任务3冷却系统主要零部件检修课件

汽车发动机构造与维修

车辆工程系刘昌林7-发动机冷却系统汽车发动机构造与维修【项目描述】

为了避免发动机过热，燃烧室周围的零部件（汽缸套、汽缸盖、气门等）必须进行适当的冷却。汽车发动机的冷却装置有三种形式，水冷却、油冷却和空气冷却。汽车发动机冷却装置以水冷却为主，用汽缸水道内的循环水冷却，把水道内受热的水引入散热器（水箱），通过风冷却后再返回到水道内。

【知识目标】1.了解汽车发动机冷却系统的组成、功用及分类。2.熟悉冷却系统的循环水路。3.掌握散热器、节温器、水泵、风扇等主要部件的构造及及检修方法。4.掌握冷却系统常见故障排除方法。【能力目标】1.熟悉散热器密封性的检查方法及散热器的检修。2.熟悉节温器的拆装与检测。3.能熟拆装水泵并对水泵常见故障进行检修。4.能排除冷却系统综合故障。7.1冷却系统

冷却系统的功用就是使发动机尽快地达到正常的工作温度，并使发动机在工作过程中能很好的控制发动机温度。任务1冷却系统7.1.1冷却系统的类型和组成

冷却系统按照冷却介质的不同可以分为风冷式和水冷式。1.水冷式冷却系统

水冷式冷却系统是以水（或冷却液）为冷却介质，先将发动机受热零件的热量传给冷却液，再通过散热器散发到大气中去。

它由散热器、水泵、风扇、冷却水套和节温器等组成。任务1冷却系统水冷系统任务1冷却系统

工作原理：

水冷式发动机的气缸盖和气缸体中都铸有相互连通的水套。在水泵的作用下，散热器内的冷却水被加压后通过气缸体进水孔进入发动机，流经气缸体及其缸盖的冷却套而吸收热量，然后从气缸盖的出水口沿水管流回散热器。利用汽车行驶的速度计风扇的强力抽吸，空气流由前向后高速通过散热器。因此，受热后的冷却水在流过散热器芯的过程中，热量不断地散发到大气中去，冷却后的水流到散热器的底部，又被水泵抽回，再次再次压送到发动机的水套中，如此不断地循环，把热量不断地送到大气中去，使发动机不断地得到冷却，从而保证发动机的正常工作。

为了使发动机在低温时减少热量损失，缩短暖机时间，而在高温大负荷的情况下加快散热，冷却系统中设有调节温度的装置，如节温器、风扇离合器等。为了便于驾驶员能掌握冷却系统的工作情况，还设有水温表和高温警告灯。任务1冷却系统2.风冷式冷却系统

冷却系统中冷却介质是空气，利用气流使散热片的热量散到大气中。它主要由风扇、导流罩、散热片、气缸导流罩和分流板组成。

风冷式的特点是结构简单、工作可靠、质量较小、升温较快、经济性好，特别适用于沙漠等过高温地区和极地等严寒地区。缺点是冷却效果难以调节、消耗功率大等，仅用于小排量发动机。任务1冷却系统风冷系统任务1冷却系统7.1.2冷却水与防冻液

发动机中使用的冷却水应该是清洁的软水，如雨水、自来水等。井水、矿泉水等因还有大量的矿物质而被称为硬水，在长期的高温下会生成水垢附在水套壁上，容易造成高温零件散热困难而使发动机过热。

在冬季寒冷地区，往往因冷却水结冰而发生散热器、汽缸体、汽缸盖变形或胀裂的现象。为了适应冬季行车的需要，必须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。最常见的防冻液是乙二醇。冷却液中水与乙二醇的比例不同，冰点也不同。任务1冷却系统冷却液的冰点与乙二醇质量分数的关系任务1冷却系统7.2冷却系统主要部件的构造和工作原理7.2.1散热器

散热器俗称“水箱”，安装在发动机前的车架横梁上，其作用是将冷却水在水套中所吸收的热量散发至外界大气，使水温下降。散热器需要用导热性能良好的材料制造，并在结构上保证足够的散热面积，以加速水的冷却。冷却水经过散热器后，其温度可下降10~15℃，为了将散热器传出的热量尽快带走，在散热器后加装有风扇与散热器配合工作。

