汽车发动机冷却系培训课件

1、第七章 发动机冷却系 刘存山本章内容一、概述二、水冷系三、水冷系主要部件的结构和工作原理四、风冷系五、水冷却系常见故障的诊断与排除 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。 第一节 概 述 冷却程度后 果过冷(1)发动机若过冷，则散热损失增加；(2)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；(3)发动机过冷，进入气缸的混合气或空气温度低而点燃困难，造成发动机功率下降、油耗上升；(4)温度低，润滑油粘度增大，零件磨损加剧。过

2、热(1)降低充气效率，使发动机功率下降；(2爆燃的倾向加大，使零件因承受额外冲击性负荷而造成早期损坏；(3)运动件的正常间隙被破坏，运动阻滞，磨损加剧，甚至损坏；(4)润滑情况恶化，加剧了零件的摩擦磨损；(5)零件的机械性能降低，导致变形或损坏。 二、不正常冷却对发动机的影响三、冷却系的分类水冷风冷(由于冷却不足，已被淘汰)水冷系是以水作为冷却介质，把发动机受热零件吸收的热量散发到大气中去。风冷系是以空气作为冷却介质，把发动机受热零件吸收的热量散发到大气中去。四、正常冷却时的发动机温度系 统温 度 范 围水冷系气缸盖内冷却水温度在80100, 缸壁的温度不超过200300，缸盖的温度大约为30

3、0400。风冷系 气缸盖和气缸壁的温度分别为423453K和433473K.（0度273K）五、水冷系与风冷系的优缺点及适用范围系 统水冷系风冷系适用范围优缺点比较水冷系的优点：冷却效果好，布置紧凑，使用方便，噪声小。：目前的水冷系一般由水泵强制给水（或冷却液）在冷却系中进行循环流动，故称强制循环水冷系广泛用于汽车发动机冷却效果差，噪音大，功耗大基本淘汰六、冷却液冷却水的选择 软水：环矿物质较少 硬水：易产生水垢、而阻塞水道。破坏水的冷却循环，使发动机过热七、冷却液的特点和选用：、冷却水的选择：、防冻液：、冷却液：防腐，防结垢，防氧化，防冻，提高沸点等功能。八、冷却水和防冻液1、冷却水 汽车发

4、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。防冻液乙二醇或丙二醇来降低冷却液的冰点 1.乙二醇是无色略有甜味的粘性液体，沸点为197摄氏度，可以与任何比例混合 2.丙二醇溶液，也可以与冷却水按一定比例混合形成混合液，常加入防腐剂、着色剂。防冻液成分第二节 水 冷 系 一、水冷系的组成水冷却系是以水作为冷却介质，把发动机受热零件吸收的热量散发到大气中去。目前汽

5、车发动机上采用的水冷系大都是强制循环式水冷系，利用水泵强制水在冷却系中进行循环流动。水冷却系的组成：水套，水泵，散热器，导风圈，水管，水温表，感温器，节温器，百叶窗等。其中最主要的三大部件是：散热器，水泵，风扇。一、水冷系组成水泵节温器补偿水桶（CA1091）散热器风扇水套水温表分水管（492Q）百叶窗 水冷系由散热器、水泵、风扇、冷却水套和温度调节装置等组成。 强制式水冷系组成 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。小循环大循环节温器大循环

6、路线小循环路线冷却水大小循环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

7、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，此时一部分水进行大循环，而另一部分水进行小循环。第三节、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。上水箱散热器盖下水箱散热器芯出水管口进水管安装处散热器（水箱）1、功用：散热、盛水2、构造：上、下水室散热器芯：管片式、管带式（6102）散热器盖：复式活门闭式水冷系膨胀水箱作用：密封冷却系统，减少了冷却液的散失，使冷却系统内水、气分离，保持压力稳定。避免空气不断进入，给冷却系

8、统内部造成氧化、穴蚀。材料：塑料散热器的材料黄铜铝结构：常用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 散热器盖 汽车上广泛采用闭式水冷系，该水冷系的三热气盖具有空气蒸汽阀，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 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

9、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。补偿水桶目前大多数发动机都采用了防冻液作为冷却液。防冻液冰点很低，可避免冬季使用中因结冰而导致散热器、缸体和缸盖被胀裂的现象；防冻液的沸点也要比水高，更有利于发动机的正常工作。为防止防冻液的损失，冷却系设置了补偿水桶，对散热器内的防冻液起到自动补偿的作用。补偿水桶设置于散热器一侧，通过橡胶水管与散热器加水口处的出气口相连。当冷却液受热膨胀至散热器

