5第五章--冷却系统

发动机的检修冷却系统,5/30/2020,第五章冷却系统,本章主要介绍的内容有：冷却形式与原理冷却液与水泵节温器与散热器冷却风扇,一、冷却系功用使发动机得到适度的冷却，并保持其在最适宜地温度范围内工作。在采用水冷却系统的发动机中，冷却液的工作温度一般为80105。,第一节冷却形式与原理,5/30/2020,冷却系的作用,发动机过冷,发动机过热,发动机若过冷：油耗急剧上升，散热损失增加；对柴油机，机油粘度较大，摩擦功率损失较大，导致发动机动力性、经济性指标也降低；对汽油机，已汽化的燃油又凝结并流到曲轴箱，稀释了机油而影响润滑，结果也使发动机动力性、经济性指标下降，磨损加剧，因此，发动机也不能在过冷条件下工作,发动机燃烧过程中，温度可达20002500。其中运动机件如气缸、活塞、活塞环、气缸盖等部件将因高温膨胀而：破坏正常配合间隙，因润滑油在高温下失效而卡死；因高温导致机械强度降低甚至损坏；发动机工作过程因高温导致吸气量减少甚至燃烧不正常而使发动机动力性、经济性指标下降；因此发动机不可以在过热条件下工作。,二、不正常冷却对发动机的影响,第一节冷却形式与原理,5/30/2020,按发动机冷却所用的介质分类，冷却系统分为风冷型和水冷型。风冷型、水冷型示意图，如图5-1所示。,三、冷却系的分类,第一节冷却形式与原理,优点：结构简单、使用和维修方便、重量轻、故障少、无需特殊保养对地理环境和气候环境的适应性强；冷起动后暖机时间短；维护简便。缺点：冷却效果不好；功率消耗大；噪声大；对气温变化不敏感；现代汽车大部分不采用风冷形式,风冷发动机,1、风冷却系统,第一节冷却形式与原理,2、水冷却系统,水冷却系一般指强制循环水冷系，汽车发动机就采用强制循环水冷却系统。水冷却系的最大优点是冷却强度高、发动机内部和外部冷却较均匀、冷却水路设计自由度大等，最大缺点是容易漏水，需要经常维修等；强制循环水冷系主要由水泵、散热器、冷却风扇、节温器、补偿水桶、发动机机体和气缸盖中的水套以及其它附属装置组成，如下图所示：,第一节冷却形式与原理,四、水冷却系统的循环,1、散热器底部经过冷却的冷却水经水泵加压；2、经过分水管进入发动机机体的冷却水套；3、吸热后向上流入气缸盖水套，再次吸热后经节温器主阀门通过出水软管进入散热器；4、对着散热器的冷却风扇加速流经散热器芯的空气，促使热水加速冷却；5、然后经进水软管被水泵吸入。,第一节冷却形式与原理,5/30/2020,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。,所谓大循环是水温高时，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。,节温器,小循环,大循环,第一节冷却形式与原理,第一节冷却形式与原理,第二节冷却液与水泵,本节主要介绍的内容有：冷却液的性质水泵,冷却液是水与防冻剂的混合物。冷却液用水最好是软水。为了适应冬季行车的需要，在水中加入防冻剂制成冷却液以达到降低冰点、提高沸点的目的。最常用的防冻剂是乙二醇。冷却液中水与乙二醇的比例不同，其冰点也不同（如表5-1）50%的水与50的乙二醇混合而成的冷却液，其冰点约为-35。在水中加入防冻剂还同时提高了冷却液的沸点。因此，防冻剂有防止冷却液过早沸腾的附加作用。防冻剂中通常含有防锈剂和泡沫抑制剂。在使用过程中，防锈剂和泡沫抑制剂会逐渐消耗殆尽，因此，定期更换冷却液是十分必要的。在防冻剂中一般还要加入着色剂，使冷却液呈蓝绿色或黄色以便识别。,一、冷却液的性质,第二节冷却液与水泵,第二节冷却液与水泵,汽车发动机广泛采用离心式水泵。如图5-3。其基本结构由水泵壳体、水泵轴、叶轮及进、出水管等组成，如图5-4。当水泵叶轮按图示方向旋转时，水泵中的冷却液被叶轮带动一起旋转，并在离心力的作用下被甩向水泵壳体的边缘，同时产生一定的压力，然后从出水管流出。,二、水泵,水泵一般由曲轴通过V带驱动。有些发动机的水泵由凸轮轴直接驱动。装有自动变速器的汽车必须装备变速器机油冷却器。变速器机油冷却器通常就是一根冷却管，置于散热器的出水室内，由冷却液对流过冷却管的变速器机油进行冷却。,第二节冷却液与水泵,第二节冷却液与水泵,水泵外形图,第二节冷却液与水泵,第三节节温器与散热器,本节主要介绍的内容有：节温器散热器维修,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。,一、节温器,第三节节温器与散热器,节温器装在冷却水循环的通路中，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。节温器有蜡式和乙醚皱纹筒式两种，目前多数发动机采用蜡式节温器。蜡式节温器的安全寿命一般为50000km汽车行驶里程。因此要求按照其安全寿命定期更换。,推杆,弹簧,主阀门,石蜡,胶管,外壳,节温器必须保持良好的技术状态，否则会严重影响发动机的正常工作。