汽车发动机机械系统检修第四章.ppt
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1、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。Indu
2、stry1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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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
9、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
10、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
11、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
12、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
13、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
14、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
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