散热器主要由上、下水箱、散热器芯和散热器盖等组成。任务2

冷却系统主要零部件冷却系统的循环任务2

冷却系统主要零部件

散热器上水室有加水口，冷却水由此进入整个冷却系统。加水口用散热器盖盖住。在上水室和下水室分别装有进水管和出水管，进水管和出水管分别用橡胶软管和汽缸盖的出水口和水泵的进水口相连，这样，既便于安装，而且当发动机和散热器之间产生少量位移时也不会漏水。在散热器下面一般装有减震垫，防止散热器受振动损坏。在散热器下水室或出水管上还装有放水开关，必要时可将散热器内的冷却水放掉。

散热器芯由许多冷却管和散热片组成，采用散热片是为了增加散热器芯的散热面积。早期的散热器芯多采用导热性好、焊接性好和耐腐蚀的黄铜制造。为了减小质量，节约铜材，铝制散热器芯目前广泛用于许多使用条件较好的轿车上。也有些汽车发动机的散热器芯，其冷却管仍用黄铜，而散热器则采用铝锰合金材料制造。任务2

冷却系统主要零部件

散热器一般为纵流式，即冷却水从顶部流向底部。为降低发动机罩轮廓的高度，有些轿车采用了横流式散热器，即冷却水从一侧的进水口进入水箱，然后水平横向流动到令一侧的出水口。散热器类型任务2

冷却系统主要零部件

散热器盖

汽车上广泛采用的是封闭式水冷系统，这种水冷系统的散热器盖具有空气-蒸汽阀门，可自动调节冷却系统内部压力，提高冷却效果。散热器盖任务2

冷却系统主要零部件

发动机热态工作正常时，两阀门在弹簧弹力的作用下均关闭，将冷却系统与大气隔开。而水蒸气的产生使冷却系统内的压力稍微高于大气压力，从而可增高冷却水的沸点，改善冷却效果。当散热器能蒸气压力达到126~137kPa时，蒸气阀打开，部分蒸气才蒸气排出管外泄，以防止冷却系统中压力过高而损坏散热器和水管。当发动机熄火后水的温度下降，蒸气压力降到99~87kPa时，冷却系统内部产生一定的真空度，空气阀被大气压力压开，部分空气从空气阀口被吸入冷却系统，以防止散热器及水管被大气压瘪。任务2

冷却系统主要零部件7.2.2补偿水箱

加注防冻液的汽车发动机，为了减少冷却液的损失，保证冷却系统的正常工作，通常采用散热器+补偿水箱（膨胀水箱）的结构。补偿水箱建立的封闭系统，使水气分离，减少空气对冷却系统内部的氧化。同时，检查液面和加注冷却水可以在补偿水箱上进行，安全方便。1-散热器2-橡胶软管3-膨胀水箱补偿水箱任务2

冷却系统主要零部件

当发动机运转中散热器内的蒸气压力过高时，散热器盖内的蒸气阀开启，排出的蒸气和部分冷却液经溢流管流入补偿水箱；当发动机熄火后冷却液温度下降，使散热器内出现一定的真空度时，散热器盖内的空气阀开启，将补偿水箱内的冷却液吸入，以保证冷却系统内有充足的冷却液。补偿水箱作用原理任务2

冷却系统主要零部件

补偿水箱多用透明的塑料制成，以便检查液面的高度，补偿水箱上标有上、下两条液面高度标记线。水温在50℃以下时，补偿水箱内液面高度不应低于下面的标记线（一般有“DI”或“MIN”的标记）。若低于此标记线，需要补充冷却液。补充的冷却液可以从补偿水箱中加入，增加冷却液后补偿水箱内液面高度不应超过上面的标记线。任务2

冷却系统主要零部件7.2.3风扇

冷却系统中的散热风扇是用来提高通过散热器芯的空气流速，增加散热效果，加速冷却液的冷却，同时对发动机其他附件也有一定的冷却作用。纵置发动机冷却系统的冷却风扇通常安装在发动机前方，与水泵同轴，由发动机的带轮驱动。冷却风扇任务2

冷却系统主要零部件

有些发动机散热器布置在发动机的侧面，采用以蓄电池电能为动力。电动机的运转由位于散热器或汽缸体上的水温开关控制，当冷却液温度过高时。水温开关的触点闭合，使风扇运转。

有些发动机的电动冷却风扇采用双速控制，当水温高于75℃时，热敏开关将风扇电机低速档接通，风扇以约1600r/min的转速运转；当水温高于105℃时，热敏开关将风扇电机高速档接通，风扇以约2400r/min的转速运转；当水温下降到93~98℃时，高速档停止工作；当水温下降到84~93℃时，低速档停止工作。

