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1、第七章 冷却系构造与维修,第一节 冷却系作用、组成和工作原理,冷却系统的作用冷却系统的主要作用是把受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。,发动机的冷却必须适度。如果发动机冷却不足，由于气缸充气量减少和燃烧不正常，发动机功率下降，且发动机零件也会因润滑不良而加速磨损。但如果冷却过度，则一方面由于热量散失过多，使转变为有用功的热量减少，而另一方面由于混合气与冷气缸壁接触，使其中原已汽化的燃油又凝结并流到曲轴箱，使磨损加剧。,常见的冷却方式有两种：1）水冷方式：以冷却液为介质，热量由机件传给冷却液，靠冷却液的流动把热量带走，再散发到大气中去，使发动机的温度降低，散热
2、后的冷却液再重新流回到受热机件处。适当地调解水路和冷却的强度，就能保证发动机的正常工作温度。水冷却系统目前在汽车发动机上广泛采用。2）风冷方式：利用高速流动的空气直接吹过气缸盖和气缸体表面，把热量散发到大气中去，保证发动机在最有利的范围内工作。,冷却系的组成见图7-1。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。,图7-1 水冷系统的组成,冷却水循环路线散热器内的冷却液经水泵加压后通过分水管压
3、送到汽缸体水套和汽缸盖水套内，如图4-2所示，冷却液在吸收了机体的大量热量后经汽缸盖出水孔流回散热器。由于风扇的强力抽吸，空气流由前向后高速通过散热器，因此，冷却液在流过散热器芯的过程中，热量不断地散发到大气中。冷却水流到散热器的底部，又被水泵抽出，再次压送到发动机的水套中，如此不断循环，热量不断地送到大气中去，使发动机不断地得到冷却。,图7-2冷却液循环的路线,第二节 冷却系统机件的构造和检修,散热器用导热性好的材料制成组成：主要是由上贮水室、下贮水室和散热器心(包括冷却管和散热带)组成。上贮水室、下贮水室由散热器心连接一起，并装在框架内(框架固定在车架上)。框架上还设有护风圈，其目的是起到
4、风向导流作用的。下水箱的出水管接水泵的进水口，上水箱的进水管接缸盖的出水口。散热器上设有加水口，并用加水口盖封闭。在下贮水室中一般还装有放水阀。,图7-3 散热器,散热器的作用是增大散热面积及加速水的冷却。冷却液经过散热器后，其温度可降低1015，为了将散热器传出的热量尽快带走，在散热器后面还装有风扇与散热器配合工作。,1)管带式散热器 其中散热带与冷却管相间排列。散热带呈波纹状，为了提高散热能力，在散热带上一般开有形似百叶窗的缝孔，用来破坏空气流在散热带表面上附面层，从而提高散热能力。2)管片式散热器 由许多冷却管和散热片组成。冷却管是焊接在上、下贮水室之间的直管，是冷却液的通道。,图7-4
5、 散热器芯(a)管片式散热器芯；(b)管带式散热器芯,散热器盖装有自动阀门，如图7-5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7-5 散热器盖(a)蒸气阀开启；(b)空气阀开启,膨胀水箱 其多由半透明材料(如塑料)制成。透过箱体可以直接方便地观察到液面的高度，无需打开散热器盖。作用：把冷却系统变成永久封闭系统，减少了冷却液的损失，避免空气不断地进入，在该系统内造成氧化、穴蚀，使冷却系中水、气分离，保持系统内
6、压力稳定，提高水泵的泵水量。,上部是一个较细的软管与水箱的加水管相连，底部通过水管与水泵的进水管相连接，通常位置至少高于散热器。,散热器的检查散热器的故障与损伤现象主要有漏水、腐蚀和淤塞。散热器的渗漏可用打压试验的方法进行诊断。在车上加压试验时，可将专用手动打压器直接拧在散热器的注水口上，然后像使用打气筒那样向系统内充气，在一定压力状态下检查冷却系统及散热器的渗漏。如果将散热器拆下检查时，可将散热器的进、出水口用膨胀式橡胶塞封闭，放入清水池中加压缩空气检查，气泡冒出部位即为渗漏处。,散热器的渗漏一般发生在散热管(芯管)与上、下水室连结的部位，如果渗漏不是十分严重时，可以用软钎焊(焊锡)封闭、焊
