《汽車發(fā)動機構造與維修》項目七

汽車發(fā)動機構造與維修項目六任務二診斷與維修冷卻系統(tǒng)的故障任務一認識冷卻系統(tǒng)項目六冷卻系統(tǒng)的構造與維修一、冷卻系統(tǒng)的作用

不論何種形式的冷卻系統(tǒng)，除能滿足發(fā)動機在最大熱負荷情況下的冷卻外，還必須能在發(fā)動機各種工況下，對冷卻強度進行調(diào)節(jié)，以維持發(fā)動機的正常工作溫度，保證發(fā)動機的正常工作，這就是發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的作用。二、冷卻系統(tǒng)的分類

按冷卻介質(zhì)不同，發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)可分為水冷系和風冷系兩種。任務一

認識冷卻系統(tǒng)水冷系：以水作為冷卻介質(zhì)，把發(fā)動機受熱零件吸收的熱量散發(fā)到大氣中去，如圖所示。風冷系：以空氣作為冷卻介質(zhì)，把發(fā)動機受熱零件吸收的熱量散發(fā)到大氣中去

水冷系的冷卻效果好，布置緊湊，使用方便，噪聲小，應用廣泛。目前的水冷系一般由水泵強制給水（或冷卻液）在冷卻系中進行循環(huán)流動，故稱強制循環(huán)水冷系。風冷系冷卻效果差，噪音大，功耗大，現(xiàn)已基本被淘汰。三、冷卻系統(tǒng)的組成和工作原理1．冷卻系統(tǒng)的組成

水冷系一般由散熱器、水泵、水管、水套、節(jié)溫器、散熱器、百葉窗、膨脹水箱、冷卻液溫度表和風扇等組成，如圖所示桑塔納汽車發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)2．冷卻系統(tǒng)的工作原理

發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)為強制冷卻系，即通過水泵的作用，提高冷卻液的壓力，強制冷卻液在發(fā)動機水套和散熱器中循環(huán)流動。水套直接布置在氣缸的周圍，利用冷卻液吸收水套周圍的熱量，冷卻液流到散熱器后，將熱量傳給散熱片，使之被流經(jīng)散熱器的空氣帶走，經(jīng)過冷卻后的冷卻液再進入水套。如此不斷循環(huán)進行散熱，以保持發(fā)動機的最佳工作溫度。3．冷卻系統(tǒng)的循環(huán)水路

水冷系有大循環(huán)和小循環(huán)兩種循環(huán)方式，如圖所示。當發(fā)動機溫度較低時，節(jié)溫器的副閥門開啟，主閥門關閉，冷卻液從水泵流出，經(jīng)分水管→水套→出水口→水泵，進行小循環(huán)。其目的是使發(fā)動機溫度迅速升高到正常工作溫度。當溫度達到80℃以上時，節(jié)溫器的副閥門閉，主閥開啟，冷卻液從水泵流出，經(jīng)分水管→水套→出水口→上水管→散熱器→下水管→水泵，進行大循環(huán)。（a）小循環(huán)（b）大循環(huán)4．水冷系強度調(diào)節(jié)裝置

除節(jié)溫器調(diào)節(jié)冷卻液溫度外，一般汽車在散熱器前端還安裝了百葉窗，根據(jù)發(fā)動機的溫度調(diào)節(jié)散熱器風流強度，以改變發(fā)動機的散熱效果。有些汽車還裝有自動風扇離合器，由發(fā)動機周圍的溫度自動控制風扇離合器的接合或分離，來調(diào)節(jié)流經(jīng)散熱器中冷卻液的流量，從而改變發(fā)動機的冷卻程度。四、水冷系統(tǒng)的主要部件1．發(fā)動機水套（1）水套的功用（2）水套的構造水套主要由分水管和噴水管組成。①分水管。②噴水管。

