第11章冷却系统的结构与维修

1、汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 电子教案电子教案 主 编 丁鸣朝 幻灯制作 冯玉芹 李 刚 中等职业学校教学用书（汽车运用与维修专业） 第十一章 第11章 冷却系统的结构与维修 冯玉芹 11.1 冷却系的组成和冷却液的循环 11.1.1 冷却系的组成 冷却系由水泵、散热器、冷却液温度调节及报警 装置等组成。 冷却系主要部件有水泵、散热器、补偿水箱、 发动机水套、风扇、水管和护风圈等。 冷却液温度自动调节装置由节温器、温控开 关、硅油风扇等组成。 冷却液温度监控装置由冷却液温度传感器和 冷却液温度报警灯等组成。 冷却系主要部件图 冷却系的组成 水冷却系的冷却原理是：通过水泵的作用，强制

2、 冷却液循环，冷却液在发动机的水套内吸收热量 后，流经散热器，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。如此无限循环，保持发动机的最佳工作温 度。 为使发动机在冬季起动后能迅速升温以及防止发 动机温度过低，发动机安装有冷却强度调节装置， 如节温器、百叶窗和风扇离合器等。 11.1.2 冷却液的循环 1冷却液的循环 现代汽车发动机广泛采用封闭式冷却系，其散热器是 密封的，增加了一个膨胀水箱（补偿水箱）。发动机 工作时，冷却液蒸发进入膨胀水箱内，经冷却后流回 散热器，这样可防止冷却液大量蒸发造成损失，同时 还可提高冷却液的沸点温度。冷却系一般都使用加有 防腐添加

3、剂的防冻液，有利于提高其散热性能。封闭 式冷却系冷却液循环路线如图11.2所示，它能保持发 动机12年不用补充冷却液。当然，在使用中，必须 保证冷却系统密封，才能收到效果。 膨胀水箱内冷却液不能注满，加注冷却液必须在 “LOW”（低）和“FULL”（充满）线之间，如图 11.3所示。 图11.2 封闭式冷却系冷却液循环路线图 图11.3 膨胀水箱冷却液液面高度 冷却液的循环 发动机冷却液强制循环路线如图11.4所示。 冷却液经过水泵增压后，进入发动机的缸 体水套，从水套吸收热量而升温，然后流 入气缸盖水套，通过气缸盖水套经节温器 进入散热器，利用散热器外壁的空气流进 行散热，最后经散热器出水管

4、返回水泵。 冷却液经过如此强制的循环，完成降低发 动机温度的任务。 图11.4 冷却系强制冷却液循环的路线 冷却液循环的两种类型 2冷却液循环的两种类型 （1）无旁通阀型 在这种类型中，节温器安 装在气缸出水口处，不论 冷却液温度如何，冷却液 都流入旁通水路。 当发动机冷却液温度低 时，节温器关闭，切断冷 却液流入散热器的通路。 水泵将冷却液直接压入气 缸体及气缸盖的水套，然 后通过旁通水路回到水泵， 进行水路的小循环，如图 11.5所示。 图11.5 无旁通阀型节温器关闭 冷却液循环的两种类型 当冷却液温度 升高时，节温器阀 门打开，使冷却液 流到散热器，冷却 液经过散热器冷却 后流回水泵，

5、进行 水路的大循环。同 时，冷却液也流过 旁通水路，如图 11.6所示。 图11.6 无旁通阀型节温器打开 冷却液循环的两种类型 （2）有旁通阀型 在这种类型中，节温器安装在水泵入水口处，根据 冷却液的温度，由旁通阀控制冷却液是否通过旁通 水路。 当发动机冷却液温度低时，节温器关闭，旁通 阀打开，水泵将冷却液压到气缸体与气缸盖水套， 然后流经旁通水路回到水泵，进行水路的小循环， 如图11.7所示。 当发动机冷却液温度升高时，节温器打开，旁 通阀关闭。冷却液流到散热器，经过散热器冷却后， 冷却液经节温器回到水泵，进行水路的大循环，如 图11.8所示。 冷却液循环的两种类型 图11.8 有旁通阀型

