2016汽车发动机构造与维修（劳动版）课件模块四_冷却系

模块四冷却系 识别冷却水路 技能点 知识点 发动机冷却系的功用是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 发动机是一种把热能转化机械能的装置 为什么还要适度冷却呢 为什么不能过热呢 冷却强度是越强越好吗 冷却系的循环路线如何 冷却系在使用中 冷却液由于锈蚀 蒸发 泄露等原因 会造成冷却强度不足等现象 有时需及时更换冷却液 应如何更换呢 在发动机工作期间 最高燃烧温度可能高达2500 即使在怠速或中等转速下 燃烧室的平均温度也在1000 以上 因此 与高温燃气接触的发动机零件受到强烈的加热 在这种情况下 若不进行适当的冷却 发动机将会过热 工作过程恶化 零件强度降低 机油变质 零件磨损加剧 最终导致发动机力性 经济性 排气净化性 可靠性及耐久性的全面下降 但是冷却过度也是有害的 过度冷却会使发动机长时间在低温下工作 均会使散热损失及摩擦损失增加 零件磨损加剧 排放恶化 发动机工作粗暴 发动机功率下降及燃油消耗率增加 冷却系统既要防止发动机过热 也要防止冬季发动机过冷 在冷发动机启动之后 冷却系还要保证发动机迅速升温 尽快达到正常的工作温度 一 冷却系的类型及组成 1 冷却系的类型发动机的冷却系统有两种类型 风冷系统和水冷系统 以空气为冷却介质的冷却系统称风冷系统 以冷却液为冷却介质的为水冷系统 汽车发动机尤其是轿车发动机大都采用水冷系统 只有少数汽车发动机采用风冷系统 汽车发动机的水冷系统均为强制循环水冷系统 即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 冷却液工作温度一般为80 105 一 冷却系的类型及组成 2 冷却系的组成桑塔纳2000GSi型轿车AJR型发动机冷却系统的组成如图4 1所示 主要包括水泵 散热器 冷却风扇 节温器 冷却液膨胀箱 补偿水桶 发动机汽缸体水套和汽缸盖水套以及其他附加装置等 一 冷却系的类型及组成 图4 1桑塔纳冷却系统 冷却液在冷却系统中的循环路径如图4 1所示 冷却液在水泵6中增压后 进入发动机的汽缸体水套7 冷却液从水套壁周围流过并从水套壁吸热而升温 然后向上流入汽缸盖水套8 从汽缸盖水套吸热之后经由汽缸盖的出水口流出 此后冷却液分两路 一路不经散热器 直接通过节温器流入水泵进口 它又称为小循环 如图4 2a所示 另一路经上橡胶软管流入散热器2 二 冷却水路 在散热器中冷却液向流过散热器周围的空气散热而降温 最后经冷却液下橡胶软管 节温器返回水泵 称其为大循环 如图4 2b所示 AJR型发动机冷却液工作温度为93 105 桑塔纳2000GSi型轿车AJR发动机冷却系当水温低于85 时 冷却液只走小循环 当水温升高到约为 87 2 以上时 节温器阀门开启 大循环开始 即使水温达到105 以上时仍然有小循环 故小循环是常开的 二 冷却水路 a b 图4 2冷却系的大 小循环示意图a 小循环b 大循环1 水泵齿形带轮2 散热器3 曲轴齿形带轮4 水泵叶轮5 节温器6 控制阀7 暖风装置的热交换器8 节温器芯9 节温器阀10 阀座 二 冷却水路 大多数汽车装有暖风系统 暖风机是一个热交换器 也称作第二散热器 桑塔纳2000GSi型轿车AJR型发动机的水冷系与暖风装置相连 如图4 1右侧和图4 2所示 热的冷却液从汽缸盖水套流出 经暖风机进水软管 控制阀流入暖风机芯 然后经暖风机出水软管 节温器流回水泵 吹过暖风机的空气被冷却液加热之后 一部分送到挡风玻璃除霜器 一部分送人驾驶室或车厢 二 冷却水路 冷却液是水与添加剂的混合物 冷却液用水最好是软水 为了适应冬季行车的需要 在水中加入添加剂 添加剂通常含有防冻剂 防锈剂和泡沫抑制剂 