低，导致机件磨损加剧。冷却过度，会使发动机过冷，导致燃料蒸发困难，或已蒸发的燃料重又凝结。一方面会因燃烧示完全而造成发动机功率下降、油耗量增大,;,另一方面这些燃油最终会沿气缸,壁流入曲轴箱,内，示仅冲刷了缸壁上的机油膜，还会稀释润滑油，使机件的润滑效果变差。所以，冷却必须适度。示论何种形式的冷却系，除能满足发动机在最大热负荷情况下的冷却外，还必须能在发动机各种工况下，对冷却强度进行调节，以维持发动机的正常工作温度。,上一页,下一页,返回,5.1,冷却系作用、组成和工作原理,目前，汽车发动机上广泛采用水冷系，如,图5一1,所,示,。它是利用冷却水吸收高温机件的热量，再将这些吸收了热量的冷却水送至散热器，通过散热器将热量散发到大气中。水冷系冷却可靠，冷却强度调节方便，在工作中冷却液损失较少。在发动机正常工作时，可使缸盖内的冷却水温度维持在353,-,363 K,。,上一页,下一页,返回,5.1,冷却系作用、组成和工作原理,某些大型柴油机或者小型汽油机采用风冷却系，如,图5一2,所,示,。它是以空气作为冷却介质，直接对缸体和缸盖进行冷却。为了加强冷却效果，并使各缸冷却均匀，有些发动机的风冷系设有轴流式风扇、导流罩和分流板。与水冷系相比，风冷系冷却示可靠，冷却强度示容易调节和控制。,上一页,下一页,返回,5.1,冷却系作用、组成和工作原理,二、水冷系的组成,汽车发动机采用的水冷系大都是强制循环式水冷系。它是利用水泵将冷却水在水套和散热器之间进行循环来完成对发动机的冷却。水冷系的组成如,图5一,1,所,示,。水套是气缸与缸体外壁之间和缸盖上、下平面之间的夹层空间，是在缸体和缸盖加工时直接铸造而成。缸体上平面和缸盖下平面有对应的通水孔，使缸盖水套与缸体水套相通。发动机工作时，水套内充满冷却水，直接从缸壁和燃烧室壁吸收热量。水泵固装于发动机缸体前端面，由曲轴通过V形带驱动。水泵的出水孔通过分水管与水套相通。,上一页,下一页,返回,5.1,冷却系作用、组成和工作原理,散热器一般安装在发动机前方的支架上，通过橡胶水管与发动机缸盖上的水套出水孔及水泵进水口相通。风扇位于散热器后面，可产生强大的抽吸力，增大通过散热器的空气流量和流速，加强散热器的散热效果。节温器位于缸盖出水管出口处，可以根据发动机的工作温度，自动控制冷却水的循环路线，实现冷却强度的调节。百叶窗安装于散热器前面，由驾驶员操纵开度来控制通过散热器的空气量，也可实现冷却强度的调节。,上一页,下一页,返回,5.1,冷却系作用、组成和工作原理,三、冷却水的循环路线,发动机运转时，带动水泵转动，水泵将散热器内的冷却水抽出经分,水管送入缸,体水套。设置分水管是为了使各缸冷却均匀。有些发动机的分水管为一扁平铜水管，沿纵向开有若干个出水口，离水泵越远，出水口越大，以保证各缸冷却均匀。解放,CA6102,型发动机分水管是在水套外面铸造出一个较大空腔，沿纵向也有若干个出水口与水套相通,，进入水套,的冷却水对气缸上部进行强制冷却，气缸下部主要通过对流进行冷却。吸收了热量的冷却水通过缸体与缸盖的,水道进入缸盖,水套，对燃烧室、气门座进行冷却，,然后流入缸盖,出水管。,上一页,下一页,返回,5.1,冷却系作用、组成和工作原理,节温器安装于缸盖出水管出,口,处，受冷却水温度的控制决定冷却水的循环路线。当发动机刚刚启动，冷却水温度低于323 K时，节温器关闭通往散热器的通路，从缸盖水套流出的冷却水通过小循环连接水管直接进入水泵，并经水泵送入缸体水套。由于冷却水示经散热器散热，可使发动机温度迅速提高。这种循环方式称为小循环。,上一页,下一页,返回,5.1,冷却系作用、组成和工作原理,当发动机冷却水温度高于353 K时，节温器将直接通往水泵的小循环通路关闭，从缸盖水套流出的冷却水全部进入散热器进行散热。散热后的冷却水在水泵的抽吸下，又,回,到缸体水套进行循环。由于经过散热器散热，可使发动机冷却水的温度迅速下降，避免发动机过热，这种循环方式称为大循环。,当发动机冷却水温度位于323-353 K时，节温器使两种循环都存在，这时只有部分冷却水流经散热器散热。冷却系(水冷系)冷却液循环,示,意如,图5一3,所,示,。,上一页,下一页,返回,5.1,冷却系作用、组成和工作原理,在缸盖上安装有水温感应塞，感应塞与驾驶室内的水温表相连，随时指示出缸盖水套内冷却水的温度，若温度过高或过低，驾驶员可以通过改变百叶窗的开度进行调节。水冷系还为驾驶室或者车厢内的暖风装置提供热源，在缸盖出水管上设有橡胶水管，与暖风装置相通。,水冷系的布置在示同型号的发动机上有些示同，如,图5一,4,和,图5一5,所,示,。,在某些发动机上，冷却水还承担为润滑系的润滑油和自动变速器润滑油的散热任务。,上一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,一、散热器,1.,散热器的构造,散热器的构造如,图,5,一,6,所示，主要由上贮水室,(,上水箱,),、下贮水室,(,下水箱,),和连接上、下水室和对冷却水起散热作用的散热器芯,(,其结构如,图,5,一,6,所示,),组成。