10、盖的蒸气阀打开时，部分冷却液随着高压蒸气通过水管进入补偿水桶；而当温度降低、散热器内产生真空时，补偿水桶内的冷却液及时回流散热器。 1-散热器盖 2-上贮水室 3-导风罩 4-散热器总成5-下贮水室 6-散热器出管 7-散热器进水管 8-补偿水桶 2、水泵 水泵的作用 对冷却水加压，使之在冷却系中循环流动。 汽车上广泛使用离心式水泵。它具有结构紧凑、泵水量大及因故障而停止工作时，不妨碍水在冷却系内部自然循环等优点。离心式水泵1、作用：对水加压，强制水的循环2、泵水原理（离心式）叶轮旋转，边缘甩水，中心真空吸水3、离心式水泵构造泵壳：进水口与旁 通口、出水口（492Q在水泵支架上）检视孔泵轴、叶

11、轮与轴承水封：胶木垫、橡胶水封（6102Q为陶瓷-石墨水封）弹簧 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。3、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，

12、布置方便。因而在车用发动机上得到了广泛的应用。风扇 对空气产生吸力，使之沿轴向流动 结构：由前盖、壳体、主动板、从动板、阀片、主动轴、双金属感温器、阀片轴、轴承、风扇等组成。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。 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。可调节支架风扇的驱动V带张紧装置风扇离合器 作用： 风扇是发动机功率的消耗者，最大时约为发动机功率的10%。为了降低

13、风扇功率消耗，减少噪声和磨损，防止发动机过冷，降低污染，节约燃料，多采用风扇离合器。 4、节温器蜡式节温器皱纹筒式节温器功用：自动控制水流量和循环路线，调节水温分类 蜡式：可靠寿命长 皱纹筒式：可靠性差，工艺复杂冷却系工作原理变更水的循环路线（节温器） 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。推杆弹簧主阀门石蜡胶管外壳1、蜡式节温器 构造壳与支架 、阀门、膨胀筒:橡胶、芯、感应体、石蜡 工作原理89 液体石蜡体积大 主阀开 水流散热器大循环7689 副阀渐关

14、主阀渐开 大小循节温器结构与工作原理 节温器分蜡式节温器与折叠式节温器两种。蜡式节温器又分单阀型与双阀型，如图7-16所示是东风EQ6100-1型发动机单阀型蜡式节温器结构示意图。推杆3的上端固定于支架1的中心处，下端插入胶管5的中心孔中。胶管与节温器外壳7之间形成的腔体内装满精致石蜡4。常温时，石蜡呈固态，弹簧8将主阀门2推向上方，使之压紧在阀座上，主阀门关闭，副阀门6上移而开启，来自发动机气缸盖出水口的冷却水，经水泵又流回气缸体水套中，进行小循环冷却方式。当发动机水温低于76c时，节温器主阀门关闭，副阀门打开，冷却水不流经散热器，只是在水套与水泵之间循环，称为发动机的小循环冷却方式，可加快

15、冷起动后暖机过程。当发动机水温升高时，石蜡逐渐变成液态，其体积膨胀，迫使胶管压缩，而对推杆锥状端头产生向上举力，但推杆上端固定，因此其反作用力迫使胶管、节温器外壳向下移动，主阀门逐渐开大，副阀门逐渐关小。当发动机水温高于76c时，主阀门开启，水温超过86 c时，主阀门完全打开，副阀门完全关闭。此时来自气缸盖出水口的冷却水沿出水管全部进入散热器，称为发动机的大循环冷却方式。小循环大循环 当水温低于358K时，主阀关，副阀开 小循环。 当水温高于358K时低于378K时，主阀渐开，副阀渐关 大小循环同时进行。 当水温高于378K时，主阀全开，副阀关 大循环。蜡式节温器工作情况2、皱纹筒式节温器1、

16、构造：壳与支架、主副阀门、皱纹筒2、工作原理83 主阀门开 副阀门关 大循环7083 主阀门渐开 副阀门渐关 大小循环 一般水冷系的冷却水都是由机体流进，从气缸盖流出。大多数节温器布置在气缸盖出水管路中，如前所述。这种布置方式的优点是结构简单，容易排除水冷系中的气泡。其缺点是节温器在工作时会产生振荡现象。例如，在冬季起动发动机时，由于冷却水温度低，节温器关闭。冷却水在进行小循环时，温度很快升高，节温器开启。与此同时，散热器内的低温冷却水流入机体，使冷却水又冷了下来，节温器重新关闭，等到冷却水再度升高，节温器又再次打开，直到全部冷却水的温度稳定之后，节温器才趋于稳定不再反复开闭。这种现象称为节温

