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1、第四章冷却系构造与维修,实际案例分析,现象：一辆上海大众宝来乘用车，在行驶中发动机突然过热而导致水箱“开锅”。 诊断：让发动机停机冷却后再起动，在发动机水温正常时，发现发动机工作平稳，动力正常，机油和排气也无异常，但冷却液温度上升很快，冷却风扇不工作；打开空调开关，风扇正常；触摸上、下水管，上水管不太热，下水管却烫手；检查后发现，节温器不能开启，已损坏。该车的冷却风扇温控开关装于节温器之后，如果节温器损坏，温控开关始终达不到其工作温度，因而就不动作，也就不能接通风扇电机。 排除：更换节温器。,第一节 发动机冷却系的构造和工作原理,一、概述,1、冷却系的作用:,保持发动机在最适宜的温度（8593
2、 ）范围内工作。,2、冷却系的分类,水冷 风冷,1、风冷,冷却介质是空气 利用气流使散热片的热量散到大气中,根据冷却介质的不同分:风冷却系统和水冷却系统.,风 冷 系,利用高速空气流直接吹过气缸盖和气缸体的外表面，把从气缸内部传出的热量散发到大气中去，以保证发动机在最有利的温度范围内工作。,1、工作机理：,2、结构,发动机气缸和气缸盖采用传热较好的铝合金铸成，结构简单、重量轻、故障少，无需特殊保养，但是由于材料质量要求高，冷却不够均匀，工作噪音大等缺点，目前在汽车上很少使用。,2、水冷,冷却介质是“水”。 通过冷却水的不断循环，从发动机水套中吸收多余的热量，并散发到大气中 优、缺点：水冷系具有
3、冷却均匀可靠，发动机结构紧凑、制造成本低、工作噪声和热应力小等优点。但它也存在结构复杂，工作中易出现漏水、冻裂等缺点,3、不正常冷却对发动机的影响,二、水冷系的组成及水路,1、工作机理：,水冷却系是以冷却液作为冷却介质，把发动机受热零件吸收的热量散发到大气中去。目前汽车发动机上采用的水冷系大都是强制循环式水冷系，利用水泵强制冷却液在冷却系中进行循环流动。,2、水冷系的组成,水泵,水套,散热器,将冷却水升压,位于缸体及缸盖内，吸热,热量散失,分水管,调温装置,指示及报警装置,各缸水流均匀,节温器、风扇离合器及百叶窗,水温表、高温警告灯,3、水冷系的水路循环,水泵作用下，水经水套而吸热，沿水管流入
4、散热器（同时风扇作用而散热），水的温度下降后又由水泵泵回水套内,4.水冷却系的大、小循环 (1)水冷却系的大循环：冷却水经水泵水套节温器散热器，又经水泵压入水套的循环，其水流路线长，散热强度大，称水冷却系的大循环。 (2)水冷却系的小循环：冷却水经水泵水套节温器后不经散热器，而直接由水泵压入水套的循环，其水流路线短，散热强度小，称水冷却系的小循环。,小循环,散热器,水泵,节温器,大循环,发动机水套,散热器,水泵,节温器,膨胀水箱,控制阀,构造： 散热器俗称水箱，多为合金材料制造，与空气接触面积大，导热性能好。 作用：将高温冷却液的热量传递给空气，使冷却液温度降低。,1、散热器,三、水冷系主要部
5、件的构造,（2）散热器由上水室、下水室、散热器芯等组成。,散热器盖,上贮水室,散热片,下贮水室,安装位置： 一般安装 在发动机前端，其后面 是风扇。散热器出水口 （下水管）与水泵入水 口相接，其回水口（上 水管）与发动机出水管 相接，最顶端有一细水 管与副水箱相接。,实物图,（3）散热器的材料：黄铜、铝,（4）散热器管芯分类：,常用散热器芯的结构型式,（1）管片式 由若干扁形或圆形冷却管组成。 空气吹过扁形冷却管和散热片，使管内流动的水得到冷却。管片式散热器因结构刚度较好广为汽车发动机所使用。,（2）管带式 由若干扁平冷却管组成 水管与散热器相间排列，在散热器带上常开有形似百叶窗的孔，以破坏气
