任务情境
一、任务描述
一辆丰田卡罗拉 GL 型轿车,进厂报修时的故障现象:发动机水温高。经初步检查怀疑是冷却系统问题,你的主管让你对冷却系统进行拆检,你能完成吗?
二、任务提示
根据故障现象,需要对冷却系统进行拆装和检查。
任务目标
一、知识目标
(1)能描述冷却系统的常见故障;
(2)能描述冷却系统的检修方法及数据。
二、能力目标
能进行冷却系统各组成的分解和检查。
必备知识
一、基本知识
冷却系统的主要作用是维持发动机在正常的温度范围内工作,发动机的温度直接决定着它的工作状态。温度过低,发动机的效率就会很低,但当温度超出发动机本身所能承受的极限时,又会带来灾难性的后果。随着车辆使用时间的积累,谁也不能保证在冷却系统方面不会出一点问题,冷却系统泄漏就让车主饱受折磨。
如果冷却系统泄漏,发动机将无法降温,其中运动机件将可能因受热膨胀而破坏正常间隙,或因润滑油在高温下失效而卡死,各机件也可能因高温导致机械强度降低甚至损坏。因此,必须及时地排除故障或更换受损零件。冷却系统的常见故障如下:
(1)散热器盖泄漏。
如果散热器盖(见图 4-2-1)泄漏,冷却系统在与大气联通时,起不到密封作用,水蒸气会逸出,冷却系统内的压力会等于大气压力,冷却液的沸点降低,冷却系统发生“开锅”现象。冷却液将越来越少,发动机会出现高温现象,如不及时维修将损坏发动机。散热器盖泄漏一般比较缓慢,车主不易察觉,一旦出现冷却液偏少,一定要查明原因,不能只是添加冷却液。
(2)散热器泄漏。
随着使用时间的增加或者不按规定更换冷却液,散热器(见图 4-2-2)将会产生水垢、锈蚀以及开裂现象造成冷却液泄漏。如车辆在行驶中散热器被飞石击中都有可能会造成冷却液泄漏现象。
图4-2-1 散热器盖
图4-2-2 散热器
(3)水管脱落或爆裂。
随着使用年限的延长,车辆上的水管将出现老化现象,如图 4-2-3 所示。此时必须尽快进行维修,不同的水管有不同的管接头,在维修中一定要使用合适的管接头。常见的管接头有带螺纹的连接头、弹性夹和使用螺钉紧固的卡箍。水管出现老化现象如不及时维修或操作不当会出现爆管和水管脱落,发动机温度将急剧升高从而损坏发动机。当出现水管爆管或脱落时,将会看到在发动机舱有白烟(水蒸气)冒出,地上有明显的水迹。这时需马上把车辆停在安全区域,并关闭发动机,做好警示标记并呼叫救援。
图4-2-3 水管泄漏
(4)风扇工作不良。
当风扇叶片出现破损、弯曲、变形后,应及时更换。由于风扇连接板强度不足或其他原因使叶片弯曲或扭曲变形,破坏了风扇叶片原设计的角度,使其丧失平衡性能,不但影响通过散热器的空气流速和流量,而且会降低散热器的冷却能力,甚至打坏散热器,加速水泵轴承、水封的损坏,大幅度地增加风扇的噪声。
电动风扇转速不足或不转,与风扇控制有关,应检查风扇控制电路,包括风扇电动机、冷却液温度传感器、控制模块及其线路。
二、基本技能
1.水泵和节温器的分解、检查与组装
下面介绍水泵和节温器的分解、检查与组装步骤。
(1)准备工作。
①防护装备:工作服、工作帽、手套、劳保鞋。
②车辆、台架、总成:桑塔纳AJR发动机总成或其他车型水泵总成。
③车间设备:油盆。
④专用工具:无。
⑤手工工具:拆装工具一套。
⑥辅助材料:热水、抹布等。
(2)分解水泵和节温器总成。
①固定水泵轴,如图4-2-4所示。
②拧松皮带轮上的3个固定螺栓,如图4-2-5所示。
图4-2-4 使用开口扳手固定住水泵轴
图4-2-5 拧松皮带轮的固定螺栓
③拆去皮带轮上的3个固定螺栓,如图4-2-6所示。
④取下皮带轮,如图4-2-7所示。
图4-2-6 拆去皮带轮的固定螺栓
图4-2-7 取下皮带轮
⑤拧松节温器盖上的2个固定螺栓,如图4-2-8所示。
⑥拆去节温器盖上的2个固定螺栓,如图4-2-9 所示。
图4-2-8 拧松节温器盖的固定螺栓
图4-2-9 拆去节温器盖的固定螺栓
⑦取下节温器盖,如图4-2-10 所示。
⑧取出节温器及密封圈,如图4-2-11 所示。
图4-2-10 取下节温器盖
图4-2-11 取出节温器及密封圈
