项目六 冷却系的构造与维修
学习目标： 1、掌握冷却系的作用、组成。 2、了解冷却系的分类及各类型的结构特点。 3、掌握冷却系的工作原理。 4、掌握冷却系主要部件的结构及检修方法。项目六 冷却系的构造与检修一、冷却系的作用对发动机进行冷却，维持发动机的正常工作温度，保 证发动机的正常工作。发动机过热，充气量下降，润滑油粘度降低，机件磨 损加剧。发动机过冷，燃料挥发困难，燃烧不完全，功率下降 ，油耗增大，燃油流入曲轴箱，冲刷机油，使润滑变差。 二、冷却系的类型冷却系因种类不同组成也有区别，目前根据冷却方式 不同，可分成两大类型。一种是风冷式，另一种类是水冷 式。但本章主要讲水冷式冷却系。6.1 概述 6.1.1 冷却系的作用与分类1.风冷式冷却系一般由散热片、气缸导流罩、导流罩、分流板等组成，有 的发动机上还专设了风扇。如图6.1所示。空气冷却的结构特点 是：在气缸体和气缸盖上，制有许多散热片，以增大散热面积 ，它利用车辆前进中的空气流，或特设的风扇使空气吹过散热 片，将热量带走。空气冷却装置结构简单，不易损坏，无须特殊保养。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，燃油和润滑油消耗量也较大，因此，在现代汽车发动机上 采用较少。 6.1 概述 6.1.2 冷却系的组成 6.1 概述 6.1.2 冷却系的组成 图6.12.水冷式冷却系水冷却系统一般由散热器、水泵、水管、水套、风扇、节 温器、散热器、百叶窗、膨胀水箱、冷却液温度传感器、 冷却液温度表和冷却液温度报警灯等组成，如图6.2所示。 水冷却的结构特点是：水套直接布置在气缸的周围，利用 水吸收水套周围的热量，水再流到散热器内，将热量散到 空气中去，然后水流再回，如此不断循环进行散热。由于 这种冷却方式克服了空气冷却的缺点，冷却效果好，因此 ，现代汽车发动机广泛采用这种冷却方式。6.1 概述 6.1.2 冷却系的组成6.1 概述 6.1.2 冷却系的组成图6.2为了保证发动机在不同负 荷、转速和气候条件下保持正 常的工作温度，冷却液的循环 路线是不同的。冷却水经水泵 加压后，进入缸体中，从缸盖 上出水进入节温器和散热器， 靠节温器控制冷却水从哪个途 径进入水泵，或从缸盖直接进 入水泵（水温低时小循环） ，或打开从散热器来的水的通 道（水温高时大循环）。6.1 概述 6.1.3 冷却系循环水路6.1 概述 6.1.3 冷却系循环水路当温度达到80ºC以上时，节温器的副阀门闭，主阀开启，冷却液从水泵 流出，经分水管水套出水口上水管散热器下水管水泵，进行大 循环。在这一过程中，由于冷却液流经水套周围时，吸收了气缸和燃烧室的 热量，并经散热器将热量散发到空气当中去了，从而达到了保持发动机的正 常工作温度。 节节 温温 器器 打打 开开 ， 水水 箱箱 参参 与与 工工 作作图6.3-1当发动机温度较低时（一般70ºC以下），节温器的副 阀门开启，主阀门关闭，冷却液从水泵流出，经分水管 水套出水口叶水泵，进行的是小循环。其目的是使发 动机温度迅速升高到正常工作温度。6.1 概述 6.1.3 冷却系循环水路节节 温温 器器 关关 闭闭 ， 水水 箱箱 不不 参参 与与 工工 作作图6.3-2除节温器调节冷却液温度外，一般汽车在散热器前端 还安装了百叶窗，根据发动机的温度调节散热器风流强度 ，以改变发动机的散热效果。有些汽车还装有自动风扇离 合器，由发动机周围的温度自动控制风扇离合器的接合或 分离，来调节流经散热器中冷却液的流量，从而改变发动 机的冷却程度。6.1 概述 6.1.3 冷却系循环水路图6.4是桑塔纳轿车JV发动机冷却系示意 图，它与一般发动机有所不同，除有常见的 散热器、水泵、节温器、冷却液温度感应器 等外、还专门设置了一个热敏开关、电动散 热风扇和冷却液位报警灯等。该冷却系统有 下述特点： （1）当冷却液温度在85ºC下时，冷却液进行 小循环，当温度达85ºC时，节温器开始打开 。