冷卻系構(gòu)造與維修課件

第七章冷卻系構(gòu)造與維修第一節(jié)冷卻系作用、組成和工作原理冷卻系統(tǒng)的作用

冷卻系統(tǒng)的主要作用是把受熱零件吸收的部分熱量及時(shí)散發(fā)出去，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。常見的冷卻方式有兩種：1）水冷方式：以冷卻液為介質(zhì)，熱量由機(jī)件傳給冷卻液，靠冷卻液的流動(dòng)把熱量帶走，再散發(fā)到大氣中去，使發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度降低，散熱后的冷卻液再重新流回到受熱機(jī)件處。適當(dāng)?shù)卣{(diào)解水路和冷卻的強(qiáng)度，就能保證發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作溫度。水冷卻系統(tǒng)目前在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上廣泛采用。2）風(fēng)冷方式：利用高速流動(dòng)的空氣直接吹過氣缸蓋和氣缸體表面，把熱量散發(fā)到大氣中去，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的范圍內(nèi)工作。冷卻系的組成見圖7-1。冷卻系由水泵、散熱器、冷卻液溫度調(diào)節(jié)及報(bào)警裝置等組成。①冷卻系主要部件有水泵、散熱器、補(bǔ)償水箱、發(fā)動(dòng)機(jī)水套、風(fēng)扇、水管和護(hù)風(fēng)圈等。②冷卻液溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置由節(jié)溫器、溫控開關(guān)、硅油風(fēng)扇等組成。③冷卻液溫度監(jiān)控裝置由冷卻液溫度傳感器和冷卻液溫度報(bào)警燈等組成。圖7-1水冷系統(tǒng)的組成圖7-2冷卻液循環(huán)的路線第二節(jié)冷卻系統(tǒng)機(jī)件的構(gòu)造和檢修

散熱器用導(dǎo)熱性好的材料制成組成：主要是由上貯水室、下貯水室和散熱器心(包括冷卻管和散熱帶)組成。上貯水室、下貯水室由散熱器心連接一起，并裝在框架內(nèi)(框架固定在車架上)?？蚣苌线€設(shè)有護(hù)風(fēng)圈，其目的是起到風(fēng)向?qū)Я髯饔玫?。下水箱的出水管接水泵的進(jìn)水口，上水箱的進(jìn)水管接缸蓋的出水口。散熱器上設(shè)有加水口，并用加水口蓋封閉。在下貯水室中一般還裝有放水閥。散熱器的作用是增大散熱面積及加速水的冷卻。冷卻液經(jīng)過散熱器后，其溫度可降低10～15℃，為了將散熱器傳出的熱量盡快帶走，在散熱器后面還裝有風(fēng)扇與散熱器配合工作。1)管帶式散熱器其中散熱帶與冷卻管相間排列。散熱帶呈波紋狀，為了提高散熱能力，在散熱帶上一般開有形似百葉窗的縫孔，用來破壞空氣流在散熱帶表面上附面層，從而提高散熱能力。2)管片式散熱器由許多冷卻管和散熱片組成。冷卻管是焊接在上、下貯水室之間的直管，是冷卻液的通道。圖7-4散熱器芯

(a)管片式散熱器芯；(b)管帶式散熱器芯

圖7-5散熱器蓋

(a)蒸氣閥開啟；(b)空氣閥開啟

膨脹水箱其多由半透明材料(如塑料)制成。透過箱體可以直接方便地觀察到液面的高度，無需打開散熱器蓋。作用：把冷卻系統(tǒng)變成永久封閉系統(tǒng)，減少了冷卻液的損失，避免空氣不斷地進(jìn)入，在該系統(tǒng)內(nèi)造成氧化、穴蝕，使冷卻系中水、氣分離，保持系統(tǒng)內(nèi)壓力穩(wěn)定，提高水泵的泵水量。

上部是一個(gè)較細(xì)的軟管與水箱的加水管相連，底部通過水管與水泵的進(jìn)水管相連接，通常位置至少高于散熱器。散熱器的滲漏一般發(fā)生在散熱管(芯管)與上、下水室連結(jié)的部位，如果滲漏不是十分嚴(yán)重時(shí)，可以用軟釬焊(焊錫)封閉、焊牢。同樣，散熱器上、下水室的腐蝕斑點(diǎn)也可用焊錫予以修補(bǔ)。

