汽车发动机构造与维修项目六

汽车发动机构造与维修项目六项目六冷却系统的构造与维修任务二诊断与维修冷却系统的故障任务一认识冷却系统任务三水冷系统的故障诊断汽车发动机构造与维修一、冷却系统的作用不论何种形式的冷却系统，除能满足发动机在最大热负荷情况下的冷却外，还必须能在发动机各种工况下，对冷却强度进行调节，以维持发动机的正常工作温度，保证发动机的正常工作，这就是发动机冷却系统的作用。任务一

认识冷却系统汽车发动机构造与维修按冷却介质不同，发动机的冷却系统可分为水冷系和风冷系两种。水冷系：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，如图所示。风冷系：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。汽车发动机构造与维修水冷系的冷却效果好，布置紧凑，使用方便，噪声小，应用广泛。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。汽车发动机构造与维修风冷系冷却效果差，噪音大，功耗大，现已基本被淘汰。三、冷却系统的组成和工作原理1．冷却系统的组成水冷系一般由散热器、水泵、水管、水套、节温器、散热器、百叶窗、膨胀水箱、冷却液温度表和风扇等组成，如图所示。汽车发动机构造与维修桑塔纳汽车发动机的冷却系统。汽车发动机构造与维修2．冷却系统的工作原理发动机的冷却系统为强制冷却系，即通过水泵的作用，提高冷却液的压力，强制冷却液在发动机水套和散热器中循环流动。水套直接布置在气缸的周围，利用冷却液吸收水套周围的热量，冷却液流到散热器后，将热量传给散热片，使之被流经散热器的空气带走，经过冷却后的冷却液再进入水套。如此不断循环进行散热，以保持发动机的最佳工作温度。汽车发动机构造与维修3．冷却系统的循环水路为了保证发动机在不同负荷、不同转速和气候条件下能够保持正常的工作温度，发动机冷却系的冷却液循环方式及路线是随着发动机工作温度的变化而改变的，它由装在缸盖出水管或水泵进水管上的节温器进行控制。汽车发动机构造与维修（a）小循环

（b）大循环水冷系有大循环和小循环两种循环方式，如图所示。当发动机温度较低时，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→水泵，进行小循环。当温度达到80℃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。汽车发动机构造与维修4．水冷系强度调节装置

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。汽车发动机构造与维修四、水冷系统的主要部件1．发动机水套水套就是在水冷发动机的气缸盖和气缸体中都铸造出来的贮水和连通的夹层空间，使水得以接近受热零件，并可在其中循环流动。水套主要由分水管和喷水管组成。水套中的分水管能使冷却液均匀流到各缸，从而使多缸发动机的各气缸冷却强度均匀。水套中的喷水管用于强制冷却排气门，如图所示。汽车发动机构造与维修2．水泵（1）水泵的功用水泵的作用是对冷却液加压，强制冷却液在冷却系统中循环流动。水泵常安装在发动机前端，由发动机曲轴通过三角皮带驱动。汽车发动机构造与维修（2）离心式水泵的工作原理离心式水泵的工作原理如图所示。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，冷却液就通过出水管被压入发动机缸体水套中。如此连续不断地工作。水泵的动力由曲轴带轮经V形带传至风扇带轮，再通过凸缘带动水泵轴和水泵叶轮转动。汽车发动机构造与维修3．散热器（1）散热器的功用

散热器也称为水箱，其功用是将冷却液从水套内吸收的热量传递给外界空气，使冷却液降温，并为冷却系统储存一定量的冷却液。（2）散热器的结构

散热器主要由上储水室、下储水室、散热器芯管、散热器盖等部分组成，如下图所示。汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修现代汽车中的闭式水冷系广泛采用具有蒸气阀和空气阀的散热器盖，如图（a）所示。当散热器内部压力大于规定值时（一般为0.026～0.037MPa，某些轿车可达0.1MPa），蒸气阀打开，蒸气及冷却液由蒸气排出管流出，如图（b）所示。4．散热器盖1—散热器盖；2—上密封衬垫；3—压力阀弹簧；4—下密封衬垫；5—空气阀；6—蒸气阀；7—加冷却液口上密封面；8—加冷却液口；9—加冷却液口下密封面；10—溢流管汽车发动机构造与维修当发动机停止工作，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（冷却系中产生的真空度值约为0.01～0.02MPa），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，如图（c）所示。5—空气阀；汽车发动机构造与维修5．冷却液补偿装置（1）补偿水箱补偿水箱也称储液罐或副水箱，主要用于减少冷却液的损失。它是一个塑料小箱，用软管连接到散热器的蒸气导出口，对散热器内的冷却液起到自动补偿作用。（2）膨胀水箱膨胀水箱除具备补偿水桶的功能外，还具有水气分离的功能，一根软管通散热器盖，另一根通水泵的进水管。汽车发动机构造与维修6．节温器（1）节温器的功用和类型节温器安装在冷却液的循环通路中，它可根据发动机负荷的大小及冷却液温度的高低来改变冷却液的流动路线及流量，自动调节冷却系的冷却强度，使冷却液温度保持在最适宜的范围内。目前汽车发动机上广泛采用蜡式节温器，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。汽车发动机构造与维修（2）节温器的构造

