汽车发动机构造与维修-第五章-冷却系

第五章冷却系汽车发动机构造与维修中国劳动社会保障出版社掌握冷却系主要组成及大小循环水路理解冷却系各个部件工作原理及结构掌握冷却系部件安装原则及注意事项了解电子控制风扇工作原理及条件能进行冷却系零部件检验会进行冷却系常见故障诊断学习目标第一节第一节概概述述冷却系的作用与分类第一节发动机概述一、冷却系的作用冷却系的作用就是对发动机进行冷却，保持发动机在最适宜的温度范围内工作。发动机冷却必须适度，过热或过冷都会给发动机带来危害。二、冷却系的分类根据所用冷却介质不同，可分为风冷式和水冷式。三、冷却系的组成第一节发动机概述三、冷却系组成目前汽车发动机上采用强制循环式水冷却系。它基本由风扇(有的装风扇离合器或风扇电机)、水套、散热器、百叶窗、节温器、水管、水温表和传感器等组成三、冷却系的组成第一节发动机概述1-来自散热器水2－至散热器3－开自暖风机4－至暖风机5－至节气门体6－旁通水路7－气缸盖8－暖风机9－节气门体10－散热器11－气缸体12－节温器13－水泵四、冷却液第一节发动机概述四、冷却液水冷系使用的冷却水最好是软水，即含盐分较少的水，如雨水、雪水、自来水等，否则在水套和散热器中易产生水垢，影响冷却效果，造成发动机过热。第二节第二节水冷系的主要结构水冷系的主要结构一、水冷系的主要部件第二节水冷系的主要结构一、水冷系的主要部件1.散热器散热器（有称为水箱）的作用是将水套出来的热水自上而下或横向分成许多小股并将其热量散给周围的空气。为了集中风向，提高冷却效果，散热器后面还装有风扇和导风圈。一、水冷系的主要部件第二节水冷系的主要结构1.散热器芯管的结构型式很多，常用的有管带式、管片式。一、水冷系的主要部件第二节水冷系的主要结构1.散热器强制循环水冷系的散热器盖安装在加水口上，是由空气阀（真空阀）和蒸汽阀（压力阀）组合而成的自动阀门。一、水冷系的主要部件第二节水冷系的主要结构一、散热器补偿水箱上部用一个较细的软管与气缸盖上部和散热器上部相连，底部通过水管与水泵的进水侧相连接，通常位置略高于散热器。补偿水箱多用半透明材料(如塑料)制成，透过箱体可直接方便地观察到液面高度，无须打开散热器盖。1－补偿水箱2－水蒸气管3－散热器4－去往气缸盖的冷却水管（小循环）5－来自机油冷却器的回流水6－冷却液管（暖风、机油冷却器及补偿水箱的回流水）7－冷却水温度传感器8－接暖风交换器一、水冷系的主要部件第二节水冷系的主要结构2.水泵水泵的作用是对冷却水加压，使之在冷却系中循环流动。由于离心式水泵具有尺寸小，出水量大，结构简单，损坏后不妨碍水在冷却系中自然循环的特点，故为强制循环式冷却系普遍采用。常见的水泵在机体外安装与风扇同轴驱动，也有装在机体内(内藏式)单独驱动的。一、水冷系的主要部件第二节水冷系的主要结构水泵的安装1－皮带2－水泵轴承3－机械密封4－气缸体5－叶轮6－排水孔7－水泵皮带轮1－紧固螺栓2－水泵3－水封一、水冷系的主要部件第二节水冷系的主要结构3.风扇风扇的作用是提高流经散热器的空气流速和流量，以增强散热器的散热能力并冷却发动机附件。风扇多装在发动机与散热器之间，与水泵同轴驱动，电动风扇装在散热器风扇支架上，由电机驱动。1－风扇2－硅油风扇离合器3－皮带轮1－风扇2－温控开关3－风扇电机一、水冷系的主要部件第二节水冷系的主要结构现在更多的轿车发动机风扇采用发动机管理系统控制风扇转速。一、水冷系的主要部件第二节水冷系的主要结构1－空调冷凝器2－散热器3－冷却风扇4－液压马达5－机油冷却器6－储罐7－液压泵8－电磁阀9－计算机一些高级轿车还有的采用电子控制液压冷却风扇系统。风扇的转速是无级的，可以始终调至最适宜的风量。和电动风扇相比，液压马达形体较小，重量较轻，而且有供应最大风量的能力，但是其油泵和控制系统比较复杂。二、冷却强度的调节装置第二节水冷系的主要结构二、冷却强度的调节装置强制式水冷却系统的冷却强度，一般受汽车的行驶速度、曲轴、水泵和风扇的转速及外界气温的影响。