6、节温器打开图11.7 有旁通阀型节温器关闭 冷却液循环的两种类型 （3）节温器的安装 节温器应水平安装在发动机上，并且节 温器阀应向上，如图11.9所示。 当更换冷却液时，在冷却液注入散热器 后，必须排除冷却系内的空气。 有的发动机安装有旁通阀与节温器组合 装置，此时不可拆除节温器。因为如果拆 除节温器，发动机工作时，大部分冷却液 就会流过旁通水路，而不流过散热器，起 不到散热作用，导致发动机温度过高。 这里需要提醒读者的是，有些驾驶员和修 理工不了解冷却系的两种不同类型，错认 为拆除节温器可以降低发动机温度，而实 则拆除节温器将导致发动机过热。 图11.9 节温器 的安装方向 11.2 冷却

7、系主要总成部件的结构与检修 11.2.1 散热器的结构与检修 1散热器的结构 散热器的结构如图11.10所示。散热器用上、 下软管分别与发动机气缸盖和水泵相连接， 由发动机气缸盖上出水管流出的温度较高 的热水经过软管进入散热器，通过冷却管 得到冷却后，被吸入水泵。散热器用软管 与膨胀水箱相连接。 图11.10 散热器及其附件 散热器的结构 散热器芯如图11.11 所示，波纹状的散热 带和冷却管相间排列。 在散热带上有形似百 叶窗的孔，有利于提 高散热能力。散热器 心的散热片一般用黄 铜制造，近年来广泛 采用铝制散热器芯， 而冷却管仍用黄铜制 造。 图11.11 散热器芯 散热器的结构 散热器盖

8、装有自动阀门，如图11.12所示。 当散热中压力升高到126137kPa时，在此 压力下冷却系内水的沸点可达108，蒸气 阀开启使水蒸气顺管排出。当水温下降后， 冷却系内产生的真空度达到1020kPa，此 时空气阀开启，空气从管中进入冷却系， 防止散热器被大气压坏。 图11.12 散热器盖 散热器的检修 2散热器的检修 （1）散热器的拆卸与安装 拆开蓄电池负极接线柱； 松开散热器上、下水管以及连接膨胀水箱的软 管的卡箍，拆开软管； 拆开电动冷却风扇和热敏开关的电线； 拆下支架上的固定螺栓，拆下支架； 从上支座中卸出散热器，连同冷却风扇与护罩， 向上抬起散热器； 必要时，把风扇与护罩从散热器上拆

9、下，把风 扇和电机与护罩分开。 安装按拆卸相反顺序进行操作。 散热器的检修 （2）检查冷却液有无 渗漏 确认冷却液已升到注水 口，如图11.13所示， 安装散热器测试器，施 以157kPa的压力，检 查散热器和接头有无冷 却液渗漏。若发现有渗 漏处应进行检修或更换 新件。 图11.13 检查冷却液有无渗漏 使用堵漏剂的操作方法如下 若散热器变形，应加以修整，散热器的裂纹在0.3mm左 右时，可用堵漏剂就车进行堵漏修补。使用堵漏剂的操 作方法如下： 拆除节温器； 清洗散热器：用2%纯碱水在热循环 状态下，清洗散热器内壁和水循环通道，运转5min，趁 热放出碱水，再加满清水，起动发动机，升温到80

10、时， 将水放净，可再用清水冲洗。铝制散热器不能用碱水清 洗； 堵漏剂与水的比例为1:20，根据冷却系的容积加 满溶液； 起动发动机，当水温达到8085时，运转 15min，之后适当加大节气门，再怠速运转数分钟，使 发动机停止运转。等散热器完全冷却后，再以怠速运转， 当水温达到8085时，保持10min后停机。最好第二 天再使用汽车。堵漏剂在冷却系中保留34天，切勿轻 易放掉，保留时间愈长，效果愈好。 散热器盖的检修 将散热器盖和连接器装在 测试器上，如图11.14所示， 加压直至压力表的指标停止 转动为止。 检查压力的大小，压力应 大于或等于极限值。标准值 为73.5kPa，极限值为 63.7

11、kPa。 若测得的压力值低于极限 值，则需更换散热器盖。 图11.14 检查散热器盖 11.2.2 水泵的结构与检查 1水泵的结构 水泵的作用是对冷却液加压，使冷却液在冷却系 统中进行循环，保持冷却系工作可靠。发动机广 泛采用离心式水泵，其结构如图11.15所示，它主 要由泵壳、泵盖、泵轴、叶轮、轴承及水封等组 成。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，向叶轮的边缘甩出，经 外壳以及与叶轮成切线方向的出水管被送到发动 机水套内。在叶轮中心处压力降低，散热器内的 水经进水管被吸进叶轮中心处。 图11.15 离心式水泵结构图 水泵的结构与检查 2水泵的检查 水泵常见的损坏是