当冷却液温度达105ºC时，节温器全开，冷 却液进行大循环。 （2）热敏开关控制电动双速散热风扇，当冷 却液温度高于93-98ºC时，热敏开关的低温部 分开关合上，风扇以1600rmin旋转。当冷 却液温度高于99-105ºC，热敏开关的高温部 分开关合上，风扇以2400rmin转速旋转。 （3）当冷却液液面过低时，液位报警灯点亮 。6.1 概述 6.1.3 冷却系循环水路图6.41、散热器 散热器也称之为水箱，安装在发动机的前端。作用是将冷却 液从水套内吸收的热量传给外界空气，使冷却液降温，并为冷却系 储存一定量的冷却液，为集中风向、加速气流、提高散热效果，通 常在散热器的后部加装护风圈。普通散热器由上、下水室、散热器芯子、散热器盖等组成，如 图6.5所示。为了使散热效果好，散热器通常使用导热性能、结构 刚度和防冻性能较好的材料制造，如铜、铝和铝锰合金等。散热器 上水室为钢皮制成的容器，用橡胶皮管同发动机出水管相连接，并 设有加水口盖。下水室也是用钢皮制成的容器，用橡胶软管同发动 机进水管或水泵相连接，并装有放水开关。 6.2 水冷却系主要部件的构造与检修 6.2.1 水冷却系主要部件的构造6.2 水冷却系主要部件的构造与检修 6.2.1 水冷却系主要部件的构造图6.5散热器芯常见的结构有两种：管片式和管带式（如图6.6所示）。管片式散 热器芯由许多冷却管和散热片组成，冷却管是冷却液的通道，多采用扁圆形断面 ，以增大散热面积，同时当管内冷却液冻结膨胀时，扁管可借助于其横断面变形 而免于破裂。为了增强散热效果，在冷却管外面横向套装了很多散热片来增加散 热面积，同时增加了整个散热器的刚度和强度。管带式散热器芯采用冷却管与散热带相间排列的方式，散热带呈波纹状，其 上开有形似百叶窗的缝隙，用来破坏空气流在散热带上的附面层，从而提高散热 能力。这种散热器芯与管片式相比，散热能力强，制造工艺简单，质量小，成本 低，在轿车上得到广泛应用，但刚度不如管片式好。6.2 水冷却系主要部件的构造与检修 6.2.1 水冷却系主要部件的构造图6.6现代汽车散热器盖一般具有空气蒸汽阀，如图6.7所示。当散热器内 部压力大于规定值时（一般为126137KPa ），蒸汽阀打开，蒸汽及冷却液由 蒸汽排出管流出。当发动机停止工作，冷却液温度降低，体积收缩后，散热器 内的压力低于大气压力时，空气阀打开，使空气或储存箱中的冷却液流入散热 器内，以防止散热器或水管塌陷，并保持冷却液的量。散热器盖的这种结构可以提高冷却液的沸点，使冷却液不易沸腾；同时可 以提高散热器水与空气的温差，提高冷却效率，并且可以减少冷却液的流失。 6.2 水冷却系主要部件的构造与检修 6.2.1 水冷却系主要部件的构造图6.72、水泵水泵安装在发动机前端，作用是对冷却液加压，使其在冷却系 中循环流动。现代汽车发动机均采用离心式水泵，这种水泵结构简 单、体积小、出水量大、维修方便，获得广泛应用。其如图6.8所 示。它主要由泵壳、泵盖、泵轴、叶轮、轴承及水封等组成。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，向 叶轮的边缘甩出，经外壳以及与叶轮成切线方向的出水管被送到发 动机水套内。在叶轮中心处压力降低，散热器内的水经进水管被吸 进叶轮中心处。6.2 水冷却系主要部件的构造与检修 6.2.1 水冷却系主要部件的构造6.2 水冷却系主要部件的构造与检修 6.2.1 水冷却系主要部件的构造图6.8离心式水泵的工作原理，如图6.9所示。当水泵工作时 ，叶轮旋转，进水腔A体积增大，产生真空，在真空吸力的 作用下，冷却液由散热器经进水管进入水泵，然后被叶轮带 到出水腔B，由于这时出水腔B的体积是不断缩小的，所以压 力增加，这样冷却液就通过出水管被压入发动机缸体水套中 。水泵的动力由曲轴带轮经V带传至风扇带轮，再通过凸 缘带动水泵轴和水泵叶轮转动。