模块八--冷却系的构造与维修(共24页)

精选优质文档-倾情为你奉上模块八 冷却系的构造与维修能阐述冷却系的功用、类型与组成。 能识别发动机冷却系各部件。 能对照实车描述冷却水的循环路线。 掌握发动机水冷却系主要部件的结构与维修。 会发动机冷却系的常见故障的诊断和维修程序。学 习 目 标 在发动机工作时，可燃混合气燃烧的最高温度可达2500以上。活塞、气缸、气缸盖和气门等直接与高温可燃混合气接触的零部件会强烈受热，这将导致发动机工作温度过高（过热），从而引起充气系数下降和燃烧不正常（会产生爆震或早燃）；若不及时冷却，则其中运动机件将可能因受热膨胀而破坏正常间隙，还会使汽油润滑油燃损或变质，造成润滑能力下降，使零部件急剧磨损，甚至还会出现卡死、损坏等现象。因此，为保证发动机正常工作，使其具有较高的经济性、动力性、耐久性和可靠性，必须采用合理的冷却方法。现代汽车发动机上采取的各种冷却措施就是使发动机在工作中得到适度的冷却，从而保持发动机在最适宜的温度范围内工作，只有这样才能保证发动机长期正常运转。项目一 发动机冷却系的认识 一、基本知识 （一）冷却系的功用 冷却系的功用就是使工作中的发动机得到适度的冷却，从而保持发动机在最适宜的温度范围内工作。在采用水冷却系统的发动机中，发动机的正常工作温度是以冷却液温度85105为最佳。 （二）冷却系的类型汽车发动机的冷却系按冷却介质的不同可以分为两种，即水冷却系和风冷却系，如图8.1所示。目前汽车发动机上大都采用水冷却系，只有少数汽车发动机采用风冷却系。图8.1 冷却系的两种类型 1风冷却系将发动机中高温零件的热量，直接散入大气，使发动机的温度降低而进行冷却的一系列装置称为风冷却系，如图8.2所示。发动机最热的部分是气缸盖，为了加强冷却，现代风冷却系发动机气缸盖都用导热性能良好的铝合金铸造，而且为了增大散热面积，在气缸体和气缸盖上制有许多散热片。采用风冷的发动机，利用车辆前进中的空气流，或特设的风扇鼓动空气，吹过散热片，将热量带走。为了更有效地利用空气流加强冷却，发动机上一般都装有导流罩，并设有分流板，以保证各缸冷却均匀。考虑到各气缸背风面冷却的需要，在有些发动机上还装有气缸体导流罩。对于“v”形风冷发动机，有的仍采用一个风扇，装在发动机前方中间位置，靠导流罩将气流分别引向左、右两列气缸外侧表面；有的还采用两个风扇，分别装在左右两列气缸前端。风冷却系结构简单，使用和维修方便，但冷却强度不易控制和调节，功率消耗大，噪声大，由于发动机与空气之间温差较大，故风冷却系的散热能力对气温变化不敏感，在现代汽车发动机上较少采用。图8.2 风冷式冷却系 2水冷却系 将发动机中高温零件的热量先传导给冷却液，再散入大气中去，使发动机的温度降低而进行冷却的一系列装置，称为水冷却系。 水冷却系冷却均匀可靠，工作噪声小，冷却强度调节方便，效果好，因此被广泛应用于现代汽车发动机中。 （三）水冷却系的组成和冷却原理 1组成 水冷却系一般由散热器、水泵、水管、水套、节温器、散热器、百叶窗、膨胀水箱、冷却液温度表和风扇等组成，如图8.3所示为桑塔纳发动机冷却系。 （1）冷却系的主要部件有水泵、散热器、膨胀水箱(或补偿水箱)、发动机水套、风扇、水管等。 （2）冷却液温度调节装置有节温器、温控开关、风扇离合器等。 （3）冷却液温度监控报警装置有冷却液温度传感器、报警灯等。 图8.3 桑塔纳发动机冷却系 2冷却系的工作原理 发动机的冷却系为强制冷却系，即通过水泵的作用，提高冷却液的压力，强制冷却液在发动机水套和散热器中循环流动，水套直接布置在气缸的周围，利用冷却液吸收水套周围的热量，冷却液再流到散热器内，将热量传给散热片使之被流经散热器的空气带走，经过冷却后的冷却液再进入水套。如此不断循环进行散热，保持发动机的最佳工作温度。3冷却系的循环水路为了保证发动机在不同负荷、不同转速和气候条件下能够保持正常的工作温度，发动机冷却系的冷却液的循环方式及路线是随着发动机工作温度的变化而改变的。由装在缸盖出水管或水泵进水管上的节温器进行控制。如图8.4所示。图8.4 发动机冷却系循环水路当发动机温度较低时，节温器的副阀门开启，主阀门关闭，冷却液从水泵流出，经分水管水套出水口叶水泵，进行的是小循环。其目的是使发动机温度迅速升高到正常工作温度。当温度达到80C以上时，节温器的副阀门闭，主阀开启，冷却液从水泵流出，经分水管水套出水口上水管散热器下水管水泵，进行大循环。在这一过程中，由于冷却液流经水套周围时，吸收了气缸和燃烧室的热量，并经散热器将热量散发到空气当中去了，从而达到了保持发动机的正常工作温度。水冷却系有大循环和小循环两种循环方式，如图8.5 所示。 图8.5 发动机冷却系两种循环方式 小循环大循环4水冷却系强度调节装置除节温器调节冷却液温度外，一般汽车在散热器前端还安装了百叶窗，根据发动机的温度调节散热器风流强度，以改变发动机的散热效果。有些汽车还装有自动风扇离合器，由发动机周围的温度自动控制风扇离合器的接合或分离，来调节流经散热器中冷却液的流量，从而改变发动机的冷却程度。(1) 改变通过散热器的空气流量：百叶窗 风扇离合器 硅油风扇离合器。(2) 改变通过散热器的冷却水的流量：节温器。二、项目实施任务一 识别汽车上发动机冷却系的各部件。