防冻剂用以防止水结冻及提高沸点 防锈剂可延缓或阻止发动机水套壁及散热器的锈蚀或腐蚀 冷却液中的空气在水叶轮的搅动下会产生很多泡沫 这些泡沫将妨碍水套壁的散热 泡沫抑制剂能有效地抑制泡沫的产生 在使用过程中 添加剂会逐渐消耗殆尽 因此 定期更换冷却液是十分必要的 三 冷却液 桑塔纳2000GSi型轿车AJR型发动机的冷却液添加剂为N052744C0 切勿混用不同牌号的冷却液 禁止使用磷酸盐和亚硝酸盐作为防腐剂的冷却液 冷却液推荐使用的混合比例 体积比 见表4 1 表4 1冷却液混合比例 图4 4发动机强制循环式水冷系示意图 解放CA6102型以 东风EQ6100 1型发动机冷却系统的循环路线 解放CA6102型以及东风EQ6100 1型发动机冷却系统的构造与桑塔纳2000GSi型轿车AJR型发动机略有不同 见图4 4 1 百叶窗2 散热器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 技能点 知识点 散热器 风扇 水泵 节温器的功用与构造 桑塔纳2000GSi型轿车在运行中 散热器伴随有 开锅 现象 发动机熄火困难 这是什么故障呢 从以上现象可以判断故障为发动机过热 其原因可能为 1 冷却系堵塞 缸体有水垢 2 水泵损坏 3 节温器失灵 4 温控开关失效 5 风扇电动机损坏 6 点火正时不准 若要排除故障 应掌握水冷系主要部件的构造 拆装 检查及检修方法 2 管带式散热器芯采用冷却管和散热带沿纵向间隔排列的方式 散热带上的小孔是为了破坏空气流在散热带上形成的附面层 使散热能力提高 这种散热器芯散热能力强 制造工艺简单 成本低 但结构刚度不如管片式大 一般多为轿车发动机采用 近年来在一些中型车辆上也开始采用 传统的散热器芯由黄铜制造 但近年来更多的是用铝制造 而且有些散热器的进 出水室由复合材料制造 使散热器重量大为减轻 桑塔纳2000型轿车散热器为全铝装配横流式 即散热片为铝质 采用圆形冷管 机械装配式连接 一 散热器 一 散热器 3 散热器盖 目前水冷系广泛采用具有空气 蒸汽阀的散热器盖 其构造如图4 9所示 装有蒸汽阀2和空气阀3的散热器盖4 紧盖在加水口上 在一般情况下 两阀均在弹簧力作用下处于关闭状态 图4 8散热器盖a 空气阀开启b 蒸气阀开启1 蒸气排出管2 蒸气阀3 空气阀4 散热器盖 图4 13离心式水泵组成与原理 三 水泵 四 冷却强度的调节装置 图4 15百叶窗自动控制系统1 散热器2 感温器3 制动空气压缩机4 空气缸5 调整杆6 调整螺母7 杠杆8 空气滤清器9 百叶窗 百叶窗可由驾驶员通过驾驶室内的手柄来操纵其开闭 也可用感温器自动控制 图4 15所示为货车上使用的散热器百叶窗的自动控制系统 2 风扇离合器 自动风扇离合器是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 风扇离合器的结构形式有硅油式 电磁式和机械式三种 其中硅油式应用最多 四 冷却强度的调节装置 硅油风扇离合器的结构如图4 17所示 硅油风扇离合器的工作原理 当发动机温度低时 流过散热器的空气温度也较低 从动板8上的进油孔A被阀片6封闭 这时贮油腔内的硅油不能进入工作腔 因此工作腔内没有硅油 主动板7的旋转运动不能传给从动板 风扇离合器处于分离状态 当流过散热器的空气温度超过65 时 热空气吹在感温器4上使螺旋形双金属片发生变形 并带动阀片传动销5使阀片6转动一定的角度 从动板上的进油孔被打开 硅油从贮油腔通过进油孔进入工作腔 因此主动板可以通过硅油带动从动板及壳体一起高速旋转 这时离合器处于接合装态 进入工作腔的硅油在离心力的作用下被甩向外缘 经回油孔B流回油腔 如此循环不止 四 冷却强度的调节装置 图4 16硅油风扇离合器1 螺钉2 前盖3 