汽車發(fā)動機構(gòu)造與維修06第一頁，共80頁。第二頁，共80頁。項目6.1冷卻系概述第三頁，共80頁。6.1.1冷卻系的功用與分類第四頁，共80頁。1．冷卻系的功用

發(fā)動機冷卻系的主要功用是使工作中的發(fā)動機得到適度的冷卻，并保持發(fā)動機在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。所謂適宜的工作溫度，對于水冷發(fā)動機，要求氣缸蓋內(nèi)冷卻水溫度在80～90℃之間。

發(fā)動機溫度過高，可導(dǎo)致氣缸和進(jìn)氣管溫度過高，使得充氣效率下降，發(fā)動機功率下降；潤滑油黏度下降，嚴(yán)重時變質(zhì)，影響潤滑效果；另外，各機件因高溫而膨脹，破壞了正常的嚙合間隙，產(chǎn)生卡死現(xiàn)象。第五頁，共80頁。

發(fā)動機溫度過低，可導(dǎo)致可燃混合氣燃燒的熱量散失過多，發(fā)動機的功率下降；機油黏度大，摩擦阻力增大，消耗功率大，啟動困難。燃油不易汽化，燃油消耗率增加，功率下降；燃?xì)庖啄Y(jié)在氣缸壁上，導(dǎo)致氣缸部件酸腐蝕增加，流入曲軸箱，降低潤滑油黏度，機件磨損加劇。第六頁，共80頁。2.冷卻系的分類

發(fā)動機冷卻系統(tǒng)按照冷卻方式的不同，分為水冷和風(fēng)冷兩種類型。第七頁，共80頁。(1)水冷系統(tǒng)

水冷系統(tǒng)是以冷卻液（水和添加劑混合液）為冷卻介質(zhì)，把高溫零件的熱量傳給冷卻液，然后再散人大氣而進(jìn)行冷卻的裝置。該系統(tǒng)具有冷卻強度大、效果好、噪聲小等優(yōu)點，在汽車發(fā)動機上得到廣泛應(yīng)用。(2)風(fēng)冷系統(tǒng)風(fēng)冷系統(tǒng)是利用高速空氣流將發(fā)動機中高溫零件的熱量直接散人大氣而進(jìn)行冷卻的裝置。該系統(tǒng)構(gòu)造簡單、使用和維修方便，但冷卻不可靠、冷卻強度不容易調(diào)節(jié)和控制、噪聲大，僅在小型發(fā)動機和一些大型柴油機上使用。第八頁，共80頁。6.1.2普通水冷卻系統(tǒng)的組成第九頁，共80頁。

汽車發(fā)動機上采用的水冷系都是用水泵強制地使冷卻液在冷卻系中進(jìn)行循環(huán)流動的，故稱為強制循環(huán)式水冷系。水冷系由冷卻裝置（水泵、風(fēng)扇、散熱器等）、冷卻強度調(diào)節(jié)裝置（節(jié)溫器、風(fēng)扇離合器、百葉窗等）和水溫顯示裝置（水溫表、冷卻液溫度傳感器等）三個部分所構(gòu)成（圖6.1、圖6.2）。第十頁，共80頁。第十一頁，共80頁。第十二頁，共80頁。

循環(huán)水流動路線如圖6.2所示；水冷發(fā)動機的氣缸蓋和氣缸體中都鑄造出用于貯冷卻液的、相互連通的夾層空間（水套），使冷卻液得以接近受熱零件，并可在其中循環(huán)流動。水泵5將冷卻液由機外吸入并加壓，使之經(jīng)分水管11流入發(fā)動機機體水套10。冷卻液從氣缸壁吸收熱量，溫度升高后流到氣缸蓋水套7，再次受熱升溫后經(jīng)節(jié)溫器6及散熱器進(jìn)水軟管流入散熱器2內(nèi)。由于有風(fēng)扇4的強力抽吸，空氣流由前向后高速從散熱器中通過。第十三頁，共80頁。