任务二 在实训室面对发动机，正确描述发动机冷却系工作原理。任务三 在实训室面对发动机，正确描述发动机冷却系水路，并画出冷却系循环水路示意图。三、知识拓展（一）桑塔纳轿车JV发动机冷却系循环水路实例分析。桑塔纳轿车JV发动机冷却系的循环水路，如图8.6所示。它与一般发动机有所不同，除有常见的散热器、水泵、节温器、冷却液温度感应器等外、还专门设置了一个热敏开关、电动散热风扇和冷却液位报警灯等。该冷却系统有下述特点：图8.6 桑塔纳轿车冷却系循环水路 （1）当冷却液温度在85C下时，冷却液进行小循环，当温度达85C时，节温器开始打开。当冷却液温度达105C时，节温器全开，冷却液进行大循环。（2）热敏开关控制电动双速散热风扇，当冷却液温度高于93-98C时，热敏开关的低温部分开关合上，风扇以1600rmin旋转。当冷却液温度高于99-105C，热敏开关的高温部分开关合上，风扇以2400rmin转速旋转。（3）当冷却液液面过低时，液位报警灯点亮。（二）冷却液冷却液是发动机冷却系中重要的工作介质，汽车常用的冷却液有水冷却液和加有防冻剂的防冻冷却液。1水冷却液水冷却液是指直接用水作发动机的冷却液。它的特点是简单、方便，但易结冰、结垢、沸点低。水在0时会结冰，如果发动机水冷却系中的冷却液结冰，将会使冷却液终止循环而影响发动机正常工作，甚至可能会使气缸体、气缸盖和散热器等因为水结冰时体积膨胀而胀裂；冷却水最好选用软水，即含矿物质少的水（如雨水、雪水、自来水等），否则易在水套内产生水垢，使气缸体和气缸盖的导热性能变差，造成发动机过热；水的沸点低，容易蒸发，需经常添加。2防冻冷却液防冻冷却液是一种含有特殊添加剂的冷却液，起冷却、防冻、防锈、防积水垢和提高冷却液沸点等作用，现代汽车发动机普遍采用防冻冷却液。（1）防冻冷却液的种类防冻冷却液主要由冷冻剂和水按一定比例混合而成。按冷冻剂种类的不同，防冻冷却液分为酒精型、甘油型、乙二醇型3种。目前使用较多的为乙二醇型防冻冷却液。乙二醇是一种无色黏稠液体，能与水以一定比例混合，沸点为1974，冰点为11.5，与水混合后还可使防冻冷却液的冰点显著降低（最低可达68）。乙二醇型防冻冷却液是用乙二醇作为冷冻剂，与水、防腐剂、染色剂等多种添加剂配制而成。用不同比例的乙二醇和水混合可配制不同冰点的防冻冷却液。这类防冻冷却液沸点高、冰点低、冷却效率高，但有毒性、对金属有腐蚀作用，故使用中应注意安全。专用防冻冷却液（长效冷却液）一般呈红色或绿色。两者几乎都有相同的成分。（2）乙二醇型防冻冷却液的牌号乙二醇型防冻冷却液分为防冻冷却液和防冻浓缩液两大类。防冻冷却液按其冰点不同，分为25、30、35、40、45、50共6个牌号，可直接加入车中使用。防冻浓缩液是为了便于储运，使用时应根据产品说明书规定的比例，用蒸馏水或去离子水稀释。（3）乙二醇型防冻冷却液的选用 乙二醇型防冻冷却液的牌号是按冰点来划分的，选用时应根据车辆使用地区冬季的最低气温来选择合适的牌号。为防意外，选用的防冻冷却液冰点应比最低气温低10左右。（4）乙二醇型防冻冷却液使用注意事项。 车辆首次使用乙二醇型防冻冷却液时，应将散热器中原有的水放尽，最好能用散热器清洗剂将其中的水垢和沉淀物清除，其加入量一般为散热器容量的95。 用防冻浓缩液配制时，不能使用河水、井水、自来水等。 防冻冷却液和添加剂均为有毒物质，使用中应注意安全。 定期检查冷却液液面高度，并适时补充冷却液。乙二醇型防冻冷却液使用一段时间后，会因蒸发而使液面下降，此时可补充蒸溜水或去离子水使其保持原有量，在补充数次后，考虑到添加剂的损耗，应补充同型号的冷却液。补充冷却液时，应在发动机关闭后处于冷却状态时进行，否则热水喷出会伤人。根据行驶里程或时间长短来更换发动机冷却液，因为难以通过目视来判断它的变质程度，更换周期一般为每40 000Km或l2年。不同牌号的防冻冷却液不可混合使用。项目二 冷却系的构造与维护 在冷却系的组成中，有些部件已在前述模块中阐述过，这里介绍其中主要部件的结构、原理及检修方法。一、基本知识（一）发动机水套1水套的功用水套就是水冷发动机的气缸盖和气缸体中都铸造出来的贮水和连通的夹层空间，使水得以接近受热零件，并可在其中循环流动，如图8.7所示。2构造水套主要由分水管和喷水管组成。（1）分水管水套中的分水管能使冷却液均匀流到各缸，从而达到多缸发动机各气缸冷却强度均匀的目的。插入缸体水套的分水管一般是一根铜制的扁管，沿纵向开了若干个出水孔。离水泵愈远处，出水孔愈大。这就使水流速度较低的发动机后部的气缸有足够的冷却强度，如图8.7（a）。（2）喷水管水套中的喷水管，强制冷却排气门，如图8.7（b）所示。（a） （b）图8.7 水套（二）水泵1水泵的功用水泵的作用是对冷却液加压，强制冷却液在冷却系中循环流动。常见的水泵安装在发动机前端，由发动机曲轴通过三角皮带驱动。目前，汽车发动机上广泛采用离心式水泵，其结构简单、体积小、出水量大、维修方便，同时当水泵因故障而停止工作时，不妨碍冷却液在冷却系统内热对流而自然循环等优点，在汽车发动机上得到了广泛的应用。2构造水泵安装在发动机前端，现代汽车发动机均采用离心式水泵。这种水泵结构简单、体积小、出水量大、维修方便，获得广泛应用。