《汽车发动机构造与维修》课件项目4

4.1冷却系概述4.2冷却系主要部件4.3冷却系的维护和检修4.4冷却系的故障诊断4.5冷却液4.6一汽大众迈腾轿车CEA发动机冷却系的拆装与检修项目四冷却系

4.1冷 却 系 概 述

4.1.1冷却系的功用与冷却方式

1．冷却系的功用

发动机工作时，缸内气体的温度高达1800℃～2500℃，如果不及时进行冷却，机件会因温度过高而使强度、刚度下降，从而使机件变形、损坏；材料膨胀、发卡，配合间隙被破坏；机油黏度下降，润滑条件恶化；易产生炽热点，引起表面点火；充气系数下降，发动机动力性下降等。因此，为保证发动机正常工作，必须对高温条件下的机体加以冷却。

2．冷却系的冷却方式

目前，汽车发动机上广泛采用冷却液强制循环的方法进行冷却，少部分汽车发动机(特别是小排量发动机)采用风冷却。

1)液冷却

液冷却是利用冷却液在气缸周围水套内吸收热量，再流到散热器内，将热量散到空气中去，然后流回水套，如此不断循环进行散热。液冷却的特点是冷却均匀可靠、使发动机结构紧凑、制造成本低、工作噪声和热应力小等，但其结构复杂、工作中易出现漏液、冻裂等故障。

2)风冷却

风冷却是在气缸体和气缸盖上制有许多散热片，以增大散热面积，利用车辆前进中的空气流或特设的风扇鼓动空气，吹过散热片，将热量带走(见图4-1)。风冷却的特点是结构简单、不易损坏和无须特殊保养等，但在多缸发动机上，会使各缸的冷却不均匀，并且在冬季时起动困难，燃油和润滑油耗量也较大。因此，现代汽车发动机上基本不采用风冷却，本项目介绍液冷却系(简称冷却系)。图4-1风冷却系统示意图4.1.2冷却系的组成及工作情况

1．冷却系的组成

汽车发动机液冷却系统主要由散热器、水泵、风扇、风扇离合器、节温器、水套、百叶窗等组成，如图4-2所示。图4-2液冷却系统示意图

2．冷却系的工作情况

发动机工作时，由曲轴通过皮带轮带动水泵转动，由水泵将冷却液压入机体水套，吸收机体热量后，再流经散热器，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次被水泵吸入后压进机体水套。如此反复循环，保持发动机在最适宜的温度下工作。此时，冷却液经过散热器，循环路线较长，称为大循环。

4.2冷却系主要部件

4.2.1水套

水套是指在气缸体的气缸周围和气缸盖内留有的用以充水的空腔。水套各处均保持水流畅通。冷却水一般由气缸体前端面上部进入水套，然后再经气缸体上端面分布在气缸四周的水孔流入气缸盖，再从气缸盖顶部前端流出。为了保证发动机各部位的温度均匀，冷却液应首先流经受热最大的地方，并对某些过热部位加强冷却。4.2.2散热器

1．功用

散热器统称为水箱，安装在发动机前面的车架上。散热器的功用是将冷却液在水套内吸收的热量传给外界空气，使冷却液降温。

2．构造

普通散热器由上水室、下水室、散热器芯、散热器盖和冷却管等组成，其构造如图4-3所示。图4-3散热器结构图4-4散热器芯的结构图4-5散热器盖(a)散热器盖构造；(b)压力阀开启；(c)真空阀开启4.2.3水泵

1.功用

水泵一般安装在发动机的前端，由曲轴通过皮带轮驱动。水泵的功用是对冷却液加压，使其在冷却系中循环流动。

2.构造

汽车发动机多采用离心式水泵。离心式水泵是由水泵泵体、水泵盖、叶轮、水泵轴、球轴承、水封环等组成的(见

图4-6)。图4-6离心式水泵构造图

3.水泵的工作情况

水泵的工作情况如图4-7所示。发动机工作时，通过皮带传动使水泵轴转动，水泵中的冷却液被叶轮带动一起旋转，并在自身离心力的作用下，向叶轮的边缘甩出，然后经水泵盖上的出水口压送到发动机的套内。同时，叶轮中心部分压力降低，散热器中的冷却液便从进水口被吸入叶轮中心处。图4-7水泵的工作原理4.2.4节温器

