汽车发动机机械系统检修第四章.ppt

汽车发动机机械系统检修汽车发动机机械系统检修IndustryIndustry项目四发动机冷却系统检修发动机冷却系统检修 Industry二、相关知识二、相关知识（一）概述（一）概述发动机工作时，气缸内的气体温度高达19272527，若不及时冷却，将造成发动机零部件温度过高，尤其是直接与高温气体接触的零件，会因受热膨胀影响正常的配合间隙，导致运动件运动受阻甚至卡死。此外，高温还会造成发动机零部件的机械强度下降，使润滑油失去作用等。发动机冷却系统的作用是对在高温条件下工作的发动机零部件进行冷却，保证发动机在适宜的温度下连续工作。根据冷却介质不同，发动机冷却系统可分为水冷式和风冷式两种类型。Industry1水冷却系统水冷却系统水冷却系统以冷却水或防冻液（统称冷却液）为冷却介质，冷却液循环流动将高温机件的热量带走，再将热量散发到大气中去。水冷却系统由散热器、水泵、风扇、冷却水套和温度调节装置等组成。通常利用节温器来控制通过散热器冷却液的流量。节温器装在冷却液循环的通路中（一般装在气缸盖的出水口），根据发动机负荷大小和水温的高低自动改变水的循环流动路线，以达到调节冷却系统的冷却强度。Industry当发动机在正常热状态下工作时，即水温高于80，节温器阀门打开了通往散热器的通道，同时关闭了通往水泵的旁通管，冷却液全部流经散热器，形成大循环；当冷却液温度低于70时，节温器阀门关闭了通往散热器的通道，同时打开了通往水泵的旁通管，水套内的冷却液只能由旁通孔流出经旁通管进入水泵，又被水泵压入发动机水套，此时冷却液并不流经散热器，只在水套与水泵之间进行小循环，从而防止发动机过冷；当发动机的冷却液温度在7080时，通往散热器的通道和通往水泵的旁通管均处于半开闭状态，此时一部分冷却液进行大循环，而另一部分冷却液进行小循环。在不同发动机上，冷却系统的布置形式不完全相同。一些轿车的发动机上，设有控制怠速空气阀或EGR阀的水冷却管路；横置发动机的汽车散热器安装在发动机一侧，风扇不与水泵同轴，而用电风扇；货车驾驶室设置冷却水管路取暖。Industry2风冷却系统风冷却系统风冷却系统是利用高速流动的空气直接吹过气缸体和气缸盖外表面，使发动机冷却，以保证适宜的工作温度。为加强冷却效果，气缸体和气缸盖外表面铸有很多的散热片，以增大散热面积，并采用轴流式风扇增加流经发动机的空气流量和流速。为使发动机各缸冷却均匀，利用导流罩和分流板控制空气流动方向。风冷却系统与水冷却系统相比，结构简单、重量轻、维修方便、起动升温快，但对机体材料的耐热性和传热性要求高，且冷却强度难以调节、工作噪声大，在汽车发动机上应用很少。Industry（二）主要零部件介绍（二）主要零部件介绍1散热器散热器散热器的作用是将水套中流出的高温冷却液分成许多股细流，并利用散热片增大散热面积，以便使冷却液的温度迅速降低。冷却液在散热器中的流动方向有自上而下竖向流动形式和自左而右横向流动形式，其结构和原理相同。图4-1所示为横流式散热器。常用的散热器芯为芯片式结构，如图4-2所示。散热器芯由许多芯管和散热片组成，芯管为扁圆形直管，芯管两端与两个储水室之间及芯管与散热片之间均用锡焊焊接。冷却液流经散热器时被芯管分成许多股细流，并经芯管上的散热片将热量散发到大气中。散热片不仅可以增加散热面积，而且可以提高散热器芯的刚度和强度。Industry1左储水室2进水管3散热器4散热器盖5右储水室6出水管图4-1横流式散热器的结构图4-2芯片式散热器芯的结构Industry散热器盖上一般设有蒸气阀和空气阀，以便保持冷却系统内部的适当压力，其结构如图4-3所示。