还有一些高级轿车发动机的冷却风扇采用液压马达驱动，以液压转向系统中的液压转向泵产生的液压油为动力，由发动机电控系统的ECU根据冷却液温度、发动机转速以及空调器发来的信号，调节液压马达的液压油流量，以此来控制风扇的转速。任务2

冷却系统主要零部件7.2.4风扇离合器

风扇离合器主要有硅油式、电磁式等多种。

硅油风扇离合器是安装在风扇带轮和风扇叶片之间，它是利用硅油高黏度的特性，将带轮的动力传给风扇叶片。硅油风扇离合器前端盖上有一双金属片卷簧，能根据温度的变化产生扭转，通过传动销转动离合器内部的阀片，控制硅油的流动以改变离合器的接合力。当发动机温度较低时，双金属片卷簧使风扇离合器处于办分离状态，这时风扇随同离合器壳体一起在主动轴上空转打滑，转速很低。当发动机升温后，双金属片卷簧会使离合器的接合力随温度的升高而逐渐加大，风扇叶片的打滑程度逐渐减小，转速得到提高以适应发动机增强冷却的需求。

任务2

冷却系统主要零部件硅油风扇离合器任务2

冷却系统主要零部件7.2.5水泵

水泵安装在发动机前端，纵置发动机的水泵通常与风扇同轴，一起由曲轴带轮驱动。水泵的功用是对冷却水加压，加速冷却水的循环流动，保证冷却可靠。任务2

冷却系统主要零部件离心式水泵任务2

冷却系统主要零部件

离心式水泵主要由水泵壳体、叶轮、水泵轴、水封、水泵轴承等组成。

离心式水泵工作原理任务2

冷却系统主要零部件

水泵用2~3个滚动轴承支撑在壳体上，轴承由润滑脂润滑。在水泵叶轮与轴承之间装有水封，以防止水泵内的冷却液沿水泵轴漏人前方的轴承中，破坏轴承的润滑。水泵壳体下方有一泄水孔，它位于轴承和水封之间，如有少量冷却液漏过水封，可从泄水孔泄出，不会进入轴承。如果发动机使用中或停机后不断有冷却液从小孔中漏出，说明水封已经损坏。现代汽车发动机都是采用整体式水泵，无法分解修理，水封损坏后只能更换水泵总成。任务2

冷却系统主要零部件7.2.6节温器

节温器一般安装在发动机气缸盖的出水口外或水泵进水口处，其功用是控制通过散热器的冷却液流量，调节冷却强度，保证发动机在最适宜的温度下工作。

目前，各种汽车发动机基本都采用蜡式节温器，有双阀式和单阀式两种。节温器的核心部分为蜡质感温体。推杆的一端固定在上支架上，另一端插入感温体中橡胶套的中心孔内。橡胶套与感温体金属外壳之间的空腔里装有石蜡，利用石蜡受热后有固态变为液态时体积膨胀的特性进行控制。任务2

冷却系统主要零部件任务2

冷却系统主要零部件1—主阀门2—弹簧3—推杆4—副阀门5—感温体6—石蜡7—下支架8—橡胶管9—上支架蜡式节温器结构任务2

冷却系统主要零部件

当发动机冷却液温度较低时，石蜡呈固态，弹簧将主阀门压在阀座上，关闭了通往散热器的水路。此时副阀门处于开启状态，来自发动机缸盖出水口的冷却水只能经旁通管进入水泵，又经水泵压入气缸体水套，不经散热器而进行循环流动，这种情况称为小循环。任务2

冷却系统主要零部件水冷系冷却液的循环—小循环任务2

冷却系统主要零部件

当发动机冷却液温度升高时，石蜡逐渐变成液态，体积随之增大，迫使橡胶管收缩，从而对推杆上端头产生向上的推力。由于推杆上端固定，故推杆对橡胶管、感应体产生向下反推力，当发动机冷却液温度超过限值86℃时，反推力超过主阀门弹簧的预紧力，使主阀门完全开启，旁通阀完全关闭，水流经散热器的循环流动,叫大循环。任务2