离心式水泵主要由壳体、叶轮转子、水泵轴、轴承、水封等组成。叶轮转子上有6枚叶片，壳体与叶轮转子之间用橡胶密封圈进行密封，如图8.8所示。1V带轮； 2、5轴承； 3水泵轴 ；4油嘴； 6一旁通口；7盖板； 8衬垫 ；9胶木弹簧垫； 10水封弹簧； 11叶轮； 12锁销； 13水封皮碗； 14水封密封垫； 15出水口； 16泵壳； 17锁环； 18进水口； 19检视孔； 20抛水圈； 21油封； 22隔套； 23锁环； 24锥形套； 25半圆键图8.8 水泵的结构水泵外壳一般用螺栓固定在发动机前端。水泵轴由两个滚珠轴承支承在水泵外壳上。水泵轴的一端铣削成平面与水泵叶轮承孔相配合，并通过螺钉固紧，以防叶轮轴向窜动；水泵轴的另一端用半圆键与凸缘盘连接，并用槽形螺母锁紧。凸缘盘用来安装风扇带轮。叶轮的前端为水封装置，它包括：带有两凸缘的夹布胶木密封垫圈卡于水泵外壳的两槽内，以防止转动。弹簧通过水封环将水封皮碗的一端压在水封座圈上，而另一端压向夹布胶木密封垫圈上；为了防止水泵内腔的水沿水泵轴向前渗漏，夹布胶木密封垫圈又压在水泵叶轮毂的端面上。当有少量的水滴由水封处渗出时，为避免破坏轴承的润滑，渗漏的水滴可从泄水孔泄出。3离心式水泵工作原理图8.9 离心式水泵工作原理图离心式水泵的工作原理，如图8.9所示。当水泵工作时，叶轮旋转，进水腔A体积增大，产生真空，在真空吸力的作用下，冷却液由散热器经进水管进入水泵，然后被叶轮带到出水腔B，由于这时出水腔B的体积是不断缩小的，所以压力增加，这样冷却液就通过出水管被压入发动机缸体水套中。如此连续不断地工作，就强制冷却液在冷却系内循环流动。水泵的动力由曲轴带轮经V带传至风扇带轮，再通过凸缘带动水泵轴和水泵叶轮转动。（三）散热器1散热器的功用散热器也称之为水箱，功用是将冷却液从水套内吸收的热量传递给外界空气，使冷却液降温，并为冷却系储存一定量的冷却液。2散热器的结构散热器安装在发动机的前端，为集中风向、加速气流、提高散热效果，通常在散热器的后部加装护风圈。散热器必须有足够的散热面积，通常使用导热性能、结构刚度和防冻性能较好的铜、铝、铝锰合金等材料制造。散热器主要由上贮水室、下贮水室和散热器芯管、散热器盖等部分组成，如图8.10所示。图8.10 散热器的组成按照散热器中冷却液流动的方向，可将散热器分为纵流式和横流式两种。纵流式的散热器芯竖直布置，上接进水室，下连出水室，冷却液由进水室自上而下地流过散热器芯进入出水室(图8.11(a)。横流式的散热器芯横向布置，左、右两端分别接进、出水室，冷却液自进水室经过散热器芯到出水室横向流过散热器(图8.11(b)。大多数新型轿车采用横流式散热器，这样可以使发动机机罩的外廓较低，有利于改善车身前端的空气动力性。1-进水口；2-进水室；3-散热器盖；4-出水口；5-变速器油冷却器进、出口；6-出水室；7-放水阀；8-散热器芯图8.11 散热器中冷却液流动的两种方向1上、下储水室散热器上水室为钢皮制成的容器，上储水室顶部有加水口，平时用散热器盖盖住，并装有进水橡胶皮管，与发动机上出水管相连接。下水室也是用钢皮制成的容器，下储水室的出水橡胶软管与水泵进水口相连接，一般在下储水室装有放水开关。由发动机出水管流出的温度较高的热水进入上储水室，再由上贮水室向下流动，通过散热器芯管时，被与汽车行驶方向相反的空气流将水流中的热量带走，经散热器冷却管散热冷却后流入下储水室，由散热器出水管流出后被吸入水泵。 为防止冷却液在汽车颠簸时从散热器顶部的孔口溅出和散失，散热器孔口应密封，但随着冷却液温度的上升，冷却系统内水蒸气必然增多，导致压力过大，这样散热器有破裂的可能。为解决这个问题，一般在散热器上设置加压阀、负压阀和溢流管。当冷却液温度过高时，散热器内从加压阀排出的水蒸气经溢流管引向膨胀水箱，当发动机的温度下降，散热器内的压力减小时，膨胀水箱内的冷却液经溢流管通过负压阀又能及时流回散热器。2散热器芯散热器芯结构形式主要有管片式、管带式和板式三种，如图8.12所示。 （a）管片式 （b）管带式 （c）板式图8.12 散热器芯的结构形式图8.12（a）所示为管片式,它由许多散热管和散热片组成。散热管是焊接在进、出水室之间的直管，是冷却液的通道。散热管大多采用扁圆形断面，因为扁管与圆管相比，在容积相同的情况下具有较大的散热面积；当管内的冷却液冻结膨胀时，扁管可以借其横断面变形而避免破裂。此外，为了进一步提高散热效果，在冷却管外面横向套装了很多散热片来增加散热面积并增加整个散热器的刚度和强度。图8.12（b）所示为管片式散热器芯,波纹状散热带与冷却管相间排列。在散热带上开有形似百叶窗的孔，以破坏空气流在散热带表面上的附面层，提高散热能力。这种散热器芯与管片式相比，散热能力强、制造工艺简单、质量小、成本低，在轿车上得到广泛应用，但刚度不如管片式好。图8.12（c）所示为板式散热器芯，这是一种新型的散热器芯，散热带呈蜂窝状排列。它的散热线路短、面积大，有利于散热。但制造工艺要求相对复杂，制造成本高，强度一般。