上贮水室通过进水软管与缸盖上的出水管相通，下贮水室通过出水软管与水泵进水口相通，上贮水室上端设有加水口，并用散热器盖密封，下贮水室设有放水开关，必要时可将散热器内的冷却水放掉。,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,散热器芯由许多冷却管和散热片组成。对于散热器芯来说，应该有尽量大的散热面积，采用散热片就是为了增加散热器芯的散热面积。散热器芯的结构常见有两种:管片式,见,图5一,7(,a,),和管带式,见,图5一,7(,b,),。冷却管的断面大多为扁圆形，与圆形断面的冷却管相比，不但散热面积大，而且万一管内的冷却水结冰膨胀，扁管可以借其横断面变形而避免破裂。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。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,管带式散热器,芯,采用冷却管和波纹管的散热带沿纵向间隔排列的方式。散热带上的缝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。管带式散热器芯散热能力强，制造工艺简单，成本低，但刚度不如管片式大，一般为轿车发动机采用，近来在一些中型车辆上也开始采用。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,发动机工作时，进入上贮水室的高温冷却水通过冷却管流向下贮水室的过程中，被从散热器芯缝隙中流过的空气流冷却，温度降低后重新又在水泵的抽吸下进,入,水套循环使用。,有些轿车发动机采用横流式散热器，贮水室位于散热器的两侧，在散热过程中，水流横向流动。这种散热器高度较低，非常适合于发动机盖较低的轿车使用。,散热器要求用导热性好的材料(如黄铜)制成，近年来用铝材的也越来越多。有些发动机散热器冷却管、贮水室用黄铜制造，散热片则采用铝带制成。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,2.散热器盖,汽车发动机都采用闭式水冷系。这种水冷系广泛采用具有蒸汽阀和空气阀的散热器盖，其结构如,图5,-,8,所,示,。蒸汽阀在弹簧的作用下，紧紧地压在加水,口,，密封散热器。在蒸汽阀中央设有空气阀，弹簧使其处于关闭状态。由于这两个阀门的作用，不但可以提高冷却水的沸点，还可以防止当散热器内水量减少，或压力降低时冷却管被大气压瘪。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,当散热器内温度升高产生蒸汽，使压力升高到一定数值时(一般为0. 026-0. 037 MPa,某些轿车散热器盖可达0. 1 MPa,),蒸汽阀打开，水蒸汽从蒸汽排出管排出。冷却水沸点的提高，就是因为冷却系内的压力升高所致。当散热器内因冷却水冷却温度下降而产生一定的真空度时(一般为0. 0l -0. 02 MPa)，空气阀被吸开，空气从蒸汽排出管进入散热器内。,当发动机处于热态时，打开散热器盖应缓慢小心，以防高温水气喷出，将人烫伤。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,3.,补,偿水桶,目前，大多数发动机都采用了防冻液作为冷却液。防冻液冰点很低，可避免冬季使用中因结冰而导致散热器、缸体和缸盖被胀裂的现象;防冻液的沸点也要比水高，更有利于发动机的正常工作。为防止防冻液的损失，在冷却系设置了补偿水桶，对散热器内的防冻液起到自动补偿的作用。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,补偿水桶设置于散热器一侧(见,图5一9,)，通过橡胶水管与散热器加水,口,处的出气,口,相连。当冷却液受热膨胀时，多余的防冻液通过橡胶水管进,入,补偿水桶;而当温度降低、散热器内产生真空时，补偿水桶内的防冻液及时返回散热器。补偿水桶上有两条刻线标记,GAO, (,高,)和“DI(低)，在水温377 K (50,0,C)时，补偿水桶内的液面高度不得低于“DI”刻线标记;室温时，补偿水桶内的液面高度不应超过,GA,O,刻线标记。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,4.膨胀水箱,膨胀水箱除了具备对散热器内的冷却水起到自动补偿作用外，又同时具备及时将冷却系内的水汽分离，避免“穴蚀”产生的功能。膨胀水箱2(见,图5一10,)用透明塑料制成，位置稍高于散热器。膨胀水箱上端通过水套出气管,4,和散热器出气管1分,别,和缸盖水套及散热器上贮水室相通。膨胀水箱下端通过补充水管9和旁通管,1,0相通。由于膨胀水箱位置稍高于散热器，膨胀水箱液面上方有一定的空间。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,发动机工作时，在散热器和水套内产生的蒸汽通过散热器出气管1和水套出气管,4,，进,入,膨胀水箱后冷凝成流体，及时做到了水气分离。冷凝后的冷却水通过补充水管9进,入,水泵。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,5.