当散热器内压力升高到一定值（一般为126127kPa）时，蒸气阀打开，使部分蒸气排入大气，以免胀坏散热器。当散热器内压力低到一定值（一般为8799kPa）时，空气阀打开，使空气进入散热器，以免大气将散热器压坏。Industry 1通气管2蒸气阀3空气阀4散热器盖图4-3散热器盖的结构Industry多数轿车发动机水冷却系统中都装有膨胀水箱，它利用水管与散热器盖上的蒸气放出口相连，如图4-4所示。图4-4膨胀水箱示意图Industry2水泵、节温器水泵、节温器（1）水泵的作用与基本原理水泵的作用是对冷却液加压，使冷却液在冷却系统内循环流动。汽车发动机上装用的都是离心式水泵，它具有体积小、出水量大、工作可靠等优点。其基本组成与基本原理如图4-5所示。离心式水泵主要由泵壳、泵盖、叶轮、水泵轴、轴承和水封等组成，如图4-6所示。泵壳的前半部分为水泵轴的轴承座孔，后半部分为叶轮工作室，泵壳上设有大循环进水口和小循环水管接头。泵盖和衬垫用螺钉安装在泵壳后面，用来封闭叶轮工作室。在泵盖上设有出水孔，水泵安装后出水孔与位于气缸体水套内的分水管相通。Industry1水泵壳体2叶轮3进水口4出水口1风扇带轮2带轮毂3水泵轴和轴承4泵壳图4-5离心式水泵基本组成与基本原理5水封6叶轮7衬垫8泵盖9密封圈图4-6离心式水泵的组成Industry水泵轴通过轴承支撑在泵壳内。进口汽车发动机装用的水泵，水泵轴与轴承多数为不可分解的整体结构。国产汽车发动机装用的水泵，水泵轴一般采用两个球轴承支撑，两轴承间用隔套定位。叶轮通过其中心孔切削平面与水泵轴配合，并用螺钉紧固。水泵轴前端伸出泵壳，带轮毂通过半圆键与水泵轴连接，并用螺母紧固。风扇带轮用螺钉安装在轮毂上。水封安装在叶轮前面的泵壳座上，用于防止叶轮工作室内的水漏出。水封多采用石墨密封圈结构，如图4-7所示。Industry1泵壳2轴承3泄水孔4叶轮5水泵轴6密封圈7水封8弹簧9弹簧垫圈10挡水圈A滑磨密封面B静止密封面图4-7石墨密封圈水封结构Industry（2）节温器的作用与基本原理节温器的作用是控制通过散热器的冷却液流量，使冷却液在散热器与水套之间进行大循环或小循环，调节冷却强度，保证发动机在最适宜的温度下工作。各种汽车发动机装用的节温器基本都是蜡式节温器，其结构原理相同。蜡式节温器的结构如图4-8所示，它主要由主阀门、副阀门、推杆、节温器壳体和石蜡等组成。推杆的一端固定在支架上，另一端插入胶管内。石蜡装在胶管与节温器壳体之间的腔体内。Industry1支架2主阀门3推杆4石蜡5胶管6副阀门7节温器壳体8弹簧图4-8蜡式节温器的结构Industry蜡式节温器的工作原理如图4-9所示。温度较低时石蜡呈固态，主阀门被弹簧推向上方与阀座压紧，主阀门处于关闭状态（见图4-9（a）；此时，副阀门开启，冷却液进行小循环，来自发动机水套的冷却液经副阀门、小循环水管直接进入水泵，被泵回到发动机水套内。温度升高时，石蜡逐渐熔化成液态，使其体积膨胀，迫使胶管收缩对推杆端部产生向上的推力，由于推杆固定在支架上，推杆对胶管、节温器壳体产生向下的反推力。当冷却液温度升高到一定值（一般为76）时，反推力克服弹簧8的弹力使胶管、节温器壳体向下运动，主阀门开始开启，同时副阀门开始关闭。当冷却液温度进一步升高到一定值（一般为86）时，主阀门完全开启，而侧阀门也正好关闭小循环通路（见图4-9（b），此时来自发动机水套的冷却液全部经过散热器进行大循环。