Ch75456讲.docx

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Ch75456讲

第54讲

C7.发动机冷却系的构造与维修

7.1概述

一．冷却系的功用

燃料燃烧热能25~45%——机械功；35~40废气；其余机件吸热。

机件受热（吸热、摩擦热）过度

强度、刚度下降，变形损坏

材料尺寸差异，膨胀、发卡，间隙增大

机油粘性下降润滑条件恶化

机体过热，炽热点，表面点火，关闭点火熄火

所以必须冷却，若过度，则：

发动机温度过度，热损失大

压缩终了温度低，燃烧不充分，功率油耗

粘性大、阻力大润滑差

腐蚀严重

对发动机适当冷却，维持发动机最佳工作温度（水温80℃~95℃）。

二．类型

（一）风冷却系以空气作为冷却介质，图7-1。

组成：

风扇、导流罩、散热片、分流板

特点：

结构简单、轻、使用方便；故障少、不冻裂，耗功大、噪声大

适用：

缺水、严寒地区、小功率，以轻为主要性能指标的内燃机

（二）水冷系以水为冷却介质

型式：

按散热方式分

1．蒸发式利用水的蒸发将絷量散发到大气中，适用于小功率卧式发动机

结构简单、技术要求不高，耗水量大，需常加水

工作时水的沸腾属正常，但不能缺水。

2．热对流（温差循环）式

冷起动时，几乎不对流，预热快，有利于起动、预热升温；

冷却强度低，工作可靠性差，适用于小功率（如190A）内燃机

3．压力（强制循环）式图7-2

水经水泵加压后，在冷却系中不断循环

组成：

水箱（散热器）、膨胀（补水箱）——贮水、散热、补水

风扇、水泵——对空气、水加速、加压装置

水套、配水管、放水阀——输水、配水装置

节温器、水温表——水温指示、调控装置

机油散热器——辅助冷却装置

暖风装置

工作可靠、冷却能力强、耗水量少

特点

结构复杂、重量大

开式——水箱直接与大气相通，水沸点100℃

型式

闭式——加水口设空气、蒸汽阀，冷却水不直接与大气相通，水沸点>100℃

三．冷却水

最好使用不含盐类矿物质的软水，如雨水、河水、自来水等。

富含盐类矿物质的泉水、井水、海水等硬水，须软化后使用，否则易产生水垢。

硬水软化：

加0.5~1.5g纯碱或（0.5~0.8g烧碱）/L水，或加10％30~50ml红矾溶液/L水。

为防止冬季冷却水结冰而冻裂机件，可在冷却水中加防冻剂。

市场上销售的成品液可直接使用，浓缩液则需加蒸馏水调配。

7.2水冷却系主要部件的构造

一．散热器及空气蒸发阀

（一）散热器图7-3

功用：

储存冷却水，散发所吸收的热器。

上水室

构造散热器芯芯管（管片式、管带式图7-4）、散热片

下水室、放水阀

（二）散热器盖（空气蒸汽阀）

闭式强制循环冷却系：

散热器冷却水温度↑（↓），内压↑（↓）焊缝膨胀（产生真空，压坏芯管）

闭式冷却系与空气间接相通，维持散热器内水压恒定，水沸点>100℃，减少水耗量。

空气阀：

内压降至0.09~0.08MPa时开，进空气；

蒸汽阀：

压力增至0.13~0.14MPa时开，排蒸汽。

（三）膨胀（补水）箱

回收或补充冷却液，水温<50ْ，

冷却液高于“DI”线以上。

第55讲

二．水泵

功用：

提高水压，加速水的循环

型式：

离心式水泵图7-6、图7-7

泵体：

泵壳、泵盖

结构：

叶轮，叶片（径向或后弯式），数目6－8片

泵轴

水封装置骨加油封、填料（紧度可调）

工作：

叶轮旋转时，泵中的水随叶轮一起旋转，离心作用下，被甩向叶轮边缘，经外壳上与叶轮呈切线方向的出水管压送到发动机水套内。

同时，叶轮中心形成真空，散热器中的水被吸进叶轮中心。

水泵连续运转，冷却水在水路中不断地循环。

三．风扇图7-8

功用：

加大空气流速，强制空气对流，提高散热能力

型式：