当使用条件变化时，如外界气温高，发动机在低速大负荷情况下工作，要求冷却强度要强，否则发动机易于过热。面当外界气温低，发动机负荷又不大时，其冷却强度应弱些，不然就会使发动机过冷。因此，要保证发动机在最佳的温度下工作，不出现过热过冷现象，就必须能根据使用条件的变化自动调节发动机冷却强度。冷却强度的调整方法有两种：一是改变流经散热器酌空气流量和流速；二是改变冷却液的流量和循环路线。二、冷却强度的调节装置第二节水冷系的主要结构1．百叶窗百叶窗的作用是在冷却水温度较低时改变吹过散热器的空气流量，从而控制冷却强度。在严寒的冬季，水温过低时，由于节温器的作用使水只进行小循环或部分进行循环，此时散热器内的水温不高，应将百叶窗关小，减少流经散热器冷空气的流量，可以起到快速暖机和保温的作用；经暖机后温度升至发动机正常工作温度时，应逐渐打开大百叶窗开度，防止因散热器散热强度不足导致发动机过热。百叶窗安装在散热器前面，它是由许多片活动挡板组成的。挡板水平安装，由驾驶员通过装在驾驶室内的手柄来操纵调节挡板的开度。二、冷却强度的调节装置第二节水冷系的主要结构2.风扇离合器风扇离合器安装在风扇和水泵之间，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。这不仅能够减少发动机的功率损失，节省燃油，而且能够提高发动机的使用寿命，降低噪声。二、冷却强度的调节装置第二节水冷系的主要结构3.节温器节温器用来控制通过散热器冷却水的流量。节温器装在冷却水循环的通路中，一般装在气缸盖出水口处。目前，大多数汽车发动机采用蜡式节温器。蜡式节温器有双阀（a）和单阀（b）两种。双阀节温器既控制大循环也又控制小循环，单阀节温器只控制大循环水路，不控制小循环。1－主阀门（大阀）2－摇阀3－石蜡4－副阀门（小阀）5－缸筒二、冷却强度的调节装置第二节水冷系的主要结构节温器控制大小循环水路二、冷却强度的调节装置第二节水冷系的主要结构有些高级轿车采用电子控制节温器，节温器大小阀门的动作均由发动机电子控制单元控制电磁阀来控制冷却水循环水路。第三节第三节冷却系的维护冷却系的维护一、冷却系技术状况的变化第三节冷却系的维护一、冷却系技术状况的变化发动机冷却液温度过低，燃油雾化不良，混合气混合不均匀，燃油消耗增加，发动机功率下降。在低温情况下，润滑油因温度低使其泵油能力变差，增加了机件的运动阻力；还会使缸壁的“冷激”效应增强，加剧缸壁和活塞的腐蚀和磨损。发动机冷却液温度过高，发动机容易出现爆燃和早燃。高温会使各个零件受热膨胀过度，使原有的配合间隙发生变化，破坏了正常的工作状态；过热还会导致润滑油的粘度下降甚至变质，破坏润滑油膜，加剧发动机零件磨损，严重会导致拉缸、烧瓦抱轴等严重故障。冷却液温度过高还会使机件变形增加，非金属件老化加快，造成漏水、漏油等故障。冷却系技术状况变差的主要原因为：冷却液缺失、散热器堵塞、系统内有水垢、风扇皮带打滑、节温器失灵等。二、风扇松紧度的检查与调整第三节冷却系的维护二、风扇皮带松紧度的检查与调整风扇皮带的松紧度应合适。在装配或使用过程中应对风扇皮带的松紧度进行检查和调整，以保证冷却系正常工作。三、冷却液的加注与更换第三节冷却系的维护三、冷却液的加注或更换出车前应在发动机冷态下检查冷却系中冷却液是否充足，如不足要进行补充加注；在大修装配后，要进行重新加注；在使用过程中，冷却液会因长期使用而性能发生改变，应及时进行更换。第四节第四节冷却系的检修冷却系的检修一、节温器的检查与更换第四节冷却系的检修一、节温器的检查与更换节温器作为调节流经散热器中冷却液流量的装置，在冷却系中起重要的作用，是冷却系冷却液温度保持平衡的关键。节温器失效会导致发动机过热或过冷，因此要根据需要对节温器进行检测。二、水泵的检查与更换第四节冷却系的检修二、水泵的检修水泵主要耗损形式有：水泵壳体破裂、水泵泵轴磨损、轴承磨损、水封失效、叶轮破裂或与轴松旷。