水套中的噴水管用于強制冷卻排氣門，如圖所示。2．水泵（1）水泵的功用

水泵的作用是對冷卻液加壓，強制冷卻液在冷卻系統(tǒng)中循環(huán)流動。水泵常安裝在發(fā)動機前端，由發(fā)動機曲軸通過三角皮帶驅(qū)動。（2）水泵的構造

離心式水泵主要由殼體、葉輪轉(zhuǎn)子、水泵軸、軸承、水封等組成。葉輪轉(zhuǎn)子上有6枚葉片，殼體與葉輪轉(zhuǎn)子之間用橡膠密封圈進行密封，如下圖所示。1—V形帶輪；2，5—軸承；3—水泵軸；4—油嘴；6—旁通口；7—蓋板；8—襯墊；

9—膠木彈簧墊；10—水封彈簧；11—葉輪；12—鎖銷；13—水封皮碗；14—水封密封墊；

15—出水口；16—泵殼；17，23—鎖環(huán)；18—進水口；19—檢視孔；20—拋水圈；

21—油封；22—隔套；24—錐形套；25—半圓鍵（3）離心式水泵的工作原理

離心式水泵的工作原理如圖所示。當水泵工作時，葉輪旋轉(zhuǎn)，進水腔A體積增大，產(chǎn)生真空。在真空吸力的作用下，冷卻液由散熱器經(jīng)進水管進入水泵，然后被葉輪帶到出水腔B。由于這時出水腔B的體積是不斷縮小的，所以壓力增加，冷卻液就通過出水管被壓入發(fā)動機缸體水套中。如此連續(xù)不斷地工作，強制冷卻液在冷卻系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動。3．散熱器（1）散熱器的功用

散熱器也稱為水箱，其功用是將冷卻液從水套內(nèi)吸收的熱量傳遞給外界空氣，使冷卻液降溫，并為冷卻系統(tǒng)儲存一定量的冷卻液。（2）散熱器的結構

散熱器主要由上儲水室、下儲水室、散熱器芯管、散熱器蓋等部分組成，如下頁圖所示。①上、下儲水室。

散熱器上儲水室為鋼皮制成的容器，上儲水室頂部有加水口，平時用散熱器蓋蓋住，并裝有進水橡膠皮管，與發(fā)動機上出水管相連接。下儲水室也是用鋼皮制成的容器，下儲水室的出水橡膠軟管與水泵進水口相連接，下儲水室中一般裝有放水開關②散熱器芯。

散熱器芯主要有管片式、管帶式兩種結構形式。如圖所示為管片式散熱器芯，它由許多冷卻管和散熱片組成。散熱管是焊接在上、下儲水室之間的直管，是冷卻液的通道。冷卻管大多采用扁圓形斷面，因為扁管與圓管相比，在容積相同的情況下具有較大的散熱面積；同時，當管內(nèi)的冷卻液凍結膨脹時，扁管可以借其橫斷面變形而避免破裂。如圖所示為管帶式散熱器芯，其上波紋狀散熱帶與冷卻管相間排列。在散熱帶上開有形似百葉窗的孔，以破壞空氣流在散熱帶表面上的附面層，提高散熱能力。③散熱器蓋。a．結構與分類。

現(xiàn)代汽車中的閉式水冷系廣泛采用具有蒸氣閥和空氣閥的散熱器蓋，如圖所示。1—散熱器蓋；2—上密封襯墊；3—壓力閥彈簧；4—下密封襯墊；5—空氣閥；6—蒸氣閥；

當散熱器內(nèi)部壓力大于規(guī)定值時（一般為0.026～0.037MPa，某些轎車可達0.1MPa），蒸氣閥打開，蒸氣及冷卻液由蒸氣排出管流出，如圖所示。7—加冷卻液口上密封面；8—加冷卻液口；9—加冷卻液口下密封面；10—溢流管

