《汽车发动机构造与维修》-项目五

任务５-１冷却系统水温过高故障的检测与维修在检测发动机冷却系统之前，我们必须熟知冷却系统的基本结构，了解发动机冷却系统的工作原理和冷却系统主要部件的检修方法。一、发动机冷却系统概述冷却系统的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。发动机工作时，汽缸内的气体温度高达１７２７℃~２５２７℃，若不及时冷却，将造成发动机零部件温度过高，尤其是直接与高温气体接触的零件，会因受热膨胀影响正常的配合间隙，导致运动件受阻甚至卡死。此外，高温还会造成发动机零部件的机械强度下降，使润滑油失去作用等。下一页返回任务５-１冷却系统水温过高故障的检测与维修发动机的冷却系统有风冷和水冷之分，如图５-１所示。以空气为冷却介质的冷却系统称为风冷系ꎻ以冷却液为冷却介质的称为水冷系。现代汽车冷却系统主要以水冷系为主。汽车发动机的冷却系统为强制循环水冷系，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。冷却系统一般由水泵、散热器、节温器、冷却风扇、风扇控制机构、水套、膨胀水箱、温度指示器及报警灯等组成，如图５-２所示。在冷却系统中，有两个散热循环:一个是冷却发动机的主循环，另一个是车内取暖循环。这两个循环都以发动机为中心，使用同一冷却液。主循环中包括了两种工作循环，即“冷车循环”(小循环)和“正常循环”(大循环)。上一页下一页返回任务５-１冷却系统水温过高故障的检测与维修冷车着车后，发动机渐渐升温，冷却液的温度还无法打开系统中的节温器，此时进行小循环。随着发动机温度的上升，冷却液温度升到了节温器的开启温度(通常在８０℃后)，冷却循环开始了大循环。二、发动机冷却系统主要部件的构造发动机冷却系统如图５-３所示。１.水泵水泵的作用是对冷却水加压，强制冷却水在冷却系统中循环流动。现代汽车通常采用离心式水泵。水泵一般在机体外安装，靠曲轴的旋转运动通过传动带驱动；也有装在机体内(内藏式)单独驱动的。水泵的结构如图５-４所示。上一页下一页返回任务５-１冷却系统水温过高故障的检测与维修２.节温器节温器根据冷却水温度的高低自动调节进入散热器的水量，改变水的循环范围，以调节冷却系统的散热能力，保证发动机在合适的温度范围内工作。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ꎻ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。节温器安装在冷却水循环的通路中(一般安装在汽缸盖的出水口)，汽车发动机广泛采用蜡式节温器，如图５-５所示，节温器推杆的一端固定于支架的中心处，另一端插入胶管的中心孔中。胶管与节温器外壳之间形成的腔体内装有精制石蜡。上一页下一页返回任务５-１冷却系统水温过高故障的检测与维修常温时，石蜡呈固态，阀门压在阀座上，这时阀门关闭了通往散热器的水路，来自发动机缸盖出水口的冷却水经水泵流回汽缸体水套中进行小循环，如图５-６(ａ)所示。当发动机水温升高时，石蜡逐渐变成液态，体积随之增大，迫使橡胶管收缩，从而对推杆上端头产生向上的推力。由于推杆上端固定，故推杆对橡胶管、感应体产生向下的反推力，阀门开启。当发动机水温达到规定温度以上时，阀门全开，来自汽缸盖出水口的冷却水流向散热器，进行大循环，如图５-６(ｂ)所示。３.散热器１)散热器的功用:使水套中出来的热水得到迅速冷却，以保持发动机的正常水温。