07-冷却系统结构与检修《汽车发动机构造与维修》教学课件

项目一汽车发动机构造与检修冷却系统结构与检修任务四CONTENTS01学习目标02知识储备03实训案例04课堂练习目录学习目标0101描述发动机冷却系统的功用、组成及工作原理。02按照汽车维修操作流程，规范、熟练地对电动式冷却风扇、散热器、水泵、节温器的进行检修作业。知识储备02一、冷却系统功用绝大多数无法转变为机械能的热量附在发动机机件上正常的工作温度才能使发动机各机构、系统正常运作冷却不良导致机件热胀，过度冷却会造成动力及经济性变差冷却系统冷却系统功用二、冷却系统分类水冷系统是把这些热量先传给冷却水，然后再散入大气而进行冷却的装置。以冷却液为冷却介质。冷却均匀，效果好，发动机运转噪音小，应用广泛。风冷系统发动机中高温零件的热量直接散入大气而进行冷却的装置。以空气为冷却介质。冷却系统类型三、冷却系统组成以07款卡罗拉1.6L/AT轿车为例，卡罗拉的冷却系统为水冷系统。冷却系统组成三、冷却系统组成（一）散热器1.功用是水冷式发动机冷却系统的主要组成部件，通过强制水循环对发动机进行冷却，保证发动机在正常温度范围内连续工作的换热装置。散热器通过增大散热面积将冷却液的热量由空气带走，加速冷却。三、冷却系统组成（一）散热器2.类型纵流式横流式按冷却液流动的方向分思考07款卡罗拉1.6L/AT轿车的1ZR-FE发动机采用的是哪一种散热器？横流式三、冷却系统组成（一）散热器3.结构安装在保险杠后方。散热器侧视图散热器后视图三、冷却系统组成（一）散热器4.工作原理通过加大冷却液与空气的接触面积，利用空气流动降低冷却液热量，达到散热效果。三、冷却系统组成（一）散热器5.散热器盖工作原理发动机工作时，冷却液温度升高，容积膨胀使冷却系统内的压力增大。当压力超过预定值时，散热器盖压力阀开启，部分冷却液流入补偿水桶。发动机停机后，冷却液温度下降，水冷却系统内压力随之减小。当压力降到大气压力以下出现真空时，真空阀开启，部分冷却液被吸回散热器。（二）补偿水桶三、冷却系统组成1.功用溢流：冷却液受热膨胀时，部分冷却液通过溢流管从散热器流入补偿水桶。补偿：冷却液降温后，散热器内冷却液体积变小，补偿水桶内冷却液经补偿管被吸回散热器。（二）补偿水桶三、冷却系统组成2.结构又名膨胀水箱，多用塑料制造并用软管与溢流管和补偿管相连接。在补偿水桶的外表面上刻有两条标记线：“低”线和“高”线，补偿水桶内冷却液面应位于两条标记线之间。（三）水泵三、冷却系统组成1.功用是对冷却液加压，保证其在冷却系统中循环流动。（三）水泵三、冷却系统组成2.结构汽车发动机多采用离心式水泵，并安装在发电机下部。由曲轴通过V带或带肋的V带传动有进、出水管，进水管与散热器出水管相连，出水管与水套相连水泵叶轮上有6～8个径向直叶片或后弯叶片（三）水泵三、冷却系统组成3.离心式水泵工作原理冷却液被甩向叶轮边缘叶轮中心处冷却液变少水泵叶轮旋转边缘压力升高，冷却液被压送至出水管中心处压力降低，冷却液从进水管被吸入三、冷却系统组成（四）节温器1.功用节温器是控制冷却液流动路径的阀门。当发动机冷起动时，冷却液的温度较低，节温器将冷却液流向散热器的通道关闭，使冷却液经水泵入口直接流入机体或气缸盖水套，以便使冷却液能够迅速升温。三、冷却系统组成（四）节温器2.结构现在汽车基本都采用蜡式节温器，07款卡罗拉1.6L/AT轿车的冷却系统采用蜡式节温器。三、冷却系统组成（四）节温器3.蜡式节温器工作原理冷却液冷却液混合循环小循环温度低于84℃，主阀门关闭，副阀门开启，冷却液进行小循环温度处于84℃～95℃之间，石蜡受热膨胀使主阀门部分开启，副阀门部分关闭，冷却液进行混合循环大循环温度达到95℃以上，石蜡膨胀量增大，主阀门全开，副阀门全关，冷却液进行大循环三、冷却系统组成（四）节温器4.