1.功用

节温器是冷却强度调节装置，可改变流经散热器的冷却液的流量和循环路线。节温器的功用是当冷却液温度过低时，不经过散热器，只在水套内循环(即小循环)，使冷却液温度很快上升；当冷却液温度过高时，冷却液经过散热器进行循环，使冷却液温度下降，保持发动机在正常的温度下工作。

2.构造

节温器因构造不同分为折叠式、蜡式和双金属热偶式三种。现代发动机用的大多是蜡式节温器。

蜡式节温器由支架、推杆、石蜡、胶管、弹簧、外壳、主阀门和副阀门等组成，如图4-8所示。图4-8蜡式节温器的构造

3.工作情况

当冷却液温度较低时，石蜡为固体，弹簧弹力将主阀门推向上方，压在阀座上，关闭水套到散热器的通路，而副阀门随主阀门上移，离开阀座打开小循环通路；当冷却液的温度上升到规定温度时，石蜡熔化成液体，体积膨胀，产生压力，并作用到推杆上，推杆固定在支架上不能动，其反作用力使主阀门克服弹簧力向下移动，打开水套与散热器的通道，冷却液进行大循环，而副阀门也下移关闭小循环通道，如图4-9所示。图4-9蜡式节温器的工作情况(a)小循环；(b)大循环4.2.5风扇

风扇有机械风扇和电动风扇两种。风扇一般装在水泵皮带盘前端，散热器后端。其功用是将空气吸进散热器并吹向发动机外壳，降低散热器中冷却液的温度，同时使发动机外壳及附件得到适当冷却。为了减小风扇旋转时因共振引起的噪音，提高风扇转速，可以采取将风扇叶片制成不等间隔和不同曲率弧度等措施。图4-10电动风扇4.2.6风扇控制装置

1.硅油式风扇离合器

1)结构

硅油式风扇离合器是一种以硅油为扭矩传递介质，利用散热器后面的气流温度自动控制硅油液力的传动离合器。硅油式风扇离合器的结构如图4-11所示。图4-11硅油式风扇离合器

2)工作情况

发动机在小负荷下工作时，流经散热器的冷却液的温度不高，即流经散热器的气流温度不高，因而双金属感温器接触的空气温度较低，此时进油孔被阀片关闭，硅油不能从储油腔流入工作腔，工作腔内无油，离合器处于分离状态。主动轴与水泵轴一起转动，风扇随离合器壳体在主动轴上空转打滑，转速很低，风扇流量很小。

3)特点

硅油式风扇离合器结构简单、工作效果好，并具有明显节省燃油的优点。硅油式风扇离合器在轿车、中小型及重型汽车发动机上都有所应用。

2.机械式风扇离合器

1)结构

机械式风扇离合器是以形状记忆合金作为温控和驱动元件的，如图4-12所示。图4-12机械式风扇离合器

2)工作情况

当发动机负荷较小时，若离合器接触的环境气温低于(50 ± 3)℃，形状记忆合金螺旋弹簧保持原来形状，离合器处于分离状态。

当发动机负荷逐渐增加，使离合器周围的气温超过(50 ± 3)℃时，弹簧开始伸长，使离合器逐渐接合，风扇转速也随之增加。当气温上升到60℃时，弹簧伸长完毕，离合器完全接合，使得风扇转速与主动轴转速相同。

当气温逐渐下降到54℃左右时，离合器开始分离，风扇转速降低。当气温下降到40℃时，离合器完全分离，风扇此时只是由于摩擦力矩驱动而低速旋转。

3)特点

与硅油式风扇离合器相比，机械式风扇离合器功率损失小、温控灵敏度高、结构简单、工作可靠，维修也较方便。4.2.7百叶窗

百叶窗是通过调节空气流量的冷却强度调节装置。百叶窗安装在散热器前方，由多片活动挡板组成，其开度由驾驶员根据仪表板上温度表所指示的温度，通过百叶窗手柄调节。

4.3冷却系的维护和检修

4.3.1冷却系的维护

发动机在使用过程中，冷却系会因零件的腐蚀、磨损和积垢等原因，影响发动机的冷却效果，其主要表现为发动机冷却液温度过低和温度过高等。发动机冷却液温度过低或过高，都将影响发动机的正常工作。因此，在使用过程中应注意对冷却系进行维护，以保证冷却系正常工作。