3散热器盖现代汽车闭式水冷系广泛采用具有蒸汽阀和空气阀散热器盖，这种散热器盖具有自动阀门，在发动机热状态正常时，阀门关闭，将冷却系与大气隔开，防止水蒸汽逸出，可提高冷却液的沸点（冷却系统压力每增加6.8kpa,水的沸点约提高1.6），使冷却液不易沸腾，同时可以提高散热器水与空气的温差，提高冷却效率，并且可以减少冷却液的流失；在冷却系内压力过高或过低时，自动阀门则开启以使冷却系与大气相通，可防止当散热器内冷却液减少，或压力降低时冷却管被大气压瘪。如图8.13所示。散热器盖具有空气和蒸汽阀，一般情况下，两阀借弹簧关闭。当散热器内部压力大于规定值时（一般为0.0260.037MPa，某些轿车可达0.1MPa），蒸汽阀打开，蒸汽及冷却液由蒸汽排出管流出。当发动机停止工作，冷却液温度降低，体积收缩后，散热器内的压力低于大气压力时（冷却系中产生的真空度值约为0.01时0.02Mpa），空气阀打开，使空气或储存箱中的冷却液流入散热器内，以防止散热器或水管塌陷，并保持冷却液的量。1-散热器盖； 2-上密封衬垫； 3-压力阀弹簧； 4-下密封衬垫； 5-空气阀； 6-蒸汽阀；7-加冷却液口上密封面； 8-加冷却液口； 9-加冷却液口下密封面； 10-溢流管（a）散热盖结构 （b）蒸汽阀开启 （c）空气阀开启图8.13 散热器盖结构与工作原理（空气阀和蒸汽阀） （四）冷却液补偿装置冷却液补偿装置有补偿水箱和膨胀水箱两种。1补偿水箱(亦称储液罐或副水箱)的作用是减少冷却液的损失。它是一个塑料小箱，用软管连接到散热器的蒸汽导出口，防止冷却液损失，对散热器内的冷却液起到自动补偿作用。只有一根软管通散热器盖。其上有检查冷却液高度的标记刻线。如图8.14所示。图8.14 补偿水箱补偿水箱设置于散热器的一侧，通过橡胶水管与散热器加水口处的出气口相连。当冷却液温度升高，体积膨胀时，散热器中多余的冷却液流入膨胀水箱中；而当冷却液温度降低时，体积收缩，散热器内产生一定真空，膨胀水箱中的冷却液又被吸回散热器中。这样散热器可以经常保持在满水状态，以提高冷却效果。这样散热器上水箱也可以做得小些，同时冷却液损失很少，驾驶员也不必经常检查冷却液量。膨胀水箱上印有两条液面高度标记线：“DI”（低）与“GAO”（高），或者“FULL”（充满）与“ADD”（添加）。冷却液温度在50以下时，液面高度不应低于“DI”（ADD）线，否则需补充冷却液，补充时冷却液可从膨胀水箱口加入，高度不超过“GAO”（FULL）线。 桑塔纳2000冷却系采用了自动补偿封闭式散热器，散热器右侧有补偿水桶，它可以减少冷却液的损失。当冷却液温度时，补偿水桶的水位应位于两个标志之间。它的冷却液温度由于封闭的缘故可以达到135。 2膨胀水箱膨胀水箱除具备补偿水桶的功能外，还具有水汽分离的功能，一根软管通散热器盖，另一根通水泵的进水管。（五）节温器1节温器的功用和类型节温器安装在冷却液循环的通路中，其功用是根据发动机负荷大小及冷却液温度高低来改变冷却液的流动路线及流量，自动调节冷却系的冷却强度，使冷却液温度保持在最适宜的范围内。节温器按结构可分为蜡式、双金属式和折叠式，目前多数发动机采用蜡式节温器。目前汽车发动机上广泛采用蜡式节温器，它具有对水压影响不敏感、工作性能稳定、水流阻力小、结构坚固和使用寿命长等优点。 2节温器构造蜡式节温器安装在缸盖出水口处，其结构如图8.15所示。中心杆的上端固定于支架，下端插入胶管的中心孔内。胶管与外壳之间的环形内腔装有石蜡。节温器外壳上端装有主阀门，下端套装有副阀门，弹簧位于主阀门与支架下底之间。图8.15 蜡式双阀型节温器3工作原理 低温时，石蜡呈固态，弹簧将主阀门压在阀座上，而副阀门开启，冷却液进行小循环。这样，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。 当温度升高时，节温器外壳中的石蜡由固态变为液态，体积增大，在外壳容积不能增大的情况下，石蜡挤压胶管，胶管收缩而对中心杆锥状端头产生推力，因中心杆固定在支架上不能移动，只能使外壳压缩弹簧向下移动并带动阀门下行。这时，主阀门打开，副阀门关闭，冷却液经主阀门流入散热器，进行大循环。 各种发动机上使用的节温器原理相似，只是其性能参数不同，即阀门打开的温度不同。如EQ6100-1型发动机的蜡式节温器，当冷却液温度低于76时，主阀门关闭，副阀门打开，冷却液进行小循环；当冷却液温度达到76时，主阀门开始打开，副阀门逐渐关闭，冷却液大小循环同时存在；当冷却液温度超过86时，主阀门全开，副阀门刚好关闭，冷却液进行大循环。桑塔纳2000型发动机的蜡式节温器，当冷却液温度低于85时，进行小循环；当冷却液温度高于85时，部分冷却液进行大循环；当冷却液温度达到105时，全部冷却液参加大循环。（六）风扇1风扇的功用风扇安装在发动机与散热器之间，其功用是将空气吸进散热器并吹向发动机外壳，加快降低散热器中水的温度，同时使发动机外壳及附件得到适当冷却。冷却风扇的扇风量主要与风扇的直径、转速、叶片形状、叶片安装角及叶片数目有关。目前，风扇的型式很多，如图8.16所示，但汽车用的水冷发动机上大多数采用螺旋桨式风扇，其叶片多用薄钢板冲压制成，横断面多为弧形，也可以用塑料或铝合金翼形断面。后者虽然制造工艺较复杂，但效率较高，功率消耗较少，在轿车和轻型汽车上得到了广泛的应用。为了减轻振动噪声，叶片间夹角不等，叶片数目通常为46片。