毛毡密封圈4 双金属感温器5 阀片传动销6 阀片7 主动板8 从动板9 壳体10 轴承11 主动轴12 锁止板13 螺栓14 内六角螺钉15 风扇A 进油孔B 回油孔C 卸油孔 四 冷却强度的调节装置 当吹过散热器的空气温度降低到35 以下时 感温器操纵阀片将进油孔封闭 这时硅油不再流入工作腔 先前流入工作腔的硅油在离心力作用下返回贮油腔 直到甩空为止 离合器又处于分离状态 四 冷却强度的调节装置 3 电动风扇 桑塔纳2000型轿车AJR发动机电动风扇与热敏开关配合使用 根据发动机的温度 自动控制风扇两挡转速 来改变散热器的空气流量 并且不受发动机转速的影响 热敏开关一般位于发动机缸体出水管口 而桑塔纳2000型轿车AJR发动机的热敏开关装在散热器上 只有当发动机的温度达到一定数值后或空调压缩机工作时 风扇才以一定的挡位工作 从而改变散热器的空气流量 当发动机温度下降时 热敏开关自动断开 冷却风扇停转 空调压缩机工作时 风扇常转 四 冷却强度的调节装置 以桑塔纳2000发动机AJR型发动机为例 来说明风扇一挡 二挡的控制温度 风扇一挡 工作温度92 97 关闭温度84 91 工作转速2300r min 风扇二挡 工作温度99 105 关闭温度93 98 工作转速2800r min 四 冷却强度的调节装置 节温器用来控制通往散热器冷却水的流量 节温器装在冷却水循环的通路中 一般装在汽缸盖出水口处 如解放CA1091型发动机 而桑塔纳2000型轿车AJR发动机 节温器装在缸体水泵进水口处 图4 1 节温器分折叠式节温器和蜡式节温器两种 2 改变通过散热器的冷却水的流量 四 冷却强度的调节装置 图4 17蜡式节温器 a b 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 a 实物图b 结构图 四 冷却强度的调节装置 桑塔纳2000型轿车发动机采用的是蜡式节温器 如图4 17所示 蜡式节温器的工作过程 1 当冷却水温度低于85 时 节温器体内的节温器体内的石蜡体积膨胀量尚小 故主阀门9受大弹簧4作用紧压的阀座5上 来自散热器的水道被关闭 而副阀门1则打开了旁通水道与水泵之间的水路 所以冷却液便不经过散热器 只在水泵与发动机水套之间作小循环流动 因此 发动机开始工作时 冷却液快速升温 能很快暖机 在短时间内达到发动机正常工作温度 四 冷却强度的调节装置 2 当冷却水温度高于85 时 石蜡体积膨胀 使橡胶管受挤压变形 对中心杆锥形端部产生向上的轴向推力 但由于中心杆6是固定不动的 于是中心杆6对橡胶管10 感温器11产生向下的轴向反推力 迫使感温器体11压缩大弹簧4 使主阀门9逐渐开启 副阀体1逐渐关闭 因而部分来自散热器的冷却水作大循环流动 一 AJR发动机散热器的拆装 清洗 检查及修理 图4 18拔下热敏开关插头 1 拆卸 1 排放冷却液 2 松开冷却液管上的夹箍 拔下散热器的冷却液软管 3 拔下位于冷却风扇罩壳上的热敏开关插头 如图4 21所示 为防止损坏冷凝器及制冷剂管路 不要压迫 扭曲及弯曲制冷剂管路 4 将双冷却风扇连同罩壳一起拆下 5 拆下散热器 一 AJR发动机散热器的拆装 清洗 检查及修理 2 清洗散热器在使用过程中 会因腐蚀和积垢等原因影响冷却效果 清洗散热器 去除水垢 是恢复散热器散热能力的有效方法 清洗水垢一般采用化学法 利用酸或碱类物质与水垢的化学反应 生成可溶与水的物质 而将水垢清洗除去 清洗时 一般采用循环法 即先用酸性溶液洗涤 再用碱性溶液冲洗中和 清洗时除垢剂以一定的压力 一般为10kpa 在汽缸体水套或散热器循环 一般经3 5min后即可清洗完毕 若散热器内积垢严重时 应拆去上 下水室 或左 右水室 用通条疏通 一 AJR发动机散热器的拆装 清洗 检查及修理 图4 