大众EA888节温器的循环路径（1）大众EA888节温器总成大众EA888发动机节温器总成结构如下图所示，主要是由节温器、平衡轴和水泵组成。三、冷却系统组成（四）节温器（2）大众EA888水循环管理系统水泵由进气侧的平衡轴通过皮带驱动装置来驱动由两个传动齿轮产生的变速比使得水泵的转速与曲轴大致相同。冷却液泵的传动轴上使用了一个直径较大的驱动轮。冷却液泵的传动轴上还有一个和传动轴焊接在一起的翼型齿轮，能给皮带装置引入空气和冷却。三、冷却系统组成（四）节温器（3）第三代大众EA888发动机创新型热管理系统特点：在原来传统节温器控制大、小循环的基础上全新开发出运用电控旋转阀组件的创新型热量管理系统。创新型热量管理系统是针对发动机和变速器的一项智能冷起动和暖机程序，它可实现全可变发动机温度调节，对冷却液液流进行目标控制。三、冷却系统组成（四）节温器①创新型热管理系统的结构旋转阀组件包含：冷却液泵、2个旋转阀、恒温器、用于控制冷却液液流的发动机温度调节执行器N493、带转向角度传感器的齿轮以及驱动冷却液泵的平衡轴齿形皮带。三、冷却系统组成（四）节温器②旋转阀组件的工作原理执行器电机，它通过一个齿轮驱动旋转阀1，控制冷却液在机油冷却器、发动机和主冷却器之间流动。发动机越热，执行器电机驱动旋转阀1旋转的驱动力越大。旋转阀2通过一个中间齿轮由旋转阀1上的齿形门驱动。控制板上的转向角传感器（霍尔传感器）将旋转阀位置发送至发动机控制单元。发动机停机且接续运行模式结束后，旋转阀自动设置为40°角。如果系统中有故障，发动机可通过紧急恒温器在此角度范围内运行。如果没有故障，且发动机起动，旋转阀角度被设置为160°。执行器是通过图谱由发动机控制单元驱动的。通过驱动相应的旋转阀，可实现不同的开关位置，从而让暖机较快，并将发动机温度保持在86～107℃。三、冷却系统组成（四）节温器②旋转阀组件的工作原理发动机旋转阀组件分解图三、冷却系统组成（四）节温器③创新型热管理系统调节过程发动机控制单元根据热能管理系统控制逻辑图控制着正反转电机运动，进而无级调节2个旋转滑阀的开度，实现冷却液温度智能控制。三、冷却系统组成（四）节温器③创新型热管理系统调节过程当旋转阀1上的齿形门处于145°角位置时，它会接合旋转阀2。冷却液流向气缸体，随着旋转阀2的旋转，液流增加。当旋转阀1处于85°时，旋转阀2在达到其最大旋转角度时断开联接，冷却液液流流向气缸体的通道完全打开。三、冷却系统组成（四）节温器④创新型热管理系统调节过程目的：尽可能使用气缸内燃油燃烧产生的热量来给发动机加热。如果车辆乘员需要在“静态冷却液”阶段进行加热，则会向车内提供热量。三、冷却系统组成（四）节温器④创新型热管理系统调节过程07关闭发动机时的接续运行模式05温度控制范围06较低负荷和转速下08紧急模式04暖机（开启发动机冷却功能）01暖机（静态冷却液）02暖机（少量液流）03暖机（少量液流）以及车内制暖三、冷却系统组成（四）节温器a.暖机（静态冷却液）为保持发动机内燃烧产生的热量，旋转阀2关闭。这会中断冷却液泵的供给液流流向发动机气缸体。旋转阀1阻止来自发动机机油冷却器的回流以及来自主水冷却器的回流。Climatronic自动空调冷却液切断阀N422中断流向制暖和空调系统的冷却液液流。电动冷却液再循环泵V51关闭。三、冷却系统组成（四）节温器b.暖机（少量液流）暖机范围中的控制阶段旨在通过排气歧管的静态冷却液来防止气缸盖和涡轮增压器过热。当旋转阀1的角度为145°时，旋转阀2接合，并轻微开启，让冷却液流向气缸体。现在，少量冷却液流经气缸体、气缸盖和涡轮增压器，流回旋转阀组件和冷却液泵。从而防止热量聚集，气缸盖和涡轮增压器过热。三、冷却系统组成（四）节温器c.暖机（少量液流）以及车内制暖如果在此阶段需要对车内制暖，Climatronic自动空调冷却液切断阀N422开启，且电动冷却液再循环泵V51开始输送液体。旋转阀2暂时中断，冷却液流向气缸体。