叶片与风扇旋转平面之间安装成一定的倾斜角度（一般为3045偏扭角），偏扭角可为定值，也可制成变偏扭角。因风扇旋转时叶和叶尖的气流速度外大内小，为了提高风扇的效率，叶片从叶根到叶尖偏扭角逐渐减小。有些汽车发动机风扇的冲压叶片端部呈弯曲状，以增加扇风量（如图8.16（a）所示）。为提高扇风效率，有一种带辅助叶片的导流风扇（如图8.16（d）所示），它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，防止了叶片表面的气流发生附面层分离和涡流现象，从而改善了冷性能，并降低了噪声。为了提高风扇的效率，可以在风扇外围装设一个护风罩（如图8.16（g）所示），使气流分布更均匀，且集中穿过风扇，减少空气回流现象。（a）叶尖前弯的风扇叶 （b）尖窄根宽的风扇叶 （c）整体尼龙压铸的风扇（d）有凸起的辅助叶片导流风扇 （e）不等间隔的风扇叶 （f）不等曲率弧度的风扇叶 （g）风扇罩图8.16 风扇的类型2风扇的类型冷却风扇有机械驱动冷却风扇和电机驱动冷却风扇两种。（1）机械驱动风扇一般采用钢板冲压而制成，与水泵同轴。风扇和发电机一起通过V型带由曲轴带轮驱动。通常将发电机的支架做成可移动式的，以便调节V型皮带的松紧度。皮带过松，将引起皮带相对皮带轮打滑，使风扇的扇风量减少，发动机过热；皮带过紧，将增加发电机轴承的磨损。因此要求皮带必须保持一定的紧度，一般是用大拇指以一定的力（如EQ6100-1型发动机规定为3050N），按下皮带时产生1015mm的挠度为宜，如图8.17所示。图8.17 机械驱动风扇（2）现代汽车发动机风扇通常采用合成树脂材料制成，以减少噪声，且广泛采用电动风扇，电机驱动风扇不与水泵同轴。风扇的转动由受冷却液温度控制的温控开关控制，发动机低温时风扇不转动，当发动机高温后风扇才转动，且某些发动机风扇有高、低两个挡位，由专门的电路控制，如图8.18所示。桑塔纳发动机低速挡风扇接通温度为95，高速挡接通温度为105。图8.18 电机驱动风扇3电动风扇离合器一些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功率损耗，节约燃料，还能降低发动机噪声，提高发动机使用寿命。目前，常见的风扇离合器有硅油式、机械式和电磁式三种类型，其中以硅油式应用最多。图8.19硅油式风扇离合器硅油式风扇离合器如图8.19所示，它安装在风扇与水泵之间，由主动部分、从动部分和控制部分组成。主动轴与水泵轴通过螺栓连成一体，主动板连接在主动轴的前端，从动板与前盖、壳体连成一体，风扇固定在壳体上。前盖与从动板之间的空间构成储油室，内部充满了粘度很大的硅油。主动板与壳体之间的空间为离合器工作室。从动板上有进油孔，常温下被阀片关闭，高粘度硅油不能进入工作室，离合器处于分离状态。主动板、主动轴与水泵轴一起转动，使风扇随壳体在主动轴上空转打滑，冷却系的冷却强度相对较低。当流经散热器的空气温度升高时，即冷却液温度升高时，双金属感温器受热变形，迫使阀片轴相对于从动板转动，从而带动阀片转动，打开进油孔，于是硅油进入工作室，由于主动板与从动板之间工作面的缝隙中进入了粘度很大的硅油，主动板利用硅油的粘性即可带动从动板和风扇转动，这时离合器处于接合状态，风扇转速升高。从动板外缘有一个回油孔，硅油可在其离心力作用下，经回油孔从工作室返回储油室，从而使硅油在工作室与储油室之间循环流动，防止工作室中硅油温度过高而影响其粘度。若流过散热器的空气温度下降，双金属感温器恢复原状，阀片关闭进油孔，在离心力作用下，硅油经回油孔从工作室返回储油室，离合器又回到分离状态，风扇转速降低。解放CA6102型发动机采用的硅油风扇离合器工作时，当吹向感温器的气体温度超过65时，阀片转至进油孔打开位置，离合器接合。当吹向感温器的气体温度超过35时，阀片关闭进油孔，离合器分离。 桑塔纳2000GSi轿车AJR发动机风扇采用温控热敏开关控制的风扇，叶片为9片，外缘设计成一个圆环，将这9片叶片连在一起，两个冷却风扇分别由两个调速电动机带动，提高了风扇系统工作的可靠性。当冷却液温度为8491时，风扇停转；当冷却液温度为9297时风扇以2300rmin的低转速运转；当冷却液温度为99105时，风扇以2800rmin的高转速运转；当冷却液温度为9398时，风扇改为低转速运转。（七）百叶窗由于节温器的存在，在冬季冷车起动后的热车过程中，或在严寒冷却液温度较低时，水只进行小循环，水在散热器内有冻结的危险。为此，需在散热器前安装挡风装置，用来调节流过散热器的空气流量，以调节冷却液的冷却强度，使发动机保持在狭窄的正常温度范围内。并保持机罩内的正常温度不低于20，以改善燃油的汽化条件，减少排气的污染。百叶窗由许多片活动挡板组成的，安装在散热器前面，有垂直安装的，也有水平安装的。百叶窗的开度通过一套操纵机构由驾驶员控制，有些汽车采用调温器来自动控制百叶窗开度。二、项目实施任务一 检查散热器、膨胀箱、箱盖压力阀及水管1冷却系统各部无变形、破损及渗漏。2散热器盖、膨胀箱盖结合表面良好、密封，箱盖压力阀清洁，不堵塞，能正常开启。任务二 冷却液的检查和更换1检查冷却液品质及液面高度。检查储液罐的冷却液液面高度应在储液罐上、下标线之间（一般在max和min之间），则冷却液量为合适。