冷却系的构造与维修教学教案.doc

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1、 第四章 冷却系的构造与维修（4学时）第一讲 水冷却系教学目的1、 掌握冷却系的功用2、 掌握水冷系的组成及水路3、 掌握水冷却系主要机件的结构特点和工作原理4、 了解冷却水与防冻液教学安排复习旧课1、 配气机构的作用2、 什么是配气相位3、 怎样检查与调整气门讲述新课冷却系的作用、发动机过热或过冷的危害、发动机的冷却方式、冷却系的组成、工作情况、水冷却系的大、小循环以及水冷却系主要机件的构造和工作情况。一、概述1、功用：使工作中的发动机得到适度的冷却，并保持发动机在最适宜的温度状态下工作。所谓适宜的工作温度，对于水冷发动机，要求气缸盖内冷却水温度在80-90之间。2、发动机在工作中为什么不能

2、过热及过热？过热：（1）燃气在燃烧过程中，气缸内气体温度高达17272527，发动机零部件与高温气体接触，将会造成气缸和进气管温度过高，使进入气缸的可燃混合气因受热而膨胀，充气量，使得：充气效率，发动机功率；（2）机油因温度过高，粘度，严重时，机油变质，影响润滑效果，机件磨损加剧；（3）各机件因高温而膨胀，破坏了正常的啮合间隙，产生卡死现象；过冷：（1）热量散失过多，转变为有用功的热量，功率；（2）温度低，机油粘度大，摩擦阻力，消耗功率大，起动困难。（3）燃油不易气化，燃烧不充分，燃油消耗率，功率；燃气易凝结（在气缸壁上），流入曲轴箱，不仅燃油消耗率，功率，而且机油粘度，润滑效果变差，机件磨损

3、加剧。3、发动机的冷却方式：水冷及风冷二、水冷系的组成及水路1、水冷系的组成如图4-1所示 图4-1 强制循环式水冷却系示意图基本组成1-百叶窗 2-散热器（水箱） 3-散热器盖 4-风扇 5-水泵 6-节温器 7-水温表 8-水套 9-分水管 10-放水阀2、水冷系的工作循环路线（水路）冷却水在冷却系内的循环流动路线有两条，一条为大循环，另一条为小循环。大循环是水温高时，水经过散热器而进行的循环流动；而小循环就是水温低时，水不经过散热器而进行的循环流动，从而使水温升高。如图4-2所示 图4-2大小循环路线示意图4、冷却系的大小循环实质通常利用节温器来控制通过散热器冷却水的流量。节温器装在冷却

4、水循环的通路中（一般装在气缸盖的出水口），根据发动机负荷大小和水温的高低自动改变水的循环流动路线，以达到调节冷却系的冷却强度。 当发动机在正常热状态下工作时，即水温高于80，节温器阀门打开了通往散热器的通道，同时关闭了通往水泵的旁通管，冷却水全部流经散热器，形成大循环；当冷却水温低于70时，节温器阀门关闭了通往散热器的通道，同时打开了通往水泵的旁通管，水套内的水只能由旁通孔流出经旁通管进入水泵，又被水泵压入发动机水套，此时冷却水并不流经散热器，只在水套与水泵之间进行小循环，从而防止发动机过冷；当发动机的冷却水温在7080范围内，通往散热器的通道和通往水泵的旁通管均处于半开闭状态，此时一部分水进

5、行大循环，而另一部分水进行小循环。三、水冷系的主要部件1、散热器散热器又称为水箱，由上水室、散热器芯和下水室等组成。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。如图4-3所示图4-3散热器结构（1）散热器芯散热器芯由许多冷却管和散热片组成，对于散热器芯应该有尽可能大的散热面积，采用散热片是为了增加散热器芯的散热面积。散热器芯的构造形式有多样，常用的有管片式和管带式两种。如图4-4所示 管片式 管带式 图4-4散热芯结构管片式 ：由若干扁形或圆形冷却管组成。空气吹过扁形冷却管和散热片，使管内流动的水得到冷却。管片式散热器因结构刚度较好广为汽车发动机

6、所使用。管带式：由若干扁平冷却管组成水管与散热器相间排列，在散热器带上常开有形似百叶窗的孔，以破坏气流在散热器表面上的附面层，提高散热能力。对散热器的要求是，必须有足够的散热面积，而且所有材料导热性能要好，因此，散热器一般用铜或铝制成。（2）散热器盖散热器盖内装有压力阀、真空阀和溢流管，如图4-5所示压力阀真空阀压力阀弹簧真空阀弹簧盖 图4-5散热器盖散热器盖对冷却系起密封加压作用。发动机热态正常时，两阀门关闭，将冷却系与大气隔开。因水蒸气的产生使冷却系内的压力稍高于大气压力，提高了冷却水的沸点，改善了冷却效能。当散热器内部压力达到126137Kpa时，真空阀开启而使水蒸汽从通气孔排出；如图4

7、-6所示当水温下降，冷却系内部的真空度低于1020Kpa时，压力阀打开，空气从通气孔进入冷却系，以防散热器及芯管被大气压瘪。如图4-6所示 图4-7 压力阀开 图4-6真空开2、水泵（1）功用：对冷却水加压，加速冷却水的循环流动，保证冷却可靠。车用发动机上多采用离心式水泵，离心式水泵具有结构简单、尺寸小、排水量大、维修方便等优点。（2）离心式水泵结构：主要由泵体、叶轮和水泵轴组成，叶轮一般是径向或向后弯曲的，其数目一般为69片。如图4-8所示（3）离心式水泵工作原理：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