帶有熱量的冷卻液在流經(jīng)散熱器的過程中，其熱量不斷地散到大氣中去，使冷卻液得到冷卻。冷卻了的冷卻液流到散熱器的底部后，又被吸入水泵，如此不斷地循環(huán)，使發(fā)動機在高溫條件下工作的零件不斷地得到冷卻。第十四頁，共80頁。

設(shè)置分水管11的目的是使多缸發(fā)動機各氣缸冷卻均勻。插入氣缸體水套的分水管沿縱向開了若干個出水孔。離水泵越遠(yuǎn)處，出水孔越大。這就使冷卻液流速較低的發(fā)動機后部的氣缸有足夠的冷卻強度。分水管安裝的位置可使溫度較高的氣門座得到足夠的冷卻。有的發(fā)動機不單設(shè)分水管，而是在水套的一側(cè)鑄出一個相當(dāng)于分水管的空腔（分水道）。多數(shù)汽車裝有如圖6.1所示的暖風(fēng)系統(tǒng)。第十五頁，共80頁。項目6.2水冷系主要部件的構(gòu)造第十六頁，共80頁。6.2.1水冷系主要零部件的構(gòu)造第十七頁，共80頁。1．散熱器

散熱器的功用是儲存冷卻水、增大散熱面積、加速冷卻液的冷卻。為了將散熱器傳出的熱量盡快帶走，在散熱器后面裝有風(fēng)扇與散熱器配合工作。散熱器由上、下貯水室和散熱器芯組成，其構(gòu)造如圖6.3所示。第十八頁，共80頁。第十九頁，共80頁。

散熱器上貯水室頂部有加水口和散熱器蓋，上、下貯水室的進(jìn)、出水管，分別用橡膠軟管與氣缸蓋的出水管和水泵的進(jìn)水管相連，下貯水室上設(shè)有放水開關(guān)，供放水時使用。

為了增大散熱器的散熱面積和傳熱速率，散熱器芯均由許多銅或鋁制冷卻管和散熱片組成，常用的構(gòu)造形式有管片式和管帶式兩種，如圖6.4所示。第二十頁，共80頁。第二十一頁，共80頁。2.散熱器蓋

冷卻系散熱器上的加水口平時用散熱器蓋嚴(yán)密蓋住，以防冷卻水濺出。第二十二頁，共80頁。

當(dāng)發(fā)動機熱狀態(tài)正常時，散熱器蓋應(yīng)將冷卻系水路與大氣隔開，防止水蒸氣逸出，并使冷卻系統(tǒng)內(nèi)的壓力稍高于大氣壓力，從而提高冷卻水的沸點；當(dāng)冷卻系中的水蒸氣凝結(jié)時，會使系統(tǒng)內(nèi)的壓力低于外界壓力，致使散熱芯冷卻管被大氣壓壞；如果冷卻系中水蒸氣過多，壓力過大，可能導(dǎo)致散熱器破裂，因此冷卻系統(tǒng)內(nèi)的壓力過高或過低時，散熱器蓋應(yīng)使冷卻系水路與大氣相通。第二十三頁，共80頁。

為了適應(yīng)上述構(gòu)造，現(xiàn)代轎車散熱器上廣泛采用具有空氣一蒸汽閥的散熱器蓋，其構(gòu)造如圖6.5所示。這種散熱器蓋上主要由加水口、蒸汽閥、空氣閥及蒸汽閥彈簧和空氣閥彈簧組成。第二十四頁，共80頁。第二十五頁，共80頁。

當(dāng)發(fā)動機熱狀態(tài)正常時，蒸汽閥和空氣閥各自在彈簧壓力的作用下處于關(guān)閉狀態(tài)，這時冷卻系水路與大氣隔開；當(dāng)冷卻系水溫升高，散熱器中壓力達(dá)到一定值時，蒸汽閥開啟，水蒸氣從蒸汽閥經(jīng)通氣口排人大氣或副貯水箱，使散熱器內(nèi)的壓力下降到規(guī)定值。當(dāng)冷卻水溫度下降時，空氣閥被大氣壓力推開，空氣從通氣口進(jìn)入冷卻系，以防止散熱器芯被大氣壓壞。第二十六頁，共80頁。