如节温器主阀门开启过迟，就会引起发动机过热;主阀门开启过早，则使发动机预热时间延长，使发动机温度过低。例如桑塔纳JV发动机的节温器，其主阀门的开启温度为87正负2，全开温度是102正负3，全开升程7mm。,第三节节温器与散热器,发动机-冷起动、部分负荷,小循环工作使发动机尽快热机，达正常工作温度。此时，未按发动机冷却特性图进行工作。,热交换器,机油冷却器,水泵,散热器,水泵使冷却液循环。冷却液经过发动机缸盖、分配器上平面流入，此时，小循环阀门打开，冷却液进过小阀门直接流回水泵处。形成小循环。,冷却液温度：95110摄氏度,发动机-全负荷,冷却液温度：8595摄氏度,发动机全负荷运转时，要求较高的冷却能力。控制单元根据传感器信号得出的计算值对温度调节单元加载电压，溶解石蜡体，大循环阀门打开，接通大循环。同时，机械关闭小循环通道，切断小循环。,分为纵流式、横流式两类，如图5-9所示。,二、散热器,1、按照散热器中冷却液流动的方向分类：,大多数发动机多采用的是横流式散热器,第三节节温器与散热器,5/30/2020,2、按照散热器芯的结构型式,（1）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所使用。,（2）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。,管带式,管片式,第三节节温器与散热器,3、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。,上水箱,散热器盖,下水箱,散热器芯,出水管口,进水管安装处,第三节节温器与散热器,汽车上广泛采用闭式水冷系，该水冷系的散热器盖具有空气蒸汽阀，可自动调节冷却系内部压力，提高冷却效果。,压力阀,真空阀,压力阀弹簧,真空阀弹簧,盖,第三节节温器与散热器,4、散热器盖,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，蒸汽阀开启而使水蒸汽从通气孔排出；当水温下降，冷却系内部的真空度低于1020Kpa时，空气阀打开，空气从通气孔进入冷却系，以防散热器及芯管被大气压瘪。,第三节节温器与散热器,4、散热器盖,如图5-11所示，补偿水桶由塑料制造并用软管与散热器加冷却液口上的溢流管连接。当冷却液受热膨胀时，部分冷却液流入补偿水桶；而当冷却液降温时，部分冷却液又被吸回散热器，所以冷却液不会溢失。在补偿水桶的处表面上刻有两条标记线：“低”线和“高”线，补偿水桶内的液面应位于两条标记线之间。若液面低于“低”线时，应向桶内补充冷却液。在向桶内添加冷却液时，液面不应超过“高”线。,第三节节温器与散热器,5、补偿水箱,第四节冷却风扇,本节主要介绍的内容有：风扇维修,5/30/2020,一、风扇,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。,特点：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的应用。,第四节冷却风扇,5/30/2020,从冷却风扇工作形式来看，冷却风扇的控制方式有3种：一是适用于大型车辆和重型车辆的机械驱动控制方式；二是与发动机ECU无关、环境参数独自监控的自控电动控制方式；三是综合发动机、空调、压缩机、车速等多种参数信息的综合型智能控制方式。前者主要是利用机械传动原理。或用发动机曲轴直接带动，或由发动机皮带带动冷却风扇；后两者才体现了真正意义上的发动机冷却风扇控制技术。,第四节冷却风扇,从冷却风扇驱动控制模块来看，冷却风扇的控制技术可分为两大类，一是集中于发动机动力系统控制模块控制的集中式控制；二是独立于发动机外或与发动机有通讯联系的分体式控制。,1、冷却风扇控制技术分类,5/30/2020,发动机动力系统控制模块典型例子是美国通用系列轿车，如赛欧、别克基本型，东风神龙的毕加索、塞纳也是如此将冷却风扇的控制集成在其中发动机动力系统控制模块(PCM)中。对环境温度、空调压缩机压力，冷却液温度，进气温度等传感器信号进行采样以控制外部功率继电器，从而控制高和低速两个风扇。特点和评析：采样信息多，便于智能化控制和统一协调管理。只能控制两个同定风速。PCM负荷工作任务量大，时效性比分体式差。,集中式控制类型,第四节冷却风扇,分体式控制类型,自控电动控制方式，直接安装于风扇附近，散热好；线路简单、线束少，易维修。只能控制两级个固定风速；用于密封强制循环式发动机冷却系统。对产品的工作温度要求较高，从70提高到110，另外对水密封性和防尘都有更高的要求，综合成本较高。电路对风扇电机没有保护功能。,5/30/2020,车用发动机采用轴流式风扇的三种型式,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。