1.冷却液液面高度的检查与调整

在正常使用过程中，每月至少检查一次冷却液液面的高度。如果气候炎热，检查次数应更多一些。封闭的冷却系，只有在过热、渗漏时，冷却液才会损耗。

2.风扇皮带松紧度的检查与调整

汽车在使用过程中，若风扇皮带紧度过大，则会增加动力损失以及发动机和水泵轴承的负荷，使轴承磨损加剧，同时也会导致皮带的早期损坏；若风扇皮带紧度过小，则会使皮带打滑，造成发动机过热，同时影响发动机发电。当出现电流表不显示充电、发动机温度过高等现象时，首先应检查皮带的松紧度。

3.水垢的清洗

为保证发动机在正常温度下工作，应定期清洗冷却系中的水垢。

就车清洗时，先将冷却液放净，然后加入配有水垢清洗液的溶液，工作一个班次后放出清洗液，再换用清水让发动机运行一个班次后放出，至清洗无浑浊即可。

维修过程清洗时，应先拆除节温器，将水从正常水循环相反的方向压入(即从出水管压入)，到流出的水清洁时为止。当水垢严重积聚、沉淀或有固着在金属表面上的硫酸钙、碳酸钙等物质时，可加入水垢清洗液使其溶解，然后再用清水清洗。4.3.2冷却系的检修

1.水泵的检修

1)水泵常见的损伤

水泵常见的损伤有泵体、叶轮破裂，水封变形或老化损坏，泵轴或轴承磨损，带轮凸缘配合孔松动等。损伤后，将

出现吸液不佳、压力不足、循环不良、漏液、发动机过热等

故障。

2)水泵的检修

3)水泵的装合

4)水泵装合后的检验

水泵装合后应该进行检验。首先用手转动皮带轮，水泵轴应无阻滞现象，叶轮与泵壳应无碰击感觉；最后在水泵试验台上进行检验。

2.散热器的检修

1)散热器常见的损伤

散热器常见的损伤有散热器积聚水垢、铁锈等杂质形成的堵塞，芯部冷却管与上、下水室焊接部位松脱，冷却管破裂，上或下水室出现腐蚀斑点、小孔或裂缝而造成漏水等。

2)散热器的检修

(1)散热器的检查。

(2)散热器的修理。图4-13散热器渗漏的检查

3.节温器的检修

节温器失灵时，主阀门可能处于常闭状态，冷却液只进行小循环；主、副阀门同时处于开启状态，冷却液不能完全进行小循环或大循环，这都将引起冷却系工作失常。

4.风扇的检修

1)检查冷却液温度感应器

将感应器置于水容器中加温(见图4-14)，当冷却液温度达到95℃时，感应器应将电路接通，否则应更换感应器。

图4-14冷却液温度感应器的检查

2)检查风扇电机

应检查电枢线圈、磁场线圈有无断路、短路及搭铁。将风扇电机的正极与蓄电池的正极相连，把风扇电机的负极与蓄电池的负极相连，如图4-15所示。如果风扇电机旋转，则表明工作正常，否则应更换风扇电机。图4-15风扇电机的检查

3)检查冷却液温度开关

将温控开关放入水中，把万用表选为电阻挡，将两个表笔分别接在温控开关的接线端和外壳上，改变水的温度，观察万用表指针的变化。当水温达到92℃左右时，温控开关开始导通，万用表指针指示接通。当水温开始下降时，温控开关仍然导通。当水温降至87℃时，万用表指针应指示断开。

