任务3冷却系统主要零部件检修课件.ppt
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1、 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 车辆工程系车辆工程系 刘昌林刘昌林7-7-发动机发动机冷却系统冷却系统汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修【项目描述项目描述】 为了避免发动机过热,燃烧室周围的零部件(汽缸套、汽缸盖、为了避免发动机过热,燃烧室周围的零部件(汽缸套、汽缸盖、气门等)必须进行适当的冷却。汽车发动机的冷却装置有三种形式,气门等)必须进行适当的冷却。汽车发动机的冷却装置有三种形式,水冷却、油冷却和空气冷却。汽车发动机冷却装置以水冷却为主,水冷却、油冷却和空气冷却。汽车发动机冷却装置以水冷却为主,用汽缸水道内的循环水冷却,把水道内受热的水引入散热器(水用汽缸水道内的循环水
2、冷却,把水道内受热的水引入散热器(水箱),通过风冷却后再返回到水道内。箱),通过风冷却后再返回到水道内。 【知识目标知识目标】1.1.了解汽车发动机冷却系统的组成、功用及分类。了解汽车发动机冷却系统的组成、功用及分类。2.2.熟悉冷却系统的循环水路。熟悉冷却系统的循环水路。3.3.掌握散热器、节温器、水泵、风扇等主要部件的构造掌握散热器、节温器、水泵、风扇等主要部件的构造及及检修方法。及及检修方法。4.4.掌握冷却系统常见故障排除方法。掌握冷却系统常见故障排除方法。【能力目标能力目标】1.1.熟悉散热器密封性的检查方法及散热器的检修。熟悉散热器密封性的检查方法及散热器的检修。2.2.熟悉节温器
3、的拆装与检测。熟悉节温器的拆装与检测。3.3.能熟拆装水泵并对水泵常见故障进行检修。能熟拆装水泵并对水泵常见故障进行检修。 4.4.能排除冷却系统综合故障。能排除冷却系统综合故障。 7 .1冷却系统冷却系统 冷却系统的功用就是使发动机尽快地达到正冷却系统的功用就是使发动机尽快地达到正常的工作温度,并使发动机在工作过程中能很好常的工作温度,并使发动机在工作过程中能很好的控制发动机温度。的控制发动机温度。7.1.1 冷却系统的类型和组成冷却系统的类型和组成 冷却系统按照冷却介质的不同可以分为风冷式冷却系统按照冷却介质的不同可以分为风冷式和水冷式。和水冷式。 1.水冷式冷却系统水冷式冷却系统 水冷式
4、冷却系统是以水(或冷却液)为冷却水冷式冷却系统是以水(或冷却液)为冷却介质,先将发动机受热零件的热量传给冷却液,介质,先将发动机受热零件的热量传给冷却液,再通过散热器散发到大气中去。再通过散热器散发到大气中去。 它由散热器、水泵、风扇、冷却水套和节温它由散热器、水泵、风扇、冷却水套和节温器等组成器等组成。水冷系统水冷系统 工作原理: 水冷式发动机的气缸盖和气缸体中都铸有相互连通的水套。在水冷式发动机的气缸盖和气缸体中都铸有相互连通的水套。在水泵的作用下,散热器内的冷却水被加压后通过气缸体进水孔进入水泵的作用下,散热器内的冷却水被加压后通过气缸体进水孔进入发动机,流经气缸体及其缸盖的冷却套而吸收
5、热量,然后从气缸盖发动机,流经气缸体及其缸盖的冷却套而吸收热量,然后从气缸盖的出水口沿水管流回散热器。利用汽车行驶的出水口沿水管流回散热器。利用汽车行驶 的速度计风扇的强力的速度计风扇的强力抽吸,空气流由前向后高速通过散热器。因此,受热后的冷却水在抽吸,空气流由前向后高速通过散热器。因此,受热后的冷却水在流过散热器芯的过程中,热量不断地散发到大气中去,冷却后的水流过散热器芯的过程中,热量不断地散发到大气中去,冷却后的水流到散热器的底部,又被水泵抽回,再次再次压送到发动机的水套流到散热器的底部,又被水泵抽回,再次再次压送到发动机的水套中,如此不断地循环,把热量不断地送到大气中去,使发动机不断中,