冷却液温度在主阀门开始开启温度与完全开启温度之间时，主阀门和副阀门均部分开启，在整个冷却系统内，部分冷却液进行大循环，部分冷却液进行小循环。Industry图4-9蜡式节温器的工作原理Industry3风扇及控制系统风扇及控制系统（1）风扇的构造风扇的作用是提高流经散热器的空气流量和流速，以提高冷却强度。风扇一般安装在散热器与发动机之间，并与水泵同轴。在水冷却系统中，常用风扇的结构及类型如图4-10所示。一般发动机冷却风扇都采用金属钢板冲压而成的叶片，叶片用螺钉固定在连接板上，近年来采用塑料压铸而成的整体式风扇的汽车越来越多。风扇一般有46片叶片，叶片相对风扇旋转平面有一定的扭转角度（3045），从叶根到叶尖扭转角度逐渐减小，有些风扇叶片的扭转角度是可调的。为减小风扇噪声，各风扇叶片之间的夹角不等。Industry1叶片2连接板图4-10常用风扇的结构及类型Industry（2）电动风扇的组成电动风扇是指用电动机驱动的风扇，如图4-11所示。在前置发动机前驱动的轿车上，由于发动机横置，散热器与曲轴的方向和位置变化，很难利用发动机通过传动带驱动风扇，为此装用电动风扇。驱动风扇的电动机一般有高速和低速两个挡位，其工作状态通过热敏开关由冷却液温度控制。Industry（3）电控风扇的构造电控风扇与电动风扇都是由电动机驱动，不同的是在电控风扇系统中，由ECU根据冷却液温度和空调开关信号，通过风扇继电器来控制风扇电动机电路的通断，以实现对风扇工作状态的控制。风扇控制系统电路如图4-12所示。ECU控制风扇继电器线圈的搭铁回路，当发动机温度低于98时，ECU断开风扇继电器搭铁回路，冷却风扇不工作；当发动机温度高于103时，ECU接通风扇继电器搭铁回路，冷却风扇工作。如果选择空调，ECU接到空调开关信号后，不管发动机温度高低，ECU都将接通风扇继电器搭铁回路，使散热器风扇工作。Industry1水泵2节温器3散热器4电动机和风扇图4-12风扇控制系统电路5软管6膨胀水箱7温控开关8发动机图4-11电动风扇Industry（三）冷却液（三）冷却液发动机冷却液与润滑油一样，是使发动机正常工作、运转必不可少的组成部分。冷却液是冷却系统中的冷却介质，具有冷却、防腐、防垢以及防冻等作用。冷却液包括冷却水和防冻液。1冷却水冷却水汽车发动机中使用的冷却水应是清洁的软水，如雨水、自来水等；而井水、河水等硬水中含有矿物质，在高温下易生成水垢，不能作为发动机冷却水。Industry2防冻液防冻液为防止在冬季寒冷地区，因冷却水结冰而发生散热器、气缸体、气缸盖变形或胀裂的现象，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。防冻液是水与防冻剂的混合物。防冻液用水最好是软水，否则将在发动机水套中产生水垢，使传热受阻，易造成发动机过热。最常用的防冻剂是乙二醇。防冻液中水与乙二醇的比例不同，其冰点也不同。50%的水与50%的乙二醇混合而成的防冻液，其冰点为35.5。在水中加入防冻剂还同时提高了防冻液的沸点。防冻液中通常含有防锈剂和泡沫抑制剂。防锈剂可延缓或阻止发动机水套壁及散热器的锈蚀或腐蚀。防冻液中的空气在水泵叶轮的搅动下会产生很多泡沫，这些泡沫将妨碍水套壁的散热，泡沫抑制剂能有效地抑制泡沫产生。有些防冻液具有堵漏的功能，其含有微细塑胶颗粒或无机纤维，在随防冻液循环过程中，自动堵住散热器上的细小渗漏部位。防冻剂中一般加入着色剂，使防冻液呈蓝色或黄色以便识别。Industry三、项目实施三、项目实施实施要求汽车发动机拆装台架，汽车发动机常用拆装工具，专用拆装工具，相关量具，零部件存放台，散热器，油盆，水泵，节温器，盆，传统风扇，电动风扇及电控风扇等零部件、冷却液。