如果低于min线，则应补充冷却液。2补充冷却液。应待发动机冷却后，用抹布裹着散热器盖将其打开，添加冷却液至规定位置。（一定要等待发动机冷却后再打开加水盖，以防烫伤或引起缸体、缸盖变形）3视情更换冷却液。如果冷却液变得污浊或充满水垢，应将冷却液全部放掉并清洗冷却系。4排放冷却液（1）旋开冷却液储液罐盖。注意旋开盖子时，在盖子上盖一块抹布，以防有蒸汽喷出。（2）在发动机下放置一个干净的收集盘。 （3）松开夹箍，拔下散热器的下水管，放出冷却液。 5加注冷却液（1）冷却液品种要符合本地气候条件。（2）加注冷却液至冷却液储液罐最高点标志处。 （3）旋紧储液罐盖子。 （4）使发动机运转57 min。 （5）检查冷却液液面，必要时加注冷却液到最高点标志处。（6）按时更换冷却液 普通冷却液应每6个月更换l次。长效防锈防冻液一般两年更换1次。任务三 水泵的维护（以桑塔纳轿车为例）1水泵的解体与清洗（1）清除水泵表面脏污，将水泵固定在台虎钳上；（2）拧松并拆下带轮紧固螺栓，拆卸带轮；（3）用专用拉具拆卸水泵轴凸缘；（4）拧松并拆卸水泵前壳体的紧固螺栓，将前泵壳段整体卸下，并拆下衬垫；（5）用拉具拆卸水泵叶轮；（6）从水泵叶轮上拆下锁环和水封总成；（7）压出水泵轴和轴承（如果水泵轴和轴承经检测需要更换，则先将水泵加热到7585）；（8）拆卸油封及有关衬垫，从壳体上拆下浮动座；（9）换位夹紧，拆卸进水管紧固螺栓，拆卸进水管；（10）拆卸密封圈、节温器；（11）将拆卸的零件放入清洗剂中清洗。2水泵常见故障水泵常见的损伤有壳体的渗漏、破裂，水泵轴的弯曲，磨损，水泵叶轮叶片的破裂，水封垫圈与橡木垫圈的磨损，水泵轴与轴承的磨损，轴承与轴承座孔的磨损。（1）水泵壳体。如果水泵壳体破裂，可在裂纹两端各钻直径为2.5mm的孔，沿裂纹开V型口，采用铸铁焊条乙炔焊时，须在焊前对壳体件预热；也可以用铸铁焊条采用电焊。（2）轴承座孔。轴承座孔经常由于压入、压出轴承使座孔产生磨损。修理时，往往采用压配合镶入衬套的方法进行修复。（3）水泵叶轮 。水泵叶轮片破裂，通常用堆焊法进行修复。（4）水泵轴 。水泵轴一般用中碳钢制造，轴颈工作时经常发生磨损，轴颈磨损用镀铬、镀铁法进行修复。 水泵轴弯曲时应进行校正。3水泵主要零件配合精度（1）水泵轴与轴承的配合。一般为0.010mm0.012mm，大修允许为0.010mm0.030mm；（2）水泵轴承与承孔的配合。一般为0.02mm0.02mm ，大修允许为0.02mm0.044mm；（3）水泵轴与叶轮承孔的配合。无固定螺栓（螺母）的，一般为0.04mm0.02mm，有固定螺母的，一般为0.01mm0.01mm；（4）水泵叶轮装合后，一般应高出泵轴0.1mm0.5mm；（5）水泵装合后，叶轮外缘与泵壳内腔之间的间隙，一般为1mm；叶轮与泵盖之间应有0.075mm1.00mm间隙；4水泵的装配与试验（1）安装密封圈和节温器并以10N M的力矩拧紧；（2）安装进水管拧紧进水管螺栓；（3）安装油封及有关衬垫和浮动座；（4）安装水泵轴和轴承；（5）安装水封和锁环；（6）安装水泵叶轮；（7）安装衬垫及前泵壳体用20N M的力矩拧紧螺栓；（8）压入水泵轴凸缘；（9）安装水泵带轮用20N M力矩拧紧螺栓；（10）水泵装合后，水泵下方的泄水孔应畅通，并加注规定牌号的润滑脂；（11）水泵装合后应进行检验。首先用手转动V带轮，泵轴应无阻滞现象，叶轮与泵壳应无碰击感觉。（12）试验：在水泵试验台上进行试验时，当水泵轴以1000rmin的速度转时，每分钟的排水量不应低于规定的数值，在10min的试验中不应出现有金属摩擦声和漏水现象。水泵的最高转速为6000r/min，进口压力为0.10MPa，出口压力为0.16MPa；5实训结束后应把场地及工、量具和机件等整理好。任务四 检查节温器的工作状况（以捷达轿车为例） 1节温器应工作灵敏、准确，在一定的温度下开启；2水温表指示正确；3节温器的检测 （1）从发动机上拆下节温器； （2）将节温器放在一个充满水的容器内加热，用温度表监测温度（如图8.20所示）；（3）水温约87时，节温器阀门必须开启；（4）水温约120时，应完全打开，阀门最低行程为7mm。4节温器的更换图8.20 节温器的检查蜡式节温器安全寿命一般为50000km。因其安全寿命较短，而且失效后无法修复，因此要求按照其安全寿命定期更换。任务五 检查冷却风扇工作状况1.冷却风扇运转平稳，高、低档转速有明显变化，无异响；2.热敏开关工作灵敏、准确，高、低速挡开启温度准确；3.硅油风扇离合器工作正常；4、风扇的检修（1）风扇叶片的检修（2）电动风扇热敏开关的检查以桑塔纳发动机为例检查电动风扇热敏开关。将电动风扇热敏开关放入加热的水中，用万用表测量第一挡，当水温达到9398时应能导通，当水温将到8893时，应断开。而第二挡105为，导通；9398时应断开。否则，应更换电动风扇热敏开关。（3）风扇离合器的检修在汽车二级维护时，应对电动风扇离合器的电磁风扇离合器进行就车检查。检查时，先把点火开关旋到“ON”档，并使风扇离合器脱离温控器的控制，观察风扇应转动平衡，工作电流应符合原设计规定的范围。 硅油风扇离合器在日常维护时，应进行就车冷态检查。