17、器的振荡现象。当出现这种现象时，将增加汽车的燃油消耗量。 节温器损坏（如节温器壳体破损）时会导致乙醚或石蜡漏失，发动机会因过热而开锅。此外，发动机过热的原因也可能是驱动水泵叶轮旋转的冷却风扇皮带出现打滑现象，造成水泵、冷却风扇的工作能力下降，需要经常调整。 发动机因过热而开锅时，切不可将散热器盖马上打开补充冷却水，因为密封加压的强制循环水冷系的压力高于环境大气压力，冷却系中冷却水的沸点高于100c，如果立刻将高于100c的冷却系压力降低至环境大气压力，冷却系中的热水立即沸腾，大量的热蒸汽涌出会烫伤人。5、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

18、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（2）风扇离合器的类型硅油风扇离合器：利用一定温度时，硅油体积变化带动离合器结合。机械式风扇离合器：利用记忆弹簧的形状记忆效应及其一定温度时形状变化。电磁风扇离合器：达到一定温度时，水温感应开关的电路接通，离合器结合。1）硅油风扇离合器 构造：壳体与前盖、主、被动板（进、回油孔）、阀片与感温器 工作原理a.温度低，感温器不变阀片不动，进油孔关工作腔无油，

19、离合器分离；b.温度高，感温器变形阀片转动，进油孔开工作腔进油，离合器接合。2）电磁风扇离合器1、构造：主动部分：电磁壳体、线圈、滑环、摩擦片从动部分：衔铁、风扇轮毂2、工作原理a.水温低线圈断电 电磁壳体不吸衔铁 离合器分离；b.水温高线圈通电 电磁壳体吸住衔铁 离合器接合（3）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。（4）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，使发动机在适宜的温度下工作。第四节 风 冷 系

20、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发到大气中去，以保证发动机在最有利的温度范围内工作。一、工作机理：二、结构 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。风冷却系统 第五节 变速器机油冷却器一、采用的原因： 在自动变速器中，机油因工作频繁而过热，则会降低变速器的性能，甚至造成变速器损坏。所以，在装有自动变速器的汽车中必须装置变速器机油冷却器。二、构造： 实际上就是一根冷却管。三、位置及冷却： 置于散热器的出水室内，由冷却液对流过冷却管的变速器

21、机油进行冷却。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冷却强度的调节：方法有：改变通过散热器的空气的流量和改变冷却水的流量。1、改变通过散热器的空气流量：利用百叶窗和各种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：在散热器前面，由驾驶员控制，冷天时，先关闭发动。水温升的快。（）、风扇离合器：2、改变通过散热器的冷却水的流量：节温器有：折叠式、蜡式。（）、折叠式：发动机过热的诊断参考程序 冷却系一般性检测第四节 水冷却系常见故障的诊断与排除3.1.1 现象发动机的冷却液充足,但在行驶中冷却液温度超过363K，直至沸腾（

22、谷称“开锅”）；或运行中冷却液在363K以上，如一停车，冷却液立刻沸腾。 3.1.2 原因 主要原因有两个方向：首先是冷却系的散热能力下降，其次是发动机产生的热量增加。冷却系主要故障是发动机过热。过热现象主要有：冷却液充足但发动机过热，冷却液不足引起发动机过热，发动机突然过热等。3.1 冷却液充足但发动机过热 冷却系本身的原因有：百叶窗开度不足。风扇皮带太松或因油污面打滑。散热器出水管老化吸瘪或内脱层堵塞。冷却风扇装反，或风扇规格不对。电动风扇不转，或硅油风扇离合器损坏，使风扇不转或转速过低。节温器失效，使冷却液大循环受阻。水套水垢沉积过多，或分水管堵塞，分水不畅。散热器内芯管堵塞，或散热片倾