5.风扇离合器的检修

1)硅油风扇离合器冷状态的检查

2)硅油风扇离合器热状态的检查

3)离合器和双金属弹簧的检查

4.4冷却系的故障诊断

4.4.1冷却系过热

1.冷却液容量充足但发动机过热

1)现象

冷却液量符合标准，且无泄漏，但行驶中动力不足，冷却液温度超过95℃，直至沸腾(开锅)。

2)原因

(1)百叶窗关闭或开度不足。

(2)风扇皮带松弛或打滑。

(3)节温器大循环工作不良。

(4)缸体水套水垢过多。

(5)散热器管芯或散热片间堵塞。

(6)风扇离合器失效，风扇叶片变形，角度不当。

(7)水泵叶轮松脱、叶轮与泵壳间隙过大，失去泵水作用。

(8)点火时间过迟，排气门间隙过大，积碳过多，长时间超负荷低速挡行驶，润滑不良。

3)诊断

(1)检查百叶窗开度、风扇皮带紧度、风扇叶片形状。

(2)检查散热器、节温器、水泵工作是否正常。

(3)检查并调整点火时间、排气门间隙。

(4)检查、添加或更换润滑油。

(5)结合维护保养检查清洗冷却水套，清除燃烧室积碳。

2.冷却液容量不足引起发动机过热

1)现象

发动机冷却系容纳不了规定的冷却液量。在运行中，冷却液消耗异常，冷却液温度过高。

2)原因

(1)冷却系水垢过多造成局部堵塞。

(2)散热器漏液或散热器盖空气蒸汽阀失效。

(3)水泵因水封装置失效漏水。

(4)气缸垫冲破、气缸内壁破损，缸体水套与气缸沟通。

3)诊断

(1)检查冷却系容水量，散热器、水泵及冷却系其他部位有无渗漏。

(2)检查清洗冷却系水垢。

(3)行驶中，若温度表指示冷却液温度过高，而散热器下部温度并不高，则应检查发动机气缸垫是否冲破，气缸内壁是否破损，缸体水套与气缸是否沟通。

3.发动机突然过热

1)现象

温度表很快指向100℃，发动机功率明显下降，冷车起动时，发动机冷却液温度迅速升高，补充冷却液后转为正常。

2)原因

(1)风扇皮带断裂或皮带装紧装置松动，使皮带松动

打滑。

(2)节温器主阀门松脱。

(3)水泵叶轮松脱。

(4)冷却系严重漏液。

(5)气缸垫冲坏。

(6)风扇离合器失效。

3)诊断

(1)检查冷却系有无渗漏。

(2)检查发动机机体温度高而散热器温度低，则水泵轴、水泵叶轮松脱，冷却液不能循环。

(3)若提高发动机转速，电流表不指示充电，则风扇皮带松脱或打滑。

(4)冷车起动时发动机温度迅速升高，冷却液沸腾，应检查节温器主阀是否横卡在散热器进水管内。

(5)当冷却液沸腾，散热器下部温度不高，散热器口有气泡冒出时，应检查气缸垫是否冲坏烧损。4.4.2冷却系过冷

1.现象

冷却液温度表指示值低于正常工作温度，发动机乏力，消声器有放炮声，燃油消耗增加。

2.原因

(1)百叶窗未关或无法调节。

(2)在严寒地区未使用保温措施。

(3)节温器失效，导致起动时不能迅速升温以保持发动机正常温度运转。

3.诊断

检查百叶窗是否能关闭自如。若关闭后仍不能升高温度，则应考虑使用保温套；检查发动机节温器是否失效。4.4.3渗漏

1.现象

停车后可明显看到发动机上有冷却液滴落地面；冷却液日消耗量较大；有时发现油底壳内有冷却液。

2.原因

(1)缸盖、缸体变形或裂纹。

(2)放水开关关闭不严。

(3)缸盖螺栓松动或未按规定顺序上紧。

(4)水套侧盖衬垫损坏、螺钉松动或螺钉未按规定顺序上紧。

(5)气缸衬垫损坏。

(6)散热器上、下水室、芯管破裂或脱焊。

(7)机体上的水堵封水不严。

(8)水泵衬垫损坏、螺钉松动或水封失效。

(9)湿式缸套下端封水不佳或密封条损坏。

(10)橡胶软管破裂或卡子松动。

3.诊断

通常采用检视的方法检查发动机渗漏的部位。水封虽然装在水泵内部，当其漏液时也能检视出来。如发现水泵壳体下部的泄液孔处漏液，则说明水封损坏。当发现机油池内有冷却液时，如果气缸衬垫完好，缸盖螺栓也未松动，则为湿式缸套下端封水不佳或密封条损坏。