但是，在實(shí)際維修中更多的故障是散熱器芯管的損傷，較為常用的修理方法有接管法和換管法兩種。水泵

1.作用

水泵的作用是對(duì)冷卻液加壓，加速冷卻液的循環(huán)流動(dòng)，保證冷卻可靠。車用發(fā)動(dòng)機(jī)上多采用離心式水泵，它具有結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、排水量大、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。

2.結(jié)構(gòu)

離心式水泵主要由泵體、葉輪和水泵軸組成，如圖7-8所示，輪葉一般是徑向或向后彎曲的，其數(shù)目一般為6～9片。圖7-8水泵水泵的修理

水泵的常見損壞有水封漏水、軸承松曠和循環(huán)水量不足。使用中如果發(fā)現(xiàn)水泵泄水孔滴水不止，經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸數(shù)圈后如仍然滴水不止，則說明水泵的水封損壞或水泵殼體漏水，對(duì)此應(yīng)將水泵解體進(jìn)一步修理。

發(fā)動(dòng)機(jī)急加速時(shí)，如能聽到水泵軸承的噪聲，可先向軸承進(jìn)行加注潤滑脂，重新起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并提高轉(zhuǎn)速檢查。如果水泵軸承仍然有異響存在，可將水泵皮帶松開用手扳動(dòng)風(fēng)扇葉，分別檢查水泵軸的軸向或徑向曠動(dòng)量，若有明顯松曠則說明水泵軸承損壞。汽車運(yùn)行中，如果經(jīng)常出現(xiàn)水箱沸騰現(xiàn)象，則應(yīng)先檢查節(jié)溫器是否工作良好。確認(rèn)節(jié)溫器無故障后，可在冷卻系統(tǒng)水溫80℃以上時(shí)將水箱蓋打開，于發(fā)動(dòng)機(jī)怠速狀態(tài)下觀察上水室的水流是否攪動(dòng)有力，或者急加、減速時(shí)有水花翻動(dòng)。若無此現(xiàn)象，則說明水泵工作不良。造成水泵泵水不足的主要原因是：水泵葉輪滑脫、破損、循環(huán)水道堵塞等。硅油風(fēng)扇離合器由主動(dòng)板、從動(dòng)板、雙金屬感溫器及殼體等構(gòu)成，見圖7-9。風(fēng)扇裝于殼體上。從動(dòng)板與殼體之間的空間為工作腔，從動(dòng)板與前蓋之間為貯油腔，硅油存于其中。從動(dòng)板上有進(jìn)油孔，由感溫閥片和雙金屬感溫器控制。從動(dòng)板外緣有一個(gè)由球閥控制的回油孔。冷卻液溫度較低時(shí)，通過散熱器的空氣溫度不高，進(jìn)油孔關(guān)閉，貯油腔的硅油不能進(jìn)入工作腔，離合器分離，見圖7-9(a)。冷卻液溫較高時(shí)，雙金屬感溫器受熱變形，從而帶動(dòng)閥片軸和閥片轉(zhuǎn)過一定角度，將進(jìn)油孔打開，硅油由此進(jìn)入工作腔，離合器接合，見圖7-9(b)。由于硅油粘度大，主動(dòng)板通過硅油帶動(dòng)殼體和風(fēng)扇一起轉(zhuǎn)動(dòng)，使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速迅速升高。圖4-9硅油風(fēng)扇離合器

(a)分離狀態(tài)；(b)接合狀態(tài)

很多轎車發(fā)動(dòng)機(jī)采用電動(dòng)風(fēng)扇。電動(dòng)風(fēng)扇由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，受冷卻液溫度控制的溫控開關(guān)控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)，而不受發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的影響，這樣即可保證發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車低速時(shí)的冷卻，又可減少消耗發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。