⑨拧松水泵前壳体上的8个固定螺栓,如图4-2-12 所示。
⑩拆去水泵前壳体上的8个固定螺栓,如图4-2-13 所示。
图4-2-12 拧松水泵前壳体固定螺栓
图4-2-13 拆去水泵前壳体固定螺栓
取下水泵前壳体及密封垫,如图4-2-14 所示。
图4-2-14 取下前壳体
(3)检查水泵。
①检查水泵的叶轮应无破损,如图 4-2-15 所示。
②检查叶轮与泵轴应无松动,泵轴应转动灵活,无卡滞现象,如图 4-2-16 所示。
图4-2-15 水泵叶轮的外观检查
图4-2-16 检查水泵轴转动是否灵活
(4)检查节温器。
①将节温器放入容器中,加入热水,如图 4-2-17 所示。
图4-2-17 将节温器放入热水中
②记录节温器阀门开始开启的温度,丰田卡罗拉 1ZR-FE 节温器开启温度为 80~84 °C。在温度上升至 85 °C 以上时,节温器阀门应全部开启,其升程应不小于 10 mm,并在低温状态(低于 77 °C)时应完全关闭,否则应予以更换,如图 4-2-18 所示。
③在热水中取出节温器后,阀门应闭合,如图 4-2-19 所示。
图4-2-18 观察节温器阀的开启温度及开启升程
图4-2-19 节温器从热水中取出
(5)组装水泵和节温器总成。
①把水泵密封垫、水泵前壳体放在水泵后壳体上,如图 4-2-20 所示。
②拧上水泵前壳体上的 8 个固定螺栓,如图 4-2-21 所示。
图4-2-20 组装水泵前壳体
图4-2-21 拧上水泵前壳体的固定螺栓
③拧紧水泵前壳体上的8个固定螺栓,拧紧扭矩为 15 N·m,如图 4-2-22 所示。
④将节温器安装到座孔内,如图 4-2-23 所示。
图4-2-22 按规定扭矩拧紧水泵前壳体固定螺栓
图4-2-23 安装节温器
⑤安装密封圈,如图 4-2-24 所示。
⑥安装节温器盖,如图 4-2-25 所示。
图4-2-24 安装密封圈
图4-2-25 安装节温器盖
⑦装上节温器盖的2个固定螺栓,如图4-2-26 所示。
⑧拧紧节温器盖的2个固定螺栓,拧紧扭矩为 10 N·m,如图4-2-27 所示。
图 4-2-26 安装节温器盖固定螺栓
图4-2-27 拧紧节温器盖固定螺栓
⑨安装水泵皮带轮,如图4-2-28 所示。
⑩拧上皮带轮的3个固定螺栓,如图4-2-29 所示。
图4-2-28 安装水泵皮带轮
图4-2-29 手动拧上皮带轮固定螺栓
固定水泵轴,如图4-2-30 所示。
拧紧皮带轮的3个固定螺栓,拧紧扭矩为 25 N·m,如图4-2-31 所示。
图4-2-30 开口扳手固定住水泵轴
图4-2-31 拧紧皮带轮固定螺栓
将新的水泵密封圈安装到槽内,如图 4-2-32、图 4-2-33 所示。
图 4-2-32 安装新的水泵密封圈(一)
图4-2-33 安装新的水泵密封圈(二)
2.散热器及风扇的检查
(1)准备工作。
①防护装备:工作服、工作帽、手套、劳保鞋。
②车辆、台架、总成:桑塔纳整车或同类车型。
③车间设备:举升机。
④专用工具:冷却系统压力测试仪。
⑤手工工具:拆装工具一套。
⑥辅助材料:防冻液,抹布等。
(2)散热器检查。
①检查冷却系统的密封性。
a.打开膨胀水箱盖,如图4-2-34 所示。
b.将压力测试仪安装到膨胀水箱上,如图4-2-35 所示。
图4-2-34 打开膨胀水箱盖
图4-2-35 安装压力测试仪
c.用压力测试仪上的打气筒打气,打至(130±10)kPa 的压力(表压),保持 5 min,压力测试仪表盘压力值应无明显下降,冷却系统应无泄漏现象,否则应予以修理,如图 4-2-36 所示。
②散热器盖测试。
a.关闭发动机并充分冷却发动机,取下散热器盖,用水清洁橡皮油封和卸压阀的区域,如图4-2-37 所示。
图4-2-36 检测系统有无泄漏
图4-2-37 清洁散热器盖
b.把散热器盖拧装在测试装置的适配器上,散热器盖浸入水中,如图4-2-38 所示。