4.5冷却液

1.冷却液的作用

冷却液是汽车发动机不可缺少的一部分。它在发动机冷却系中循环流动，其主要作用是将发动机工作中产生的多余热能带走，使发动机能以正常工作温度运转。当冷却液不足时，将会使发动机水温过高，而导致发动机机件的损坏。所以，一旦车主发现冷却液不足，应该及时添加。除了冷却作用外，冷却液还应具有以下功能：

(1)冬季防冻。

(2)防腐蚀。

(3)防水垢。

(4)高沸点(防开锅)。

2.冷却液的组成与种类

冷却液由水、防冻剂和添加剂三部分组成。

3.使用冷却液的注意事项

使用冷却液时，应注意以下几点：

(1)要坚持常年使用冷却液。

(2)要正确选用冷却液。

4.6一汽大众迈腾轿车CEA发动机

冷却系的拆装与检修

1.实操目的与要求

(1)熟悉冷却系的构成和各主要部件的构造与功用。

(2)掌握冷却系主要部件的拆装、检修内容及方法。

(3)熟悉冷却水路。

2.相关设备及工机具

(1)迈腾1.8L四缸增压发动机若干台。

(2)常用工具、专用工具若干套。

(3)拆装工作台。

3.注意事项

(1)热蒸气和热冷却液可能会造成烫伤。

(2)在发动机暖机时，冷却系处于过压状态。

(3)将冷却液补偿罐的密封盖用抹布盖住并小心地松开，消除过压。

(4)将排出的冷却液收集在一个干净的容器内，以便进行废处理和回收再利用。

4.实操方法与步骤

1)冷却系的观察

(1)观察冷却系中各部件的安装位置和相互连接关系。

(2)观察水路循环路线。

2)主要机件的拆装、结构观察和检查

(1)排放冷却液。排放冷却液的步骤如下：

打开冷却液补偿罐的补偿罐盖→拆卸隔音垫→松开空气管两个卡箍，拆下空气软管→用一块干净的抹布堵住增压空气冷却器→将收集盘置于发动机下方→拔下散热器出口处的冷却液温度传感器的插头，脱开散热器下部冷却液管，并将冷却液放掉→将冷却液继续循环泵下面的冷却液软管脱开，并将剩余的冷却液放掉。

(2)拆卸和安装冷却液继续循环泵。其步骤如下：

拆卸：拆卸隔音垫→将收集盘置于发动机下方→将冷却液软管用软管夹夹住。

将冷却液软管箭头从冷却液继续循环泵上拆下→脱开冷

却液继续循环泵的插头→旋出螺栓并取下冷却液继续循环泵。

安装：安装大体以倒序进行，安装完成后，补充加注

冷却。

(3)拆卸和安装冷却液泵。其步骤如下：

拆卸：拆卸冷却液泵的齿形皮带→拆卸节气门控制单元→旋出螺母和螺栓，取下进气管支架→脱开冷却液温度传感器上的插头→旋出冷却液泵中的紧固螺栓→将冷却液泵从定位销上取下，并从机油冷却器上拔下。

安装：安装大体以倒序进行。

(4)拆卸和安装节温器。其步骤如下：

拆卸：拆下冷却液继续循环泵→拆卸冷却液软管，并放置在一旁→拆下机油粗滤器→拆卸进气管支架→旋出螺栓并将连接管取下→拆下节温器。

安装：安装大体以倒序进行。

(5)拆卸和安装散热器。其步骤如下：

拆卸：排出冷却液→拆卸风扇护罩→将上面的冷却液管从散热器上拆下→脱开挡板→旋出散热器紧固螺钉→从下方取出散热器。

安装：安装大体以倒序进行。

(6)拆卸和安装风扇护罩。其步骤如下：

拆卸：松开侧面的固定卡扣