6、如此不断地循环,把热量不断地送到大气中去,使发动机不断地得到冷却,从而保证发动机的正常工作。地得到冷却,从而保证发动机的正常工作。 为了使发动机在低温时减少热量损失,缩短暖机时间,而在高为了使发动机在低温时减少热量损失,缩短暖机时间,而在高温大负荷的情况下加快散热,冷却系统中设有调节温度的装置,如温大负荷的情况下加快散热,冷却系统中设有调节温度的装置,如节温器、风扇离合器等。为了便于驾驶员能掌握冷却系统的工作情节温器、风扇离合器等。为了便于驾驶员能掌握冷却系统的工作情况,还设有水温表和高温警告灯。况,还设有水温表和高温警告灯。 2.风冷式冷却系统风冷式冷却系统 冷却系统冷却系统中冷却介质是空气
7、,利用气流使散热中冷却介质是空气,利用气流使散热片的热量散到大气中。它主要由风扇、导流罩、片的热量散到大气中。它主要由风扇、导流罩、散热片、气缸导流罩和分流板组成。散热片、气缸导流罩和分流板组成。 风冷式的特点是结构简单、工作可靠、质量风冷式的特点是结构简单、工作可靠、质量较小、升温较快、经济性好,特别适用于沙漠等较小、升温较快、经济性好,特别适用于沙漠等过高温地区和极地等严寒地区。缺点是冷却效果过高温地区和极地等严寒地区。缺点是冷却效果难以调节、消耗功率大等,仅用于小排量发动机。难以调节、消耗功率大等,仅用于小排量发动机。 风冷系统风冷系统7.1.2 冷却水与防冻液冷却水与防冻液 发动机中使
8、用的冷却水应该是清洁的软水,如雨水、发动机中使用的冷却水应该是清洁的软水,如雨水、自来水等。井水、矿泉水等因还有大量的矿物质而被称为自来水等。井水、矿泉水等因还有大量的矿物质而被称为硬水,在长期的高温下会生成水垢附在水套壁上,容易造硬水,在长期的高温下会生成水垢附在水套壁上,容易造成高温零件散热困难而使发动机过热。成高温零件散热困难而使发动机过热。 在冬季寒冷地区,往往因冷却水结冰而发生散热器、在冬季寒冷地区,往往因冷却水结冰而发生散热器、汽缸体、汽缸盖变形或胀裂的现象。为了适应冬季行车的汽缸体、汽缸盖变形或胀裂的现象。为了适应冬季行车的需要,必须在冷却水中加入一定量的防冻液,以达到降低需要,
9、必须在冷却水中加入一定量的防冻液,以达到降低冰点、提高沸点的目的。最常见的防冻液是乙二醇。冷却冰点、提高沸点的目的。最常见的防冻液是乙二醇。冷却液中水与乙二醇的比例不同,冰点也不同。液中水与乙二醇的比例不同,冰点也不同。冷却液的冰点与乙二醇质量分数的关系冷却液的冰点与乙二醇质量分数的关系 7.2 冷却系统主要部件的构造和工作原理冷却系统主要部件的构造和工作原理7.2.1 散热器散热器 散热器俗称散热器俗称“水箱水箱”,安装在发动机前的车架横梁上,安装在发动机前的车架横梁上,其作用是将冷却水在水套中所吸收的热量散发至外界大气,其作用是将冷却水在水套中所吸收的热量散发至外界大气,使水温下降。散热器
10、需要用导热性能良好的材料制造,并使水温下降。散热器需要用导热性能良好的材料制造,并在结构上保证足够的散热面积,以加速水的冷却。冷却水在结构上保证足够的散热面积,以加速水的冷却。冷却水经过散热器后,其温度可下降经过散热器后,其温度可下降10151015,为了将散热器传,为了将散热器传出的热量尽快带走,在散热器后加装有风扇与散热器配合出的热量尽快带走,在散热器后加装有风扇与散热器配合工作。工作。 散热器主要由上、下水箱、散热器芯和散热器盖等组散热器主要由上、下水箱、散热器芯和散热器盖等组成成。冷却冷却系系统的循环统的循环 散热器上水室有加水口,冷却水由此进入整个冷却系散热器上水室有加水口,冷却水由