上一页下一页返回任务５-１冷却系统水温过高故障的检测与维修冷却液经过散热器后，其温度可降低１０℃~１５℃。一般用铜或铝制成，在散热器后面装有风扇与散热器配合工作。散热器主要由上储水室、散热器芯、下储水室和散热器盖等组成，如图５-７所示。２)散热器芯:由许多冷却管和散热片组成。散热器芯的构造形式有多种，常用的有管片式、管带式和板式三种。３)上储水室和下储水室:上储水室顶部有加水口，平时用散热器盖盖住，并装有进水软管，与发动机上出水管相连。下储水室有出水管，用软管与水泵进水口相连。一般在下储水室中还装有放水阀。上一页下一页返回任务５-１冷却系统水温过高故障的检测与维修由发动机出水管流出的温度较高的热水进入上储水室，经散热器冷却管散热冷却后流入下储水室，由散热器出水管流出后被吸入水泵。４)散热器盖:由压力阀和真空阀组成，均为单向阀。发动机正常状态时阀门均关闭，使冷却系统与大气隔开。当冷却系统内温度升高，蒸气压力升高到一定值时，压力阀弹簧受压缩，打开阀门[图５-８(ａ)]，以防止散热器胀裂ꎻ冷却系内压力稍高于大气压力(一般超过大气压２６％~３７％)，从而可提高冷却液沸点。当散热器内的压力继续降低，超过某一值时，真空阀开启[图５-８(ｂ)]，使外部空气进入散热器，以防止散热器内产生真空。上一页下一页返回任务５-１冷却系统水温过高故障的检测与维修(５)百叶窗:有些货车和大客车发动机在散热器前面装有百叶窗，其作用是通过改变吹过散热器的空气量来调节发动机的冷却强度，以保证发动机经常在适当的温度范围内工作。在发动机冷起动或暖车期间，冷却液的温度较低，这时将百叶窗部分或完全关闭，以减少吹过散热器的空气流量，使冷却液的温度迅速升高。４.膨胀水箱膨胀水箱多由透明材料(如塑料)制成。透过箱体可以直接方便地观察到液面的高度，无须打开散热器盖。它可把冷却系统变成永久封闭系统，减少了冷却液的损失，避免空气不断地进入，在该系统内造成氧化，使冷却系统中水、气分离，保持系统内压力稳定，提高水泵的泵水量。上一页下一页返回任务５-１冷却系统水温过高故障的检测与维修膨胀水箱上还有冷却液加注口和液位传感器，传感器用来监测冷却液位，低于“ＬＯＷ”时则报警。如图５-９所示，储水罐的上方有一根软管通大气，另一根软管与散热器的溢流管相连。当散热器内蒸汽压力升高到某一值时，其盖上的压力阀打开，冷却液通过压力阀和溢流管进入储水罐ꎻ当温度下降时，冷却液又从储水罐通过真空阀流回散热器内部，这样就可以防止冷却液的损失。同时，还可以消除冷却系统中的气泡，避免气泡影响传热和腐蚀金属。储水罐内部有两条液面高度标记线，液面高度应位于两条标记线之间，冷却液不足应及时添加。上一页返回任务５-２更换冷却液在更换发动机冷却液之前，我们必须熟知发动机冷却液的各项指标性能。冷却液是发动机冷却系统中最重要的工作介质，汽车常用的冷却液有水和加有防冻剂的防冻冷却液。它在发动机冷却系统中循环流动，将发动机工作中产生的多余热能带走，使发动机能以正常工作温度运转。当冷却液不足时，将会使发动机水温过高，而导致发动机机件的损坏。一旦发现冷却液不足，应该及时添加。冷却液从储液罐倒入，发动机前置的家用型轿车需要３~４Ｌ冷却液，而对于一款发动机中置或者后置的车，由于它们仍需要位于车头的水箱来为冷却系统散热，这些车所需要的冷却液要比发动机前置的汽车至少多一倍的量。下一页返回任务５-２更换冷却液１.水冷却液水冷却液是指直接用水作为冷却液，它具有简单、方便的优点。但是，水沸点低、易蒸发，需经常添加。冷却水最好选用软水，即含盐分少的水，如雨水、雪水、自来水等。