按结构不同，节温器可分为蜡式、双金属式和折叠式，目前多数发动机采用蜡式节温器，如图所示。汽车发动机构造与维修（3）节温器的工作原理节温器的工作原理如图。①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。②温度升高后，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。汽车发动机构造与维修7．风扇风扇安装在发动机与散热器之间，其功用是将空气吸进散热器并吹向发动机外壳，加快降低散热器中水的温度，同时使发动机外壳及附件得到适当冷却。冷却风扇有机械驱动冷却风扇和电机驱动冷却风扇两种。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。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，其中硅油式应用最多。汽车发动机构造与维修8．百叶窗由于节温器的存在，在冬季冷车起动后的热车过程中，或在严寒冷却液温度较低时，水只进行小循环，水在散热器内有冻结的危险。为此，需在散热器前安装百叶窗作为挡风装置，用来调节流过散热器的空气流量，及冷却液的冷却强度，使发动机保持在狭窄的正常温度范围内，并保持机罩内的正常温度不低于20℃，改善燃油的气化条件，减少排气污染。百叶窗由许多片活动挡板组成，安装在散热器的前面，有垂直安装的，也有水平安装的。百叶窗的开度通过一套操纵机构由驾驶员控制，有些汽车采用调温器来自动控制百叶窗的开度。汽车发动机构造与维修任务二

诊断与维修冷却系统的故障一、检查和更换冷却液1．发动机冷却液的液面检查检验冷却液容器中冷却液的水平面是否处于标记F及L之间。如果发动机冷却液水平面低于标记L，应拆开散热器盖，添加冷却液。汽车发动机构造与维修2．发动机冷却液的更换发动机冷却液更换的具体步骤如下：①拆卸下散热器盖。②拆卸下散热器排放塞。③将冷却液排放入一个容器中。④用清水冲洗冷却系统，直到全部有色的痕迹均消失。⑤使冷却系统彻底排空。⑥紧固散热器排放塞。⑦向冷却液容器内注入冷却液，达到“满”标记。⑧牢固旋紧散热器盖。汽车发动机构造与维修⑨起动发动机，令其怠速，直至冷却扇运行。⑩发动机经过预热之后，执行下列操作：a．以2500r/min的转速运行发动机5min。b．以3000r/min的转速运行发动机5

s之后，回到怠速。c．重复执行步骤b若干次。d．发动机怠速，保持1min。汽车发动机构造与维修⑪关闭发动机，等待其冷却。⑫拆掉散热器盖。⑬检查冷却液液面。如果冷却液液面过低，则重复执行第⑥～⑨步骤。⑭安装散热器盖。⑮检查冷却液的泄漏情况。如果不符合技术规范要求，则对散热器盖进行维修或者更换。汽车发动机构造与维修3．发动机冷却液泄漏情况的检查检查发动机冷却液泄漏情况的具体步骤如下：①检查冷却液液面。②拆去散热器盖。③清洁散热器顶部管子以及散热器盖安装表面。④将散热器盖检验器连接到冷却液储存容器的填充口处。⑤向散热器充入规定值的压强（127kPa），如图所示。汽车发动机构造与维修⑥检验压强是否恒定。a．如果压强无法保持恒定，则应检查系统是否存在冷却液泄漏的情形。b．如果发生冷却液从顶部管子泄漏的故障，则更换顶部管子及其夹子。c．如果冷却液从散热器主体部位（如填缝部位）发生泄漏，则必须更换散热器。汽车发动机构造与维修二、检查散热器盖检查散热器盖的具体步骤如下：①清洁散热器盖降压阀以及密封部件。②检查散热器盖的密封部位是否存在裂纹或者翻卷现象。③如果散热器盖不符合要求，则进行更换。汽车发动机构造与维修④在散热器盖检验适配器内注满水或