Industry（一）检修散热器（一）检修散热器1散热器密封性检查散热器密封性检查（1）就车检查。用膨胀式橡胶塞堵住散热器进水管口和出水管口，向散热器内加水至加水口下方1020mm处，用专用手动打压器从加水口向散热器内部施加0.8kPa压力，如图4-13所示，5min内打压器压力表上的指示压力应不下降，否则说明散热器有泄漏。（2）水槽检查。拆下散热器后，用膨胀式橡胶塞堵住进水管口和出水管口，从加水口向散热器内充入3080kPa的压缩空气，将散热器浸入水槽，若有气泡冒出，说明散热器有泄漏。Industry图4-13 散热器的就车检查Industry2散热器芯管堵塞的检查散热器芯管堵塞的检查从加水口向散热器内加入热水，用手触试散热器芯管各处温度，若有温度不升高的部位，说明散热器芯管该部位堵塞。判断散热器芯管是否堵塞，也可以拆下上储水室，再用根据芯管尺寸和断面形状制造的专用通条来检查。所有芯管都不允许有堵塞现象，个别因中部堵塞而确实无法疏通的，允许存在堵塞的芯管不超过两根。散热器芯管若存在压扁或通条不能通过现象，应更换芯管。3散热器盖的检查散热器盖的检查使用专用手动打压器给散热器盖加压，当打压器上的压力表读数突然下降时，说明蒸气放出阀打开。蒸气阀的开启压力应符合规定，应为0.0730.103MPa。Industry4散热器的修理散热器的修理散热器常见故障是因机械损伤、化学腐蚀、芯管堵塞等原因，导致泄漏、外观变形和散热性能下降。散热器芯管有堵塞时，应使用专用通条进行疏通。散热片有变形或倒伏时，应及时进行整形、扶正。散热器的储水室若有凹陷变形时，可在凹陷处焊一钩环，拉平后再解焊。散热器泄漏一般发生在芯管与储水室的接合部，散热器泄漏部位可用锡焊或粘接方法修复。在使用中，散热器最常见的故障是芯管损伤。芯管的修理方法主要有以下两种。（1）接管法。用尖嘴钳拆去已损坏的芯管上的散热片，剪下已损坏的一段芯管，从芯管的一端插入通条并使通条穿过剪去部分的上、下剪口，如图4-14所示。（2）换管法。将散热器夹装在专用修理架上，用通条插入需更换的芯管中并来回拉动以清除芯管内的水垢；如图4-15所示。Industry图4-14整理散热器芯管剪口图4-15用电阻加热器加热散热器芯管Industry（二）检修水泵、节温器（二）检修水泵、节温器1水泵拆装水泵拆装水泵的结构比较简单，但进行解体修理时仍应注意结构上的差别和工艺上的要求。水泵的拆装不能用手锤直接敲击零件，应选用拉压工具。水泵的一般拆装程序如下。（1）拆下驱动带，拆下风扇带轮紧固螺母和垫片，用拉器拆下风扇带轮和轮毂，并注意收好半圆键。（2）拆下泵盖固定螺栓，取下泵盖和衬垫。（3）对于叶轮压配在水泵轴上的结构，使用拉器从水泵轴上拆下叶轮。对于用螺栓将叶轮紧固在水泵轴上的结构，应先拧下螺栓，再用拉器拆下叶轮。Industry（4）采用两个球轴承支撑水泵轴的结构，应预先测量轴承定位卡环外径；若外径小于泵壳上的水封座孔，可将叶轮和水泵轴一起从泵盖一侧压出；若卡环外径大于泵壳上的水封座孔，可用拉器将叶轮从水泵轴上拆下。采用整体式泵轴和轴承结构，如果轴承中部装有卡环，应从轴承座中间切槽处撑开卡环后再压出泵轴。（5）采用石墨密封圈的水封，可用芯轴向泵盖一侧顶出水封。一些国产汽车发动机水泵采用组合式水封，水封零件安装在叶轮中，拆下卡环即可取出各零件。（6）水泵的装配按分解相反顺序进行。