散热器的检修,1)散热器的清洗,散热器在使用过程中，会因腐蚀和积垢等原因影响冷却效果。清洗散热器，去除水垢，是恢复散热器散热能力的有效方法。清洗水垢采用化学法，即利用酸或碱类物质与水垢的化学反应，生成可溶于水的物质将水垢清除。清洗时，最好采用循环法，即先用酸性溶液洗涤，再用碱性溶液冲洗中和。清洗时，除垢剂以一定的压力(一般为10 kPa)，在气缸体水套或散热器内循环，一般经3,-,-5 min后即可清洗完毕。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,2)散热器渗漏的检验,将散热器进、出,口,堵死，在散热器内充,入,50,-100,kPa压力的压缩空气，并将其浸泡在水中，检查有无气泡冒出，如发现渗漏部位，应做好记号，以便焊修。,3)散热器的修理,散热器的渗漏大多出现在散热管与上、下水室间的接触部位。渗漏不严重时，一般可用钎焊修复。散热管出现渗漏时，可采取局部封堵，封堵的散热管的数量不得超过管数总量的10,%,，切断散热片的面积不得大于迎风总面积的10,%。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,4）,检查散热器盖与膨胀水箱,现代汽车发动机均采用密封式冷却系，冷却液能否在沸点以上不汽化，保持良好的导热、冷却能力;冷却系能否防止冷却液过量消耗，从而减轻水垢沉积速度，关键在于散热器盖和膨胀水箱的工作性能。散热器盖可用专用手动气泵检查:压力阀的开启压力应在73.5,-,-103 kPa的范围内，真空阀的开启压力应在0. 98-11. 8 kPa。膨胀水箱应无渗漏、箱盖密封良好、通气孔畅通，否则就会破坏冷却液的,回,流，而必须立即更换。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,二、水泵,1.水泵的构造,汽车发动机都采用离心式水泵。它体积小，出水量大，工作可靠。离心式水泵的工作原理如,图5一11,所,示,。叶轮固定在水泵轴上，水泵壳体装于发动机缸体上。当散热器内充满冷却水时，水泵壳体内也充满了冷却水。叶轮在随水泵轴转动时，水泵中的冷却水被轮叶带动一起旋转，并在本身的离心力作用下，向叶轮的边缘甩出，然后经外壳上与叶轮成切线方向的出水管被压送到发动机水套内。与此同时，叶轮中心处压力降低，散热器中的冷却水便经进水管被吸入，使冷却水循环起来。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,东风6100-J型发动机的离心式水泵的结构如,图5一12,所,示。,1）水泵外壳与泵盖,水泵外壳1前半部分是支撑水泵轴的轴承座孔，后半部分为容纳叶轮的工作腔室。水泵外壳上的进水管A直接与工作腔室B相通。管接头19用来连接小循环水管;泵盖9和衬垫8用螺栓固定于水泵外壳的后端面，用来封闭水泵外壳。水泵的出水腔位于水泵工作腔的一侧，在泵盖的相应位置上设有出水口，并与分水管相通。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,2)叶轮、水泵轴与水封装置,水泵轴12用球轴承11支撑在水泵外壳上。水泵轴的一端切削两平面与水泵叶轮12的孔相配合，并用螺钉5固紧，以防叶轮轴向窜动;水泵轴的另一端用半圆键13与凸缘盘12连接，并用槽形螺母锁紧。凸缘盘用来安装风扇皮带轮。,水封装置将轴承与水泵工作室隔离，防止进水室的冷却水进入轴承。水封装置主要由水封密封垫圈3、水封皮碗6、水封座圈,1,0和弹簧7组成。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,带有两径向凸起的胶木密封垫圈3卡在泵壳水封座的两个缺,口,内，防止其转动。水封座圈10固定于泵壳水封座前端。弹簧7将水封皮碗6压紧在水封座与密封垫圈之间，以防止水泵内腔的水沿水泵轴向前渗漏。,当水封发生渗漏时，向前渗出的水被抛水圈挡住并甩向泄水孔C，以防轴承进水而损坏并能及时发现水封漏水。在使用中，应定期从润滑脂嘴17向轴承注,入,具有耐水性能的钙基润滑脂。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,2.水泵的检修,水泵的常见损伤:泵壳裂纹，叶轮松脱或损坏，泵轴磨损或变形，水封损坏和轴承磨损等。,1)泵壳的检修,检查泵壳和带轮有无损伤。泵壳裂纹可进行焊接或更换。壳与盖接合面变形大于0. 05 mm时，应,予,修平。轴承座孔由于压入、压出轴承使座孔磨损，可用镶套的方法修复或更换。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,2)水泵轴的检修,检查水泵轴有无弯曲和轴颈的磨损程度，轴端螺纹有无损坏。水泵轴弯曲大于0. 05 mm应冷压校正;轴颈磨损严重，应,予,更换。,3)水泵叶轮的检修,检查水泵叶轮的叶片有无破损，叶轮上的轴孔与轴的配合是否松旷。叶片破损，应,予,焊修或更换;轴孔磨损过甚可进行镶套修复。