云 南 交 通 职 业 技 术 学 院 教 案 首 页 第 次授课 授课时间 年 月 日 学时 级 班 教案修改时间 年 月 日 第 次授课 授课时间 年 月 日 学时 级 班 教案修改时间 年 月 日 课程名称 汽车发动机构造与检修 专业名称 汽车运用技术 授课教师/ 职称 授课方式（合、小班） 小班 授课题目（章、节） 第十章 冷却系构造与维修 教材及参考书目 教材：汤定国.汽车发动机构造与维修.北京:人民交通出版社， 2005 参考书目： 陈家瑞主编．汽车构造．北京：人民交通出版社，2003 清华大学汽车工程系编著．汽车维修．北京：人民邮电出版社，2000 教学目的与要求： 1、掌握冷却系的功用组成及工作原理 2、掌握冷却系各部件的结构原理和检修方法 3、掌握冷却系的维修与常见故障诊断方法 内容和时间安排、教学方法： 1．内容和时间安排：8 学时 2．教学方法：以课堂讲授为主，结合实训及作业、辅导进行 教学重点和难点： 1．重点：构造、维修与故障诊断 2．难点：维修与故障诊断 复习思考题、作业题： 思考题： 试分析发动机冷却系漏水的原因及诊断方法。 请说明冷却系的冷却强度为什么要调节？并说明调节装置有哪些。 请说出发动机冷却系的功用和类型。 实施情况及分析： 1 第十章 冷却系构造与维修 第一节 概述 发动机工作时，可燃混合气在气缸内燃烧，其工作温度高达 2000°C，瞬时温度可 达 3000°C 左右。如果不加以适当冷却，不仅会使发动机过热导致充气效率下降，燃烧 不正常，机油变质，零件磨损加剧，有时甚至造成机件卡死或烧毁等事故性损伤。但如 果冷却过度，又会由于气缸温度过低使机油粘度增大，摩擦损失增加，燃油雾化不良动 力下降，散热损失增加及润滑性能变差。因此，必须对发动机加以适当冷却，保证发动 机始终处在最适宜的温度状态下工作。 一、冷却系的功用 冷却系的主要功用是把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。 二、冷却系的类型 冷却系按照冷却介质不同可以分为风冷和 水冷两种。由于水冷却系冷却均匀，效果 好，而且发动机运转噪音小，目前汽车发动机上广泛采用的是水冷却系（图 10-1）。它 是利用冷却水吸收高温机件的热量，再将这些吸收了热量的冷却水送至散热器，通过散 热器将热量散发到大气中。 图 10-1 发动机水冷却系 1-散热器盖 2-节温器 3-水温表 4-水套 5-分水管 6-水泵 7-放水开 关 8-百叶窗 9-散热器 一些柴油机和大部分摩托车发动机采用风冷却系，如图 10-2 所示。风冷却系是把 发动机中高温零件的热量直接散入大气而进行冷却的装置。有些发动机的风冷却系设有 轴流式风扇、导流罩和分流板，以加强冷却效果，并使各缸冷却均匀。 2 图 10-2 发动机风冷却系 1-风扇 2-导流罩 3-散热片 第二节 水冷却系的主要部件 1、节温器 1）功用 改变冷却水的循环路线及流量，自动调节冷却强度，使冷却水温度经常保 持在正常工作范围。 2）安装位置 装在冷却水循环的通路中，一般装在气缸盖的出水口。 3）工作原理：蜡式节温器（如图所示）在胶管和感应体之间的空间里装有石蜡，为 提高导热性，石蜡中常掺有铜粉或铝粉。常温时，石蜡呈固态，主阀门压在阀座上。这 时主阀门关闭通往散热器的水路，来自发动机缸盖出水口的冷却水，流入小循环管，经 水泵又流回气缸体水套中，进行小循环。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， 故推杆对胶管、感应体产生向下反推力，主阀门开启。当发动机水温达到 82 0 C时，主阀 门开始打开，来自气缸盖出水口的冷却水流向散热器，而进行大循环。当温度升高到 91~93℃时，主阀门完全打开。 3 2、散热器盖 当散热器内温度升高产生蒸汽，使压力升高到一定数值时，蒸汽阀打开，水蒸汽从 蒸汽排出管排出（冷却水沸点的提高）。就是因为冷却系内的压力升高所致。当散热器 内因冷却液冷却温度下降而产生一定的真空度时（一般为 0.01 MPa～0.02MPa），空气 阀被吸开，空气从蒸汽排出管进入散热器内。 3、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。 