否则，易在水套内形成水垢，从而降低汽缸盖和汽缸体的传热性能，使发动机过热。水在严寒的冬季易结冰，过夜必须放水否则会因为结冰时体积膨胀，造成胀裂汽缸体、汽缸盖的严重事故。现在在汽车发动机冷却系统中已经很少使用水冷却液了。２.防冻冷却液上一页下一页返回任务５-２更换冷却液防冻冷却液(图５-１５)由水、防冻剂、添加剂三部分组成，按防冻剂成分的不同可分为酒精型、甘油型和乙二醇型等类型的冷却液。乙二醇型冷却液是目前最好的冷却液，它用乙二醇作为防冻剂，并添加阻垢剂、缓蚀剂、抗泡沫剂等多种添加剂配制而成。这种冷却液具有沸点高、冰点低、挥发性小、冷却效率高、黏度小、流动性好、防腐、防垢和防沸等优点，是一种较理想的冷却液。乙二醇型冷却液中的乙二醇是扩大液体适应温度区间的核心成分，通过与水的融合，高浓度的冷却液可在－６０℃~１９７℃内不沸腾、不结冰，但这样的产品价格较高，所以，厂家会根据地区以及使用情况的不同来调整冷却液中乙二醇的添加比例。上一页下一页返回任务５-２更换冷却液不同品牌车型所使用的冷却液的颜色不同，有粉色的，还有蓝色的等，这些都是着色剂缔造的不同颜色效果，为了在冷却液发生泄漏时，可以更为醒目地被人所察觉，而颜色上的差异也会很醒目地区分出不同的产品。３.汽车发动机冷却液的选择针对乙二醇水基型发动机冷却液，汽车发动机冷却液的选择主要包括发动机冷却液防冻性的选择和产品质量选择。汽车发动机冷却液防冻性的选择原则是汽车发动机冷却液的冰点要低于环境最低温度１０℃左右，以确保在特殊情况下冷却液不冻结。ＪＴ225-１９９６«汽车发动机冷却液安全使用技术条件»推荐的使用范围见表５-１。上一页下一页返回任务５-２更换冷却液除此之外还要针对各种发动机具体结构特点选用冷却液种类，强化系数高的发动机，应选用高沸点冷却液ꎻ缸体或散热器用铝合金制造的发动机，应选用含有硅酸盐类添加剂的冷却液。另外，有一些汽车还为其发动机规定专用的冷却液，例如，上海桑塔纳发动机就要求使用大众公司特制的Ｇ１１冷却液。因此，要严格按照发动机使用说明书中的要求选用冷却液。发动机冷却液的冰点除极易受外界环境温度影响外，在一定浓度条件下，与冷却液中所加添加剂的类型和用量有很大关系。所以不同厂家生产的冷却液，虽然乙二醇浓度一样，但冰点可能有所不同。上一页下一页返回任务５-２更换冷却液上海桑塔纳、奥迪、红旗、捷达、皇冠３.０、凌志ＬＳ４００、奔驰５６０和凯迪拉克等轿车的发动机冷却液均推荐选用Ｇ１１防冻液与水的混合液，其冰点与Ｇ１１浓度的关系见表５-２，乙二醇调配浓度与冷却液冰点之间的关系见表５-３。４.汽车发动机冷却液使用注意事项１)冷却液在高温状态下长期使用后，必然会导致变质，从而使其性能下降，为此应定期更换冷却液。一般需每行驶４００００~５００００ｋｍ更换一次。２)如果发动机冷却系统原先使用的是水或换用另一种冷却液，在加入新的一种冷却液之前，务必将冷却系统冲洗干净。上一页下一页返回任务５-２更换冷却液３)不同牌号的冷却液不能混装混用，以免引起化学反应，破坏各自的综合防腐能力，用剩后的冷却液应在容器上注明名称，以免混淆。在使用后，若因冷却系统泄漏引起散热器液面降低时，应及时补充同一品牌冷却液。４)若购买的是浓缩冷却液，如乙二醇型浓缩冷却液，可以参照表５-３按比例添加适量的纯水，以配制出适合本地区气温的冷却液。５)乙二醇冷却液有毒，对肝脏有害，切勿吸入口中，皮肤接触后，应立即用水清洗干净。另外，这种冷却液中的亚硝酸盐防腐添加剂具有致癌性，废液不要乱倒，以免污染环境。上一页返回图５-１发动机冷却系