6.2 水冷却系主要部件的构造与检修 6.2.1 水冷却系主要部件的构造图6.93、膨胀水箱膨胀水箱设置于散热器的一侧，通过橡胶水管与散热器加水口 处的出气口相连。当冷却液温度升高，体积膨胀时，散热器中多余 的冷却液流入膨胀水箱中；而当冷却液温度降低时，体积收缩，散 热器内产生一定真空，膨胀水箱中的冷却液又被吸回散热器中。这 样散热器可以经常保持在满水状态，以提高冷却效果。这样散热器 上水箱也可以做得小些，同时冷却液损失很少，驾驶员也不必经常 检查冷却液量。膨胀水箱上印有两条液面高度标记线（如 图6.10 所示）：“DI”（低）与“GAO”（高），或者“FULL”（充满） 与“ADD”（添加）。冷却液温度在50以下时，液面高度不应低 于“DI”（ADD）线，否则需补充冷却液，补充时冷却液可从膨胀 水箱口加入，高度不超过“GAO”（FULL）线。 6.2 水冷却系主要部件的构造与检修 6.2.1 水冷却系主要部件的构造6.2 水冷却系主要部件的构造与检修 6.2.1 水冷却系主要部件的构造图6.10膨胀水箱4、节温器节温器的作用是随冷却系的冷却液温度变化而改变水的循环路 线，以调节冷却系的冷却强度，保证发动机处于最有利的温度状况 下工作。目前汽车发动机上采用较多的是蜡式节温器，因为它具有 对水压影响不敏感、工作性能稳定、水流阻力小、结构坚固和使用 寿命长等优点。蜡式节温器安装在缸盖出水口处，其结构如图6.6所示。中心 杆的上端固定于支架，下端插入胶管的中心孔内。胶管与外壳之间 的环形内腔装有石蜡。节温器外壳上端装有主阀门，下端套装有副 阀门，弹簧位于主阀门与支架下底之间。6.2 水冷却系主要部件的构造与检修 6.2.1 水冷却系主要部件的构造6.2 水冷却系主要部件的构造与检修 6.2.1 水冷却系主要部件的构造图6.6节温器低温时，石蜡呈固态，弹簧将主阀门压在阀座上，而副阀门开 启，冷却液进行小循环。当温度升高时，节温器外壳中的石蜡由固 态变为液态，体积增大，在外壳容积不能增大的情况下，石蜡挤压 胶管，胶管收缩而对中心杆锥状端头产生推力，因中心杆固定在支 架上不能移动，只能使外壳压缩弹簧向下移动并带动阀门下行。这 时，主阀门打开，副阀门关闭，冷却液经主阀门流入散热器，进行 大循环。6.2 水冷却系主要部件的构造与检修 6.2.1 水冷却系主要部件的构造图6.125. 风 扇传统风扇一般采用钢板冲压而制成，和水泵同轴，与发电机一起同 时由曲轴带轮通过V带驱动。一般将发电机支架作成可移动式，以 调节V带的张紧度，如图6.13所示。现代汽车发动机风扇通常采用合成树脂材料制成，以减少噪声 ，且广泛采用电动风扇，其特点是风扇不与水泵同轴，而由电动机 驱动，并受冷却液温度作用的温度开关控制。发动机低温时风扇不 转动，当发动机高温后风扇才转动 。6.2 水冷却系主要部件的构造与检修 6.2.1 水冷却系主要部件的构造6.2 水冷却系主要部件的构造与检修 6.2.1 水冷却系主要部件的构造图6.136、风扇离合器一些汽车发动机采用各种自动风扇离合器控制风扇的扇风 量，以改变冷却强度。这种方法是根据发动机的温度自动控制 风扇转速，以达到改变通过散热器的空气流量的目的。这不仅 能减少发动机功率损耗，节约燃料，还能降低发动机噪声，提 高发动机使用寿命。目前，常见的风扇离合器有硅油式、机械 式和电磁式三种类型。6.2 水冷却系主要部件的构造与检修 6.2.1 水冷却系主要部件的构造图6.14所示为硅油风扇离合器，它安装在风扇与水泵之间，由 主动部分、从动部分和控制部分组成。主动轴与水泵轴通过螺栓连 成一体，主动板连接在主动轴的前端，从动板与前盖、壳体连成一 体，风扇固定在壳体上。前盖与从动板之间的空间构成储油室，内 部充满了粘度很大的硅油。主动板与壳体之间的空间为离合器工作 室。从动板上有进油孔，常温下被阀片关闭，高粘度硅油不能进入 工作室，离合器处于分离状态。主动板、