当汽车停放约12小时后，在发动机起动前用手指拨动风扇叶片应感到有明显的转动阻力。发动机起动后，运转12分钟后熄火，此时拨转风扇叶片若感到转动阻力明显减小，可以认为硅油风扇离合器工作正常。二级维护时，应就车检查风扇离合器的接合、分离状况。在导风圈上部打一个小孔，把管式温度计从小孔插入风扇和散热器之间，测量风扇离合器开始接合与分离时散热器后端热风流的温度应符合原厂规定。如北京切诺基汽车的接合温度为72；CA1091型汽车风扇离合器器开始接合时的热风温度为65，开始分离的温度为70。任务六 散热器的维护 1散热器水垢的清洗 散热器的清洗，一般采用化学方法清洗，原理是利用酸或碱类物质与水垢发生化学反应，生成可溶于水的物质，而将水垢清洗除去。清洗时，一般采用循环法，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l0kPa)，在气缸体水套或散热器内循环。一般经过3min5min后即可清洗完毕。如果散热器内积垢严重时，应拆去上、下水室，再使用通条疏通。2拆卸散热器 （1）排放冷却液。 （2）松开冷却液管上的夹箍，拔下散热器的冷却液软管。 （3）拔下位于电控冷却风扇罩壳上的热敏开关插头。（4）将电控风扇连同罩壳一起拆下。（5）拆下散热器。（注意：为防止损坏冷凝器及制冷剂管路，不要压迫、扭曲及弯曲制冷剂管路）3散热器的渗漏检查 可将专用的检查仪安装到散热器上，用检查仪手泵对冷却系加压到l00kPa左右，然后仔细观察检查仪上压力表的指示压力变化，如果2min内压力下降15kPa，即压力指示出现明显下降时，说明冷却系存在渗漏部位，应予以排除。如堵死散热器的进出口，在散热器内充入50kPal00kPa压力的压缩空气，并将其浸泡在水中，检查有无气泡冒出。如有气泡冒出，则冒泡部位应做好记号，以便焊修。再将压力提高到120kPa150kPa，此时膨胀水箱盖上的压力阀必须打开，否则应更换。例如，桑塔纳2000轿车发动机，使用手动真空泵使压力上升到0.15 MPa。在0.120.15MPa时，压力阀必须打开；在大于0.01MPa(绝对压力为0.09MPa)时，真空阀应打开。4散热器的修理（1）焊漏在用焊锡焊漏时，最好使用小型号的乙炔焊炬加热，并尽可能使散热器焊漏后，保留较多的散热面积。焊漏后切断的冷却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。（2）疏整散热片。（3）冷却系修理竣工时，还应进行系统泄漏试验。（4）安装散热器。安装散热器时与拆卸的顺序相反进行。三、发动机冷却系的故障诊断（一）冷却液温过高（发动机过热）1故障现象（1）运行中的汽车，在百叶窗完全打开的情况下，冷却液温度表指针经常指在100以上，且散热器伴随有“开锅”现象；（2）燃烧室内出现“炽热点”，发动机熄火困难；（3）汽油机易发生爆燃或早燃，柴油机易发生早燃使工作粗暴。出现这些现象，可判定发动机有冷却液温度过高的故障发生。2冷却液温过高的原因及处理方法（1）冷却液不足。按规定补充冷却液。（2）风扇带松弛、沾油打滑或断裂。调整带的松紧度或更换带。（3）混合气过稀。调整混合气浓度。（4）水套和分水管积垢或堵塞。清理水套和分水管。（5）水泵工作性能不良。检修或更换水泵。（6）点火时间不当。调整点火提前角。（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。3论断流程如果在百叶窗打开的情况下发动机过热现象，而且确认水温表和水温传感器技术状况良好可采用下列方法诊断，其论断流程图如图8.21所示。图8.21 发动机冷却液温度过热诊断流程图（二）冷却液温过低（发动机过冷）1故障现象冬季运行的汽车，在百叶窗完全关闭，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。2冷却液温过低的原因及处理方法（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。3诊断流程图冷却液温过低（发动机过冷），其诊断流程如图8.22所示。图8.22 发动机冷却液温度过低诊断流程图（三）冷却液消耗过多1故障现象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。（1）静止一段时间后发动机上有冷却水滴落在地面上；（2）冷却水日消耗量较大；（3）有时发现油底壳内有水。2故障原因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。3诊断方法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，当发现机油池内有水时，如气缸衬垫完好，缸盖螺栓也未松动，则为湿式缸套下端封水不佳或密封条损坏。如发现水泵壳体下部的泄水孔处漏水，说明水封损坏。此外还可用专用手动压力测试器进行就车检测。模块总结本模块介绍了发动机冷却系的功用、组成，各组成部件的结构和原理，并对其中主要部件的维修方法进行了阐述。冷却系工作良好，才能够保障发动机可靠地工作。