當(dāng)發(fā)動機處于熱態(tài)時，打開散熱器蓋應(yīng)緩慢小心，以防高溫水氣噴出，將人燙傷。第二十七頁，共80頁。

加注防凍液的汽車發(fā)動機，為了減少冷卻液的損失，保證冷卻系的正常工作，散熱器的溢流管與副貯水箱相連。當(dāng)散熱器內(nèi)蒸汽壓力升高到某一值時，其蓋上的壓力閥打開，冷卻液通過壓力閥通過溢流管進(jìn)入副貯水箱；當(dāng)溫度下降時，冷卻液又從副貯水箱通過真空閥流回到散熱器內(nèi)部。這樣可以防止冷卻水損失。副貯水箱內(nèi)部印有兩條液面高度標(biāo)記線，副貯水箱內(nèi)的液面高度應(yīng)位于這兩種刻線之間，如圖6.6所示。第二十八頁，共80頁。第二十九頁，共80頁。3．水泵

汽車發(fā)動機都采用離心式水泵。它體積小，出水量大，工作可靠。

第三十頁，共80頁。

離心式水泵的工作原理如圖6.7所示，當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時，水泵中的水被葉輪帶動一起旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下，水被甩向葉輪邊緣，然后經(jīng)外殼上與葉輪成切線方向的出水管壓送到發(fā)動機水套內(nèi)。與此同時，葉輪中心處的壓力降低，散熱器中的水便經(jīng)進(jìn)水管被吸進(jìn)葉輪中心部分。如此連續(xù)的作用，使冷卻水在水路中不斷地循環(huán)。如果水泵因故停止工作時，冷卻水仍然能從葉輪葉片之間流過，進(jìn)行熱流循環(huán)，使發(fā)動機不至于很快產(chǎn)生過熱。第三十一頁，共80頁。第三十二頁，共80頁。

圖6.8所示為桑塔納轎車發(fā)動機水泵的縱剖面圖。水泵軸5通過球軸承7支撐在水泵殼體11上。水泵軸左端通過水泵軸凸緣6用緊固螺栓4與水泵帶輪相連，右端則連接水泵葉輪18。為防止泵內(nèi)高壓水沿泵軸向外滲漏，在葉輪的前端裝有密封裝置（通常由水封環(huán)、密封圈或者填料等組成）。第三十三頁，共80頁。第三十四頁，共80頁。6.2.2水冷卻強度的調(diào)節(jié)裝置第三十五頁，共80頁。

發(fā)動機因使用條件（如轉(zhuǎn)速、負(fù)荷和環(huán)境氣溫等）經(jīng)常改變，冷卻強度也必須隨之改變，才能保證發(fā)動機經(jīng)常在最有利的溫度下工作。例如，在冷車啟動暖機時，希望比較快一點使發(fā)動機達(dá)到正常工作溫度，因此冷卻強度要小；夏季天氣熱，發(fā)動機散熱速度慢，冷卻強度要加大，而冬季冷卻強度則應(yīng)減??；發(fā)動機在低速、大負(fù)荷工況下，本身溫度高，所以冷卻強度也要加大。第三十六頁，共80頁。

因此，要求冷卻系要有冷卻強度調(diào)節(jié)的功能。冷卻強度可以用改變通過散熱器的空氣流量（采用百葉窗、自動風(fēng)扇離合器、溫控電風(fēng)扇等）和改變冷卻液流過散熱器的量及改變冷卻液的循環(huán)路線方法進(jìn)行調(diào)節(jié)（采用節(jié)溫器）。

轎車多采用節(jié)溫器和溫控電風(fēng)扇作為冷卻強度調(diào)節(jié)裝置。中型以上的其他車輛多采用節(jié)溫器、百葉窗、自動風(fēng)扇離合器等作為冷卻強度調(diào)節(jié)裝置。第三十七頁，共80頁。1．風(fēng)扇