當發(fā)動機停止工作，冷卻液溫度降低，體積收縮后，散熱器內(nèi)的壓力低于大氣壓力時（冷卻系中產(chǎn)生的真空度值約為0.01～0.02MPa），空氣閥打開，使空氣或儲存箱中的冷卻液流入散熱器內(nèi)，以防止散熱器或水管塌陷，并保持冷卻液的量，如圖所示。5—空氣閥4．冷卻液補償裝置（1）補償水箱

補償水箱也稱儲液罐或副水箱，主要用于減少冷卻液的損失。（2）膨脹水箱

膨脹水箱除具備補償水桶的功能外，還具有水氣分離的功能，一根軟管通散熱器蓋，另一根通水泵的進水管。5．節(jié)溫器（1）節(jié)溫器的功用和類型

目前汽車發(fā)動機上廣泛采用蠟式節(jié)溫器，它具有對水壓影響不敏感、工作性能穩(wěn)定、水流阻力小、結構堅固和使用壽命長等優(yōu)點。（2）節(jié)溫器的構造

按結構不同，節(jié)溫器可分為蠟式、雙金屬式和折疊式，目前多數(shù)發(fā)動機采用蠟式節(jié)溫器，如圖所示。（3）節(jié)溫器的工作原理節(jié)溫器的工作原理如圖所示。①低溫時，石蠟呈固態(tài)，彈簧將主閥門壓在閥座上，而副閥門開啟，冷卻液進行小循環(huán)。②溫度升高后，節(jié)溫器外殼中的石蠟由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，體積增大，在外殼容積不能增大的情況下，石蠟擠壓膠管，膠管收縮而對中心桿錐狀端頭產(chǎn)生推力，因中心桿固定在支架上不能移動，只能使外殼壓縮彈簧向下移動并帶動閥門下行。6．風扇（1）風扇的功用（2）風扇的類型①機械驅(qū)動冷卻風扇。機械驅(qū)動冷卻風扇一般采用鋼板沖壓制成，與水泵同軸。風扇和發(fā)電機一起通過V形帶由曲軸帶輪驅(qū)動。如圖所示。②電機驅(qū)動冷卻風扇。

現(xiàn)代汽車發(fā)動機風扇通常采用合成樹脂材料制成，以減少噪聲，且廣泛采用電動風扇，其特點是風扇不與水泵同軸，而由電機驅(qū)動。風扇的轉(zhuǎn)動由受冷卻液溫度控制的溫控開關控制，發(fā)動機處于低溫時風扇不轉(zhuǎn)動，當發(fā)動機處于高溫后風扇才轉(zhuǎn)動，且某些發(fā)動機風扇有高、低兩個擋位，由專門的電路控制，如圖所示。7．百葉窗

由于節(jié)溫器的存在，在冬季冷車起動后的熱車過程中，或在嚴寒冷卻液溫度較低時，水只進行小循環(huán)，水在散熱器內(nèi)有凍結的危險。為此，需在散熱器前安裝百葉窗作為擋風裝置，用來調(diào)節(jié)流過散熱器的空氣流量，及冷卻液的冷卻強度，使發(fā)動機保持在狹窄的正常溫度范圍內(nèi)，并保持機罩內(nèi)的正常溫度不低于20℃，改善燃油的氣化條件，減少排氣污染。五、知識拓展1．水冷卻液

水冷卻液是指直接用水作發(fā)動機的冷卻液。它的特點是簡單、方便，但易結冰、結垢、沸點低。2．防凍冷卻液

（1）防凍冷卻液的種類按冷凍劑種類的不同，防凍冷卻液可分為酒精型、甘油型、乙二醇型三種。目前使用較多的為乙二醇型防凍冷卻液。（2）乙二醇型防凍冷卻液的牌號

乙二醇型防凍冷卻液分為防凍冷卻液和防凍濃縮液兩大類。按其冰點不同，防凍冷卻液可分為-25，-30，-35，-40，-45，-50六個牌號，可直接加入汽車中使用。（3）乙二醇型防凍冷卻液的選用

