冷却系的维护与检修

发动机的正常工作温度受冷却方式、冷却介质及汽缸材料的影响，因此如果发动机温度过高，将降低充气量，从而使燃烧不正常，发动机功率下降，润滑油黏度下降导致润滑不良，加剧磨损。如果发动机温度过低，热量散失过多，将不利于可燃混合气的形成和燃烧，增加燃油消耗，使润滑油的黏度增大导致润滑不良，加剧磨损。

水冷却系的冷却水最好是软水，否则在长期使用过程中会形成水垢，影响传热性能，甚至堵塞散热器的芯管。在某些寒冷地区使用的冷却液是软水中加入防冻剂制成的，以防止循环冷却水冻结，同时可以提高冷却液的沸点。防冻剂中通常含有防锈剂和泡沫抑制剂。防冻剂一般还要加入着色剂，使冷却液呈蓝绿色或黄色，以便识别。

（2）发动机水冷却系组成

汽车发动机采用的水冷系大都是强制循环式水冷系。它是利用水泵将冷却水在水套和散热器之间进行循环来完成对发动机的冷却。水冷却系统主要由水箱、风扇、水泵、水管、节温器和水温检测装置等组成，如图5．1．2所示。

图5．1．2　水冷却系的组成

发动机运转时，带动水泵转动，水泵将散热器内的冷却水抽出经分水管送入缸体水套。设置分水管是为了使各缸冷却均匀。有些发动机的分水管为一扁平铜水管，沿纵向开有若干个出水口，离水泵越远，出水口越大，以保证各缸冷却均匀。解放CA6102型发动机分水管是在水套外面铸造出一个较大空腔，沿纵向也有若干个出水口与水套相通，进入水套的冷却水对汽缸上部进行强制冷却，汽缸下部主要通过对流进行冷却。吸收了热量的冷却水通过缸体与缸盖的水道进入缸盖水套，对燃烧室、气门座进行冷却，然后流入缸盖出水管。节温器安装于缸盖出水管出口处，受冷却水温度的控制，决定冷却水的循环路线。

在缸盖上安装有水温传感器，水温传感器与驾驶室内的水温表相连，随时指示出缸盖水套内冷却水的温度，若温度过高或过低，驾驶员可通过改变百叶窗的开度进行调节。水冷系还为驾驶室或者车厢内的暖风装置提供热源，在缸盖出水管上设有橡胶管，与暖风装置相通。

5．1．2　冷却系主要零部件的构造与功能

水冷却系统主要由水箱、风扇、水泵、水管、节温器和水温监测装置等组成。

（1）水泵

作用：给冷却液加压，使冷却液在系统内循环流动，保证冷却系可靠工作。

图5．1．3　离心式水泵

构造：由于结构简单，尺寸小排量大，现代汽车中大都采用离心式水泵，如图5．1．3所示。当水泵停止工作时并不妨碍水在冷却系中自然循环。

当叶轮旋转时，水泵中的水被叶轮带动一起旋转，在离心力作用下，水被甩向叶轮边缘然后经外壳上与叶轮成切线方向的出水管压送到发动机水套内。与此同时，叶轮中心处的压力降低，散热器中的水便经进水管被吸进叶轮中心部分。如此连续作用，使冷却水在水路中不断地循环。

（2）散热器

作用：将冷却液的热量散发到大气中去，使冷却液的温度迅速降低，保证发动机冷却液的温度保持在正常的工作温度范围内。

构造：按照散热器中冷却液流动的方向，可分为纵流式和横流式两种，如图5．1．4所示。纵流式散热器芯竖直布置，冷却液自上而下地流过散热器芯。横流式散热器芯横向布置，冷却液经散热器芯横向流过散热器。大多数新型轿车均采用横流式散热器，这可以使发动机罩的外廓较低，有利于改善车身前端的空气动力性。

图5．1．4　散热器的分类

纵流式散热器主要由上贮水室、下贮水室以及连接上、下水室和对冷却水起散热作用的散热器芯组成。上贮水室通过进水软管与缸盖上的出水管相通，下贮水室通过出水软管与水泵进水口相通。上贮水室上端设有加水口，并用散热器盖密封；下贮水室设有放水开关，必要时可将散热器内的冷却水放掉。