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,4）,水封装置的检查,水泵泄水孔漏水，则为水封密封不严。若胶质水封磨损或变形应更换，水封密封圈可翻面使用。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,5)水泵装合后的检验,水泵装合后，首先用手转动带轮，泵轴转动应无卡滞现象;叶轮与泵壳应无碰擦感觉。然后在试验台上，按原厂规定进行压力流量试验。例如，解放CA6102型发动机水泵转速为2000r/min时，水泵流量不少于1,4,0 L/min，压力不得低于20. 2 kPa;当转速为3 300 r/min时，水泵流量不少于220 L/min，压力不得低于121. 2 kPa。东风EQ6100 -1型发动机水泵转速为2 000 r/min，水泵流量不少于220 L/min，压力不得低于,4,9 kPa,.,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,三、冷却强度调节装置,发动机由于使用条件,(,负荷、转速和环境温度,),经常改变，冷却强度也必须不断地改变。否则，会出现发动机过热或过冷现象而影响正常使用。冷却强度通过两种方式调节,:,一种是改变通过散热器的空气量,;,另一种是改变通过散热器的冷却水量。第一种方式靠百叶窗和风扇离合器来完成,;,第二种是靠节温器来实现的。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,1.百叶窗,百叶窗装于散热器的前面(见,图5 -13),，由许多片可以摆动的活动挡板组成。当冷却温度过低时，可将百叶窗部分或完全关闭，以减少流过散热器的空气量，使冷却水温度升高。百叶窗的开度是通过一套操纵机构由驾驶员控制的。有些汽车采用调温器来自动控制百叶窗开度，如,图5一13,所,示,。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,2.风扇,1)风扇的构造,风扇安装于散热器后面，大多数发动机风扇与水泵同轴。风扇旋转时，会产生轴向吸力，增加流过散热器芯的空气量，可加速对流经散热器芯的冷却水的冷却，从而加强了对发动,机,的冷却作用。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,对于风扇来说，要求风量大，效率高，以及振动与噪声小，尽量少消耗发动机功率。风扇的扇风量主要与风扇的直径、转速、叶片形状、叶片安装角和叶片数目有关。风扇叶片多用薄钢板冲压而成，横断面多为弧形，也可以用高强度塑料整体注塑而成。叶片与风扇旋转平面安装成一定的倾斜角度(叶片安装角为30,0,-4,5,0,)。叶片数目通常为2,-,-6片，叶片之间的夹角一般不相等，以减少叶片旋转时的振动和噪声。有些汽车发动机风扇经冲压的叶片端部呈弯曲状，以增加扇风量。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,为了提高风扇的效率，在风扇外围通常装设一个护风圈(见,图5一,14,)。目前有些发动机使用带有辅助叶片的导流风扇(见,图5一1,4,),，这种风扇是在叶片表面上铸有凸起的辅助叶片，因此增加了空气的径向流量，从而防止了叶片表面的气流发生附面层分离和涡流现象，改善了冷却性能，并降低了噪声,。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,风扇常和发电机一起通过V形带由曲轴带轮驱动(见,图5-15,),。通常将发电机的支架做成可移动式的，以便调节皮带的松紧度。风扇皮带必须松紧适官，皮带过松会造成打滑，使风扇风量减少而使发动机过热;皮带过紧将增加轴承的径向力，加速轴承磨损。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,目前，轿车发动机由于大多采用电动风扇，风扇不与水泵同轴。电动风扇由电动机驱动，受冷却水温度控制的温控开关控制风扇的转动，不受发动机转速的影响。这样，既能保证发动,机,在汽车低速时的冷却，又可减少消耗发动机的功率。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,2)风扇的检修,风扇叶片出现破损、弯曲、变形后，应及时更换。由于风扇连接板强度不足或其他原因使风扇叶片弯曲或扭曲变形，破坏了风扇叶片原设计的角度，使其丧失平衡性能，不但影响通过散热器的空气流速和流量，降低散热器的冷却能力，甚至打坏散热器，加速水泵轴承、水封的损坏，而且会大幅度地增加风扇的噪声。有条件时，风扇带轮组件应进行静平衡试验，静不平衡值不得大于20,g.,cm,。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,电动风扇一般采用双速直流电机驱动散热风扇。如桑塔纳轿车，散热风扇电机的通、断电和变速，是由装在散热器一侧的温控(热敏)开关来控制的。