8、套内。与此同时，叶轮中心处的压力降低，散热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，使冷却水在水路中不断地循环。如果水泵因故停止工作时，冷却水仍然能从叶轮叶片之间流过，进行热流循环，不致于很快产生过热。如图4-8所示 图4-8离心式水泵3、风扇（1）功用：风扇通常安排在散热器后面并与水泵同轴。用来提高流经散热器的空气流速和风量，增强散热器的散热能力，同时对发动机其他附件也有一定的冷却作用。（2）类型：车用发动机的风扇轴流式和离心式。轴流式风扇所产生的风，其流向与风扇轴平行；离心式风扇所产生的风，其流向为径向。轴流式风扇效率高，风量大，结构简单，布置方便。因而在车用发动机上得到了广泛

9、的应用。（3）轴流式风扇的结构特点：叶片多用薄钢板压制而成，为46片，叶片间夹角一般不相等。叶片与其旋转平面成3045 的安装斜角。整体风扇在轿车和轻型载货汽车上应用较多。近年来轿车上还采用了电动风扇。（4）轴流式风扇的三种型式：如图4-10所示 图4-10轴流式风扇的三种型式（5）风扇的驱动风扇常和发动机一起由曲轴带轮通过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。如图4-11所示 图4-11风扇的驱动V带张紧装置 4、节温器（1）功用：根据发动机负荷大小和水温的高低自动改变水的循环流动路线，从而控制通过散热器冷却水的流量。 （2）类型：有蜡式和乙醚皱纹筒式两种，目前多数

10、发动机采用蜡式节温器。（3）蜡式节温器结构，如图4-12所示推杆弹簧主阀门石蜡胶管外壳 图4-12蜡式节温器（4）蜡式节温器工作原理：常温时，石蜡呈固态，阀门压在阀座上。这时阀门关闭了通往散热器的水路，来自发动机缸盖出水口的冷却水，经水泵又流回气缸体水套中，进行小循环。当发动机水温升高时，石蜡逐渐变成液态，体积随之增大，迫使橡胶管收缩，从而对反推杆上端头产生向上的推力。由于反推杆上端固定，故反推杆对橡胶管、感应体产生向下反推力，阀门开启，当发动机水温达到80以上时，阀门全开，来自气缸盖出水口的冷却水流向散热器，而进行大循环。如图4-13所示图4-135、风扇离合器和温控开关功用：减小风扇噪声，

11、改善低温起动性能，节约燃料和降低排放，自动调节发动机的冷却强度。（1）风扇离合器 主要有硅油式和电磁式等。冷却水温度不高时，风扇随离合器壳体一起空转打滑；当发动机气流温度超过338K时，离合器处于接合状态，风扇转速提高。当发动机气流温度低于308K时，风扇离合器又回到分离状态。如图4-14所示 图4-14硅油风扇离合器（2）风扇温控开关功用： 在冷却水温度升高时，其内部的温控介质膨胀而使风扇以高速运转，加速了发动机的冷却；相反，若在冷却水温度降低的时，介质收缩而使风扇低速运转或停下来，实现了对散热器电动机风扇的控制。（3）百叶窗功用：通过调节流经散热器的空气量来调节冷却系的冷却强度，使发动机在

12、适宜的温度下工作。四、冷却水和防冻液1、冷却水汽车发动机中使用的冷却水应是清洁的软水，如雨水，自来水等；而井水、河水等硬水中含有矿物质，在高温下易生成水垢，不能作为发动机冷却水。2、防冻液功用：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。第二讲 风冷系教学目的1、 了解风冷系的工作机理2、 了解风冷系的结构特点教学安排复习旧课1、 冷却系的功用2、 节温器在水冷却系中的作用？讲述新课风冷系的工作机理及风冷系的结构特点一、工作机理：利用高速空气流直接吹过气缸盖和气缸体的外表面，把从气缸内部传出的热量散

13、发到大气中去，以保证发动机在最有利的温度范围内工作。如图4-15所示 图4-15二、结构特点发动机气缸和气缸盖采用传热较好的铝合金铸成，结构简单、重量轻、故障少，无需特殊保养，但是由于材料质量要求高，冷却不够均匀，工作噪音大等缺点，目前在汽车上很少使用。第二讲 冷却系的维修教学目的1、 掌握冷却系状态对发动机的影响2、 了解冷却系常见故障及维修教学安排讲述新课 冷却系状态对发动机的影响及冷却系常见故障及维修一、冷却系状态对发动机的影响 1、发动机冷却水温过低的影响 (1）不利于雾化和混合气的形成 (2）雾化不良，破坏气缸壁的油膜 (3）燃油蒸汽易冷凝生成酸性物质，产生腐蚀。 (4）热损失加大，

14、经济性降低 （5）使机油变稠2、发动机冷却系水温过高的影响 （1）易出现早燃和爆燃，形成积碳 （2）混合气密度降低，动力性下降 （3）膨胀量加大，破坏理想的配合间隙 （4）使密封圈等橡胶件老化变质二、冷却系常见的故障和维修 1、冷却水的损耗 （1）散热器盖及密封垫的损坏 （2）外部渗漏：软管接头，散热器芯片，水泵水壶 （3）内部渗漏：缸垫，缸体2、冷却水温过高 （1）渗漏或使用了硬水，聚集大量的硅酸盐和钙，阻止了热量的传递 （2）散热器损坏，阻塞，会产生塌陷的下 软管节温器工作不正常，无法开启（3）温控风扇损坏，或皮带打滑 （4）点火正时不当 （5）水泵损坏，强度不够 （6）可燃混合气过稀 （7）防冻液浓度过大 （8）缸垫，缸套损坏 （9）操作不当 （10）散热器盖损坏，无法建立高压，3、冷却水温度过低 （1）节温器损坏 （2）水温传感器故障思考题：发动机的冷却强度为什么要调节？调节装置有哪些？作业：冷却系的常见故障有哪些？试分析冷却系水温过高或水温过低的原因。