本模块内容相对来说比较简单，可从发动机温度过高或过低对发动机机工作的影响来讲清冷却系的功用，通过冷却水的循环，说明冷却系的组成及基本工作原理。冷却系的维护和修理比较简单，冷却系故障诊断是个难点，因为发动机过热与其他系统有关，有些内容尚未讲授；而发动机过热的故障不易设置，很难通过实训来帮助理解和掌握；授课时只能通过录像来帮助理解和掌握。思考与练习一、填空题 1. 汽车发动机常用的冷却方式有两种，即_和_。2. 水冷却式发动机工作时，冷却水温度应保持在范围内，这样可保证发动机有较大的_ _和较好的_ _，且运动件的磨损正常。3. 轿车冷却系中的冷却液一般是由水和冷却液添加剂组成，具有_ _，_ _和_ _ _的功能。4. 目前水冷发动机常用的水泵大多是_ _ _水泵，其主要优点是_ ，_ _ ，结构简单，以及损坏后不妨碍冷却水在冷却系中对流循环等优点。5. 当冷却系中压力过高时，散热器盖中的_ _ _阀打开，而当压力过低时，盖中的_阀打开，上述两阀打开时，都是利用_使_与大气相通。6. 风扇的主要作用是提高流经散热器的空气_和_。7. 水冷却系中，冷却强度调节装置有_，_和_。8. 节温器是通过改变冷却水的_来调节冷却强度，目前汽车上多采用_式节温器。9. 若蜡式节温器因石蜡漏出而损坏，则节温器的_阀门永远关闭，_阀门永远开启，发动机工作时，冷却系的水流只进行_ 循环。10散热器一般由贮水室和_组成。11. 当冷却水温度不高时，风扇离合器处于_状态，而当温度升高时，则处于_状态。12. 在水冷却系中，使水汽分离的装置是_，它是用水管将_与_和_的上部相连。13. 风扇皮带松紧度偏小将容易导致冷却系液的温度_。14. 当风扇正确安装时，冷却风应该吹向_。15. 冷却系中所用的冷却水必须是_。16. 具有空气阀和蒸汽阀的散热器盖，其蒸汽阀的开启压力比空气阀的开启压力要_。 17风冷式发动机缸体与缸盖外表面铸有很多_，以将热量散发到大气中。 18风扇多装在散热器之_，旋转时产生轴向吸力，以增加流过散热器芯的流量。 19冷却水小循环与大循环相比，冷却水不经过_，水的流动路线_。20节温器是采用改变冷却水_ _的办法来调节冷却强度的。二、判断题 1. 热量直接由气缸壁和气缸盖传给空气的冷却方式叫风冷式。（）2. 一般风扇的扇风量主要取决于发动机转速。（）3. 膨胀水箱的作用之一是避免冷却水的消耗，以保持冷却水的水位不变。（）4. 强制式水冷系的冷却强度不能随发动机负荷和水流大小而变化。（）5. 蜡式节温器损坏，则冷却强度变大，使发动机产生过冷现象。（）6. 轿车的封闭式冷却系中冷却液的温度比较高，这样可以增加其与外界空气的温度差，从而增强冷却效果。（）7. 冷却系统向外散发的热量越多，发动机的经济性越差。（）8. 桑塔纳轿车冷却液缺少时，可以只加水而不加冷却液添加剂。（）9. 蜡式节温器失效后无法修复，应按照其安全寿命定期更换。（）10. 当发动机冷却系“开锅”时，应立即打开散热器盖添加冷却液。（）11. 冷却液及其添加剂均为有毒物质，应置于安全场所。（）12.水泵轴承的轴向间隙大于0.50mm，径向间隙大于0.15mm时，应予以更换。（）13蜡式节温器中石蜡的泄漏会导致发动机过冷。（） 14电动风扇由电动机驱动，而冷却水温度的高低控制风扇的转动。（）15发动机在使用中，冷却水的温度越低越好。（）三、选择题1一般水冷式发动机的正常工作温度是85C，指的是( )。A缸体水套内冷却水温度为85 B缸盖水套内冷却水温度为8512C气体燃烧的温度为852. 发动机散热器盖上空气阀密封不严，会使（）.散热内压力高于大气压 .散热器与大气相通.散热内压力低于大气压 .以上都不对3. 腊式节温器中的蜡泄漏时，会使（）.水流只能进行大循环 .水流只能进行小循环.大、小循环都不能进行 .大、小循环都能进行4. 以下哪个不是冷却液添加剂的作用（）.防腐、防垢 .减小冷却系压力.提高冷却介质沸点 .降低冷却介质冰点5. 制造散热器芯的材料多用（）.铝 .铁 .铅 .锰6. 风扇皮带的松紧度，一般用大拇指以的力，按下皮带产生（）的挠度为宜。.510mm .1015mm .1520mm .2025mm7. 桑塔纳2000轿车所用的AJR发动机，其风扇二档（高速档）的关闭温度为（）。A.9398 B.8090C.99105 D.1001058. 发动机温度过热时，以下哪个描述是错误的（）A.将使发动机熄火困难 B.将使汽油机爆燃或早燃C.将使柴油机容易发生工作粗暴 D.将使发动机经济性变好9. 小循环中流经节温器的冷却水将流向A.散热器 B.气缸体 C.水泵 D.补偿水桶10. 冬季发动机起动时，百叶窗应该处于（）.关闭位置 .打开位置.半开半闭位置 .任意位置11. 修理散热器常用的方法是（）.电焊 .固体粘结剂.锡焊 .更换总成12. 以下哪项不会是造成冷却系过热的原因（）.冷却系中水量不足 .点火时间太晚.节温器主阀门打不开 .节温器未装13. 以下哪项不是发动机过冷造成的故障（）.雾化不良 .发动机功率下降.发动机早燃 .油耗增加14. 发动机安装导流罩的目的是（）.更有效利用空气流，加强冷却 .使空气流动均匀.减轻风扇的工作强度 .自动调节冷却强度15散热器盖的蒸汽阀弹簧过软，会使( )。 A散