第五章 发动机冷却系

知识目标能正确叙述水冷却系的作用、结构及工作原理；能正确描述水冷系冷却强度调节的方式；能正确描述水冷系主要机件的检测及维修方法。单元五发动机冷却系水冷系组成和水路水冷却系主要机件构造与工作原理水冷却系检修冷却系概述章节测验第一节冷却系概述冷却系的作用使发动机得到适度的冷却，从而保持在最适宜的温度范围内工作。冷却强度对发动机的影响冷却不足（发动机过热）充气效率下降运动机件间正常间隙破坏零件力学性能下降润滑油粘度降低不正常燃烧现象——影响发动机输出功率——零件不能正常运动——变形、损坏——加剧零件磨损——如：早然、爆燃冷却过度（发动机过冷）燃料蒸发困难散热过多润滑油粘度增大冷却系的类型风冷系定义：是以空气为冷却介质，将热量通过装在气缸体和气缸盖表面的散热片直接散入大气中而进行冷却的一系列装置。缺点：冷却效果差、噪声大、功率大仅用于部分小排量及军用汽车发动机水冷系——发动机功率下降——增加燃油消耗——加剧零件磨损定义：通过冷却液在发动机水套中循环流动而吸收多余热量，再将此热量散入大气而进行冷却的一系列装置。优点：冷却强度大、易调节；可用热水预热发动机，便于冬季起动广泛用于汽车发动机发动机正常温度冷却系类型气缸盖温度气缸壁温度风冷系433～473K423～453K水冷系353～363K470～550KK开尔文温度第二节水冷系组成和水路水冷系组成组成：水冷系由水泵、散热器、节温器、风扇、冷却水套、膨胀水箱及其他附属装置等组成。水泵安装在发动机缸体前端或侧面，由曲轴驱动对冷却水加压，强制冷却水在循环管内循环流动散热器安装在发动机前方支架上增大散热面积，加速冷却水的散热节温器位于气缸盖出水管内或水泵进水口处控制冷却液的循环线路风扇装在散热器后面，由曲轴或电动机驱动增大空气流量和流速，加强散热器的散热效果水套在气缸盖或气缸体上制出的夹层空间冷却液在气缸体的工作区域冷却液循环水路小循环水路（水温低时）冷却液从气缸盖出水孔不经散热器直接流回水套大循环水路（水温高时）冷却液从气缸盖出水孔流经散热器，再经水泵流回水套捷达王轿车发动机冷却循环水路膨胀水箱进气道节气门控制单元暖风热交换器变速箱机油冷却器散热器机油冷却器节温器水泵发动机宝来轿车发动机冷却循环水路冷却液（加注防冻液等）汽车发动机中使用的冷却水应是清洁的软水，如雨水，雪水或自来水，而井水、河水、海水等硬水中含有矿物质，在高温下易在水套的内壁和软管的接口处积附水垢，影响水循环的散热效果，故不能作为发动机冷却水。为防止在冬季寒冷地区，因冷却水结冰而发生散热器、气缸体、气缸盖变形或胀裂的现象，在冷却水中加入一定量的防冻液以达到降低冰点、提高沸点的目的，同时具有防锈的作用。切忌混用不同牌号的冷却液第三节水冷却系主要机件构造与工作原理一、散热器1、分类：横流式和竖流式散热器横流式散热器竖流式散热器2、组成：上、下贮水室、散热器芯、散热器盖（1）散热器芯材料：多采用耐腐蚀，导热性好的铜或铝制成结构型式：管片式和管带式管片式散热管：扁圆形，不但散热面积大，且冷却液结冰膨胀时，可以借助横断面变形避免破裂散热片：增加散热面积；增大散热器的刚度和强度（2）散热器盖组成：通气孔、阀座、蒸气阀弹簧、蒸汽阀、空气阀、空气阀弹簧作用：可自动调节冷却系内的压力，提高冷却效果孔散热带：破坏气流在散热带表面的附面层，提高散热能力：散热能力强；制造工艺简单；质量小散热管管带式蒸汽-空气阀工作情况：⑴蒸汽阀一般在散热器内压力达到126kPa~137kPa时，阀门开启，部分水蒸汽经通气孔排入大气，避免散热器胀裂；⑵当散热器内压力降到99kPa~87kPa时，空气阀打开，散热器与大气相通，以防止散热器芯管被大气压坏。