電動(dòng)風(fēng)扇一般采用雙速直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)散熱風(fēng)扇。例如桑塔納轎車，其散熱風(fēng)扇電機(jī)的通、斷電變速是由裝在散熱器一側(cè)的溫控開關(guān)來控制的，當(dāng)冷卻液溫度高于95℃時(shí)，溫控開關(guān)的低溫觸點(diǎn)閉合，風(fēng)扇電機(jī)以1600r/min的轉(zhuǎn)速低速轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)冷卻液溫度升高到105℃時(shí)，溫控開關(guān)的高溫觸點(diǎn)閉合，風(fēng)扇電機(jī)便以2400r/min的轉(zhuǎn)速高速轉(zhuǎn)動(dòng)。改變通過散熱器的冷卻液的流量

通常利用節(jié)溫器來控制通過散熱器的冷卻液的流量。節(jié)溫器裝在冷卻液循環(huán)的通路中(一般裝在汽缸蓋的出水口或水泵內(nèi))，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的大小和水溫的高低自動(dòng)改變水的循環(huán)流動(dòng)路線，以達(dá)到調(diào)節(jié)冷卻系統(tǒng)的冷卻強(qiáng)度。節(jié)溫器有蠟式和乙醚膨脹筒式兩種結(jié)構(gòu)，目前多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)采用蠟式節(jié)溫器。

桑塔納2000型轎車發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是蠟式雙閥型節(jié)溫器，如圖7-10所示，長方形的閥座與下支架鉚接在一起，緊固在閥座上的中心桿的錐形下端插在橡膠管內(nèi)，橡膠管與感溫器體之間的空腔內(nèi)充滿特制的石蠟，感溫器體的上部套裝在水泵下端、進(jìn)水口的前部，用來控制水泵的進(jìn)水。常溫時(shí)石蠟為固態(tài)，當(dāng)溫度升高時(shí)，石蠟漸漸變成液態(tài)，其體積也隨之增大。圖7-10桑塔納2000發(fā)動(dòng)機(jī)的蠟式雙閥型節(jié)溫器1—副閥門；2—小彈簧；3—下支架；4—大彈簧；5—閥座；6—中心桿；7—感溫器罩；8—密封圈；9—主閥門；10—橡膠管；11—感溫器體；12—石蠟混合物

蠟式節(jié)溫器的工作過程如下：

當(dāng)冷卻液溫度低于85℃時(shí)，因節(jié)溫器體內(nèi)的石蠟體積膨脹量較小，故主閥門受大彈簧的作用壓緊在閥座上，散熱器的水道被關(guān)閉，而副閥門打開，所以冷卻液經(jīng)過發(fā)動(dòng)機(jī)的旁通水道，而不經(jīng)過散熱器，只在水泵與發(fā)動(dòng)機(jī)水套之間作小循環(huán)流動(dòng)。因此，冷態(tài)下發(fā)動(dòng)機(jī)開始工作時(shí)，冷卻液快速升溫，很快暖機(jī)，在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作溫度。當(dāng)冷卻液溫度高于85℃時(shí)，石蠟體積膨脹使橡膠管受擠壓變形，對(duì)中心桿的錐形端部產(chǎn)生向上的軸向推力，但由于中心稈是固定不動(dòng)的，因此中心桿對(duì)橡膠管、感溫器體產(chǎn)生向下的軸向反推力，迫使感溫器體壓縮大彈簧，使主閥門逐漸開啟而副閥門逐漸關(guān)閉，即部分來自散熱器的冷卻液作大循環(huán)流動(dòng)。

冷卻系統(tǒng)小循環(huán)和大循環(huán)路線圖如圖7-11所示。圖7-11冷卻系統(tǒng)循環(huán)路線圖(a)小循環(huán)；(b)大循環(huán)節(jié)溫器的檢測(cè)車上檢查

在汽車上檢查節(jié)溫器時(shí)，可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后冷卻液的變化情況進(jìn)行判定。試驗(yàn)中如果冷卻液的溫度上升較快(可對(duì)照水溫表指針)，并且在達(dá)到大循環(huán)閥門初步開啟溫度(按參數(shù)表要求)后，冷卻系統(tǒng)的水溫上升速度顯著減慢，就可以說明節(jié)溫器工作基本正常。如果冷卻液溫度在上升過程中沒有這一變化，或溫升較慢、溫度溫升變化點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)偏離過大，都說明節(jié)溫器的溫度調(diào)節(jié)失效。拆下檢查