发动机冷却液，将散热器盖安装到适配器上，如图所示。⑥如果压强不符合技术规范要求，则更换散热器盖。⑤向下夹住散热器盖，逐渐加压。检验压强在技术规范（113～142kPa）之内是否能保持10s。汽车发动机构造与维修三、散热器的拆卸和安装散热器的拆卸和安装如图所示，具体步骤如下。①断开负极电瓶线。②排放发动机冷却液。③拆去发动机冷却扇。④拆去输油管。⑤断开温度传感器接线。⑥如装备有自动变速器，拆下自动变速器的两根冷却软管。1—水管；2—散热器⑦拆下散热器上支架和散热器或散热器/风扇总成。⑧按照与拆卸次序相反的次序进行安装。⑨重新注满发动机冷却液。⑩检查发动机冷却液的泄漏情况。汽车发动机构造与维修四、节温器的检查节温器的常见故障有三点：①开启和全开的温度过高，甚至不能开启，造成冷却水不能有效地进行大循环，致使发动机过热；②节温器关闭不严，造成发动机升温缓慢，发动机过冷；③节温器性能衰退，在这个过程中，主阀门的开度将逐渐减小，造成进入大循环的冷却水流量减少，冷却系将逐渐过热。汽车发动机构造与维修如图（a）所示，将节温器浸入水中，慢慢将水加热，检查阀门开启温度，阀门的开启温度应为80～84℃。如果阀门的开启温度不符合规定，则应更换节温器。检查节温器阀门升程，阀门升程在95℃时至少为8mm或更多，如图（b）所示。（a）水加热法检测节温器（b）节温器阀门升程在节温器处于较低温度（低于40℃）时，检查阀门是否完全关闭。如不能完全关闭，则应更换节温器。汽车发动机构造与维修五、水泵的检修1．泵壳的检修先检查泵壳和带轮有无损伤。如果泵壳有裂纹，可进行焊接或更换。壳与盖接合面如果变形大于0.05mm，应予以修平。轴承座孔由于压入、压出轴承使座孔磨损而不能使用的，可用镶套的方法修复或更换。汽车发动机构造与维修2．水泵叶轮的检修检查水泵叶轮的叶片是否有破损，若叶片破损，应予焊修或更换。3．水泵轴的检修检查水泵轴是否有弯曲和轴颈磨损等。如果水泵轴弯曲大于0.05mm，应冷压进行校正；轴颈磨损严重时应予更换。4．水封装置的检查如果水泵泄水孔漏水，则为水封密封不严。如果胶质水封磨损或变形，应予以更换。注意：水封密封圈可翻面使用。汽车发动机构造与维修5．水泵装合后的检验水泵装合后，先用手转动皮带轮，泵轴转动时应无卡滞现象，叶轮与泵壳之间应无碰擦感觉。最后在试验台上按原厂规定进行压力——流量试验。例如，解放CA6102型汽油机水泵转速为2000r/min时，水泵流量应不少于140L/min，压力不得低于0.04MPa；当转速为3300r/min时，水泵流量应不少于240L/min，压力不得低于0.121Mpa。汽车发动机构造与维修六、维修案例解决方法：先要更换最容易更换的部件，即冷却液温度传感器或开关。此时，这些冷却液传感器或开关可能工作不正常。尽管传感器或开关显示“太热”，但发动机的温度可能是正常的。测试该传感器，如果有问题，则更换冷却液传感器或开关，消除故障。汽车发动机构造与维修①一辆行驶了7000多千米的轿车有点过热。仪表板上有一个“hot”（过热）指示灯。当在公路上以90km的速度行使时，该指示灯点亮，然后熄灭。若发动机没有损失功率且冷却液是充足的，如何解决？解决方法：冷却液冷却时会收缩。溢流装置中一般有充足的冷却液，即使在低温下，也可以保持散热器是满的。但若没有溢流装置，冷却液收缩时，空气将进入散热器中。散热器因接触空气而被氧化生成铁锈。铁锈在冷却液的冲刷作用下会剥落，进入冷却液中。冷却液中的铁锈会导致水泵水封和轴承磨损。最好的解决办法是买一个溢流装置装到冷却系统上，保持溢流装置注满到罐上的标记处。汽车发动机构造与维修②一台发动机的防冻液中有铁锈，防冻液看起来是棕色的且水泵轴承保持不转。由于这辆车较旧，所以没有溢流装置。问题可能出在哪里呢？桑塔纳轿车JV发动机冷却系的循环水路如图所示。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，还专门设置了热敏开关、电动散热风扇和冷却液位报警灯等。③桑塔纳轿车JV发动机冷却系循环水路实例分析。汽车发动机构造与维修该冷却系统的特点如下：a．当冷却液温度在85℃下时，冷却液进行小循环；当温度达85℃时，节温器开始打开；当冷却液温度达105℃时，节温器全开，冷却液进行大循环。b．热敏开关控制电动双速散热风扇，当冷却液温度为93～98℃时，热敏开关的低温部分开关合上，风扇以1600r/min转速旋转；当冷却液温度为99～105℃时，热敏开关的高温部分开关合上，风扇以2400r/min转速旋转。c．当冷却液液面过低时，液位报警灯点亮。汽车发动机构造与维修1．故障现象一、冷却液消耗引起发动机过热①发动机冷却系统容纳不了规定的冷却液量。