7、牢。同样，散热器上、下水室的腐蚀斑点也可用焊锡予以修补。但是，在实际维修中更多的故障是散热器芯管的损伤，较为常用的修理方法有接管法和换管法两种。,水泵1.作用水泵的作用是对冷却液加压，加速冷却液的循环流动，保证冷却可靠。车用发动机上多采用离心式水泵，它具有结构简单、尺寸小、排水量大、维修方便等优点。2.结构离心式水泵主要由泵体、叶轮和水泵轴组成，如图7-8所示，轮叶一般是径向或向后弯曲的，其数目一般为69片。,图7-8 水泵,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，水被甩向叶轮边缘，然后经外壳上与叶轮成切线方向的出水管压送到发动机水套内。与此同时，叶轮中心处的压力降低，散热
8、器中的水便经进水管被吸进叶轮中心部分。如此连续的作用，使冷却液在水路中不断地循环。当水泵因故停止工作时，冷却液仍然能从叶轮叶片之间流过，进行热流循环，不致于很快出现过热。,水泵的修理水泵的常见损坏有水封漏水、轴承松旷和循环水量不足。使用中如果发现水泵泄水孔滴水不止，经转动发动机曲轴数圈后如仍然滴水不止，则说明水泵的水封损坏或水泵壳体漏水，对此应将水泵解体进一步修理。发动机急加速时，如能听到水泵轴承的噪声，可先向轴承进行加注润滑脂，重新起动发动机并提高转速检查。如果水泵轴承仍然有异响存在，可将水泵皮带松开用手扳动风扇叶，分别检查水泵轴的轴向或径向旷动量，若有明显松旷则说明水泵轴承损坏。,汽车运行
9、中，如果经常出现水箱沸腾现象，则应先检查节温器是否工作良好。确认节温器无故障后，可在冷却系统水温80以上时将水箱盖打开，于发动机怠速状态下观察上水室的水流是否搅动有力，或者急加、减速时有水花翻动。若无此现象，则说明水泵工作不良。造成水泵泵水不足的主要原因是：水泵叶轮滑脱、破损、循环水道堵塞等。,冷却强度调节装置冷却强度调节装置是根据发动机的不同工况和不同使用条件，改变冷却系统的散热能力，即改变冷却强度，从而保证发动机经常在最有利的温度状态下工作。改变冷却强度通常有两种调节方式，一种是改变通过散热器的空气流量；另一种是改变冷却液的循环流量和循环线路。,改变通过散热器的空气流量通常利用百叶窗和各种
10、自动风扇离合器来实现改变通过散热器的空气流量。百叶窗用于调节空气流量以防止冬季冻坏水箱，多为人工调节，也有采用自动调节装置的。风扇离合器是置于风扇传动机构中的离合机构，可根据发动机的温度自动控制风扇的转速，调节扇风量以达到改变通过散热器的空气流量，它不仅能减少发动机的功率损失，节省燃油，而且还能提高发动机的使用寿命，降低发动机的噪声。常见的风扇离合器形式有硅油风扇离合器、机械式风扇离合器、电磁风扇离合器及液力偶合器等。硅油风扇离合器应用得比较广泛。,硅油风扇离合器由主动板、从动板、双金属感温器及壳体等构成，见图7-9。风扇装于壳体上。从动板与壳体之间的空间为工作腔，从动板与前盖之间为贮油腔，硅
11、油存于其中。从动板上有进油孔，由感温阀片和双金属感温器控制。从动板外缘有一个由球阀控制的回油孔。冷却液温度较低时，通过散热器的空气温度不高，进油孔关闭，贮油腔的硅油不能进入工作腔，离合器分离，见图7-9(a)。冷却液温较高时，双金属感温器受热变形，从而带动阀片轴和阀片转过一定角度，将进油孔打开，硅油由此进入工作腔，离合器接合，见图7-9(b)。由于硅油粘度大，主动板通过硅油带动壳体和风扇一起转动，使风扇转速迅速升高。,图4-9 硅油风扇离合器(a)分离状态；(b)接合状态,很多轿车发动机采用电动风扇。电动风扇由电动机驱动，受冷却液温度控制的温控开关控制风扇的转动，而不受发动机转速的影响，这样即
12、可保证发动机在汽车低速时的冷却，又可减少消耗发动机的功率。电动风扇一般采用双速直流电机驱动散热风扇。例如桑塔纳轿车，其散热风扇电机的通、断电变速是由装在散热器一侧的温控开关来控制的，当冷却液温度高于95时，温控开关的低温触点闭合，风扇电机以1600 r/min的转速低速转动；当冷却液温度升高到105时，温控开关的高温触点闭合，风扇电机便以2400 r/min的转速高速转动。,改变通过散热器的冷却液的流量通常利用节温器来控制通过散热器的冷却液的流量。节温器装在冷却液循环的通路中(一般装在汽缸盖的出水口或水泵内)，根据发动机负荷的大小和水温的高低自动改变水的循环流动路线，以达到调节冷却系统的冷却强