1）散热器芯

散热器芯由许多冷却管和散热片组成。对于散热器芯来说，应该有尽量大的散热面积，采用散热片就是为了增加散热器芯的散热面积。常见的散热器芯结构有两种：管片式和管带式，如图5．1．5所示。冷却管的断面大多为扁圆形，与圆形断面的冷却管相比，不但散热面积大，而且万一管内的冷却水结冰膨胀，扁管可以借其横断面变形而避免破裂。采用散热片，不但可以增加散热面积，还可增大散热器的刚度和强度。

图5．1．5　散热器芯

2）散热器盖

汽车发动机都采用闭式水冷系。这种水冷系广泛采用具有蒸汽阀和空气阀的散热器盖，其结构如图5．1．6所示。

图5．1．6　具有空气-蒸汽阀的散热器盖

1—泄气管；2—蒸汽阀；3—空气阀；4—散热器盖

散热器盖的工作原理：当散热器内温度升高产生蒸汽，使压力升高到一定数值时（一般为0．026～0．037MPa，某些轿车散热器盖可达0．1MPa），蒸汽阀打开，水蒸气从泄气管排出。冷却水沸点的提高，就是因为冷却系内的压力升高所致。当散热器内因冷却水冷却温度下降而产生一定的真空度时（一般为0．01～0．02MPa），空气阀被吸开，空气从泄气管进入散热器内。

注意事项：当发动机处于热态时，打开散热器盖应缓慢小心，以防高温水气喷出，将人烫伤。

（3）膨胀水箱

1）膨胀水箱的作用和结构

膨胀水箱除了具备对散热器内的冷却水起到自动补偿作用外，还具备及时将冷却系内的水气分离，避免“穴蚀”产生的功能。膨胀水箱如图5．1．7所示，它用透明塑料制成，位置稍高于散热器。膨胀水箱上端通过水套出气管和散热器出气管分别和缸盖水套及散热器上贮水室相通。膨胀水箱下端通过补充水管和旁通管相通。由于膨胀水箱位置稍高于散热器，因此膨胀水箱液面上方有一定的空间。

图5．1．7　膨胀水箱

2）膨胀水箱的工作原理

发动机工作时，在散热器和水套内产生的蒸汽通过出气管，进入膨胀水箱后冷凝成液体，及时做到了水气分离。冷凝后的冷却水通过补充水管进入水泵。

（4）节温器

目前，大多数发动机采用蜡式节温器，安装于缸盖出水口处，以控制冷却水通往散热器的流量。东风EQ6100-1型发动机的蜡式节温器的构造如图5．1．8所示。推杆的上端固定于支架，下端插入胶管的中心孔内。胶管与节温器外壳之间的环形内腔装有石蜡。节温器外壳上端套装有主阀门，下端套装有副阀门，弹簧位于主阀门与支架下底之间。

图5．1．8　节温器

在橡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，副阀门开启，来自发动机缸盖出水口的冷却水经水泵再经过副阀门又流回汽缸体水套中，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80℃以上时，主阀门全开，副阀门完全关闭，来自汽缸盖出水口的冷却水流向散热器，从而进行大循环。

（5）冷却强度调节装置

发动机由于使用条件（负荷、转速和环境温度）经常改变，冷却强度也必须不断地改变。否则，会出现发动机过热或过冷现象而影响正常使用。冷却强度的调节方式有两种：一种是改变通过散热器的空气量；另一种是改变通过散热器的冷却水量。第一种方式是靠百叶窗和风扇离合器来完成的；第二种方式是靠节温器来实现的。

1）百叶窗

百叶窗安装于散热器的前面，由许多片可以摆动的活动挡板组成。当冷却温度过低时，可将百叶窗部分或完全关闭，以减少流过散热器的空气量，使冷却水温度升高。百叶窗的开度是通过一套操纵机构由驾驶员控制的。有些汽车采用调温器来自动控制百叶窗开度，如图5．1．9所示。

2）风扇

风扇安装于散热器后面，大多数发动机风扇与水泵同轴。风扇旋转时，会产生轴向吸力，增加流过散热器芯的空气量，可加速对流经散热器芯的冷却水的冷却，从而加强对发动机的冷却作用。对于风扇来说，要求它风量大、效率高，以及振动与噪声小，尽量减少消耗发动机功率。