②运行中冷却液消耗异常，使发动机过热。任务三水冷系统的故障诊断汽车发动机构造与维修2．故障原因①散热器漏水、积垢过多或堵塞；散热器盖的进、排气阀失效。②冷却水套积垢过多或堵塞。③水泵水封不良或叶轮密封垫圈磨损过甚而漏水。④冷却系统其他部位漏水。⑤个别进气通道破裂漏水。⑥气缸垫水道孔与气缸相通。⑦气门室内壁破裂漏水。汽车发动机构造与维修3．故障诊断与排除①发动机运转时，首先仔细检查冷却系统外部是否漏水，可通过紧固紧固件排除漏水部位。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，则说明水泵密封不严而漏水。③若外部不漏水，则应考虑冷却系统内部是否漏水。若发动机运转时，排气管排出大量的冷却液蒸气，或拔出机油标尺发现机油中有冷却液滴，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。汽车发动机构造与维修1．故障现象一、冷却液充足但发动机过热发动机的冷却液充足，但在行驶中冷却液温度超过363K（轿车稍高，超过373K），直至沸腾（俗称“开锅”）；或运行中冷却液温度在363K以上，如一停车，冷却液立刻沸腾。汽车发动机构造与维修2．故障原因引起此故障的原因除去点火时间过迟、混合气过浓或过稀、燃烧室积炭过多、发动机机油量不足、机油散热器工作不良、汽车使用条件之外，冷却系统方面的原因有两个，即冷却系统的散热能力下降和发动机产生的热量增加。汽车发动机构造与维修冷却系统本身的具体原因如下：①百叶窗开度不足。②冷却风扇装反或规格不对；风扇皮带太松或因油污而打滑；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。③散热器出水管老化吸瘪或内壁脱层堵塞；散热器内芯管堵塞，或散热片倾倒过多。④节温器失效，使冷却液大循环受阻。⑤水泵损坏。⑥机体水套水垢沉积过多，或分水管堵塞，分水不畅；气缸垫烧穿，或缸盖出现裂缝，使高温气体进入冷却系统。汽车发动机构造与维修3．故障诊断与排除①首先检查百叶窗开度是否正常。若开度足够，再检查风扇的转动情况及风扇皮带是否打滑。如果风扇不转或转速太低，可调整风扇皮带的松紧度，如图所示。若开度风扇皮带和其他皮带及张紧轮之间的连接关系，可用拇指按压风扇皮带来确定，即用10～15N的力，能够下压29～49mm的距离。然后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，应更换新件。汽车发动机构造与维修②如果风扇转动正常，再用手小心分别感觉散热器和发动机的温度。若发动机温度高，而散热器温度低，说明冷却液循环不良，应检查散热器出水胶管是否被吸瘪。若胶管被吸瘪，应更换新管。③如果散热器出水良好，则拆下散热器进水管，起动发动机试验，冷却液应排出有力。否则，说明水泵或节温器有故障。进一步拆下节温器试验，若散热器的进水管仍不排水，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。汽车发动机构造与维修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，说明分水管已损坏或堵塞，应换用新件。⑥若以上检查都正常，而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水蒸气，则应检查气缸垫是否烧坏。汽车发动机构造与维修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。汽车发动机构造与维修1．故障现象三、发动机突然过热冷车起动后，发动机冷却液温度迅速升高而产生“开锅”现象或汽车行驶中发动机突然过热。2．故障原因①风扇皮带断裂。②水泵轴与叶轮脱转。③节温器主阀门脱落，致使冷却液不能进行大循环。④机体气缸垫烧穿，或缸盖出现裂缝，高温气体进入冷却系。⑤冷却系本身严重漏水。汽车发动机构造与维修3．故障诊断与排除①首先检查冷却液液面高度，看体积量是否充足；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和太松弛；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，冷却液体积量足够，可用手小心感觉散热器和发动机的温度，如发动机温度烫手，而散热器温度很低，说明水泵损坏或节温器失灵。汽车发动机构造与维修③若冷态发动机起动后，水箱注液口立即向外溢出冷却液并排出大量气泡，呈现冷却液“开锅”状态，多为气缸套、气缸盖出现裂纹或气缸垫烧蚀，