19检查散热器的密封性 3 检查 1 密封性检查1 将发动机预热 打开膨胀水箱盖 在打开膨胀水箱时可能会有蒸汽喷出 必须在膨胀水箱盖上包上抹布后小心地拧开 2 将压力测试仪V A G1274及V A G1274 8安装到膨胀水箱上 如图4 19所示 一 AJR发动机散热器的拆装 清洗 检查及修理 3 使用手动真空泵产生约0 2MPa的压力 表压 4 如果压力迅速下降 则找出泄漏的位置并排出故障 2 散热器盖检查1 将散热器盖套在V A G1274 9上 2 使用手动真空泵使压力上升到约0 15MPa 在0 12 0 15MPa时 限压阀必须打开 在大于 0 01MPa 绝对压力0 09MPa 时 真空阀应打开 一 AJR发动机散热器的拆装 清洗 检查及修理 4 修理 1 焊漏 在用焊锡焊漏时 最好使用小型号的乙炔焊矩加热 并尽可能使散热器焊漏后 保留较多的散热面积 焊漏后切断的冷却管的数量不得超过管数总量的10 切断散热片的面积不得大于迎风总面积的10 2 疏整散热片 修理竣工后 进行密封性试验 5 安装按拆卸的相反顺序安装散热器 二 AJR发动机水泵的拆装与检修 1 拆卸 1 使发动机位于维修工作台上 2 排放冷却液 3 拆卸驱动水泵的齿形带 4 拆卸散热器风扇电动机 5 拆下同步带的上 中防护罩 6 将曲轴调整到第一缸上止点位置 图4 20拆卸水泵 1 5 螺栓2 同步带后防护罩3 O型密封圈4 水泵 二 AJR发动机水泵的拆装与检修 7 拆下凸轮轴的同步带 但不必拆下曲轮齿形带轮 保持同步带在曲轴同步带轮上的位置 8 旋下螺栓 拆下同步带后防护罩 9 拆下水泵 小心地将其拉出 如图4 20所示 2 检查AJR发动机水泵的结构特点是水泵装有密封式轴承 在正常工作下 不需维护 若确定是水泵故障 必须更换水泵总成 不进行分解检修 二 AJR发动机水泵的拆装与检修 3 安装 1 清洁安装O形密封圈的表面 2 用冷却液浸湿新的O形密封圈 3 安装水泵 罩壳上的凸耳朝下 4 安装同步带后防护罩 5 拧紧水泵螺栓至15N m 6 安装同步带 调整配气相位 7 安装驱动水泵的V形带 8 加注冷却液 三 AJR发动机节温器拆装与检修 图4 21拆卸节温器 1 螺栓2 节温器盖 3 O型密封圈4 节温器 1 拆卸 1 使发动机前端位于维修工作台上 2 在点火开关切断的情况下 拔下蓄电池搭铁线 3 排放冷却液 4 拆卸V形带及发电机 5 从连接体上拆下冷却液管 6 松开螺栓 取出节温器盖 O形密封圈和节温器 如图4 21所示 三 AJR发动机节温器拆装与检修 2 检查在水浴中加热节温器 观察节温器阀门开启温度和升程 节温器开始打开温度约为 87 2 结束打开温度约为102 节温器最大升程约为8mm 3 安装 1 清洁安装O形密封圈的密封表面 2 安装节温器 注意节温器的感温部分必修在汽缸体内 3 用冷却液浸湿新的O形密封圈 4 拧紧节温器盖螺栓 5 安装发电机 6 加注冷却液 东风EQ6100 1型发动机所用离心式水泵 一 水泵的结构东风EQ6100 1型发动机所用离心式水泵的结构 如图4 22所示 水泵外壳用螺栓固定在发动机缸体的前端面上 水泵轴12用两个球轴承11支承在水泵外壳上1 水泵轴的一端铣削成平面与水泵叶轮2的孔相配合 并用螺钉壳5紧固 以防叶轮轴向窜动 水泵轴的另一端用半圆键13与凸缘盘14连接 并用槽形螺螺母锁紧 凸缘盘用来安装风扇带轮 当水泵工作时叶轮转动 则冷却水由散热器经进水口A进入水泵内腔B 然后经出水腔 图上未画出 进入发动机缸体水套中 东风EQ6100 1型发动机所用离心式水泵 叶轮2的前端为水封装置 它包括 夹布胶木密封圈3 弹簧7 水封环18 水封皮碗6 水封座圈10 当有少量的水滴从水封处渗出时 为避免破坏轴承的润滑 