風(fēng)扇通常安裝在散熱器和發(fā)動機之間，其作用是利用風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)時對空氣產(chǎn)生吸力，并使之沿軸向流動，空氣流由前向后穿過散熱器芯并吹向發(fā)動機表面，使流經(jīng)散熱器芯的冷卻液加速冷卻，吸收并帶走發(fā)動機表面的熱量，加強冷卻系對發(fā)動機的冷卻作用。第三十八頁，共80頁。

轎車發(fā)動機大多采用電動風(fēng)扇，風(fēng)扇不與水泵同軸。電動風(fēng)扇由電動機驅(qū)動，受冷卻液溫度控制的溫控開關(guān)控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動，不受發(fā)動機轉(zhuǎn)速的影響。這樣，既能保證發(fā)動機在汽車低速時的冷卻，又可減少消耗發(fā)動機的功率。第三十九頁，共80頁。2．風(fēng)扇離合器

目前，有不少汽車發(fā)動機采用各種自動風(fēng)扇離合器控制風(fēng)扇的扇風(fēng)量以改變冷卻強度，這種方法是根據(jù)發(fā)動機的溫度自動控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到改變通過散熱器的空氣流量的目的。這不僅能減少發(fā)動機的功率損失（普通風(fēng)扇消耗發(fā)動機功率的5％～lO％，而在汽車行駛需要風(fēng)扇工作的時間不到10%），節(jié)省燃油，而且還能提高發(fā)動機的使用壽命，降低噪聲。第四十頁，共80頁。

風(fēng)扇離合器的構(gòu)造形式有硅油式、電磁式和機械式三種類型，其中硅油式應(yīng)用最多。CA1091型發(fā)動機采用硅油風(fēng)扇離合器的構(gòu)造如圖6.9所示。主動軸6與水泵軸連接，前端固定有主動板10，從動板9通過螺釘固定于前蓋15和殼體8之間，三者連成一個整體。殼體8通過軸承7支承在主動軸上。風(fēng)扇2固定在殼體上。從動板與殼體之間的空腔為工作腔，腔壁與主動板之間有一定的間隙，密封毛氈圈14防止油液漏出。第四十一頁，共80頁。第四十二頁，共80頁。

從動板與前蓋之間的空腔為貯油腔，其中裝有硅油，油面在靜止時低于軸心線，從動板上有一進(jìn)油孔A，平時由閥片11關(guān)閉，將閥片轉(zhuǎn)動一定角度，進(jìn)油孔即打開。閥片的轉(zhuǎn)動，靠離合器前的螺旋狀雙金屬感溫器13控制，感溫器外端固定在前蓋上，內(nèi)端卡在閥片軸12前端的槽內(nèi)。從動板外緣有一回油孔B。

當(dāng)發(fā)動機在小負(fù)荷下工作時，進(jìn)油孔被閥片關(guān)閉。工作腔內(nèi)無油，離合器處于分離狀態(tài)。這時主動軸與水泵軸一起轉(zhuǎn)動．風(fēng)扇隨離合器殼體在主動軸上空轉(zhuǎn)。第四十三頁，共80頁。

當(dāng)發(fā)動機負(fù)荷增加，散熱器中冷卻液溫度升高時，雙金屬片感溫器受熱變形而帶動閥片軸和閥片轉(zhuǎn)過一定角度。閥片轉(zhuǎn)至進(jìn)油孔A打開的位置，于是硅油從貯油腔進(jìn)入工作腔。主動板利用硅油的黏度即可帶動殼體和風(fēng)扇轉(zhuǎn)動。

當(dāng)發(fā)動機負(fù)荷下降，吹向感溫器的氣流溫度低時，閥片將進(jìn)油孔關(guān)閉，工作腔內(nèi)油液繼續(xù)從回油孔甩向貯油腔，致使風(fēng)扇離合器又回復(fù)到分離狀態(tài)。第四十四頁，共80頁。