4 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 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。 第三节 水冷却系常见故障的诊断与排除 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 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（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。 冷却系本身的原因有： （1） 百叶窗开度不足。 （2） 风扇皮带太松或因油污面打滑。 （3） 散热器出水管老化吸瘪或内壁脱层堵塞。 （4） 冷却风扇装反，或风扇规格不对。 （5） 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。 （6） 节温器失效，使冷却液大循环受阻。 （7） 水套水垢沉积过多，或分水管堵塞，分水不畅。 5 （8） 散热器内芯管堵塞，或散热片倾倒过多。 （9） 水泵损坏。 （10）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： （1） 点火时间过迟。 （2） 混合气过浓或过稀 （3） 燃烧室积炭过多。 （4） 发动机机油量不足，或机油散热器工作不良。 （5） 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。 6 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。 3.4 发动机过热的诊断参考程序 7 8 3、5 冷却液温度过低 1.现象： 9 长时间冷却液温度过低（特别是冬天），发动机起动困难，行驶无力。 2.原因： 1）冷却强度调节装置（保温罩、百叶窗、节温器、风扇离合器）不能正常工作； 2）水温指示系统故障。 3.故障诊断与排除方法： 1）百叶窗、保温罩的直观检查； 2）节温器的检查（打开水箱盖，看水是否进行大循环） ，并排除故障； 3）风扇离合器的检查（看风扇是否在转） ，并排除故障； 4）检查水温指示线路。 3、6 冷却液消耗异常： 1.现象： 冷却液消耗异常，或在冬天出车前，虽已加满冷却液，但途中明显减少。 2.原因： 1）泄漏：散热器、进、出水管、水泵（水封、叶轮垫圈） 、气缸垫水道孔与气缸窜通； 2）冬天停车后水末放净而结冰。 3.故障诊断与排除方法： 先检查外部漏水，再检查内部漏水（排气管排出白色水蒸汽），然后检查水箱是否结冰（有时 放水开关被冻结在打开位置）。 第四节 冷却系一般检查 （一）散热器和水套的检查： 主要检查它们外部是否有泥土、油污、散热片变形等； 内部主要检查有水垢、油污等；可用化学溶剂清洗。 水垢产生的原因：加注了硬水 油污产生的原因：水道与油道相通。 （二）冷却液数量的检查： 方法：膨胀水箱的冷却液面应在“低”与“充满”之间 液面过低的危害：容易开锅 原因：有某处出现渗漏，应及时进行检修。 （三）风扇皮带张紧力的检查： 10 危害： 过松：打滑，使水泵和发电机的转速下降，影响它们的工作，并加速皮带的磨损； 过紧：水泵轴承、发电机轴承、风扇皮带磨损加快。 调整检查方法： 移动发电机的支架（或惰轮的移动）来实现，调整到用大拇指按下皮带其下移量为 6~13 毫米 为合适。 （四）硅油离合器的检查： 方法：用螺丝刀插入双金属感温弹簧的末端，并反时钟转动弹簧，直到感觉被拌住为止，这时 测量其外端与固定槽之间的距离应为 13MM，同时阀片轴应能随弹簧的转动而转动。 假如出现故障，可用风扇后面的锁止块来直接驱动，待回到驻地后再修理。 （五）节温器的检查： 方法：将节温器置于热水中，然后加热，检查阀门的开启和完全开启的温度，以及完全开启时 阀门的升程。其工作参数见 P33 表 5-1。 鉴于节温的重要性（若不能进行大循环会导致发动机过热而拉缸），必须定期检查（一般为 5000KM） ，必要时予以更换。 11