冷却系统主要零部件水冷系冷却液的循环——大循环任务2

冷却系统主要零部件

当水温为76-86℃时，大、小循环同时进行，称为混合循环。

如果节温器出现故障而失灵，住阀门会在弹簧的作用下一直处于关闭状态，使冷却系统只有小循环，导致发动机温度迅速升高而过热，此时应及时更换节温器。任务2

冷却系统主要零部件7.3.1冷却风扇的检修1.皮带检修

皮带必须正确调整。如果太紧，过大的载荷会加到水泵或者交流发电机轴承上面。如果太松，又会发生滑移。

基本调整：对皮带施加一定的力（约40N），皮带偏离（挠度）10mm左右为合格。当一条新的皮带第一次安装时，它需要比旧皮带调整的更紧一些。

风扇皮带松紧度调整：松开发电机调节臂上的锁紧螺母，扳动发电机,使皮带达到规定的松紧度，拧紧锁紧螺母。7.3冷却系部件检修风扇皮带基本调整方法任务3

冷却系统主要零部件检修

一种特殊的皮带张力表，可以用于检查皮带。把表固定在皮带上，然后就施加一个力让皮带偏离。这个力可以直接从表面读出来。这种皮带张力表常用于空调驱动带，它比一般的皮带的张力要求高。皮带张力表任务3

冷却系统主要零部件检修2.硅油风扇离合器的检修

（1)冷状态检查

发动机在冷态下以中速运转1-2min，使工作腔内硅油返回储油室，此时将发动机停转，用手拨动风扇应能较轻松转动。

（2)热状态检查

启动发动机，使温度在90-95℃时，仔细听风扇处响声变化。如几分钟内噪声明显增大，风扇转速迅速提高，以至达到全速时，将发动机停转，用手拨动风扇，感觉较费力时为正常。

（3)离合器损坏或渗漏检查

如漏油，随着油量减少，风扇转速会降低，引起发动机过热。硅油风扇离合器的检修任务3

冷却系统主要零部件检修3.风扇电磁离合器温控开关的检查

（1）车上检查

当散热器水温上升到93℃时，风扇应开始转动；当水温低于88℃时，风扇应停转。

（2）车下检查

将温控开关拆下放在热水中，当水温为(93±2)℃时，温控复合金属片触点接通；当水温降至(88±2)℃时，触点应张开。任务3

冷却系统主要零部件检修7.3.2冷却液的检查1.检查液面高度是否符合要求

如果冷却液在储液罐的最低刻度线（min）以下，需要及时添加冷却液。

如果在较短时间内冷却液消耗明显，则需要检查冷却系统是否有泄漏。

如果冷却系统管路中存有空气，产生“憋气”，这也会影响循环系统正常散热。

膨胀箱标尺任务3

冷却系统主要零部件检修

外部泄漏的可能是来自散热器、水泵、软管接头或者气缸盖和气缸体里面的堵头。

内部泄漏有可能是因为气缸盖垫片、气缸盖表面卷曲、气缸盖里面的水道和水泵被腐蚀。

其他原因有可能会是穴蚀和电解让金属材料损失。

在检查冷却条件的时候可以用冷却液体比重计。冷却液褪色就应该进行更换，并把冷却系统清洗一遍。

进行内部泄漏检查时，通常情况下都是让发动机处于高怠速，看散热器里面的气泡的形成情况。

散热器里面有机油，表明气缸垫片有泄漏，或者因为自动变速器的热交换器出现了问题。如果安装有机油热交换器，它的泄漏就会造成机油渗透到冷却液里面去，并与冷却液混合。

溢水，乳化油，或者机油标尺显示深度过大，都有可能是因为内部冷却液泄漏造成的。任务3

冷却系统主要零部件检修2.检查冷却液质量

检查冷却液中锈皮或水垢是否过多。由于水箱冷凝器的散热片排列紧密且间隙较小，长时间行驶后和容易被空气中的杂质、尘土、昆虫、树叶、柳絮等异物覆盖，这会大大影响冷凝器的散热效果。正确的冲洗操作应该是拆下水箱后从里到外高压冲洗，这样才能彻底清洗干净，如果不拆下水箱从外向里冲洗，只会适得其反。任务3