11、此进入整个冷却系统。加水口用散热器盖盖住。在上水室和下水室分别装有统。加水口用散热器盖盖住。在上水室和下水室分别装有进水管和出水管,进水管和出水管分别用橡胶软管和汽缸进水管和出水管,进水管和出水管分别用橡胶软管和汽缸盖的出水口和水泵的进水口相连,这样,既便于安装,而盖的出水口和水泵的进水口相连,这样,既便于安装,而且当发动机和散热器之间产生少量位移时也不会漏水。在且当发动机和散热器之间产生少量位移时也不会漏水。在散热器下面一般装有减震垫,防止散热器受振动损坏。在散热器下面一般装有减震垫,防止散热器受振动损坏。在散热器下水室或出水管上还装有放水开关,必要时可将散散热器下水室或出水管上还装有放水开
12、关,必要时可将散热器内的冷却水放掉。热器内的冷却水放掉。 散热器芯由许多冷却管和散热片组成,采用散热片是散热器芯由许多冷却管和散热片组成,采用散热片是为了增加散热器芯的散热面积。早期的散热器芯多采用导为了增加散热器芯的散热面积。早期的散热器芯多采用导热性好、焊接性好和耐腐蚀的黄铜制造。为了减小质量,热性好、焊接性好和耐腐蚀的黄铜制造。为了减小质量,节约铜材,铝制散热器芯目前广泛用于许多使用条件较好节约铜材,铝制散热器芯目前广泛用于许多使用条件较好的轿车上。也有些汽车发动机的散热器芯,其冷却管仍用的轿车上。也有些汽车发动机的散热器芯,其冷却管仍用黄铜,而散热器则采用铝锰合金材料制造。黄铜,而散热
13、器则采用铝锰合金材料制造。 散热器一般为纵流式,即冷却水从顶部流向底部。为降低发动散热器一般为纵流式,即冷却水从顶部流向底部。为降低发动机罩轮廓的高度,有些轿车采用了横流式散热器,即冷却水从一侧机罩轮廓的高度,有些轿车采用了横流式散热器,即冷却水从一侧的进水口进入水箱,然后水平横向流动到令一侧的出水口的进水口进入水箱,然后水平横向流动到令一侧的出水口。散热器类型散热器类型 散热器盖散热器盖 汽车上广泛采用的是封闭式水冷系统,这种水冷系统汽车上广泛采用的是封闭式水冷系统,这种水冷系统的散热器盖具有空气的散热器盖具有空气- -蒸汽阀门,可自动调节冷却系统内蒸汽阀门,可自动调节冷却系统内部压力,提高
14、冷却效果。部压力,提高冷却效果。散热器盖散热器盖 发动机热态工作正常时,两阀门在弹簧弹力的作用下发动机热态工作正常时,两阀门在弹簧弹力的作用下均关闭,将冷却系统与大气隔开。而水蒸气的产生使冷却均关闭,将冷却系统与大气隔开。而水蒸气的产生使冷却系统内的压力稍微高于大气压力,从而可增高冷却水的沸系统内的压力稍微高于大气压力,从而可增高冷却水的沸点,改善冷却效果。当散热器能蒸气压力达到点,改善冷却效果。当散热器能蒸气压力达到126137kPa126137kPa时,蒸气阀打开,部分蒸气才蒸气排出管外泄,以防止冷时,蒸气阀打开,部分蒸气才蒸气排出管外泄,以防止冷却系统中压力过高而损坏散热器和水管。当发动
15、机熄火后却系统中压力过高而损坏散热器和水管。当发动机熄火后水的温度下降,蒸气压力降到水的温度下降,蒸气压力降到9987 9987 kPakPa时,冷却系统内时,冷却系统内部产生一定的真空度,空气阀被大气压力压开,部分空气部产生一定的真空度,空气阀被大气压力压开,部分空气从空气阀口被吸入冷却系统,以防止散热器及水管被大气从空气阀口被吸入冷却系统,以防止散热器及水管被大气压瘪。压瘪。7.2.2 补偿水箱补偿水箱 加注防冻液的汽车发动机,为了减少冷却液的损失,加注防冻液的汽车发动机,为了减少冷却液的损失,保证冷却系统的正常工作,通常采用散热器保证冷却系统的正常工作,通常采用散热器+ +补偿水箱补偿水