渗漏的水滴可从泄水孔C泄出 滑脂嘴17是用来向轴承加注具有耐水性能的钙基润滑脂 图4 22EQ6100 1型发动机离心式水泵 1 水泵外壳2 叶轮3 夹布胶木密封圈4 垫5 螺钉6 水封皮碗7 弹簧8 衬垫9 泵盖10 水封座圈11 球轴承12 水泵轴13 半圆键14 凸缘盘 供安装带轮和风扇用 15 轴承卡环16 隔离套筒17 滑脂嘴18 水封环19 管接头 接汽缸盖出水管 供冷却水小循环用 一 水泵的结构 二 水泵的检修 水泵常见的损坏形式为 水泵壳体 卡簧槽及叶轮破裂 带轮凸缘配合孔松动 水封变形 老化及损坏 泵轴磨损 轴承磨损等 水泵的检查与修理步骤 1 检查泵壳和带轮有无损伤 泵壳裂纹可进行焊接和更换 壳与盖接合面变形大于0 05mm 应予以修平 2 检查水泵轴有无弯曲 轴颈的磨损程度 轴端螺纹有无损坏 水泵轴弯曲大于0 05mm 应冷压校直 3 轴承轴向间隙大于0 05mm 径向间隙大于0 15mm 应予以更换 二 水泵的检修 4 检查水泵叶轮的叶片有无破损 叶轮的轴孔是否磨损过甚 叶片破损 应予焊修或更换 轴孔磨损过甚可进行镶套修复 5 检查水封 胶木垫 弹簧等零件的磨损及损伤程度 如有损伤应予更换 6 检查带轮毂与水泵轴的配合情况 装泵轴的孔磨损过甚 可镶套修复或更换 1 水泵装合后 用手转动带轮 泵轴转动应无卡滞现象 水泵叶轮与泵壳应无碰擦现象 2 将水泵装在试验台上按原厂规定进行转速下的压力 流量试验 例如 桑塔纳2000轿车发动机水泵在规定转速6000r min时 进口压力为0 1MPa 系统压力为0 14MPa 出口压力为0 16MPa 解放CA6102型发动机水泵规定在转速为2000r min时 水泵的流量不少于140L min 压力不得低于40 4kPa 当转速为3300r min时 水泵流量不得少于240L min 压力不得低于12 2kPa 东风EQ6100 1型发动机水泵转速为2000r min时 水泵流量不得低于220L min 压力不得低于49kPa 三 水泵装合后需试验 模块小结 冷却系统的功用是使发动机在所有工况下都保持在适当的温度范围内 随着发动机运行时间的增加 各零部件的损耗也会加剧 应经常检查冷却系的密封情况及冷却系的温度 发现不正常现象后 应及时检修 重点是散热器 水泵 节温器以及冷却水路 检查时应避免冷却液喷出伤人 发动机在工作中为什么要适度冷却 燃气在燃烧过程中 气缸内气体温度高达2000 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 充气量降低 使充气效率降低 发动机功率降低 机油因温度过高 黏度降低 严重 模块小结 时 机油变质 影响润滑效果 机件磨损加剧 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 因此发动机应及时冷却 那么是不是冷却温度越低越好 适宜的工作温度 对于水冷发动机 要求汽缸盖内冷却水温度在80 90 之间 过度冷却 过冷 会使热量散失过多 转变为有用功的热量降低 功率降低 温度低 机油黏度大 摩擦阻力增大 消耗功率大 启动困难 燃油不易气化 燃烧不充分 燃油消耗率增大 功率降低 燃气易凝结 在气缸壁上 流入曲轴箱 不仅燃油消耗率增大 功率降低 而且机油黏度降低 润滑效果变差 机件磨损加剧 1 发动机冷却系可分为和两大类 冷却液工作温度一般为 2 散热器的作用是 当冷却液流过散热器时 利用降低其温度 3 散热器芯一般由或制成 4 按散热器冷却管的布置形式进行分类有 及 5 按散热器的水流方向可将散热器分为散热器和散热器 6按散热器心结构不同可分为和 一 填空题 7 水泵一般位于 由驱动 作用是对冷却液 使冷却液在冷却系循环流动 8 风扇的供风量主要与风扇的 及有关 9