冷却系统主要零部件检修3.冷却系泄漏的检查

（1）检测膨胀箱压力

打开膨胀罐盖，将压力测试仪连接到膨胀罐上，用测试仪的手动泵产生约1.0bar的压力，若保持不住压力，则查找泄漏处，排除故障。检查膨胀箱压力任务3

冷却系统主要零部件检修

（2）加液口盖内的限压阀检测

将压力测试仪安装到加液口盖上，操作手动泵，限压阀必须在1.4-1.6bar时开启，否则，必须查找泄漏处并排除故障。检查加液口压力任务3

冷却系统主要零部件检修4.检查电路故障

（1）检查水温表

可用起子将感应塞中心电极与发动机机体作搭铁实验。若搭铁后水温表指针摆动，则说明水温表良好；若水温表指针不动，则表明水温表有故障。

（2）检查温控开关及装置

当散热器温度升到93℃-98℃时，风扇停止转动，否则应该检修。任务3

冷却系统主要零部件检修7.3.3散热器的检查

检查散热器的内部和外部清洁情况。散热器外部有泥土、油污、或散热器因碰撞而变形，均影响风量的流过，导致发动机温度过高，应清洗或调整。散热器内部积有水垢后将影响冷却液传热，应用化学剂清洗。检查散热器的清洁状况任务3

冷却系统主要零部件检修7.3.4节温器的检修

节温器主要控制发动机内部的大小循环，有石蜡式和电子式。目前较多车型使用石蜡式的节温器，使用时间长会老化、损坏，进而影响发动机内部循环。

（1）用手触试发动机缸体、缸盖和小循环水管，正常情况为：温度差不大，而且很烫。如果触试缸盖至散热器的连通水管和散热器上部感到不烫，触试散热器下部及下部水管感到温度很低，则说明节温器大循环阀门打开。任务3

冷却系统主要零部件检修

（2）拆下节温器，将节温器放入在水中加热并放入温度计，检查阀门开始开启和完全开启时的温度以及全开时阀门的升程，如图7-20所示，开启温度约为86°，全开温度约为102°，开启行程至少7mm。在热水中检查节温器任务3

冷却系统主要零部件检修7.3.5水泵的检查

安装在发动机内部的水泵，如果出现叶轮丢转、打滑，叶片损坏、卡死，都会引起发动机内部循环异常，水温升高。由于部分车型的水泵叶轮为硬塑料质地，使用一定期限后容易老化、松动，因此每6万km应更换新的发动机水泵，避免水泵停止工作。1.水泵轴承的检查

停转时，手扳动风扇，是否松旷。2.水封的检查

检查是否有渗漏。任务3

冷却系统主要零部件检修3.水泵的拆检

（1）水泵壳有无破裂。

（2）水封是否磨损、变形、老化。

（3）水泵轴是否弯曲,直线度≯0.05mm,螺纹无损坏。

（4）叶轮是否损坏。

（5）皮带轮与水泵轴的配合不应松旷。

（6）泵体、盖结合面平面度≯0.15mm。

（7）检查叶轮与端盖的间隙,应为1.3-6.2mm。

（8）检查叶轮与泵壳的间隙,应为0.7-1.7mm。4.水泵的润滑

用手压式润滑脂枪注入4-5次润滑脂即可。任务3

冷却系统主要零部件检修7.3.6冷却液的排空和加注1.冷却液的排放

打开冷却液膨胀水箱盖，找到加热器芯返回软管，一般是在发动机舱的下部，放置一个大的盆子在散热器返回软管接头的下面，小心打开接头，将冷却液排放到盆中。2.冷却液的加注

确定发动机和散热器是冷态的，并且散热器底部的排放旋塞是关闭的或连接管道的接头是牢固的，在膨胀水箱颈内放置漏斗，小心地通过漏斗倒入推荐量的冷却液，装膨胀水箱盖，最好是装新盖，运行发动机，驱除进入冷却液中的空气，并再次检查冷却液液位。任务3

冷却系统主要零部件检修7.3.7冷却系统的清洗

水垢不多时，可将冷却液全部放出，在散热器内充大清洁的水，使发动机怠速运转。再次更换清水，如此重复4-5次。

水垢较多时，可在20L水中放入50g苏打配制后注人循环系统。，发动机在正常温度中连续运转2O-30min后将发动机熄火，排出洗涤液，换入清水,直至达到正常运转温度。再次排水换入冷却液。

如上述方法还不能完全清除水垢，可注入重硫酸钠酸性洗涤剂，发动机在正常温度下运转2O-30min。再加如苏打水弱碱性洗涤剂进行中和,并用清水洗涤后加入冷却液。任务3

冷却系统主要零部件检修7.4发动机冷却系统常见故障分析与排除

发动机冷却系统常见的故障是冷却水温过高、冷却水温过低、异常响声和冷却系统漏水等，这些故障都会降低发动机的工作效能，甚至停机，因此，必须对发动机冷却系统的故障进行及时的排除。任务4

冷却系统常见故障分析与排除7.4.1冷却水温度过低