12、：泵壳破裂、泵轴磨损 和弯曲、叶轮破裂、水封变形老化、水封 座腔磨损漏水，皮带轮毂与泵轴、水泵轴 承与泵轴、键与键槽配合松旷等。 （1）水泵的分解 水泵的分解顺序，如图11.16所示。 拆下O形环。 拆下定位螺钉。 图11.16 水泵的分解顺序 水泵的分解 拆下皮带轮。 拆卸时，应该 用压床压出皮 带轮，如图 11.17所示，防 止用头打坏机 件。 图11.17 皮带轮的拆卸 水泵的分解 拆下叶轮和水封装置。分解时，应将水 泵体放在8090的热水中加温，如图 11.18所示。加温后将水泵体放在压床上， 即可顺利地将叶轮拆下，如图11.19所示。 图11.19 用压床拆下叶轮 图11.18 将水

13、泵体加温 水泵的检查 （2）水泵的检查 检查水泵轴承有无不正 常噪音和发卡现象，如图 11.20所示，检查时用手转 动轴承，同时用耳听声音 进行鉴别，目视运转是否 灵活。如果磨损严重应更 换新品。 检查水泵叶轮的腐蚀和 损坏情况，必要时更换叶 轮。 检查水泵轴和水封的磨 损情况，如有明显磨损应 更换新品。 图11.20 检查水泵轴承 水泵的装配 3水泵的装配（以五十 铃N系列货车发动机为 例）: （1）轴承的安装）轴承的安装 将水泵体加热至将水泵体加热至85左左 右，用专用工具压入轴右，用专用工具压入轴 承，使轴承上的定位螺承，使轴承上的定位螺 丝孔和泵体上的定位螺丝孔和泵体上的定位螺 丝孔对

14、齐，然后把轴承丝孔对齐，然后把轴承 压进泵体，如图压进泵体，如图11.21所所 示。再用螺丝将轴承装示。再用螺丝将轴承装 置固定好。置固定好。 图11.21 水泵轴承的安装 水泵的装配 （2）叶轮和水封的安装 在安装水封装置前，应先将水封外围涂上液体 密封剂，如图11.22所示，然后用专用工具将 叶轮和水封压入泵体。安装后，检查叶轮应高 出泵体面25mm，如图11.23所示。 图11.23 检查叶轮高出量 图11.22 在水封上涂密封剂 水泵的装配 （3）皮带轮 的安装 检查风扇安装 面与泵体端面 的距离，应为 110.7111.3 mm，如图 11.24所示。 图11.24 检查风扇安装面与

15、泵体端面距离 11.2.3 检查调整风扇皮带的张紧度 发动机工作了一个时期后，风扇皮带因伸长而松 弛，结果发生皮带打滑现象，使水泵、风扇和发 电机的转速均降低，影响发动机的散热，且增大 了风扇皮带的磨损。但是，风扇皮带又不应过紧， 以防止增加轴承和皮带的磨损。因此，应定期检 查调整风扇皮带的张力。调整时移动发电机的定 位螺栓位置，以此改善皮带的张力。用拇指施约 98N的力于风扇皮带的中央，如图11.25所示，皮 带下沉量应为1015mm。否则，应调整发电机的 固定螺栓，以调整皮带的张紧度，使之达到规定 值。 检查调整风扇皮带 检查风扇皮 带有无断裂 现象，如果 不合格应予 以更换。皮 带装入皮

16、带 轮上，应保 证良好的接 触，如图 11.26所示。 图11.25 检查风扇 皮带的张紧度 图11.26 皮带的安装 11.2.4 冷却强度调节装置的结构与检查 1节温器的结构与检查 （1）节温器的结构 发动机广泛采用蜡式节温器，其缸筒内装有石蜡。常 温时石蜡成固态，当发动机水温升高时，石蜡逐渐变 成液态，体积膨胀。节温器有两种：带旁通阀的节温 器如图11.27所示；不带旁通阀的节温器如图11.28所 示。 节温器缸筒由缸筒内石蜡的热膨胀推动，使主阀打开。 旁通阀与主阀一起工作，主阀打开，旁通阀关闭。当 更换冷却液时，空气经摇阀从散热器盖排出。当发动 机运转时，冷却液液体流使摇阀关闭。 节温