当冷却液温度高于368 K时，温控开关的低温触点闭合，风扇电机以1 600 r/min的转速低速转动:当冷却液温度升高到378 K时，温控开关的高温触点合上，风扇电机便以2,4,00 r/min的转速高速转动。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,风扇低速挡的切断温度为,375-366 K,。在发动机熄火后，如散热器的温度仍高于,357-366K,，风扇还继续运转是正常的,:,如果温度低于,357 K,，风扇还在运转是不正常的，这时应先检查温控开关。高速挡的切断温度为,366-371 K,。另外，当冷却液温度超过,397 K,或液面低于规定值时，装在膨胀水箱内的报警开关接通，位于水温表上的报警灯点亮，以不报警。此时，应立即停车检查，冷却液液面是否过低，散热风扇是否停转。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,如需要，应补加冷却液，或检查散热风扇的电路及其兀件。通过直接连接温控开关接插件内的12 V电源线和电机两接线，可判断出温控开关的好坏。若使这两线头连接后风扇开始运转，而在高温时接上温控开关接插件后风扇却不转，则为温控开关损坏，应换新件。若使这两线头连接后风扇仍不转，,应,检杳散热风扇电机及其熔断器等。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,桑塔纳轿车的冷凝器也是靠冷却系的散热风扇冷却的，当接通空调开关时，空调继电器接通电源和风扇电动机，散热风扇应常转。若接通空调开关后散热风扇不转，可按上述电路原理，用跨线法逐个检查短路电路中的串联,元,件，查找故障原因。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,3.风扇离合器,目前，有不少汽车发动机采用各种自动风扇离合器控制风扇的扇风量，以改变冷却强度。这种方法是根据发动机的温度自动控制风扇的转速，以达到改变通过散热器的空气流量的目的。这不仅能减少发动机的功率损失(普通风扇消耗发动机功率的5%一10,%,，而在汽车行驶中需要风扇工作的时间不到10,%,)，节省燃油，而且还能提高发动机的使用寿命，降低噪声。,风扇离合器的结构形式有硅油式、电磁式和机械式三种类型。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,1,）,硅油式风扇离合器,解放CA6102型发动机采用的硅油式风扇离合器的结构，如,图5一16,所,示。,主动轴6与水泵轴连接，前端固定有主动板10。从动板9通过螺钉固定于前盖15和壳体8之间，三者连成一个整体。壳体8通过轴承7支撑在主动轴上。风扇2固定在壳体上。从动板与壳体之间的空腔为工作腔，腔壁与主动板之间有一定的间隙，密封毛毡圈1,4,防止油液漏出。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,从动板与前盖之间的空腔为贮油腔，其中装有硅油，油面在静止时低于轴心线。从动板上有一进油孔A，平时由阀片11关闭。将阀片转动一定角度，进油孔即打开。阀片的转动，靠离合器前的螺旋状双金属片感温器13控制。感温器外端固定在前盖上，内端卡在阀片轴12前端的槽内。从动板外缘有一,回,油孔,B。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,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，进油孔被阀片关闭，硅油不能从贮,油腔流入工作腔,。工作腔内无油，离合器处于分离状态。这时主动轴与水泵轴一起转动，风扇随离合器壳体在主动轴上空转。此时，风扇的转动，仅仅由于密封毡圈和轴承的微弱的摩擦而引起，转速很低。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,当发动机负荷增加、散热器中冷却液温度升高时，通过散热器的气流温度随之升高。双金属片感温器受热变形而带动阀片轴和阀片转过一定角度。当吹向感温器的气流温度超过338 K时，阀片转至进油孔A打开的位置，于是硅油从贮油腔进,入,工作腔。由于主动板与从动板、壳体之间的缝隙进入了钻度很大的硅油，主动板利用硅油的钻度即可带动壳体和风扇转动。此时，风扇离合器处于接合状态，风扇转速迅速提高。因为主动板驱动壳体和风扇转动是以油为介质的，并非刚性传动，所以风扇转速总是低于主动轴的转速，并伴随着功率损失。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,为不使工作腔中的硅油温度过高，该风扇离合器让硅油在工作腔和贮油腔间循环，同时在壳体和前盖上铸有散热片，以加强冷却。油液循环是这样进行的:因为主动板转速高于从动板转速，主动板甩向工作腔外缘的油液压力比贮油腔外缘的油液压力高，油液从工作腔经,回,油孔,B,流向贮油腔，而贮油腔又经进油孔A及时向工作腔补充油液。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,当发动机负荷下降，吹向感温器的气流温度低于308 K时，阀片将进油孔关闭，工作腔内油液继续从回油孔甩向贮油腔，直至甩空为止，致使风扇离合器又回复到分离状态。