為了更加準(zhǔn)確地判斷節(jié)溫器的工作性能，應(yīng)將節(jié)溫器從冷卻液分配管中拆下，清除表面的水垢并清洗干凈后，將節(jié)溫器置于透明容器的水中，將水加熱并用水溫表測(cè)量其溫度變化。當(dāng)水溫達(dá)到大循環(huán)閥門初步開啟溫度時(shí)，節(jié)溫器應(yīng)自動(dòng)伸展使閥門打開；繼續(xù)加熱使之達(dá)到大循環(huán)閥門全開溫度時(shí)，節(jié)溫器也應(yīng)達(dá)到全部張開的位置。第三節(jié)冷卻系常見故障診斷與維修冷卻液量充足但發(fā)動(dòng)機(jī)過熱對(duì)于水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)，如果冷卻液量充足并且冷卻系無漏水，在正常使用條件下仍然容易出現(xiàn)過熱其至“開鍋”的現(xiàn)象，那就說明該冷卻系統(tǒng)工作不正常，應(yīng)進(jìn)行檢查與調(diào)整。故障原因與分析

(1)百葉窗關(guān)閉或開度不足，使流經(jīng)散熱器的通風(fēng)量受到影響；散熱器通風(fēng)不良，如泥漿或絮狀物進(jìn)入散熱片等。

(2)散熱器風(fēng)扇皮帶打滑或風(fēng)扇葉損壞、角度不當(dāng)?shù)?；風(fēng)罩脫落、損壞等。

(3)散熱器回水管被吸癟變形，嚴(yán)重影響了冷卻系統(tǒng)工作時(shí)的回水量；橡膠管使用過久或安裝了質(zhì)量不良的水管，最容易造成散熱器回水不暢的故障。

(4)散熱器芯管阻塞或散熱片倒伏過多，使冷卻液流通不暢或通風(fēng)不暢；發(fā)動(dòng)機(jī)水套內(nèi)以及散熱器內(nèi)水垢過多。(5)節(jié)溫器損壞，使大循環(huán)閥門不能按規(guī)定的溫度打開或開度不夠。這是一種最常見的冷卻系統(tǒng)故障，可將節(jié)溫器拆下進(jìn)一步試驗(yàn)。如果冷卻液溫度能夠迅速下降，就說明節(jié)溫器已經(jīng)失效或工作不穩(wěn)定，應(yīng)按第4.2.4小節(jié)中所述的方法測(cè)試節(jié)溫器的工作性能。

(6)電子控制風(fēng)扇的溫度控制開關(guān)工作不良，從而使風(fēng)扇不能旋轉(zhuǎn)或風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過晚。

(7)風(fēng)冷式冷卻系統(tǒng)中的軸流鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速過低或者風(fēng)道不暢及空氣分流不良，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻效果下降。

(8)如果發(fā)動(dòng)機(jī)裝有排氣制動(dòng)裝置，則因控制裝置工作不良導(dǎo)致排氣不暢，也會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度過高。

(9)風(fēng)扇離合器不能正常工作，使散熱器的冷卻效率大大降低。診斷與排除方法

先檢查百葉窗是否關(guān)閉和開度不足。若開度足夠，再檢查風(fēng)扇皮帶松的緊度。用大拇指以一定的力壓皮帶，其撓度應(yīng)在10～15mm范圍內(nèi)。若壓下的距離過大，則說明風(fēng)扇皮帶太松，應(yīng)松開發(fā)電機(jī)活動(dòng)支架進(jìn)行調(diào)整。若皮帶不松卻仍然打滑，說明皮帶及皮帶輪磨損或沾有油污，應(yīng)予以更換。若風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)正常，但發(fā)動(dòng)機(jī)仍過熱，則應(yīng)檢查風(fēng)扇工作時(shí)的扇風(fēng)量及風(fēng)扇離合器是否工作正常。方法是在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將一張薄紙敷在散熱器前，若能被牢牢地吸住，則說明風(fēng)量足夠；否則，應(yīng)檢查風(fēng)扇離合器是否正常及風(fēng)扇葉片方向是否正確，或者風(fēng)扇葉片有無變形、折斷或角度是否正確。如果葉片已經(jīng)變形，可用專用工具夾住葉片頭部適當(dāng)折彎矯正，以減少葉片渦流，必要時(shí)需更換新風(fēng)扇。若風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)正常，則需檢查水泵的工作效能。檢查時(shí)用手握住汽缸蓋連通散熱器的回水管，注意避免燙傷。然后將柴油機(jī)由怠速轉(zhuǎn)到高速，如果回水軟管內(nèi)水的流速隨著柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的增加而增加，則說明水泵工作正常；否則說明水泵工作不良，應(yīng)進(jìn)行檢修。如果水泵工作良好，可用手觸試散熱器和發(fā)動(dòng)機(jī)水套部位的溫度，當(dāng)散熱器溫度低而發(fā)動(dòng)機(jī)溫度很高時(shí)，說明冷卻液循環(huán)不良，可能是節(jié)溫器大循環(huán)閥門打不開，應(yīng)更換節(jié)溫器。