风扇的扇风量主要与风扇的直径、转速、叶片形状、叶片安装角和叶片数目有关。风扇常和发电机一起通过V形带由曲轴带轮驱动，如图5．1．10所示。

图5．1．9　百叶窗自动调节装置

图5．1．10　汽车风扇皮带张紧装置

目前，轿车发动机由于大多采用电动风扇，风扇不与水泵同轴。电动风扇由电动机驱动，受冷却水温度控制的温控开关控制风扇的转动，不受发动机转速的影响。这样，既能保证发动机在汽车低速时的冷却，又可减少消耗发动机的功率。

【任务实施】

（1）准备工作

1）工具设备和材料

教学车辆、120件套、冷却液。

2）安全防护用品

标准作业装、车外防护三件套。

（2）信息收集

车牌号码：____________，车辆型号：____________。

VIN码：____________，行驶里程：____________。

（3）在汽车上查找汽车发动机冷却系相关部件，根据图5．1．11所示，确认发动机水冷系的组成部分。将冷却系各零部件的序号填入相应的括号内。

图5．1．11　汽车发动机冷却系

散热器（　　）　　　　　　节温器（　　）　　　节气门体（　　）

冷却液膨胀水箱（　　）　　电动风扇（　　）　　接热交换器（　　）

接暖风装置（　　）　　　　水泵（　　）　　　　水泵皮带（　　）

汽缸盖（　　）　　　　　　进水软管（　　）　　出水软管（　　）

（4）确认图5．1．12中序号所指的部件名称，并描述其主要功能，填写在表5．1．2。

图5．1．12

表5．1．2　冷却系拆装顺序

（5）各小组成员通过教室上网设备，查阅有关货车、轿车、越野车冷却系资料，比较特点，每组各派一名代表上台叙述。

【任务检测】

一、到汽车实训现场观察车辆发动机冷却系统，确认部件及安装位置，描述其主要功能，完成下表：

续表

二、判断题

1．正常间隙在高温的作用下会因热膨胀而破坏，导致运动件运动受阻或者卡死；各机件因高温而使机械强度降低甚至损坏。（　　）

2．发动机运转时，带动水泵转动，水泵将散热器内的冷却水抽出经分水管送入缸体水套。（　　）

3．使用离心式水泵能确保水流规则又不耗费过多的能量驱动。（　　）

4．某些大型柴油机或者小型汽油机采用风冷却系是以空气作为冷却介质。（　　）

5．在缸盖上安装有水温传感器。传感器与驾驶室内的水温表相连，随时指示出缸盖水套内冷却水的温度。（　　）

6．为了确保空气流过散热器芯并围绕发动机，在散热器后面安装了风扇。通常，风扇由曲轴或通过皮带及皮带轮驱动。有些厂家使用电动机驱动风扇。（　　）

7．散热器主要由上贮水室、下贮水室以及连接上、下水室和对冷却水起散热作用的散热器芯组成。上贮水室通过进水软管与缸盖上的出水管相通。（　　）

8．汽车上安装的温度警报系统主要由传感器和指示器两部分组成。（　　）

9．发动机冷却系的作用只是冷却。（　　）

10．当温度为98℃时，桑塔纳2000轿车AJR发动机冷却系进行小循环。（　　）

【评价与反馈】

【教师评估】

任务5．2　冷却系的维护与检修

【任务目标】

【任务描述】

当冷却系在使用中发生故障时，将造成发动机工作温度过高或者发动机温度过低，使发动机动力性下降，经济性变差，甚至造成机件损坏。因此，适时对冷却系进行检修，能够提高发动机的使用性能，延长使用寿命。

通过本任务的学习，使学生能够分析冷却系主要零件的工作条件以及容易产生的损伤形式，并针对不同的故障采用相应的工具与对应的项目进行检修。

【知识准备】

冷却水温度过高与过低是发动机冷却系最常见的故障。冷却水温度过高的主要原因有：冷却水不足；水套或者散热器内沉积的水垢过多；散热器导风罩和发动机表面脏污；风扇不转动；节温器故障；水泵故障等。冷却水温度过低的主要原因有：节温器故障；百叶窗不能完全关闭以及冬季保温不良等。这时必须查明原因，及时排除故障。