c.按压柱塞泵对散热器盖施加指定量(100 kPa)的压力。如果散热器盖不能够承受这个指定量的压力,就要更换散热器盖。如果散热器盖能够承受这个指定量的压力,保持额定压力5 min,然后查看压力计的读数。如果压力值有很大的下降,表明散热器盖存在明显的渗漏,需要进行更换,如图 4-2-39 所示。
图4-2-38 安装散热器盖在测试仪上
图4-2-39 散热器盖压力测试
③检查散热器。
散热器应无破损、腐蚀、漏液等现象,如图 4-2-40、图 4-2-41 所示。
图4-2-40 检查散热器外观(一)
图4-2-41 检查散热器外观(二)
(3)风扇检查。
①检查风扇皮带有无老化、破裂,有则应予以更换,如图 4-2-42 所示。
② 检查风扇叶片应完好无损,被动叶轮应转动灵活,无松旷,否则应予以更换,如图4-2-43 所示。
图4-2-42 检查散热器风扇皮带是否老化
图4-2-43 检查风扇叶片转动是否灵活
三、拓展知识
1.风扇ECU控制的冷却风扇控制系统
一般的车型冷却风扇是“有级”运转的,即分低速和高速,最多加一个中速,而新款丰田等车型采用冷却风扇ECU控制冷却风扇,能实现风扇转速“无级”变化。
发动机ECU根据水温、车速、发动机转速和空调工作状况获得最佳风扇转速,计算适当的风扇转速并发送信号至冷却风扇ECU。接收到来自发动机ECU的信号后,冷却风扇ECU会驱动风扇电动机。同时,ECU通过无级控制来控制风扇转速。其电路图如图4-2-44 所示。
图4-2-44 新型的冷却风扇控制电路
发动机 ECU 通过从下列情况中选择所需的风扇转速:
(1)水温所需的风扇转速。
(2)空调制冷剂压力所需的风扇转速。
(3)发动机转速所需的风扇转速。
(4)车速所需的风扇转速。
2.冷却风扇电动机拆装与检查
以卡罗拉1ZR-FE发动机为例,介绍冷却风扇电动机的拆装与检查。
①拆下螺母,然后拆下风扇,如图 4-2-45 所示。
②从风扇罩上断开连接器和2个卡夹,如图 4-2-46 所示。
图4-2-45 拆下风扇电动机螺母
图4-2-46 断开连接器和卡夹
③拆下3个螺钉,然后拆下冷却风扇电动机。
④检查冷却风扇电动机,如图 4-2-47 所示。
a.将蓄电池连接到风扇电动机连接器上,检查并确认电动机运转平稳。
b.将电流表的 400 A 探针连接到冷却风扇电动机的端子M+上。
图4-2-47 检查风扇电动机
c.测量电动机运转时的电流。
标准电流:在 20 °C、12 V 时电流为 7.9~10.9 A。
提示:如果测量不符合规定,应更换冷却风扇电动机。
⑤安装冷却风扇电动机。
按拆卸相反的顺序安装风扇电动机,扭矩为 6.3 N·m。
四、学习小结
(1)冷却系统常见的故障是散热器盖泄漏、散热器泄漏、水管脱落或爆裂、风扇工作不良等。
(2)水泵及节温器的分解、检查和组装步骤。
(3)散热器和风扇的检查步骤。
五、任务分析
水泵磨损、节温器损坏、冷却风扇不转或转速低、散热器或循环管路泄漏,都可能会造成发动机水温高。
如果拆检后发现水泵锈蚀严重,应更换新件,同时告知车主必须定期更换防冻液,不能直接加入自来水,否则可能导致同样的故障。
六、自我评估
1.填空题
(1)发动机冷却温度过低,发动机的_________就会很低,但是温度超出发动机本身所能承受极限时,会带来灾难性的后果。
(2)不按规定更换_________,散热器将会产生水垢、_________以及开裂现象造成冷却液泄漏。
2.判断题
(1)当出现水管爆管或脱落时,看到在发动机舱有白烟冒出,地上有明显的水迹。( )
(2)冷却系统泄漏,发动机运动机件将可能因受热膨胀而破坏正常间隙。( )
3.选择题
(1)松开水泵上水管夹箍应该使用的工具是( )。
A.长柄一字螺丝刀 B.鲤鱼钳
C.棘轮扳手 D.手锤
(2)下列关于冷却风扇说法正确的是( )。
A.发动机冷却液的风扇通常安装在发动机散热器的后方
B.电磁风扇通常不会根据发动机的温度调整转速
C.发动机冷却液的风扇通常安装在发动机散热器的前方
D.以上说法都不正确
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