13、度。节温器有蜡式和乙醚膨胀筒式两种结构，目前多数发动机采用蜡式节温器。桑塔纳2000型轿车发动机采用的是蜡式双阀型节温器，如图7-10所示，长方形的阀座与下支架铆接在一起，紧固在阀座上的中心杆的锥形下端插在橡胶管内，橡胶管与感温器体之间的空腔内充满特制的石蜡，感温器体的上部套装在水泵下端、进水口的前部，用来控制水泵的进水。常温时石蜡为固态，当温度升高时，石蜡渐渐变成液态，其体积也随之增大。,图7-10 桑塔纳2000发动机的蜡式双阀型节温器,1副阀门；2小弹簧；3下支架；4大弹簧；5阀座；6中心杆；7感温器罩；8密封圈；9主阀门；10橡胶管；11感温器体；12石蜡混合物,蜡式节温器的工作过程如
14、下：当冷却液温度低于85时，因节温器体内的石蜡体积膨胀量较小，故主阀门受大弹簧的作用压紧在阀座上，散热器的水道被关闭，而副阀门打开，所以冷却液经过发动机的旁通水道，而不经过散热器，只在水泵与发动机水套之间作小循环流动。因此，冷态下发动机开始工作时，冷却液快速升温，很快暖机，在短时间内达到发动机的正常工作温度。,当冷却液温度高于85时，石蜡体积膨胀使橡胶管受挤压变形，对中心杆的锥形端部产生向上的轴向推力，但由于中心秆是固定不动的，因此中心杆对橡胶管、感温器体产生向下的轴向反推力，迫使感温器体压缩大弹簧，使主阀门逐渐开启而副阀门逐渐关闭，即部分来自散热器的冷却液作大循环流动。冷却系统小循环和大循环
15、路线图如图7-11所示。,图7-11 冷却系统循环路线图(a)小循环；(b)大循环,节温器的检测车上检查在汽车上检查节温器时，可根据发动机起动后冷却液的变化情况进行判定。试验中如果冷却液的温度上升较快(可对照水温表指针)，并且在达到大循环阀门初步开启温度(按参数表要求)后，冷却系统的水温上升速度显著减慢，就可以说明节温器工作基本正常。如果冷却液温度在上升过程中没有这一变化，或温升较慢、温度温升变化点与标准偏离过大，都说明节温器的温度调节失效。,拆下检查为了更加准确地判断节温器的工作性能，应将节温器从冷却液分配管中拆下，清除表面的水垢并清洗干净后，将节温器置于透明容器的水中，将水加热并用水温表测
16、量其温度变化。当水温达到大循环阀门初步开启温度时，节温器应自动伸展使阀门打开；继续加热使之达到大循环阀门全开温度时，节温器也应达到全部张开的位置。,第三节 冷却系常见故障诊断与维修,冷却液量充足但发动机过热对于水冷式发动机，如果冷却液量充足并且冷却系无漏水，在正常使用条件下仍然容易出现过热其至“开锅”的现象，那就说明该冷却系统工作不正常，应进行检查与调整。,故障原因与分析(1)百叶窗关闭或开度不足，使流经散热器的通风量受到影响；散热器通风不良，如泥浆或絮状物进入散热片等。(2)散热器风扇皮带打滑或风扇叶损坏、角度不当等；风罩脱落、损坏等。(3)散热器回水管被吸瘪变形，严重影响了冷却系统工作时的
17、回水量；橡胶管使用过久或安装了质量不良的水管，最容易造成散热器回水不畅的故障。(4)散热器芯管阻塞或散热片倒伏过多，使冷却液流通不畅或通风不畅；发动机水套内以及散热器内水垢过多。,(5)节温器损坏，使大循环阀门不能按规定的温度打开或开度不够。这是一种最常见的冷却系统故障，可将节温器拆下进一步试验。如果冷却液温度能够迅速下降，就说明节温器已经失效或工作不稳定，应按第4.2.4小节中所述的方法测试节温器的工作性能。(6)电子控制风扇的温度控制开关工作不良，从而使风扇不能旋转或风扇电动机起动过晚。(7)风冷式冷却系统中的轴流鼓风机转速过低或者风道不畅及空气分流不良，导致发动机的冷却效果下降。(8)如
18、果发动机装有排气制动装置，则因控制装置工作不良导致排气不畅，也会使发动机的温度过高。(9)风扇离合器不能正常工作，使散热器的冷却效率大大降低。,诊断与排除方法先检查百叶窗是否关闭和开度不足。若开度足够，再检查风扇皮带松的紧度。用大拇指以一定的力压皮带，其挠度应在1015 mm范围内。若压下的距离过大，则说明风扇皮带太松，应松开发电机活动支架进行调整。,若皮带不松却仍然打滑，说明皮带及皮带轮磨损或沾有油污，应予以更换。若风扇转动正常，但发动机仍过热，则应检查风扇工作时的扇风量及风扇离合器是否工作正常。方法是在发动机运转时，将一张薄纸敷在散热器前，若能被牢牢地吸住，则说明风量足够；否则，应检查风扇