為了防止溫度過低時雙金屬感溫器使閥片反向轉(zhuǎn)動而打開進(jìn)油孔，在從動板上加工出一個凸臺作為閥片的反向定位。從動板中心處還開有一個直徑大于閥片軸孔的漏油孔C，以防止停車后，風(fēng)扇離合器處于靜態(tài)時從閥片軸周圍泄漏硅油。第四十五頁，共80頁。3．節(jié)溫器

節(jié)溫器安裝在水泵的進(jìn)水口或者氣缸蓋的出水口。其作用是根據(jù)發(fā)動機冷卻水溫度的高低，自動改變冷卻水的循環(huán)路線和流量，以使發(fā)動機始終在最合適的溫度下工作。節(jié)溫器按閥門來說，有兩種。一種是單閥兩通式，另一種是兩閥三通式。轎車一般采用單閥兩通式節(jié)溫器。目前貨車多采用蠟式節(jié)溫器。

下面介紹冷卻液的大、小循環(huán)路線，如圖6.10所示。第四十六頁，共80頁。第四十七頁，共80頁。

小循環(huán)：當(dāng)發(fā)動機水溫低于76℃時，節(jié)溫器主閥門關(guān)閉，副閥門打開。氣缸蓋至散熱器的冷卻液通道被切斷。冷卻液由氣缸蓋水套流出，經(jīng)節(jié)溫器副閥門座、旁通管進(jìn)入水泵，并經(jīng)水泵送入氣缸體水套。由于冷卻液不經(jīng)散熱器散熱，可使發(fā)動機溫度迅速提高。這種循環(huán)方式稱為小循環(huán)。

大循環(huán)：當(dāng)發(fā)動機水溫高于80℃時，節(jié)溫器主閥門打開，副閥門關(guān)閉。冷卻液全部由主閥門座處進(jìn)入散熱器散熱，水溫迅速下降，然后再由水泵送入氣缸體水套。這種循環(huán)方式稱為大循環(huán)。第四十八頁，共80頁。

如圖6.11所示為東風(fēng)EQ1090E型汽車發(fā)動機所用的蠟式節(jié)溫器，推桿的上端固定于支架上端的中心處，另一端插入膠管的中心孔中，膠管與節(jié)溫器外殼之間形成的腔體內(nèi)裝有精制石蠟。常溫時，石蠟呈固態(tài)。彈簧將主閥門推向上方，使之壓在閥座上，主閥門關(guān)閉；而副閥門隨著主閥門上移，離開閥座小循環(huán)通路打開，如圖6.12(a)所示。來自發(fā)動機缸蓋出水口的冷卻水，經(jīng)水泵又流回氣缸體水套中，進(jìn)行小循環(huán)。第四十九頁，共80頁。

當(dāng)發(fā)動機水溫升高時，石蠟逐漸變成液態(tài)，其體積膨脹，迫使膠管收縮，而對推桿錐狀端頭施加向上的推力。而固定不動的推桿對膠管及節(jié)溫器外殼產(chǎn)生向下的反推力。當(dāng)發(fā)動機水溫為76℃時，推桿對節(jié)溫器外殼的反推力可以克服彈簧預(yù)壓力，使主閥門開始打開。當(dāng)水溫超過86℃時，主閥門全開，而副閥門此時正好完全關(guān)閉了小循環(huán)退路，這時來自氣缸蓋出水口的冷卻液沿出水管全部進(jìn)入散熱器冷卻，進(jìn)行大循環(huán)，如圖6.12(b)所示。當(dāng)溫度在76℃和86℃之間時，大小循環(huán)是同時存在的。第五十頁，共80頁。第五十一頁，共80頁。第五十二頁，共80頁。4.百葉窗