乙二醇型防凍冷卻液的牌號是按冰點來劃分的，選用時應根據(jù)車輛使用地區(qū)冬季的最低氣溫來選擇合適的牌號。為防意外，選用的防凍冷卻液冰點應比最低氣溫低10

℃左右。（4）乙二醇型防凍冷卻液的使用注意事項①車輛首次使用乙二醇型防凍冷卻液時，應將散熱器中原有的水放盡，最好能用散熱器清洗劑將其中的水垢和沉淀物清除，其加入量一般為散熱器容量的95%。②用防凍濃縮液配制時，不能使用河水、井水、自來水等。③防凍冷卻液和添加劑均為有毒物質(zhì)，使用中應注意安全。④定期檢查冷卻液液面高度，并適時補充冷卻液。補充冷卻液時，應在發(fā)動機關閉后處于冷卻狀態(tài)時進行，否則熱水噴出會傷人。⑤因為難以通過目視來判斷冷卻液的變質(zhì)程度，所以應根據(jù)行駛里程或時間長短來更換發(fā)動機冷卻液，更換周期一般為每40000km或l～2年。⑥不同牌號的防凍冷卻液不可混合使用。任務二

診斷與維修冷卻系統(tǒng)的故障一、檢查和更換冷卻液1．發(fā)動機冷卻液的液面檢查檢驗冷卻液容器中冷卻液的水平面是否處于標記F及L之間。2．發(fā)動機冷卻液的更換

發(fā)動機冷卻液更換的具體步驟如下：①拆卸下散熱器蓋。②拆卸下散熱器排放塞。③將冷卻液排放入一個容器中。④用清水沖洗冷卻系統(tǒng)，直到全部有色的痕跡均消失。⑤使冷卻系統(tǒng)徹底排空。⑥緊固散熱器排放塞。⑦向冷卻液容器內(nèi)注入冷卻液，達到“滿”標記。⑧牢固旋緊散熱器蓋。⑨起動發(fā)動機，令其怠速，直至冷卻扇運行。⑩發(fā)動機經(jīng)過預熱之后，執(zhí)行下列操作：a．以2500r/min的轉(zhuǎn)速運行發(fā)動機5min。b．以3000r/min的轉(zhuǎn)速運行發(fā)動機5

s之后，回到怠速。c．重復執(zhí)行步驟b若干次。d．發(fā)動機怠速，保持1min。?關閉發(fā)動機，等待其冷卻。?拆掉散熱器蓋。?檢查冷卻液液面。如果冷卻液液面過低，則重復執(zhí)行第⑥～⑨步驟。?安裝散熱器蓋。?檢查冷卻液的泄漏情況。如果不符合技術規(guī)范要求，則對散熱器蓋進行維修或者更換。3．發(fā)動機冷卻液泄漏情況的檢查

檢查發(fā)動機冷卻液泄漏情況的具體步驟如下：①檢查冷卻液液面。②拆去散熱器蓋。③清潔散熱器頂部管子以及散熱器蓋安裝表面。④將散熱器蓋檢驗器連接到冷卻液儲存容器的填充口處。⑤向散熱器充入規(guī)定值的壓強（127kPa），如圖所示。⑥檢驗壓強是否恒定。a．如果壓強無法保持恒定，則應檢查系統(tǒng)是否存在冷卻液泄漏的情形。b．如果發(fā)生冷卻液從頂部管子泄漏的故障，則更換頂部管子及其夾子。c．如果冷卻液從散熱器主體部位（如填縫部位）發(fā)生泄漏，則必須更換散熱器。二、檢查散熱器蓋

檢查散熱器蓋的具體步驟如下：①清潔散熱器蓋降壓閥以及密封部件。②檢查散熱器蓋的密封部位是否存在裂紋或者翻卷現(xiàn)象。③如果散熱器蓋不符合要求，則進行更換。④在散熱器蓋檢驗適配器內(nèi)注滿水或