为加速,回,油，缩短风扇离合器脱开时间，在,回,油孔的边缘逆着旋转方向加工出一个刮油突起。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,为了防止温度过低时双金属感温器使阀片反向转动而打开进油孔，在从动板上加工出一个凸台作为阀片的反向定位。从动板中心处还开有一个直径大于阀片轴孔的漏油孔,C,，以防止停车后，风扇离合器处于静态时从阀片轴周围泄漏硅油。,当硅油风扇离合器失灵时，可旋松圆柱头内六角螺栓,3,，将锁止板,5,从假想线所不位置径向移动至实线所不位置，使锁止板端部的指销插人主动轴的孔中，再旋紧螺栓，使风扇离合器的壳体、风扇与主动轴连成一个整体。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,2）,电磁式风扇离合器,电磁式风扇离合器的结构如,图5一17,所,示,。风扇离合器用螺母8固定在水泵轴9上。,电磁式风扇离合器由主动和从动两部分组成。主动部分包括带V形带槽的电磁壳体3,线圈2、滑环1和摩擦片生。从动部分包括用球轴承装在电磁壳体上的风扇毅7，以及可随导向销6做轴向移动的衔铁环12等。线圈2用环氧树脂固定在电磁壳体内。引线壳体15装在防护罩上，其中心孔内的电刷16靠弹簧1,4,压在滑环上。接线柱13通过导线与水温感应开关相连。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,当冷却水温度低于365 K时，水温感应开关的电路不通，线圈2不通电，离合器处于分离状态。当水温超过365 K时，水温感应开关的电路自动接通，线圈通电，电磁壳体吸引衔铁环将摩擦片压紧，使离合器处于接合状态。,3)机械式风扇离合器,机械式风扇离合器是一种采用形状记忆合金螺旋弹簧为温控和压紧装置的离合器，其结构如,图5一18,所,示。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,主动件和摩擦片为主动部分，与滚动轴承支撑于主动轴上的从动件之间，采用摩擦传动。形状记忆合金螺旋弹簧位于主动件与主动轴前盖之间，长度随温度变化而快速变化，当散热器后面的空气温度在(323士3,),K即弹簧开始伸长，推动主动件后移，使离合器逐渐接合，直到温度达333 K时，离合器完全接合，弹簧不再随温度继续升高而伸长。,当环境温度下降到327 K时，离合器开始分离，风扇速度随之降低;当温度降到313 K时，离合器完全分离，轴承只是在轴承摩擦力矩作用下，很缓慢地转动。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,2,),风扇离合器的检修,电磁式风扇离合器在汽车二级维护时，应就车检查。检查时，使风扇离合器脱离温控器的控制，打开点火开关并接通电磁式风扇离合器，风扇应转动平稳，工作电流应符合原设计规定的范围。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,硅油式风扇离合器在日常维护时，应进行就车冷态检视。当汽车停放12,h,后，在发动机启动前用手指拨动风扇叶片，此时应感到有明显的转动阻力。当发动机启动后1,-,-2 min时熄火，此时拨转风扇叶片，应感到转动阻力明显减小，可以认为硅油式风扇离合器工作正常。因为发动机在正常工作温度下熄火后，工作腔中的硅油相当一部分滞留其间，启动前，手拨风扇叶片就会感到明显的阻力存在。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,发动机启动后运转1,-,2 min的过程中，由于发动机的工作温度尚低，工作腔的硅油受搅动而完全流回贮液室，所以再拨动风扇叶片时，转动阻力就会明显减小。二级维护时，应就车检查风扇离合器的接合、分离状况。在风扇和散热器之间，测量风扇离合器开始接合或分离时散热器后端热风流的温度，应符合原厂的规定如CA1091型汽车风扇离合器开始接合时的温度为338 K，开始分离的温度为323 K;北京切诺基汽车的接合温度为3,4,5 K,.,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,4.节温器,1,),节温器的结构与原理目前，大多数发动机采用蜡式节温器，安装于缸盖出水口处，控制冷却水通往散热器的流量。东风EQ6100-1发动机的蜡式节温器的构造如,图5一19,所,示,。推杆的上端固定于支架，下端插人胶管的中心孔内。胶管与节温器外壳之间的环形内腔装有石蜡。节温器外壳上端套装有主阀门，下端套装有副阀门，弹簧位于主阀门与支架下底之间。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,当冷却水温度低于329 K时，石蜡为固体，在弹簧的作用下，节温器外壳处于最上端位置，此时主阀门关闭，副阀门打开。来自发动机缸盖出水,口,的冷却水从副阀门进入小循环软管，经水泵又流回水套中，如图,5一20,(,a),所,示。