6、流在散热器表面上的附面层，提高散热能力。,管带式,管片式,散热器构造:,上、下水箱贮存冷却水 散热器芯吸收热量 进水口与缸盖上出水口相连 上水箱上设有加水口，并用散热器盖封闭 下水箱底部开有出水口和放水开关,散热器形式：纵流式 横流式,横流式散热器 1-上水室；2-进水管；3-散热器芯；4-散热器盖；5-下水室；6-出水管,纵流式散热器,2、散热器盖,散热器盖上带有空气-蒸汽阀 空气阀在散热器内气压下降时，与大气相通，防止散热器芯管被大气压坏。 蒸汽阀一般在散热器内压力达到一定值时，阀门开启，部分水蒸气经管路进入膨胀水箱，避免发动机温度过高。,结构：,蒸汽阀,弹簧,空气阀,散热器盖 汽车上广泛
7、采用闭式水冷系，该水冷系的散热气盖具有空气蒸汽阀，对冷却系有着密封加压的作用，可自动调节冷却系内部压力，提高冷却效果。,轿车发动机的冷却系是一个密封加压式的冷却循环系统，可将冷却液的沸点温度提高到120 左右，同时也防止了冷却液的蒸发散发。发动机温度正常时，阀门关闭，将冷却水与大气隔开，防止水蒸气溢出，使冷却系内压力稍高于大气压力，从而可增高冷却液的沸点。在冷却系内压力过高或过低时，自动阀门开启以使冷却系与大气相通，防止水箱被吸瘪或涨破。,当散器中压力升高到一定数值（一般0.1260.137MPA，在此压力下冷却系内水的沸点可达108）蒸汽阀便开启而使水蒸汽顺管1排出。（目前轿车的散热器盖的蒸
8、汽阀开启压力设计得更高，比如桑塔纳，可达到0.2MPa，水沸点为120。） 当水的温度下降，冷却系中产生的真空度达一定数值（一般为0.0990.087MPA），空气阀即行开启，空气即从管1进入冷却系，以防止水管及贮水室被大气压瘪。,水箱盖的工作 ：,3、膨胀水箱,作用： 密封冷却系统，减少了冷却液的散失，使冷却系统内水、气分离，保持压力稳定。避免空气不断进入，给冷却系统内部造成氧化、穴蚀。 材料：塑料,4、补偿水桶,1-散热器；2-橡胶软管；3-补偿水桶,补偿水桶的作用是减少冷却系冷却液的损失。当冷却液受热膨胀后，散热器内多余的冷却液流入补偿水桶；而当温度降低后，散热器内产生一定的真空度，补偿
9、水桶中的冷却液又被吸回散热器内，所以冷却液不会溢出。 补偿水桶上印有两条液面高度标记线：“DI”（低）标记与“GAO”（高）标记 或者“ADD”（添加）标记与“FULL”（充满）标记。,补偿水桶,二、水泵,水泵,当叶轮旋转时，水泵中的水被叶轮带动一起旋转，在离心力作用下，水被甩向叶轮边缘，然后经外壳上与叶轮成切线方向的出水管压送到发动机水套内。与此同时，叶轮中心处的压力降低，散热器中的水便经进水管被吸进叶轮中心部分。,（2）水泵的工作原理,（1）功用：,对冷却水加压，使之在冷却系中加速循环流动,1水泵壳体 2叶轮 3进水管 7出水管,构造：目前汽车发动机上常用的水泵大多数是离心式水泵。水泵结构
10、如图所示：,水泵安装在发动机前端一侧，其皮带轮与曲轴带轮在同一平面，其进水口与水箱出水管相接，其出水口与缸体水套相配合，两者间有密封垫或密封圈。,汽车广泛使用离心式水泵。它具有结构紧凑、泵水量大及因故障而停止工作时，不妨碍水在冷却系内部自然循环等优点。 水泵一般由曲轴通过V带驱动。 传动带环绕在曲轴带轮 与水 泵 带轮之间。有些发动机的水泵由凸轮轴直接驱动。,（3）水泵的典型结构,（4）制作材料：,铸铁（或铸铝）的壳体,1-水泵壳体；2-叶轮；3-夹布胶木密封垫圈；4-垫圈；5-螺钉；6-水封皮碗；7-弹簧；8-衬垫；9-泵盖；10-水封座圈；11-球轴承；12-水泵轴；13-半圆键；14-凸
11、缘盘；15-轴承卡环；16-隔离套筒；17-润滑脂嘴；18-水封环；19-管接头；A-进水口；B-水泵内腔；C-泄水口,（5）离心式水泵的结构图,组成：水泵壳体与泵盖、叶轮与水泵轴以及轴承和水封,（6）水封:,作用：防止泵腔中的冷却水进入轴承 组成：密封垫圈、水封皮碗、水封座圈、弹簧等,（7）水泵轴上安装的抛水圈的作用：,当水封泄漏时、向右渗出的水被抛水圈挡住，并由检视孔流出,5、风扇,（3）风扇叶片:,对空气产生吸力，使之沿轴向流动。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。,装在发动机壳与散热器之间.,材料有钢板、塑料和铝合金。叶片数：46片。,（1）作用：,