16、箱(膨胀水箱)的结构。补偿水箱建立的封闭系统,使水(膨胀水箱)的结构。补偿水箱建立的封闭系统,使水气分离,减少空气对冷却系统内部的氧化。同时,检查气分离,减少空气对冷却系统内部的氧化。同时,检查液面和加注冷却水可以在补偿水箱上进行,安全方便液面和加注冷却水可以在补偿水箱上进行,安全方便。1-1-散热器散热器 2- 2-橡胶软管橡胶软管 3- 3-膨胀水箱膨胀水箱补补偿偿水水箱箱 当发动机运转中散热器内的蒸气压力过高时,散热器当发动机运转中散热器内的蒸气压力过高时,散热器盖内的蒸气阀开启,排出的蒸气和部分冷却液经溢流管流盖内的蒸气阀开启,排出的蒸气和部分冷却液经溢流管流入补偿水箱;当发动机熄火后
17、冷却液温度下降,使散热器入补偿水箱;当发动机熄火后冷却液温度下降,使散热器内出现一定的真空度时,散热器盖内的空气阀开启,将补内出现一定的真空度时,散热器盖内的空气阀开启,将补偿水箱内的冷却液吸入,以保证冷却系统内有充足的冷却偿水箱内的冷却液吸入,以保证冷却系统内有充足的冷却液液。补偿水箱作用原理补偿水箱作用原理 补偿水箱多用透明的塑料制成,以便检查液面补偿水箱多用透明的塑料制成,以便检查液面的高度,补偿水箱上标有上、下两条液面高度标的高度,补偿水箱上标有上、下两条液面高度标记线。水温在记线。水温在5050以下时,补偿水箱内液面高度以下时,补偿水箱内液面高度不应低于下面的标记线(一般有不应低于下
18、面的标记线(一般有“DIDI”或或“MINMIN”的标记)。若低于此标记线,需要补充冷却液。的标记)。若低于此标记线,需要补充冷却液。补充的冷却液可以从补偿水箱中加入,增加冷却补充的冷却液可以从补偿水箱中加入,增加冷却液后补偿水箱内液面高度不应超过上面的标记线。液后补偿水箱内液面高度不应超过上面的标记线。7.2.3 风扇风扇 冷却系统中的散热风扇是用来提高通过散热器芯的空冷却系统中的散热风扇是用来提高通过散热器芯的空气流速,增加散热效果,加速冷却液的冷却,同时对发动气流速,增加散热效果,加速冷却液的冷却,同时对发动机其他附件也有一定的冷却作用。纵置发动机冷却系统的机其他附件也有一定的冷却作用。
19、纵置发动机冷却系统的冷却风扇通常安装在发动机前方,与水泵同轴,由发动机冷却风扇通常安装在发动机前方,与水泵同轴,由发动机的带轮驱动的带轮驱动。冷却风扇冷却风扇 有些发动机散热器布置在发动机的侧面,采用以蓄电池电能为有些发动机散热器布置在发动机的侧面,采用以蓄电池电能为动力。电动机的运转由位于散热器或汽缸体上的水温开关控制,当动力。电动机的运转由位于散热器或汽缸体上的水温开关控制,当冷却液温度过高时。水温开关的触点闭合,使风扇运转。冷却液温度过高时。水温开关的触点闭合,使风扇运转。 有些发动机的电动冷却风扇采用双速控制,当水温高于有些发动机的电动冷却风扇采用双速控制,当水温高于7575时,时,热
20、敏开关将风扇电机低速档接通,风扇以约热敏开关将风扇电机低速档接通,风扇以约1600r/min1600r/min的转速运转;的转速运转;当水温高于当水温高于105105时,热敏开关将风扇电机高速档接通,风扇以约时,热敏开关将风扇电机高速档接通,风扇以约2400r/min2400r/min的转速运转;当水温下降到的转速运转;当水温下降到93989398时,高速档停止工作;时,高速档停止工作;当水温下降到当水温下降到84938493时,低速档停止工作。时,低速档停止工作。 还有一些高级轿车发动机的冷却风扇采用液压马达驱动,以液还有一些高级轿车发动机的冷却风扇采用液压马达驱动,以液压转向系统中的液压转