5．2．1　散热器检修

（1）散热器的清洗

散热器在使用过程中，会因腐蚀和积垢等问题影响冷却效果。清洗散热器，去除水垢，是恢复散热器的散热能力的有效方法。清洗水垢常采用化学法，即利用酸或碱类物质与水垢的化学反应，生成可溶于水的物质将水垢清除。清洗时，最好采用循环法，即先用酸性溶液洗涤，再用碱性溶液冲洗中和。清洗时，除垢剂以一定的压力（一般为10kPa）在汽缸体水套或散热器内循环，一般经3～5min后即可清洗完毕。

图5．2．1　散热器盖压力试验

1—冷却系压力试验仪；2—压力表；3—散热器盖；4—转换器

（2）散热器渗漏的检验

将散热器进、出口堵死，在散热器内充入50～100kPa压力的压缩空气，如图5．2．1所示，并将其浸泡在水中，检查有无气泡冒出，如发现渗漏部位，应做好记号，以便焊修。

（3）散热器的修理

散热器的渗漏大多出现在散热管与上、下水室间的接触部位。渗漏不严重时，一般可用钎焊修复。散热管出现渗漏时，可采取局部封堵，封堵的散热管数量不得超过管数总量的10%，切断散热片的面积不得大于迎风总面积的10%。

（4）检查散热器盖与膨胀水箱

现代汽车发动机均采用密封式冷却系，冷却液能否在沸点以上不汽化，保持良好的导热、冷却能力；冷却系能否防止冷却液过量消耗，从而减轻水垢沉积速度，关键在于散热器盖和膨胀水箱的工作性能。散热器盖可用专用手动气泵检查：压力阀的升启压力应为73．5～103kPa，真空阀的升启压力应为0．98～11．8kPa。膨胀水箱应无渗漏、箱盖密封良好、通气孔畅通，否则就会破坏冷却液的回流，必须立即更换。

5．2．2　水泵检修

（1）泵壳的检修

检查泵壳和带轮有无损伤。泵壳如有裂纹，可进行焊接或更换。壳与盖接合面变形大于0．05mm，应予修平。若有较严重的缺陷，则更换新的水泵或进水管。

（2）水泵轴的检修

检查水泵轴有无弯曲和轴颈的磨损程度，轴端螺纹有无损伤。水泵轴弯曲大于0．05mm，应冷压校正；轴颈磨损严重，应予更换。

（3）水泵叶轮的检修

检查水泵叶轮的叶片有无损伤，叶轮上的轴孔与轴的配合是否松旷。

（4）水封装置的检修

水泵泄水孔漏水，则为水封密封不严。若胶质水封磨损或变形应予以更换，若密封圈水封可翻面使用。

装合水泵后应检查其转动是否灵活，若有卡滞或异响，则说明水泵轴承有故障，应予以更换。

装上水泵后，在安装正时同步带前，再用手转动水泵，检查其转动有无卡滞、叶轮与泵壳是否碰刮，若有异常，应拆下重新检修。

5．2．3　节温器检修

节温器失效将影响对发动机冷却强度的控制，造成发动机过热或温度过低。节温器的检修方法如下：

①拆卸节温器，在发动机冷却液温度下降后进行，要拆下蓄电池负极电缆并将冷却液排放干净。

②节温器外观检查，检查节温器的阀门、弹簧有无变形、污损等，若有，予以更换。

③检查节温器的性能，如图5．2．2所示，将节温器置于装了水的容器中，逐渐将水加热，检查节温器开始打开的温度、刚刚打开至最大时的温度。正常情况下，节温器在89℃时开始开启，101℃时开启至最大（8mm）。若节温器开始开启的温度、刚刚打开至最大时的温度和最大的开启高度与规定值不符，应更换节温器。