装配后，用手转动带轮，应灵活无卡滞现象；用手摇动带轮，泵轴不应有明显的松旷；检查泄水孔应通畅；最后应从滑脂嘴注入适量的指定润滑脂。如果有条件，水泵经过修理后，应在实验台上进行流量检验。Industry2水泵常见故障与修理水泵常见故障与修理水泵常见故障是漏水、轴承松旷和泵水量不足。（1）漏水。泵壳裂纹导致漏水时一般有明显的痕迹，裂纹较轻时可用粘接法修理，裂纹严重时应更换。在水泵正常时，水泵壳上的泄水孔不应漏水，如果泄水孔漏水说明水封密封不良，其原因可能是密封面接触不紧密或水封损坏，应分解水泵进行检查，清洁水封密封面或更换水封。水泵泄水孔位置如图4-16所示。1泄水孔2泵壳图4-16水泵泄水孔位置Industry（2）轴承松旷。在发动机怠速运转时，若水泵轴承有异响或带轮转动不平衡，一般是轴承松旷所致；发动机熄火后，用手扳动带轮进一步检查其松旷量，若有明显松旷，应更换水泵轴承；若水泵轴承有异响，但用手扳动带轮无明显松旷，则可能是水泵轴承润滑不良所致，应从滑脂嘴加注润滑脂。（3）泵水量不足。水泵泵水量不足一般是因水道堵塞、叶轮与轴滑脱、漏水或传动带打滑，可通过疏通水道、重装叶轮、更换水封、调整风扇传动带松紧度来排除故障。3节温器的检查节温器的检查节温器一般安装在发动机水套出水口处，拆下节温器后，将其浸入水中，如图4-17所示，逐渐将水加热，检查节温器主阀门开启温度。如果节温器主阀门开启温度不符合要求，或在常温下关闭不严，应更换节温器。Industry（三）检修风扇及控制系统（三）检修风扇及控制系统1风扇传动带松紧度的调整风扇传动带松紧度的调整风扇、水泵和发电机一般由曲轴通过1根传动带驱动。若传动带过紧，将使水泵轴承和传动带的磨损加剧；传动带过松，将会出现传动带打滑现象。因此，应经常检查并及时调整风扇传动带松紧度。检查风扇传动带松紧度时，用拇指压在风扇与电动机两带轮中间的传动带上，施加一定的压力（一般为40N），传动带的挠度应符合规定（一般为1215mm），否则应调整风扇传动带松紧度。也可用两手指夹住传动带使其扭转，扭转角度一般应在90以下，否则应调整传动带松紧度。风扇传动带松紧度的调整如图4-18所示，松开电动机在移动支架上的固定螺栓，用撬棒向外或向内移动电动机，即可改变风扇传动带的松紧度。调整后，拧紧电动机在移动支架上的固定螺栓。Industry图4-17节温器的检查1风扇带轮2曲轴带轮3电动机4移动支架图4-18风扇传动带松紧度的调整Industry2电动风扇的检查电动风扇的检查电动风扇常见故障是风扇电动机或温控开关故障。检查风扇电动机应在冷却液温度低于83的状态下进行。此时将点火开关转置“ON”，风扇电动机应不工作。如图4-19所示。进一步检查风扇电动机可按如图4-20所示，在电路中串联万用表检查风扇电动机的工作电流，如果风扇能够平稳运转且工作电流在58A范围内，说明风扇电动机良好。就车检查温控开关时，首先使发动机运转，直到冷却液温度达到风扇电动机开始工作的最低温度（约90）以上。此时拆下温控开关线束插头，用万用表检查温控开关线束插头与搭铁之间的导通情况，如图4-21所示，正常应导通；然后拆下散热器盖，用温度计直接测量散热器内的冷却液温度，当冷却液温度下降到83以下时，温控开关线束插头与搭铁之间应不导通。若不符合上述要求，说明温控开关故障，应更换。Industry1温控开关线束插头2风扇1接线盒2万用表图4-21检查风扇温控开关图4-19拆下温控开关线束插头图4-20风扇电动机的检查Industry3电控风扇的检查电控风扇的检查电控风扇控制系统发生故障时，主要对电源电路、风扇电动机及其电路、风扇继电器线圈电阻及继电器电路进行检查。