冷却液被导向气缸盖、涡轮增压器和加热器交换器。这会让发动机的暖机阶段更长。Climatronic自动空调冷却液切断阀N422和冷却液再循环泵V51的激活总是符合后续控制范围的需求。流到发动机气缸体的冷却液液流减少，或在需要时被旋转阀2阻止。三、冷却系统组成（四）节温器d.暖机（开启发动机冷却功能）在发动机暖机过程中开启发动机机油冷却器，旋转阀移至120°角位置，相关连接装置打开，让冷却液流至机油冷却器。因为旋转阀2仍然接合，该阀进一步旋转，从而增加流经气缸体的冷却液液流。发动机气缸体内分布大量热量，余热通过机油冷却器释放出去。三、冷却系统组成（四）节温器e.温度控制范围创新型热量管理系统以无缝方式从暖机范围过渡到温度控制范围。旋转阀组件调节是动态的，而且根据发动机负荷而定。为了释放余热，接自旋转阀组件的主冷却器连接件打开。为此，发动机温度调节执行器N493根据需要释放的热量的多少，将旋转阀1置于0°至85°的角度位置。当旋转阀1处于0°角位置时，接至主冷却器的连接件完全开启。三、冷却系统组成（四）节温器f.较低负荷和转速下如果发动机在较低的负荷和转速下（部分负载范围）运行，热量管理系统会将冷却液温度调节至107℃。因为不需要全部的冷却力，旋转阀1暂时关闭接至主冷却器的连接装置。如果温度上升到门限值以上，接至主冷却器的连接装置再次开启。需要稳定地保持在开启和关闭状态，从而将温度尽可能恒定地保持在107℃。当负荷和发动机转速提升时，通过完全打开接至主冷却器的连接装置，冷却液温度减至85℃（满负荷范围）。三、冷却系统组成（四）节温器g.关闭发动机时的接续运行模式为防止冷却液在发动机停机时在涡轮增压器和气缸盖中沸腾，发动机控制单元通过图谱启动接续运行功能。三、冷却系统组成（四）节温器h.紧急模式

如果旋转阀组件的温度超过113℃，紧急恒温器打开通向主水冷却器的旁通阀。如果旋转阀组件发生故障，这一设计使得车辆能够继续行驶有限的距离。如果发动机控制单元没有从发动机温度调节执行器N493接收到任何位置反馈，则它会驱动旋转阀，这样，无论当前的发动机负荷和运行温度如何，可确保最佳的发动机冷却效果。

三、冷却系统组成（五）电子风扇与电子风扇电机1.电子风扇功用：是增加流过散热器芯的空气量，增强散热器的散热能力。位置：通常安装在散热器后方。三、冷却系统组成（五）电子风扇与电子风扇电机2.电子风扇电机（1）功用机械能直流电能三、冷却系统组成（五）电子风扇与电子风扇电机2.电子风扇电机（2）结构安装在电子风扇上，主要由定子和转子两大部分组成。定子主要由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。三、冷却系统组成（五）电子风扇与电子风扇电机2.电子风扇电机（3）工作原理当电子风扇IC（集成电路调节器）通过电刷在线圈中形成电流流动，产生电磁力，线圈在电磁力作用下产生旋转运动，实现了将电能转换为机械能。相比于卡罗拉的冷却系统增加了继续循环泵与机油冷却器。三、冷却系统组成大众EA888冷却系统继续循环泵结构三、冷却系统组成大众EA888冷却系统1.继续循环泵功用：防止发动机熄火之后高负荷下的废气涡轮过热，消除了涡轮增压器过热产生的故障隐患，继续循环泵的开关根据从发动机控制器发出的特征曲线控制进行调节。工作原理当发动机熄火后，此时为保证增压器得到充分冷却，继续循环泵在ECU控制下开始运转数分钟，将冷却液直接从散热器送到增压器，使冷却液逆向流向增压器后进入气缸体循环，从而使增压器处于适宜的工作温度。三、冷却系统组成大众EA888冷却系统1.继续循环泵大众EA888冷却系统2.机油冷却器机油冷却器结构使机油温度保持在恒定范围AB有效保持机油的润滑性能C避免瞬间高温对机油性能的破坏E缩短更换周期D提高机油的使用寿命功用三、冷却系统组成工作原理由水泵泵入发动机气缸体的冷却液的一小部分通过气缸体上的小沟槽进入机油冷却器组件，将高温机油的热量带走，使机油得到冷却。