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,当发动机冷却水温度达到3,4,9 K时，石蜡逐渐变成液态，体积膨胀而产生推力。由于节温器外壳为刚性件，石蜡迫使胶管收缩而对推杆锥状端头产生推力。因推杆固定于支架不能移动，其反推力迫使胶管、节温器外壳下移。这时，主阀门开始打开，有部分冷却水经主阀门进入散热器散热。,当水温超过359 K时，主阀门全开，副阀门刚好关闭，从缸盖出水,口,流出的冷却水全部经主阀门进入散热器散热。此时，冷却水流动路线长、流量大，冷却强度增大，称为大循环,见,图5一20 (b),。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,当发动机内冷却水处于上述两种温度之间时，主阀门和副阀门均部分开放，故冷却水的大小循环同时存在。此时冷却水的循环称为混合循环。,发动机水温由高温状态下降时，液态石蜡逐渐恢复成固态，在弹簧的弹力作用下，节温器外壳逐渐上移，先将副阀门打开;温度下降至3,4,9 K以下时，主阀门关闭。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,桑塔纳轿车发动机的蜡式节温器7安装于水泵下部，如,图5一21,所,示,。小循环水泵进水,口,3通过软管与缸盖出水,口,相通，水泵主进水管6通过软管与散热器下水室相通。,当冷却水温度低于358 K时，节温器阀门不打开，冷却水只能进行小循环。当冷却水温度高于358 K时，节温器阀门开始打开，冷却水大、小循环都进行。当冷却水温度达到378K时，节温器阀门全部打开，只进行大循环。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,2),节温器的检修,节温器的常见故障有使主阀门开启和全开时的温度过高，甚至不能开启,;,节温器关闭不严等。前者将造成冷却水不能有效地进行大循环，致使发动机过热,;,后者将造成发动机升温缓慢，发动机过冷。此外，随着节温器性能逐渐衰退，主阀门的开度将逐渐减小，,造成进入大循环,的冷却水流量减少，冷却系将逐渐过热。,上一页,下一页,返回,5.2,水冷系主要机件构造和检修,检查时，把节温器放在,盛,有水的器皿中，如,图5- 22,所,示,。然后加热，检查主阀门开始开启和完全开启时的温度，以及全开时主阀门的升程。如EQ6100-1型和CA6102型发动机的节温器主阀门开启温度为3,4,9 K;全开温度为359 K左右。节温器的主阀门在全开时最大升程为8. 50 mm，使用限度为6 mm，如升程减小到上述限度时，冷却水的循环量将减少1,/10,左右，这将影响发动机的散热效果。节温器的性能检验若不符合上述要求时，一般应子更换。,上一页,返回,5.3,冷却系常见故障诊断与排除,冷却系主要故障是发动机过热。过热现象主要有,:,冷却液充足但发动机过热，冷却液不足引起发动机过热，发动机突然过热等。,一、冷却液充足但发动机过热,1.,现象,发动机的冷却液充足，但在行驶中冷却液温度超过,363 K(,轿车超过,373 K),，直至沸腾,(,俗称“开锅”,);,或运行中冷却液在,363 K,以上，如一停车，冷却液立刻沸腾。,下一页,返回,5.3,冷却系常见故障诊断与排除,2.原因,冷却液充足但发动机过热的主要原因有两个方面:一是冷却系的散热能力下降;二是发动,机,产生的热量增加。,(1)冷却系本身的原因。,百叶窗不能开启或开度不足。,风扇皮带太松或因油污而打滑。,散热器出水管老化吸瘪或内壁脱层堵塞。,冷却风扇装反，或风扇规格不对。,上一页,下一页,返回,5.3,冷却系常见故障诊断与排除,电动风扇不转，或风扇离合器损坏，使风扇不转或转速过低。,节温器失效，使冷却液大循环受阻。,水套水垢沉积过多，或分水管堵塞，分水不畅。,散热器内芯管堵塞，或散热片倾倒过多。,水泵损坏。,气缸垫烧穿，或缸盖出现裂缝，使高温气体进,入,冷却系。,上一页,下一页,返回,5.3,冷却系常见故障诊断与排除,(2),其他系统的原因。,点火时间过迟。,混合气过浓或过稀。,燃烧室积炭过多。,发动机机油量不足，或机油散热器工作不良。,汽车使用条件的影响,(,如道路、气候、风向和负荷等,),。,上一页,下一页,返回,5.3,冷却系常见故障诊断与排除,3.故障诊断与排除方法,先检查百叶窗是否打开或开度不足。若开度足够，再检查风扇的转动情况及风扇皮带是否打滑。如风扇不转或转速太低，可调整风扇皮带松紧度，或检查风扇离合器，或检查风扇电动机及温控开关的好坏，若损坏，则应更换新件。,若风扇转动正常，再用手分,别,感觉散热器和发动机的温度。若散热器温度低，而发动机温度高，说明冷却液循环不良。应检查散热器出水胶管是否被吸瘪，或胶管内壁有脱层堵塞，若胶管被吸瘪，应更换新管。,上一页,下一页,返回,5.3,冷却系常见故障诊断与排除,如散热器出水良好，再拆松散热器进水管，启动发动机试验，冷却液应有力排出。否则，说明水泵或节温器有故障。应进一步拆下节温器试验，若散热器的进水管仍不排水，则说明水泵有故障,;,若拆下节温器后，散热器的进水管变得排水有力了，则故障就在节温器，应换新件。