21、向泵产生的液压油为动力,由发动机电控系压转向系统中的液压转向泵产生的液压油为动力,由发动机电控系统的统的ECUECU根据冷却液温度、发动机转速以及空调器发来的信号,调根据冷却液温度、发动机转速以及空调器发来的信号,调节液压马达的液压油流量,以此来控制风扇的转速。节液压马达的液压油流量,以此来控制风扇的转速。7.2.4 风扇离合器风扇离合器 风扇离合器主要有硅油式、电磁式等多种。风扇离合器主要有硅油式、电磁式等多种。 硅油风扇离合器是安装在风扇带轮和风扇叶片之间,硅油风扇离合器是安装在风扇带轮和风扇叶片之间,它是利用硅油高黏度的特性,将带轮的动力传给风扇叶片。它是利用硅油高黏度的特性,将带轮的动
22、力传给风扇叶片。硅油风扇离合器前端盖上有一双金属片卷簧,能根据温度硅油风扇离合器前端盖上有一双金属片卷簧,能根据温度的变化产生扭转,通过传动销转动离合器内部的阀片,控的变化产生扭转,通过传动销转动离合器内部的阀片,控制硅油的流动以改变离合器的接合力。当发动机温度较低制硅油的流动以改变离合器的接合力。当发动机温度较低时,双金属片卷簧使风扇离合器处于办分离状态,这时风时,双金属片卷簧使风扇离合器处于办分离状态,这时风扇随同离合器壳体一起在主动轴上空转打滑,转速很低。扇随同离合器壳体一起在主动轴上空转打滑,转速很低。当发动机升温后,双金属片卷簧会使离合器的接合力随温当发动机升温后,双金属片卷簧会使离
23、合器的接合力随温度的升高而逐渐加大,风扇叶片的打滑程度逐渐减小,转度的升高而逐渐加大,风扇叶片的打滑程度逐渐减小,转速得到提高以适应发动机增强冷却的需求。速得到提高以适应发动机增强冷却的需求。 硅油风扇离合器硅油风扇离合器7.2.5 水泵水泵 水泵安装在发动机前端,纵置发动机的水泵水泵安装在发动机前端,纵置发动机的水泵通常与风扇同轴,一起由曲轴带轮驱动。水泵的通常与风扇同轴,一起由曲轴带轮驱动。水泵的功用是对冷却水加压,加速冷却水的循环流动,功用是对冷却水加压,加速冷却水的循环流动,保证冷却可靠。保证冷却可靠。离心式水泵离心式水泵 离心式水泵主要由离心式水泵主要由水泵壳体、叶轮、水泵水泵壳体、
24、叶轮、水泵轴、水封、水泵轴承等轴、水封、水泵轴承等组成。组成。 离心式水泵工作原理离心式水泵工作原理 水泵用水泵用2323个滚动轴承支撑在壳体上,轴承由润滑脂个滚动轴承支撑在壳体上,轴承由润滑脂润滑。在水泵叶轮与轴承之间装有水封,以防止水泵内的润滑。在水泵叶轮与轴承之间装有水封,以防止水泵内的冷却液沿水泵轴漏人前方的轴承中,破坏轴承的润滑。水冷却液沿水泵轴漏人前方的轴承中,破坏轴承的润滑。水泵壳体下方有一泄水孔,它位于轴承和水封之间,如有少泵壳体下方有一泄水孔,它位于轴承和水封之间,如有少量冷却液漏过水封,可从泄水孔泄出,不会进入轴承。如量冷却液漏过水封,可从泄水孔泄出,不会进入轴承。如果发动
25、机使用中或停机后不断有冷却液从小孔中漏出,说果发动机使用中或停机后不断有冷却液从小孔中漏出,说明水封已经损坏。现代汽车发动机都是采用整体式水泵,明水封已经损坏。现代汽车发动机都是采用整体式水泵,无法分解修理,水封损坏后只能更换水泵总成。无法分解修理,水封损坏后只能更换水泵总成。7.2.6 节温器节温器 节温器一般安装在发动机气缸盖的出水口外或水泵进节温器一般安装在发动机气缸盖的出水口外或水泵进水口处,其功用是控制通过散热器的冷却液流量,调节冷水口处,其功用是控制通过散热器的冷却液流量,调节冷却强度,保证发动机在最适宜的温度下工作。却强度,保证发动机在最适宜的温度下工作。 目前,各种汽车发动机基
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