百葉窗裝在水箱散熱器的前面。當(dāng)冷卻液溫度過低時，駕駛員可通過裝在駕駛室內(nèi)的操縱手柄將百葉窗部分或全部關(guān)閉，以減少吹過散熱器的空氣流量，使水溫回升。有的汽車用蠟式節(jié)溫器自動調(diào)節(jié)百葉窗的開度，如圖6.13所示。第五十三頁，共80頁。第五十四頁，共80頁。項目6.3冷卻系的維修第五十五頁，共80頁。理論引導(dǎo)

以桑塔納2000GSI轎車AJR發(fā)動機的冷卻系為例，介紹汽車發(fā)動機冷卻系的拆裝與維護(hù)。第五十六頁，共80頁。6.3.1AJR型發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的構(gòu)造第五十七頁，共80頁。AJR型發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)屬強制循環(huán)封閉式冷卻系統(tǒng)，其組成如圖6.14所示。第五十八頁，共80頁。第五十九頁，共80頁。6.3.2AJR型發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的工作過程第六十頁，共80頁。

冷卻強度可通過節(jié)溫器和溫控風(fēng)扇調(diào)節(jié)。節(jié)溫器調(diào)節(jié)冷卻液的冷卻能力，溫控風(fēng)扇調(diào)節(jié)流經(jīng)散熱器的冷卻空氣量。如圖6.15所示。第六十一頁，共80頁。第六十二頁，共80頁。

冷卻液軸向進(jìn)入水泵后，經(jīng)葉輪徑向直接流進(jìn)機體水套，然后流人氣缸蓋水套。此后，冷卻液分兩路循環(huán)。一路大循環(huán)：冷卻液流經(jīng)散熱器冷卻后，進(jìn)入裝在機體水泵進(jìn)口處的節(jié)溫器流向水泵進(jìn)口。另一路小循環(huán)：冷卻液直接進(jìn)入節(jié)溫器后的水泵進(jìn)口，不經(jīng)散熱器冷卻。當(dāng)冷卻液溫度低于85℃時，進(jìn)行小循環(huán)；當(dāng)冷卻液溫度高于85℃時，部分冷卻液進(jìn)行大循環(huán)；當(dāng)冷卻液溫度達(dá)到105℃時，全部冷卻液參加大循環(huán)。第六十三頁，共80頁。6.3.3水泵的拆卸與檢修第六十四頁，共80頁。1．水泵的構(gòu)造

水泵的構(gòu)造如圖6.8所示。第六十五頁，共80頁。第六十六頁，共80頁。2．水泵的拆卸水泵的拆卸步驟如下：(1)把水泵殼體夾緊固定在夾具中或臺虎鉗上。(2)擰松V形帶輪緊固螺栓，拆下V形帶輪。(3)分解前蓋與泵殼，但注意分批擰松緊固螺栓。(4)用拉具拆下V形帶輪凸緣，再用拉具拆下水泵葉輪，注意防止損壞葉輪。第六十七頁，共80頁。(5)壓出水泵軸和軸承，并分解水泵軸與軸承。(6)壓出水封、油封。(7)放松水泵殼體，換位夾緊，拆下進(jìn)水口接頭的緊固螺栓，取下接管。(8)拆下密封圈，拆下節(jié)溫器。第六十八頁，共80頁。

安裝水泵的順序與拆卸順序基本相反，但需更換所用襯墊及密封圈。安裝時注意葉輪與泵殼的軸向間隙、葉輪與殼體的徑向密封處的間隙及軸承的潤滑條件。第六十九頁，共80頁。6.3.4冷卻液的更換第七十頁，共80頁。

發(fā)動機是由專用冷卻劑G1l和水混合而成，可永久使用，發(fā)動機冷卻液容量（帶膨脹水箱）為6L。冷卻液液面應(yīng)位于膨脹水箱的MIN與MAX兩標(biāo)記之間。第七十一頁，共80頁。1．冷卻液的排放排放冷卻液時，按以下步驟進(jìn)行：(1)將冷暖風(fēng)開關(guān)撥至warm（熱）位置，將暖氣閥全開。(2)打開散熱器蓋。(3)拆下