图5．2．2　节温器开启温度和开启高度的检查

表5．2．1　部分车型的节温器工作参数

5．2．4　电动风扇检修

电动风扇的常见故障是风扇不转或运转不正常、转动有噪声等，检修方法如下：

①直观检查，检查风扇及护风罩有无破损、变形或刮碰的痕迹，风扇是否松旷，若有异常，应予以修理或更换。

②检查风扇电动机是否转动，将风扇电动机施加蓄电池电压，看其是否能转动，若不转、转速过低或有噪声，则应予以更换。

③检查风扇电动机轴的轴向和径向旷动是否过大，若是，则更换风扇电动机。

④检查风扇电动机线束有无破损，若有，则更换线束。

⑤风扇皮带张紧力的检查。

风扇皮带张紧力应保持适当。皮带过松会引起打滑，使水泵和发动机转速下降，影响冷却液的循环；皮带过紧，会引起风扇总成轴承、张紧轮及风扇皮带的加速磨损。

检查风扇皮带张紧力时，在皮带的中部用40N的力按下皮带，其绕度应为10～15mm。

风扇皮带张紧力的调整：通常是松开发电机调节臂上的锁紧螺母，扳动发动机使皮带达到规定的张紧力；对于轿车发动机风扇皮带，是通过扳动装在枢轴上的舵轮或其构架上的部件进行的。

【任务实施】

（1）准备工作

1）工具设备和材料

教学车辆、120件套、冷却液、常用工具、容器、温度计、酒精灯。

2）安全防护用品

标准作业装、车外防护三件套。

（2）信息收集

车牌号码：________________，车辆型号：_________________________。

VIN码：____________，行驶里程：________________________。

（3）请在教师的指导下，按照下述方法和步骤进行气门组的检修活动，完成相关的记录表5．2．2和表5．2．3的填写。

表5．2．2　　清洗发动机水冷却系的方法和步骤

表5．2．3　检查节温器数据记录表

【任务检测】

一、填空题

1．冷却系的作用就是保证发动机在____________的温度范围内工作。通常，汽车发动机冷却系为____________冷却系。

2．当发动机为冷态或温度较低时，冷却液流经的路线为____________循环，冷却液不经过____________。

3．当冷却液温度达到85℃时，节温器阀门开始____________，冷却液流经散热器后经节温器回到冷却液泵，部分冷却液进行____________循环。

4．一般轿车采用的是横流式（水平式）散热器，同时采用____________水桶。这种水桶比铜水桶强度____________，能经受掉落这样的冲击。

5．风扇皮带张紧力应保持适当。皮带过松会引起____________，使水泵和发动机转速下降，影响冷却液的循环；皮带过紧，会引起风扇总成轴承、张紧轮及风扇皮带的加速____________。

6．冷却液若液面低于“MIN”或低于“LOW”线时，应____________冷却液至“MAX”或____________“FULL”线。

7．寒冷季节，若散热器内的冷却液在停车时未放净而____________，在重新加注冷却液时，会感到冷却液的容量明显____________。

8．冷却液使用日久成了导电液，两种不同的金属都接触导电的冷却液并通过____________相互连接时，就会有____________通过，产生点蚀现象。

9．冷却水温度____________与____________是发动机冷却系最常见的故障。

10．冷却水温度过低的主要原因有：____________故障；____________不能完全关闭以及冬季____________不良等。

二、判断题

1．发动机是在正常的温度范围内工作的。温度过高或者过低都会使发动机工作不良。（　　）

2．冷却系在工作中必须保证冷却强度合适，否则会影响发动机的正常工作。（　　）

3．当冷却液温度达到105℃时，节温器阀门全部打开，全部冷却液进行大循环。（　　）

4．将发动机停转，用手扳动风扇叶片，检查其有无松旷量。若松旷量较大，说明轴承间隙已超过标准，应更换轴承。（　　）

5．发动机冷却液充足，但行驶过程中发动机无力，冷却液温度超过规定值。（　　）

6．汽车每行驶1500～2000km进行维护时，应润滑水泵上的两个轴承。（　　）

7．散热器在使用过程中，会因腐蚀和积垢等原因影响冷却效果。清洗散热器，去除水垢，是恢复散热器的散热能力的有效方法。（　　）

8．现代轿车发动机的散热风扇由双速直流电动机直接驱动，并由装在散热器一侧的温控开关控制。（　　）

9．冷却水温度过高的主要原因有：冷却水不足；水套或者散热器内沉积的水垢过多；散热器导风罩和发动机表面脏污；风扇不转动；节温器故障；水泵故障等。（　　）

10．不同汽车发动机冷却系节温器的技术参数不同，所以，冷却液温度有所不同。（　　）

【评价与反馈】

【教师评估】