通气孔阀座蒸汽阀弹簧蒸汽阀空气阀空气阀弹簧蒸汽-空气阀工作原理二、水泵（离心式）1、组成：进水管、水泵壳体、叶轮、水泵轴、轴承、水封皮碗、出水管2、材料：常用铸铁或塑料制成3、优点：体积小；泵水量大；工作可靠4、工作原理压水：水泵内的冷却液被叶轮带动一起旋转，由于离心力的作用，被甩向叶轮边缘，经与叶轮成切线方向的出水管被压送至发动机水套内吸水：同时，叶轮中心因具有真空而使散热器中的冷却液经进水管被吸入水泵当水泵故障停转时，冷却液仍可在冷却系内自然循环水泵总成通向气缸水套水流来自气缸水套水流来自暖风装置水流来自散热器水流三、节温器1、类型：有蜡式和乙醚皱纹筒式两种节温器，目前多数发动机采用蜡式节温器1、主阀门2、密封橡胶圈3、上支架4、橡胶套

5、阀座6、通气孔7、下支架8、石蜡9、节温器外壳10、副阀门11、反推杆12、主阀门弹簧节温器工作原理芯轴橡胶蜡阀壳体低温关闭高温打开节温器控制小循环工作图发动机冷却水温度小于85°C节温器控制混合循环工作图发动机冷却水温度介于85°C至105°C之间节温器控制大循环工作图发动机冷却水温度超过105°C四、机械风扇（与发动机转速有关）1、材料：多用薄钢板压制而成2、要求：风量大，效率高，振动和噪声小，尽量少消耗发动机功率3、影响风量因素：风扇直径、转速、叶片形状及安装角4、结构型式：叶片数：4~6片叶片间的夹角一般不等叶片与叶轮旋转平面成30º~45º的安装倾斜角——减小叶片旋转时的振动和噪声——借以产生吸风能力，使空气轴向流动5、安装与皮带调整装置货车风扇常和发电机一起由曲轴带轮通过三角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五、电动风扇（与发动机转速无关）1、优点：结构简单、布置方便；不消耗发动机功率而使燃油经济性得到改善2、驱动方式：一般采用双速直流风扇电动机驱动，并由蓄电池供电3、电控方式种类：温控开关控制风扇电动机的开关由位于散热器上的温控开关控制电脑控制当冷却液温度高于368K（95°C）时，温控开关低温触电闭合，风扇电动机以1600r/min的转速低速转动；当冷却液温度升高至378K时，温控开关高温触电闭合，风扇电动机以2400r/min的转速高速转动六、风扇离合器1、作用：控制风扇的扇风量，自动调节冷却强度2、优点：减少发动机功率损失；减少风扇噪音；改善低温起动性能，节约燃料及降低排放3、类型：硅油式、电磁式硅油风扇故障应急措施：若硅油风扇离合器故障（如漏油等）时，可松开圆柱头内六角螺钉，把锁止板端部的指销插入主动轴孔内，再旋紧螺钉，是风扇、离合器壳体与主动轴连成一个整体电磁式风扇离合器七、膨胀水箱1、材料：多用半透明材料，如塑料2、作用：方便直接观察冷却液面高度；避免因空气不断进入而氧化机件；使冷却系中水、气分离，保持系统内压力，提高水泵的泵水量3、工作原理：散热器盖上的阀门虽然能调节冷却系内的压力．但在调节过程中放掉一部分蒸汽(水)，又放进了一部分空气。这时，冷却系中的空气、蒸汽和水一起循环，使冷却能力下降，水泵的泵水量降低，并造成冷却系内压力不稳定和冷却水的不断消耗。为此，在水套和散热器的上部容易积存空气和蒸汽。加装膨胀水箱后，散热器中的蒸汽跑和水套中的蒸汽泡通过导管进入膨胀水箱，从而使气水彻底分离。