17、器的结构与检查 图11.27 带旁通阀的节温器 图11.28 不带旁通阀的节温器 节温器的检查 （2）节温器的检查 节温器用来自动控制通过散热器的冷却液流 量，调节发动机工作温度，使之经常保持最佳状 态。节温器是利用冷却液温度控制自动阀门的。 蜡式节温器具有温控准确、工作稳定的特点。检 查时，先将节温器悬吊在有热水的器皿中，然后 加热，如图11.29所示，检查阀门开始开启和完 全开启时的温度。阀门完全开启，最大工作升程 应为810mm。如果不符合上述要求，必须更换。 安装节温器时应更换新密封垫。 图11.29 检查节温器工作温度 硅油风扇离合器的结构与检查 2硅油风扇离合器的结构与检查 现代汽

18、车发动机为防止温度过高或过低， 广泛采用硅油风扇离合器，如图11.30所示。 它通过流经散热器的空气温度来控制风扇 速度的变化。当空气温度较低时，使风扇 速度变低，从而加快发动机升温速度和减 少风扇噪音；当空气温度较高时，加快风 扇速度，保证发动机冷却效果。 图11.30 硅油风扇离合器 硅油风扇离合器 （1）硅油风扇离合器的结构与工作原理 硅油风扇离合器由壳体、转子罩、转子、双金属 弹簧、双金属片、进油孔、回流孔、前工作室、 后工作室等组成，如图11.31所示。它以硅油作为 传递扭矩的介质，以热敏双金属感温器作为温控 元件。双金属感温器分为主动层与被动层两层， 主动层为热膨胀系数较高的材料制

19、成。两层金属 牢固结合在一起，受热膨胀时，主动层受被动层 牵制产生变形。 图11.31 硅油风扇离合器的结构 硅油风扇离合器工作原理 散热器后面的空气温度间接地控制双金属 感温器工作。 当发动机处于小负荷时，冷却液温度较低， 通过散热器的气流温度也不高，进油孔被 阀片关闭，硅油不能进入工作腔，风扇离 合器分离，风扇随离合器壳体在主动轴上 空转打滑，转速很低 硅油风扇离合器工作原理 当发动机负荷增大时，冷却液温度升高，通过散热器 的气流温度随之升高，当离合器前端的气温达到 333338K时，感温器受热变形，进油孔打开，回流 孔关闭，硅油进入工作腔。由于前隔板与后隔板之间 的缝隙进入了黏度很大的硅

20、油，前隔板利用硅油的黏 性带动壳体和风扇转动。这时风扇离合器处于接合状 态，风扇转速迅速升高，扇风量增大，冷却强度增强， 防止发动机温度过高。 当发动机负荷减小时，冷却液温度降低，吹向双金属 感温器的气流温度低于308K时，感温器恢复原来形 状，将进油孔关闭。工作腔内的硅油从回流孔流回储 油室，风扇离合器又处于分离状态。 硅油风扇离合器的检查 （2）硅油风扇离合器的检查 硅油风扇离合器冷状态的检查。车辆在 过夜之后，硅油风扇离合器的前隔板与后 隔板之间会残留有黏度很高的硅油，这时 在未起动发动机前，用手拨动风扇会感觉 到有阻力。将发动机起动，使其在冷状态 下中速运转12min，以便使工作室内的

21、硅 油返回储油室。在发动机停止转动以后， 用手拨动风扇应感到比较轻松。 硅油风扇离合器的检查 硅油风扇离合器热状态的 检查。将发动机起动，在冷 却液温度接近9095时， 仔细观察风扇转速的变化。 当风扇转速迅速提高，以致 达到全速时，将发动机熄火， 用手拨动风扇，感到有阻力 为正常。 离合器和双金属弹簧的检 查。检查离合器有无漏油现 象，检查双金属弹簧是否良 好，如图11.32所示。必要时 更换离合器总成。 图11.32 检查离合器 和双金属弹簧 电动冷却风扇的结构与检修 3电动冷却风扇的结构与检修 （1）电动冷却风扇的结构与工作原理 电动冷却风扇是由电动机带动风扇转动的，它有 利于减少噪声和节约发动机的动力，用曲轴皮带 轮驱动风扇需消耗发动机的动力为5%10%。电 动冷却风扇由电机、风扇、继电器和冷却液温度 开关组成，如图11.33所示。继电器和冷却液温度 开关控制电动机及风扇工作。当