大众EA888冷却系统2.机油冷却器三、冷却系统组成四、冷却液冷却液是水与防冻剂的混合物。冷却液用水最好是软水,否则将在发动机水套中产生水垢,使传热受阻,易造成发动机过热。最常用的防冻剂是乙二醇。冷却液中水与乙二醇的比例不同,其冰点也不同(如下表所示)。50%的水与50%的乙二醇混合而成的冷却液,其冰点约为-35.5℃。冷却液冰点（℃）乙二醇的质量分数（%）水的质量分数（%）密度（kg/m3）-1026.473.61.0340-2036.463.81.0506-3045.654.41.0627-4052.647.71.0713-5058.042.01.0780-6063.136.91.0833四、冷却液防冻剂中通常含有防锈剂和泡沫抑制剂。防锈剂A可延缓或阻止发动机水套壁及散热器的锈蚀或腐蚀泡沫抑制剂B能有效地抑制泡沫的产生冰点测试仪的使用方法原理：应用全反射临界角法测量溶液的折射率,进而标定出所测液体的浓度及其性能。优点：原理可靠、精度能满足实际需要、体积小、重量轻、造型美观、使用方便四、冷却液冰点测试仪的使用方法四、冷却液操作步骤将折光棱镜对准光亮方向，调节目镜视度环，直到标线清晰为止1调整基准2测量3测量完毕后，直接用潮湿绒布擦干净棱镜表面及盖板上的附着物，待干燥后，妥善保存起来4在测量冷却液时，注意不要洒在皮肤和眼睛上，测试后仔细擦净仪器5五、冷却液的循环路径汽车发动机冷却系统为强制循环水冷系统，利用水泵提高冷却液的压力，强制冷却液在发动机中循环流动。冷却液的循环路径分为：小循环、大循环。节温器

水套水泵小循环路径散热器水套水泵节温器大循环路径冷却系统工作原理实训案例0301电动式冷却风扇的检修实训一（一）实施方案场地设施消防设施的场地车辆、工具、设备准备常用工具（一套）、万用表、卡罗拉发动机一台、发动机台架、工具车、标保工具车、零件车、垃圾桶。耗材干净抹布、泡沫清洗剂（二）操作步骤检查风扇叶片是否损坏01检查冷却风扇电动机02检查冷却风扇继电器0302散热器的检修实训二（一）实施方案场地设施消防设施的场地车辆、工具、设备准备常用工具一套、散热器盖检测仪、吹气枪、卡罗拉发动机一台、发动机台架、工具车、标保工具车零件车、垃圾桶。耗材干净抹布、泡沫清洗剂（二）操作步骤检查散热器盖，测试阀门开启压力0102检查散热器片是否阻塞03检查锁止板泵速每秒泵吸一次。即使散热器盖不能保持最大压力，也不属于故障。为避免损坏散热器片，喷射方向应与散热器芯表面成直角，且需要保持喷射距离。散热器片弯曲，则用螺丝刀或钳子校直。不要使电子部件接触到水。散热器只能压接3次。注意事项03水泵的检修实训三（一）实施方案场地设施消防设施的场地车辆、工具、设备准备常用工具一套、塞尺、钢板尺、卡罗拉发动机一台、发动机台架、工具车、标保工具车零件车、垃圾桶。耗材干净抹布、泡沫清洗剂。（二）操作步骤水泵总成的外部检查水泵零部件的检修水泵试验（装复后）>>>>04节温器的检修实训四（一）实施方案场地设施消防设施的场地车辆、工具、设备准备常用工具一套、钢直尺、铁台架、酒精灯、温度计、卡罗拉发动机一台、发动机台架、工具车、标保工具车、零件车、垃圾桶。耗材干净抹布、泡沫清洗剂。（二）操作步骤检查节温器阀门开启温度1检查节温器阀门升程2检查节温器阀门完全关闭温度3在水加热过程中，注意防止水溅出造成烫伤。加热时，节温器及温度计不要接触容器壁和底部。注意事项05冷却系统密封性的检查实训五（一）实施方案场地设施消防设施的场地车辆、工具、设备准备常用工具一套、卡罗拉发动机一台、冷却系统密封性检测仪、发动机台架、工具车、标保工具车零件车、垃圾桶。耗材干净抹布、泡沫清洗剂。（二）操作步骤为避免烫伤，不要在发动机和散热器总成仍然很烫时拆下散热器盖分总成。热膨胀会导致热的发动机冷却液和蒸汽从散热器总成中溢出。注意事项1