由于膨胀水箱温度较低，进入的气体冷凝，一部分变成液体重新进入水泵，而一部分积存在膨胀水箱液面上起缓冲作用，使冷却系内压力保持稳定。八、百叶窗作用：通过调节流经散热器的空气量来调节冷却强度，起辅助调节冷却强度的作用控制方法：可由驾驶员通过手柄在驾驶室内操作、控制也可根据水温高低，自动调节百叶窗挡风板的开度一、水冷系常见故障主要故障：发动机过热、发动机过冷、冷却系渗漏二、发动机过热（若冷却液充足）1、故障现象发动机的冷却液充足，但在行驶中冷却液温度超过90°C，直至沸腾（俗称“开锅”）；或运行中，冷却液在90°C以上，如一停车，冷却液立刻沸腾。2、故障原因主要原因有两个方面：首先，是冷却系的散热能力下降，其次是发动机产生的热量增加。第四节水冷却系检修（1）冷却系本身的原因有：风扇皮带太松或因油污打滑散热器出水管老化吸瘪或内壁脱层堵塞冷却风扇装反，或风扇规格不对电动风扇不转，或硅油风扇离合器损坏，使风扇不转或转速过低节温器失效，使冷却液大循环受损水套水垢沉积过多，或分水管堵塞，分水不畅散热器内芯管堵塞，或散热片倾倒过多水泵损坏气缸垫烧穿，或缸盖出现裂纹，使高温气体进入冷却系（2）其他系统的原因有：点火时间过迟混合器过浓或过稀燃烧室积炭过多发动机机油量不足，或机油散热器工作不良汽车使用条件的影响（如道路、气候、风向和负荷等）冷却液不足引起发动机过热诊断流程图三、发动机过热（若冷却液不足）1、故障现象发动机冷却系容纳不了规定的冷却水量，或在运行中冷却液消耗异常，使发动机过热。2、故障原因冷却水套或散热器积垢过多或堵塞散热器漏水散热器盖的进、排放阀失效水泵水封不良或叶轮密封垫圈磨损过甚而漏水冷却系其他部位漏水气缸垫水道孔与气缸相通个别进气通道破裂漏水气门室内壁破裂漏水冷却液不足引起发动机过热诊断流程图发动机突然过热故障现象冷车起动后，发动机水温迅速升高而产生沸腾现象；汽车行驶中发动机突然过热故障原因风扇皮带断裂水泵轴与叶轮脱转冷却系严重漏水节温器主阀门脱落致使冷却液不能进行大循环气缸垫烧穿，或缸盖出现裂缝，高温气体进入冷却系发动机突然过热诊断流程图发动机过冷故障现象汽车长时间行驶后，发动机的温度仍达不到正常的工作温度发动机动力性下降燃油消耗增加故障原因环境温度太低，无保温措施百叶窗未关闭或无法调节节温器失效风扇的双温开关损坏发动机润滑油过多发动机过冷诊断流程图冷却系渗漏故障现象冷却液消耗过快故障原因散热器及冷却系各管路连接不牢、渗漏暖风热交换器渗漏水泵水封损坏、渗漏节温器盖松动或密封圈损坏气缸体或气缸盖破裂故障排除检查机体、水泵、散热器及各管路连接处有无冷却液渗出，必要时可对冷却系进行加压检查，出现渗漏，应查明原因予以排除发动机行驶无力，且排气管冒白烟，表明气缸垫损坏或气缸盖螺栓松动，应拆检、更换气缸垫并按规定力矩重新拧紧气缸盖螺栓章节测验判断题1.为防止发动机过热，要求其工作温度越低越好。（X）2.发动机设置冷却系的目的，就是为了降低冷却水的温度。（X）3.风扇在工作时，风是向散热器方向吹的，有利散热。（X）4、在防冻剂中加入着色剂呈蓝绿色或黄色，是以便识别。（√）5、放水时，只有将散热器盖打开，才能把发动机和散热器里的水放尽。（√）6、为了减缓冷却水的损失和提高散热器的冷却水沸点，冷却系一般采用闭式水冷系。（√）7、在离心式水泵因故障停止工作时，就不能进行自然循环。（X）8、为了保证风扇、水泵的转速，要求风扇带越紧越好。（X）√选择题1.水冷却系中，冷却水的大小循环路线由（）控制。

A.风扇