19、离合器是否正常及风扇叶片方向是否正确，或者风扇叶片有无变形、折断或角度是否正确。如果叶片已经变形，可用专用工具夹住叶片头部适当折弯矫正，以减少叶片涡流，必要时需更换新风扇。,若风扇运转正常，则需检查水泵的工作效能。检查时用手握住汽缸盖连通散热器的回水管，注意避免烫伤。然后将柴油机由怠速转到高速，如果回水软管内水的流速随着柴油机转速的增加而增加，则说明水泵工作正常；否则说明水泵工作不良，应进行检修。如果水泵工作良好，可用手触试散热器和发动机水套部位的温度，当散热器温度低而发动机温度很高时，说明冷却液循环不良，可能是节温器大循环阀门打不开，应更换节温器。若上述各部分均工作正常，再检查散热器和发动机
20、各部位的温度是否均匀。如果散热器冷热不均，则说明其中冷却液管有堵塞或散热片倾倒过多。如果是发动机前端的温度低于后端，则表明分水管已经损坏或堵塞，应予以更换。,发动机水温过低现象的诊断与排除水冷式发动机水温过低主要表现为：水温上升缓慢(冬季)并且发动机温度在未达到正常工作温度之前便不再继续增长。1)故障原因与分析(1)百叶窗不能关闭或汽车的保温防护措施过差，使发动机温度难以得到提高。(2)节温器损坏，使小循环阀门不能按要求打开，大循环阀门也一直处于不能打开状态，破坏了发动机原有的设计要求。这也是冷却系统中一种最常见的故障，可将节温器拆下，测试节温器的工作性能。,(3)电子控制风扇的温度控制开关工
21、作不良，从而使风扇在发动机未达到正常工作温度时过早旋转。(4)风扇离合器不能正常工作，造成发动机在冷状态起动后，风扇高速旋转使冷却风量过大。,诊断与排除方法(1)冬季起动发动机后冷却系统温度难以提高时，应先检查保温防护措施是否可靠，百叶窗及操纵装置是否动作灵活、关闭可靠。如果达不到这些要求，应先进行妥善处理后再进行下一步的检修。(2)如果装有风扇离合器，则应根据冷却系统的实际温度观察风扇的转速是否过高；如果使用的是电子控制风扇，则应根据发动机的温度判定其是否应该停止转动，不符合要求时，应进一步检查风扇温度控制开关及继电器等零件的可靠性。(3)用手触摸发动机上部及散热器上部，如果两者温度一致并且
22、都很低，则说明节温器损坏，即小循环阀门卡住而大循环阀门常开，或者是在以往的修理中节温器已经被拆除。,冷却液消耗量异常发动机正常使用中发现冷却液消耗量异常，应及时补充并检查消耗的原因，否则可能造成其他装置的磨损或机件事故。故障原因与分析(1)发动机冷却系统出现外渗漏，会造成冷却液不断减少并需要定期补充。冷却系统某些部位的外渗漏，有时会随着发动机热量蒸发带走，如缸体、缸盖和散热器及水泵的进、出水口等部位。一般在冷状态下检查时比较容易发现具体的渗漏部位。,(2)发动机冷却系统出现内渗漏，如汽缸盖垫损坏、汽缸水封漏水、汽缸体有裂纹等，使冷却液渗到汽缸或润滑系统等其他部位。(3)散热器盖封闭不严或上面的
23、卸压阀门、真空排气阀门失效，使冷却液温度提高后无压力限制而蒸发过快。(4)冷却系统水垢过多或堵塞，使系统循环不良而造成经常性的水温过热，冷却液蒸发量因此而增大。,诊断与排除方法(1)检查冷却系统各个部件及连接部分有无渗漏，热状态下不易查出的渗漏可以在冷状态下检查。检查渗漏时，注意不要忽视对辅助装置渗漏的检查，如车身上的暖风装置发生渗漏时，冷却液可能从其他部位排放到车外。(2)检查散热器是否密封，卸压阀门、真空阀门是否密封良好。如无渗漏，再检查散热器内水量是否充足。如冷却液不足并且需要定时填充，则说明故障在散热器盖。若冷却液不是由漏水所致，则应进行全面检修。,(3)若冷却系统外部不漏水，而冷却液仍然消耗过快，则应检查冷却系统内部有无漏水。拔出机油尺，检查曲轴箱的油面高度，如果油面升高并且颜色浑浊，则说明机油中有水渗入，应进一步查清漏水部位。(4)若上述各项均正常，则可能是散热器与水套水垢太厚，可用与同一车型对比的方法确定冷却液的加注量是否偏少。如果冷却液容量比规定的容量少得多，那么应用清洗剂清洗冷却系统。,