,第四节冷却风扇,5/30/2020,风扇离合器和温控开关,功用：减小风扇噪声，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。,硅油风扇离合器,第四节冷却风扇,5/30/2020,（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。车速超过100公里/小时，风扇不能介入，因为高于此车速使，风扇无法提供额外的冷却。,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，使发动机在适宜的温度下工作。,（3）百叶窗,第四节冷却风扇,5/30/2020,冷却系统特性：冷却系统为强制循环水冷系统节温器的初始开启温度89C风扇功率250W水温报警温度118C风扇低速的开启温度97C风扇高速的开启温度105C关闭钥匙后风扇延时工作开启温度112C/6min,5/30/2020,（1）冷却液温度过高运行中的汽车，在百叶窗完全打开的情况下，冷却液温度表指针经常指在100以上散热器伴随有“开锅”现象；燃烧室内出现“炽热点”，发动机熄火困难；汽油机易发生爆燃或早燃；出现这些现象，可判定发动机有冷却液温度过高的故障发生。,冷却系常见故障分析,第四节冷却风扇,5/30/2020,冷却液温度过高,造成冷却液温过高的原因及处理方法有：1）冷却液不足。按规定补充冷却液。2）风扇带松弛、沾油打滑或断裂。调整带的松紧度或更换带。3）混合气过稀。调整混合气浓度。4）水套和分水管积垢或堵塞。清理水套和分水管。5）水泵工作性能不良。检修或更换水泵。6）点火时间不当。调整点火提前角。,5/30/2020,7）燃烧室内积炭过多。应清洗燃烧室。8）风扇离合器接合时间过晚或打滑。检修或更换风扇离合器。9）散热器的进水管或出水管凹瘪。检修或更换散热器水管。10）节温器主阀门不能打开或打开时间过迟。检修或更换节温器。11）散热器内部水垢堵塞或外部过脏。清洗散热器。12）百叶窗不能完全打开。修理百叶窗及控制机构。13、电动风扇性能不良。检修或更换风扇。14）温控开关或冷却液温度传感器和控制器失效。检修或更换温控开关、冷却液温度传感器或控制器。,5/30/2020,冷却液消耗过多,冷却液消耗过多是指冷却液比正常情况下消耗过快的现象。其主要原因有冷却系内部渗漏，冷却系外部渗漏和散热器盖开启压力过低。通过目测检查外部有没有漏水的痕迹，确定有无外部渗漏；通过检查机油是否发白（乳化）或在发动机冷却液温度正常时排气是否冒白烟确定内部是否渗漏。此外还可用专用手动压力测试器进行检测。,5/30/2020,引起冷却系统过热的原因,冷却系统本身是封闭的。只有当冷却液超过沸点，汽化后才会发生损耗；引起冷却系统过热的原因有：散热器损坏、阻塞，或在散热器护珊上装了灯光，影响了散热器散热；风扇不工作，或工作不正常；车辆行驶上陡坡上太低档位，或行驶在长坡上；夏天温度高，或高温在沙漠中运行,小结,冷却系,作用,水冷系,大、小循环,主要部件,散热器,水泵,节温器,风冷系,与水冷系的区别,变速器机油冷却器,采用的原因,5/30/2020,1.发动机的冷却方式一般有和两种。2.发动机冷却水的最佳工作温度一般是。3.冷却水的流向与流量主要由来控制。4.水冷系冷却强度主要可通过、等装置来调节。6.散热器芯的结构形式有和两种。,冷却系统试题,7.解放CA6102型发动机冷却系大循环时，冷却水主要由水套经、而又流回水套。小循环时，冷却水主要由水套经、流回水套。8强制冷却水在发动机内进行循环的装置是。9发动机冷却系的风扇通常是由来驱动的。10闭式水冷系广泛采用具有的散热器盖。11百叶窗是通过改变来调节发动机的冷却强度。,一、填空题,5/30/2020,1.水冷却系；风冷却系。2.8090。3.节温器。4.节温器；百叶窗；风扇离合器。6.管片式；管带式。7.节温器主阀门；散热器；水泵；节温器旁通孔；旁通管；水泵。8水泵9曲轴10空气蒸气阀11流经散热器的空气的流量,5/30/2020,二、判断题（正确打、错误打）1.发动机在使用中，冷却水的温度越低越好。（）2.风扇工作时，风是向散热器方向吹的，这样有利于散热。（）3.任何水都可以直接作为冷却水加注。（）4.采用具有空气-蒸气阀的散热器盖后，冷却水的工作温度可以提高至100以上而不“开锅”。（）5.发动机工作温度过高时，应立即打开散热器盖，加入冷水。（）6.蜡式节温器失效后，发动机易出现过热现象。（）7.蜡式节温器的弹簧，具有顶开节温器阀门的作用。（）8.硅油风扇离合器，具有降低噪声和减少发动机功率损失的作用。（）9.膨胀水箱中的冷却液面过低时，可直接补充任何牌号的冷却液。（）11硅油风扇离合器中的硅油主要用来润滑离合器。（）12发动机的风扇与水泵同轴，是由曲轴通过凸轮轴来驱动的。（）,5/30/2020,四、选择题1.使冷却水在散热器和水套之间进行循环的水泵旋转部件叫做（）。A、叶轮B、风扇C、壳体D、水封2.