12、（2）安装位置：,实物图,车用发动机采用轴流式风扇的三种型式,结构特点：叶片多用薄钢板压制而成，为76片，叶片间夹角一般不相等。叶片与其旋转平面成3075 的安装斜角。整体风扇在轿车和轻型载货汽车上应用较多。近年来轿车上还采用了电动风扇。,风扇常和发动机一起由曲轴带轮通过V带驱动。为调节V带的张紧程度，通常将发电机的支架做成可调节的。,可调节支架,风扇的驱动V带张紧装置,（4） 护风罩的作用：,（6） 风扇和水泵不同轴传动,使通过散热芯的气流分布均匀,（5） 风扇水泵同轴由曲轴带传动的要求：,传动带松紧度适中，过松造成打滑，冷却散热效果差；过紧使轴承的磨损加剧，带的寿命缩短。,采用温控电风扇控
13、制,冷却强度调节装置,1、调节原理：,用改变通过散热器的空气流量（采用百叶窗、自动风扇离合器、温控电风扇等）和改变冷却水的循环路线和流量的方法进行改变（采用节温器）,2、适用范围：,轿车采用节温器和温控电风扇； 中型以上的车辆采用节温器、百叶窗、自动风扇离合器。,3、蜡式节温器,（1）结构特点：,中心杆上端固定在支架上，下端插入橡胶管中心腔内，橡胶管与节温器感应体的外壳之间的环形腔体内装有石蜡，感应体外壳上装有主阀门，在主阀门与支架下底之间装有主阀门弹簧,（2）功用：根据发动机负荷大小和水温的高低自动改变水的循环流动路线，从而控制通过散热器冷却水的流量。,推杆,弹簧,主阀门,石蜡,胶管,外壳,
14、（3）工作原理,小循环,大循环,当水温低于358K时，主阀关，副阀开 小循环。,当水温高于358K时低于378K时，主阀渐开，副阀渐关 大小循环同时进行。,当水温高于378K时，主阀全开，副阀关 大循环。,蜡式节温器工作情况,实物图,4、冷却水在冷却系内的循环流动路线有两条，一条为大循环，另一条为小循环。,所谓大循环是水温高时，水经过散热器而进行的循环流动；而小循环就是水温低时，水不经过散热器而进行的循环流动，从而使水温升高。,小循环,大循环,节温器,小循环,大循环,混合循环,5、双散热器冷却系统,组成：主散热器、副散热器、水泵、节温器 和电 动风扇等,工作过程：水温82，节温器不打开，冷却水
15、在水套和副散热器之间循环，电动风扇不工作，水温升高； 水温82以上时，节温器打开，冷却水同时经过主副散热器，冷却强度增大，水温保持82-92 水温超过92，副散热器上的温控电动风扇开始转动，副散热器的散热器散热能力增大，水温低于88时，风扇停止转动,6、百叶窗,安装位置：水箱散热器的前面。通过手控和蜡式节温器自动控制,7、风扇离合器,作用：改变通过散热器的空气量，实现冷却强度调节 分类：硅油式、电磁式、机械式三种,第二节 发动机水冷却系的维修,一、水泵的检修,水泵总成的外部检查内容： (1)检查有无渗漏。 水泵壳体如有裂纹，会发生渗漏。 (2)检查带轮的转动和轴向、径向窜动量。 用手转动带轮，
16、应运转灵活，无卡滞现象；否则，泵轴可能弯曲或轴承浸水锈蚀。,2、水泵的修理,（1）水泵的分解,拆下水泵盖和密封盖 拆下水泵叶轮 取出水封密封性垫圈和水封总成 拆下风扇带轮 拆下凸缘盘、半圆键和轴承卡环 自右向左将水泵轴及轴承组件压出 取下水泵轴上的卡环和抛水圈，支承水泵轴承内圈端面，压出水泵轴,（2）水泵零件的检修,水泵壳体和带轮的检修 、水泵壳体与水泵盖接合面变形大于0.05mm,应予以修平 、水泵壳体裂纹应更换或焊修；轴承座孔磨损，应予以报废。 、V形带轮的带槽底部如发现被带磨亮，应更换带轮，否则带很容易打滑。,水泵轴的检修,、当弯曲度大于0.05mm时，应予以冷压 、水泵轴与轴承配合处轴颈磨损，应予以报废 、轴端螺纹损坏应予以修复或更换,球轴承的检修,轴承滚道出现麻坑，轴向间隙大于0.30mm，径向间隙大于0.15mm，应予以更换,水泵叶轮的检查,叶轮轴孔磨损或叶片等处“穴蚀”严重时，应予以报废。,