Industry（四）添加与更换冷却液（四）添加与更换冷却液1加注或更换冷却液加注或更换冷却液为保证汽车安全行驶，出车前应在发动机冷机状态下检查冷却系统的冷却液是否足够。带膨胀水箱的冷却系统，膨胀水箱内的液面应在上限标记与下限标记之间，若液面低于下限标记，应打开散热器盖，添加冷却液。冷却液可以长期使用，但时间过长，添加剂会因受热而变质。因此，汽车每行驶40000km（或两年）或冷却液中出现锈红色，就应更换冷却液。更换冷却液时，应放净散热器、膨胀水箱及气缸体水套中的冷却液。Industry2清除冷却系统水垢清除冷却系统水垢冷却系统中的水垢是由于冷却水中有可溶性矿物盐和泥沙等杂质，这些杂质是受热析出或变硬而形成的。定期清除冷却系统水垢是必不可少的维护作业项目。冷却系统积垢较轻时，可拆下节温器，将清水沿正常循环相反的方向从出水口压入水套和散热器，直到流出的水清洁为止。如果冷却系统积垢严重，应用化学方法清除。将冷却系统除垢剂按规定的比例稀释后加入冷却系统，发动机工作达到一定时间后，再改用清水冷却，即可清除冷却系统的水垢。使用化学方法除垢，必须按使用说明中的要求进行操作。3操作注意事项操作注意事项（1）放出冷却液时要小心，冷却液有毒。（2）冷却液要按照厂家规定来选择和添加。（3）严格按照操作程序进行，注意操作安全。Industry四、考核要点与评分标准四、考核要点与评分标准散热器的检修考核要点及评分标准见表4-1。表4-1散热器的检修考核要点及评分标准序号考核内容配分评分标准考核记录得分1正确使用工具、仪表10使用不当，一项扣5分2正确进行散热器检查40操作不熟练，一次扣2分操作错误，扣10分3正确进行散热器维修40操作不熟练，一次扣3分操作错误，扣5分4整理工具、清理现场10违章每项扣2分安全操作方面因操作不当发生事故，记0分5分数合计100Industry水泵、节温器的检修考核要点及评分标准见表4-2。表4-2水泵、节温器的检修考核要点及评分标准序号考核内容配分评分标准考核记录得分1正确使用工具、仪表10使用不当，一项扣5分2正确进行水泵的拆装30操作不熟练，一次扣2分操作错误，扣10分3正确对节温器进行检查30操作不熟练，一次扣3分操作错误，扣5分4正确实施水泵的修理20（口述）错误，一次扣5分5整理工具、清理现场10违章每项扣2分安全操作方面因操作不当发生事故，记0分6分数合计100Industry风扇及其控制系统的检修考核要点及评分标准见表4-3。表4-3风扇及其控制系统的检修考核要点及评分标准序号考核内容配分评分标准考核记录得分1正确使用工具、仪表10使用不当，一项扣5分2正确进行风扇的拆装40操作不熟练，一次扣2分操作错误，扣10分3正确进行风扇的检修40操作不熟练，一次扣3分装配错误，扣5分4整理工具、清理现场10违章每项扣2分安全操作方面因操作不当发生事故，记0分5分数合计100Industry冷却液的添加与更换考核要点及评分标准见表4-4。表4-4冷却液的添加与更换考核要点及评分标准序号考核内容配分评分标准考核记录得分1正确使用工具、仪表10使用不当，一项扣5分2正确阐述冷却液的使用25（口述）错误，一处扣3分3正确加注、更换冷却液25操作不熟练，一次扣2分操作错误，扣10分4清除冷却系统水垢30操作不熟练，一次扣3分操作错误，扣5分5整理工具、清理现场10违章每项扣2分安全操作方面因操作不当发生事故，记0分6分数合计100谢谢观看THANKSPOWERPOINTPOWERPOINTIndustry