若上述各部分均工作正常，再檢查散熱器和發(fā)動(dòng)機(jī)各部位的溫度是否均勻。如果散熱器冷熱不均，則說明其中冷卻液管有堵塞或散熱片傾倒過多。如果是發(fā)動(dòng)機(jī)前端的溫度低于后端，則表明分水管已經(jīng)損壞或堵塞，應(yīng)予以更換。發(fā)動(dòng)機(jī)水溫過低現(xiàn)象的診斷與排除

水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)水溫過低主要表現(xiàn)為：水溫上升緩慢(冬季)并且發(fā)動(dòng)機(jī)溫度在未達(dá)到正常工作溫度之前便不再繼續(xù)增長。

1)故障原因與分析

(1)百葉窗不能關(guān)閉或汽車的保溫防護(hù)措施過差，使發(fā)動(dòng)機(jī)溫度難以得到提高。

(2)節(jié)溫器損壞，使小循環(huán)閥門不能按要求打開，大循環(huán)閥門也一直處于不能打開狀態(tài)，破壞了發(fā)動(dòng)機(jī)原有的設(shè)計(jì)要求。這也是冷卻系統(tǒng)中一種最常見的故障，可將節(jié)溫器拆下，測(cè)試節(jié)溫器的工作性能。(3)電子控制風(fēng)扇的溫度控制開關(guān)工作不良，從而使風(fēng)扇在發(fā)動(dòng)機(jī)未達(dá)到正常工作溫度時(shí)過早旋轉(zhuǎn)。

(4)風(fēng)扇離合器不能正常工作，造成發(fā)動(dòng)機(jī)在冷狀態(tài)起動(dòng)后，風(fēng)扇高速旋轉(zhuǎn)使冷卻風(fēng)量過大。診斷與排除方法

(1)冬季起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)后冷卻系統(tǒng)溫度難以提高時(shí)，應(yīng)先檢查保溫防護(hù)措施是否可靠，百葉窗及操縱裝置是否動(dòng)作靈活、關(guān)閉可靠。如果達(dá)不到這些要求，應(yīng)先進(jìn)行妥善處理后再進(jìn)行下一步的檢修。

(2)如果裝有風(fēng)扇離合器，則應(yīng)根據(jù)冷卻系統(tǒng)的實(shí)際溫度觀察風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速是否過高；如果使用的是電子控制風(fēng)扇，則應(yīng)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度判定其是否應(yīng)該停止轉(zhuǎn)動(dòng)，不符合要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)一步檢查風(fēng)扇溫度控制開關(guān)及繼電器等零件的可靠性。

(3)用手觸摸發(fā)動(dòng)機(jī)上部及散熱器上部，如果兩者溫度一致并且都很低，則說明節(jié)溫器損壞，即小循環(huán)閥門卡住而大循環(huán)閥門常開，或者是在以往的修理中節(jié)溫器已經(jīng)被拆除。冷卻液消耗量異常

發(fā)動(dòng)機(jī)正常使用中發(fā)現(xiàn)冷卻液消耗量異常，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充并檢查消耗的原因，否則可能造成其他裝置的磨損或機(jī)件事故。

故障原因與分析

(1)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)外滲漏，會(huì)造成冷卻液不斷減少并需要定期補(bǔ)充。冷卻系統(tǒng)某些部位的外滲漏，有時(shí)會(huì)隨