二、水泵的检查与更换第四节冷却系的检修1.水泵的拆解水泵的结构比较简单，但进行解体时应先熟悉其结构，按一定的工艺过程，合理使用专用工具进行拆解。2.水泵的检修对拆解的水泵进行检验，确定其零件的修复方案。水泵三、散热器的检修第四节冷却系的检修三、散热器的检修散热器主要耗损形式为：散热器堵塞、开焊、凹陷。1.散热器的清洗散热器出现堵塞，应进行清洗，以保证畅通。清洗散热器一般采用化学法，即用清洗剂清洗，让清洗剂与水垢发生化学反应，生成能溶于水的物质，从而将水垢除去。三、散热器的检修第四节冷却系的检修清洗前清洗后2.散热器的焊修进行密封性检查，查出开焊或损伤而漏水的部位。检查出漏水部位后，做好记号，进行焊修。三、散热器的检修第四节冷却系的检修四、风扇的检修第四节冷却系的检修四、风扇的检修1.风扇叶片的检修风扇叶片在使用过程中，易出现变形、弯曲、破损等损伤，影响其工作性能，必要时要及时进行更换。2.电动风扇热敏开关的检修现代轿车普遍采用电控风扇，能根据发动机冷却系工作需要，及时控制风扇，来调节冷却能力。第五节第五节冷却系的故障诊断冷却系的故障诊断一、冷却液异常消耗第五节冷却系的故障诊断一、冷却液消耗异常故障诊断1.故障现象①冷却液消耗过多，需经常补充。②在停车位有水迹，停车后，明显看到有冷却液滴落到地面上。③有时候发现在油底壳内有水。2.故障原因冷却系统是密封的，在正常情况下，不需要经常补充冷却液，否则说明有冷却液消耗异常故障。冷却液消耗异常的主要原因是系统有泄漏。具体原因如下：z放水开关关闭不严。z水泵水封损坏。z气缸体变形或裂纹。z散热器泄漏。z气缸衬垫烧蚀，冷却液漏到外部或油底壳内。z系统管道老化泄漏或接头松动泄漏。z缸体水堵不严。z湿式缸套阻水圈密封不良。3.故障诊断与排除冷却液消耗异常应先检查外部有无泄漏痕迹，采用追踪寻源法找寻泄漏点，根据泄漏部位查明原因。如果外部无明显的泄漏痕迹，应检查润滑油中是否有水，如有水渗入，可能是气缸衬垫损坏、气缸盖或气缸体有裂纹、湿式缸套阻水圈密封不良等造成。二、发动机过热第五节冷却系的故障诊断二、发动机过热故障诊断1.故障现象①发动机运行过程中，水温表指示超过最高值，或报警灯亮。②散热器有“开锅”现象。③发动机动力下降，加速不良。④汽油机易爆燃和早燃，柴油机易工作粗暴。2.故障原因z系统内缺水。风扇皮带打滑或断裂。z水泵叶轮损伤或水泵轴与叶轮松脱。z节温器失效。散热器内部堵塞或外部堵塞。缺机油。z系统内水垢过多。电控风扇温控开关损坏或风扇电机烧坏。z风扇离合器失效。点火过早或过晚。z混合气过浓或过稀。冷却液温度传感器损坏。z气缸衬垫烧穿。水温表失准。z散热器回水管凹瘪或冻堵。燃烧室积炭严重。3.故障诊断若发动机突然过热，一般为风扇突然不转、节温器失效、水泵失效或冷却液严重泄漏所致。若发动机经常过热，一般为冷却系冷却强度下降或发动机传热过多。二、发动机过热第五节冷却系的故障诊断三、发动机过冷第五节冷却系的故障诊断三、发动机温度过低（过冷）故障诊断1.故障现象汽车经长时间行驶或发动机经长时间工作，冷却液的温度表长时间指示在正常温度以下；发动机动力不足，加速无力。2.故障原因发动机温度过低，通常是自然因素的影响或冷却系冷却强度调节装置失效所致。具体原因如下：①在冬季没采取保温措施，或保温不良。②用发动机冷却液取暖用量过大。③发动机下的挡风板失落或变形严重。④风扇离合器结合过早。⑤节温器忘装或失效。⑥电控风扇温控开关失效，触点粘住。⑦水温传感器损坏或信号不准。⑧水温表失准。3.故障诊断冬季行车，在水温表和水温传感器技术状况完好的情况下，发动机达不到正常工作温度，可按下图的流程进行诊断。三、发动机过冷第五节冷却系的故障诊断复习思考题强制循环水冷系有哪些主要部件？循环路线如何？水冷却系是如何调节冷却强度的？简述膨胀水箱的安装位置和作用。电子控制风扇与硅油风扇离合器相比有何特点？在散热器检修时有哪些注意事项？如何进行发动机过热故障诊断？水冷系冷却液消耗异常有哪些原因？