,检查散热器各部温度是否均匀。如果冷热不均，说明散热器内部芯管有堵塞或散热片倾倒过多。,上一页,下一页,返回,5.3,冷却系常见故障诊断与排除,检查发动机各部温度是否均匀。如发动机的后端温度高于前端，则说明分水管已损坏或堵塞，应换新件。,若以上检查正常，在水温过高的同时，发动机动力明显下降，并从水箱的加水,口,处涌出高温气体或从排气管处排出水蒸气，则应检查气缸垫是否烧坏。,上一页,下一页,返回,5.3,冷却系常见故障诊断与排除,对于长期末清洗水垢的发动机，若出现过热无法排除时，应考虑是否是水套内积垢太多，可采用化学溶剂法清洗水垢。,此外，还应检查是否由其他系统的原因引起过热。,若发动机及冷却液温度正常，冷却液位也正常，而水温表指,示,水温过高，或水温过高报警灯点亮，则为水温表、报警灯电路或,元,件故障。,上一页,下一页,返回,5.3,冷却系常见故障诊断与排除,二、冷却液不足引起发动机过热,1.,现象,发动机冷却系容纳不了规定的冷却水量，或在运行中冷却液消耗异常，使发动机过热。,2.,原因,冷却水套或散热器积垢过多或堵塞。,散热器漏水。,散热器盖的进、排气阀失效。,水泵水封不良或叶轮密封垫圈磨损过甚而漏水。,上一页,下一页,返回,5.3,冷却系常见故障诊断与排除,冷却系其他部位漏水。,气缸垫水道孔与气缸相通。,个别进气通道破裂漏水。,气门室内壁破裂漏水。,3.,故障诊断与排除方法,在发动机运转时，先检查冷却系外部是否漏水，如散热器、水管连接处等。,上一页,下一页,返回,5.3,冷却系常见故障诊断与排除,若水泵泄水孔漏水，常被误认为散热器出水管漏水，可用一干燥洁净木条伸到水泵的泄水孔处，若木条上有水，则说明水泵漏水。,若冷却系外部不漏水，则应考虑为冷却系内部漏水。若发动机运转时，排气管排出大量的水蒸气，或拔出机油尺发现机油中有水，则为水套破裂或气缸垫水道孔破损，致使冷却水漏人曲轴箱、气缸内或进、排气道内。,上一页,下一页,返回,5.3,冷却系常见故障诊断与排除,三、发动机突然过热,1.现象,冷车启动后，发动机水温迅速升高而产生沸腾现象;汽车行驶中发动机突然过热。,2.原因,风扇皮带断裂。,水泵轴与叶轮脱转。,冷却系严重漏水。,节温器主阀门脱落致使冷却液不能进行大循环。,气缸垫烧穿，或缸盖出现裂缝，高温气体进,入,冷却系。,上一页,下一页,返回,5.3,冷却系常见故障诊断与排除,3.,故障诊断与排除方法,若汽车在行驶中发动机突然过热，且冷却液沸腾后，切莫使发动机立即熄火，应怠速散热运转,5 min,，待冷却液温度下降后，再补加冷却液。,首先检查冷却液数量是否充足，再检查风扇是否转动。若风扇停转，应查看风扇皮带是否断裂,;,硅油式风扇离合器或电磁式风扇离合器是否损坏,;,若为电动风扇，应检查水温开关、风扇电机及其电路是否损坏。,上一页,下一页,返回,5.3,冷却系常见故障诊断与排除,若风扇运转正常，冷却液数量足够，可用手感觉散热器和发动机的温度，如发动机温度很高，而散热器温度很低，说明水泵损坏或节温器失灵。,若冷态发动机启动后，水箱日立即向外溢水并排出大量气泡，呈现冷却液沸腾状态，多为气缸套、气缸盖出现裂纹或气缸垫烧蚀，使高温高压气体窜,入,水套。此时，应分解缸盖、缸体，焊修裂纹或更换气缸套、气缸垫。,上一页,返回,小结,1.冷却系的任务是调节冷却强度，维持发动机正常的工作温度。,2.冷却水的循环路线分大、小循环两种，是受节温器控制的。,3.散热器盖上有蒸汽阀和空气阀，可防止散热器内压力过高或过低。,4,.膨胀水箱能对散热器内的冷却水自动补偿，还具备水汽分离作用。,5.离心式水泵的原理是叶轮带动冷却水旋转产生离心作用。,下一页,返回,小结,6.,水冷系的冷却强度调节是改变通过散热器的空气量或改变通过散热器的冷却水量,7.,许多风扇叶片是不等距的，为的是降低风扇噪声。,8.,仅当需要降低发动机温度时，电动冷却风扇才运转。,9.,硅油式风扇离合器是由散热器后方的温度控制其工作的。,10.,冷却系的常见故障是发动机过热。,上一页,返回,图,5-1 发动机强制循环式水冷系,返回,图,5-2 风冷系示意图,返回,图,5-3 水冷系冷却液循环示意图,返回,图,5-4 水冷系（1）,返回,图,5-5 水冷系（2）,返回,图,5-6 散热器结构图,返回,图,5-7 散热器芯,返回,图,5-8 具有空气-蒸汽阀的散热器盖,返回,图,5-9 补偿水桶装置示意图,返回,图,5-10 膨胀水箱示意图,返回,图,5-11 离心式水泵的工作原理,返回,图,5-12 东风6100-J型发动机的离心式水泵结构,返回,图,5-13 百叶窗自动调节装置示意图,返回,图,5-14 带有凸起的辅助叶片导流风扇,返回,图,5-15 汽车风扇皮带张紧装置,返回,图,5-16 硅油式风扇离合器,返回,图,5-17 电磁式风扇离合器的结构,返回,图,5-18 机械式风扇离合器,返回,图,5-19 东风EQ610-1型发动机的蜡式节温器(主阀门打开时),返回,图,5-20 蜡式节温器工作原理,返回,图,5-21 桑塔纳轿车水泵与节温器,返回,图,5-22 检查节温器,返回,