23、倒过多。水泵损坏。气抽屉垫烧穿，或缸盖出现裂缝，使高温气体进入冷却系。其他系统的原因有：点火时间过迟。混合气过浓或过稀燃烧室积炭过多。发动机机油量不足，或机油散热器工作不良。汽车使用条件的影响（如道路、气候、风向和负荷等）。3.1.3 故障诊断与排除方法（1）先检查百叶窗是否开度不足。若开度足够，再检查风扇的转动情况及风扇皮带是否打滑。如风扇不转或转速太低，可调整风扇皮带松紧度，或检查硅油风扇离合器，或检查风扇电机及温控开关的好坏，若损坏则应更换新件。（2）若风扇转动正常，再用手分别感觉散热器和发动机的温度。若散热器温度低，而发动机温度高，说明冷却液循环不良。应检查散热器出水胶管是否被吸瘪，或

24、胶管内壁有脱层堵塞，若胶管被吸瘪应更换新管。（3）如散热器出水良好，再拆松散热器进水管，起动发动机试验，冷却液应有力排出。否则，说明水泵或节温器有故障。或进一步拆下节温器试验，若散热器的进水管仍不排水，则说明水泵有故障；若拆下节温器后，散热器的进水管变得排水有力了，则故障就在节温器，应换用新件。（4）检查散热器各部温度是否均匀。如果冷热不均，说明散热器内部芯管有堵塞或散热片倾倒过多。（5）检查发动机各部温度是否均匀。如发动机的后端温度高于前端，则说明分水管已损坏或堵塞，应换用新件。（6）若以上检查正常，在冷却液温度过高的同时，发动机动力明显下降，并从散热器的加水口处涌出高温气体或从排气管处排出

25、水蒸汽，则就检查气缸垫是否烧坏。（7）对于长期未清洗水垢的发动机，若出现过热无法排除时，应考虑水套内积垢太多，可采用化学溶剂法清洗水垢。（8）此外，还应检查是否由其他系统的原因引起过热。（9）若发动机及冷却液温度正常，冷却液位也正常，而水温表指示水温过高，或水温过高报警灯点亮，则为水温表、报警灯电路或元件故障。3.2 冷却液不足引起发动机过热3.2.1 现象发动机冷却系容纳不了规定的冷却液量，或在运行中冷却液消耗异常，使发动机过热。3.2.2 原因（1）冷却水套或散热器积垢过多或堵塞。（2）散热器漏水。（3）散热器盖的进、排气阀失效。（4）水泵水封不良或叶轮密封垫圈磨损过甚而漏水。（5）冷却系

26、其他部位漏水。（6）气缸垫水道孔与气缸相通。（7）个别进气通道破裂漏水。（8）气门室内壁破裂漏水。3.2.3 故障诊断与排除方法（1）在发动机运转时，首先检查冷却系外部是否漏水，可通过紧固排除漏水部位。（2）水泵泄水孔漏水，常被误认为散热器出水管漏水，可用一干燥洁净木条伸到水泵的泄水孔处，若木条上有水，则说明水泵漏水。（3）若外部不漏水，则应考虑为冷却系内部漏水。若发动机运转时，排气管排出大量的水蒸汽，或拔出机油尺发现机油中有冷却液，则为水套破裂或气缸垫水道孔破损，致使冷却液漏入曲轴箱、气缸内或进、排气道内。3.3 发动机突然过热3.3.1 现象冷车起动后，发动机冷却液温度迅速升高而产生沸腾现

27、象或汽车行驶中发动机突然过热。3.3.2 原因（1）风扇皮带断裂。（2）水泵轴与叶轮脱转。（3）冷却系严重漏水。（4）节温器主阀门脱落致使冷却液不能进行大循环。（5）气缸垫烧穿，或缸盖出现裂缝，高温气体进入冷却系。3.3.3 故障诊断与排除方法若汽车在行驶中发动机突然过热，且冷却液沸腾后，切莫使发动机立即熄火，应怠速运转散热5min，待冷却液温度下降后，再补加冷却液。（1）首先检查冷却液数量是否充足，再检查风扇是否转动。若风扇停转，应察看风扇皮带是否断裂；硅油风扇离合器或电磁式风扇离合器是否损坏；若为电动风扇，应检查冷却液温度开关、风扇电机及其电路是否损坏。（2）若风扇运转正常，冷却液数量足够，可用手感觉散热器和发动机的温度，如发动机温度很高，而散热器温度很低，说明水泵损坏或节温器失灵。（3）若冷态发动机起动后，水箱口立即向外溢水并排出大量气泡，呈现冷却液沸腾状态，多为气缸套、气缸盖出现裂纹或气缸垫烧蚀，使高温高压气体窜入水套。此时，应分解缸盖、缸体，焊修裂纹或更换气缸套、气缸垫。发动机过热的诊断参考