發(fā)動機冷卻液，將散熱器蓋安裝到適配器上，如圖所示。⑤向下夾住散熱器蓋，逐漸加壓。檢驗壓強在技術規(guī)范（113～142kPa）之內(nèi)是否能保持10s。⑥如果壓強不符合技術規(guī)范要求，則更換散熱器蓋。三、散熱器的拆卸和安裝散熱器的拆卸和安裝如圖所示，具體步驟如下。①斷開負極電瓶線。②排放發(fā)動機冷卻液。③拆去發(fā)動機冷卻扇。④拆去輸油管。⑤斷開溫度傳感器接線。⑥如裝備有自動變速器，拆下自動變速器的兩根冷卻軟管。1—水管；2—散熱器⑦拆下散熱器上支架和散熱器或散熱器/風扇總成。⑧按照與拆卸次序相反的次序進行安裝。⑨重新注滿發(fā)動機冷卻液。⑩檢查發(fā)動機冷卻液的泄漏情況四、節(jié)溫器的拆卸、安裝和檢查1．節(jié)溫器的拆卸和安裝節(jié)溫器的拆卸和安裝如圖所示，具體步驟如下：①拆去塞孔盤。②斷開負極電瓶線。③排放發(fā)動機冷卻液。④拆卸驅(qū)動帶。⑤拆卸沖洗池。⑥拆卸動力轉(zhuǎn)向油泵。⑦斷開節(jié)溫器上的進水或出水管，拆下節(jié)溫器。⑧按照與拆卸次序相反的次序，進行安裝。⑨重新注滿發(fā)動機冷卻液。⑩檢查發(fā)動機冷卻液的泄漏情況。2．節(jié)溫器的檢查

如圖所示，將節(jié)溫器浸入水中，慢慢將水加熱，檢查閥門開啟溫度，閥門的開啟溫度應為80～84℃。如果閥門的開啟溫度不符合規(guī)定，則應更換節(jié)溫器。

檢查節(jié)溫器閥門升程，閥門升程在95℃時至少為8mm或更多，如圖所示。在節(jié)溫器處于較低溫度（低于40℃）時，檢查閥門是否完全關閉。如不能完全關閉，則應更換節(jié)溫器。五、水泵的拆卸、安裝和檢修1．水泵的拆卸和安裝水泵的拆卸和安裝如圖所示，具體步驟如下。1—水泵帶輪；2—水泵①斷開負極電瓶線。②排放發(fā)動機冷卻液。③松動水泵帶輪螺栓，以拆去驅(qū)動帶。④用適當設備支撐發(fā)動機，拆下安裝支架。⑤拆下發(fā)動機的正時傳動帶。⑥拆下動力轉(zhuǎn)向泵支架和交流發(fā)電機調(diào)整桿。⑦拆下水泵、墊圈和進水管口的O形密封圈。⑧按照與拆卸次序相反的次序進行安裝。⑨重新注滿發(fā)動機冷卻液。⑩檢查發(fā)動機冷卻液的泄漏情況（參考發(fā)動機冷卻液泄漏情況檢查）。2．水泵的檢修（1）泵殼的檢修先檢查泵殼和帶輪有無損傷。（2）水泵葉輪的檢修檢查水泵葉輪的葉片是否有破損，若葉片破損，應予焊修或更換。（3）水泵軸的檢修（4）水封裝置的檢查（5）水泵裝合后的檢驗六、知識拓展①一輛行駛了7000多千米的轎車有點過熱。儀表板上有一個“hot”（過熱）指示燈。當在公路上以90km的速度行使時，該指示燈點亮，然后熄滅。若發(fā)動機沒有損失功率且冷卻液是充足的，如何解決？解決方法：先要更換最容易更換的部件，即冷