轴流式，抽吸、压送作用

数目：

4~6片

叶片形状：

从根到端部30~45ْ扭角，风速均匀，减少涡流

端部卷曲，增大风量

布置方式：

不对称——相邻叶片夹角不相等，减少振动

护风圈：

散热器后方，导风作用

风扇的驱动：

与水泵共带轮、三角带驱动；电动机驱动（桑塔纳轿车）

四．水套、配水管

（一）缸盖水套（顶置气门）

与机体水套相通，出口接节温器，后部有暖风装置

（二）机体水套

配水室、配水管（分水管——机体内）——前大后小

防止首缸冷却强度大，冷却过度；最末缸远离水泵，冷却不足。

水套应定期清洗，防止冷却水中的金属盐沉淀生成水垢，增加热阻

五．温度调节装置——防止机体过热或过冷

（一）调节（原理）方法

通过散热器的空气流量

调节→调节散热强度

进入散热器的冷却水量

（二）调节装置

1．保温帘、百叶窗，人工调节

水温高（低）时。

增大（减小）风量

2．风扇离合器——调节空气流速、流量

1）硅油式风扇离合器图7-9

主动轴：

固定在水泵皮带轮上

主动板：

与主动轴固连

壳体：

通过轴承与主动轴相联

结构从动板：

与壳体相连，与主动板有间隙，

其上有进出口油孔

前盖板：

与从动板组成贮油腔

工作腔：

壳体，主、从动板组成的间隙，毛毡密封

阀片：

控制进油孔的开闭，由双金属感温器控制。

保护装置：

锁止片

工作：

①低于35℃，双金属片变形极小，进油阀关闭，风扇靠轴承、毛毡摩擦转动，转速极低

②温度升高，双金属片变形增大，进油阀开启，油性粘性大，风扇转速高。

>65℃，进油阀全开，风扇转速最快

③硅油循环。

主动板边缘离心力↑，油压↑→回油孔→贮油室

主动板根部离心力↓，油压↓→进油孔→工作腔

2）机械式风扇离合器图7-10

组成：

主动件：

主动轴、回位弹簧

从动件：

摩擦片、风扇壳体

控制元件：

形状记忆合金弹簧

保护装置：

锁止片

弹性特性图7-11

环境为T1时，形状记忆合金弹

簧较短。

环境温度升高，弹簧快速伸长，温度升至T2，温度再升，弹簧不再伸长。

温度由T2降至T3时，弹簧长度不变。

温度由T3降至T4时，弹簧快速缩短，至环境温度为T4时，弹簧不再缩短。

工作：

离合器周围温度低50±3℃，形状记忆合金弹簧保持原形状，离合器分离状态。

温度>50±3℃弹簧伸长，压紧从动板，离合器接合，风扇转速增加。

至60℃时，离合器完全接合，风扇与主动轴转速相等。

温度降至54℃左右，离合器开始分离，至40℃时，风扇只靠摩擦力矩驱动而低速旋转。

与硅油风扇离合器比，功率损失小，温控灵敏度高，结构简单，工作可靠，维修方便。

3）电磁离合器

温度升高，电路接通，产生吸力，风扇旋转，故障时，拧紧闭锁螺钉，机械结合

4）电机风扇离合器

电动风扇的优点是结构简单，布置方便，不消耗发动机功率，燃油经济性好。

3．节温器（温控阀）

功用：

自动调节进入散热器的冷却循环水量

低沸点液体（乙醚）式

型式：

→单向复阀式

蜡式

1）单向乙醚（折叠式）节温器

安装部位：

缸盖出水口——循环通路

构造：

图略

波纹管（折叠式圆筒）、弹簧、阀、支架。

筒内有乙醚——热态时注入

工作：

水温<70℃，阀全闭，水不经散热器——小循环，水温>85℃，阀全开，水经散热器——大循环。

70~80℃阀部分开——混合循环。

2）复（阀）式节温器图7-12

构造：

两阀联动

<70℃，主阀关、副阀开——小循环

工作：

水温70℃~85℃两阀均部分开

>85℃主阀全开，副阀全闭——大循环

3）蜡式节温器图7-14、图7-16

感温物质：

石蜡或白蜡，掺铜或铝粉

构造：

上、下支架，主、副阀，主副阀弹簧，反推杆，橡胶管，石蜡，铜管

工作：

图7-15

<76℃，副阀开，主阀闭，小循环

水温76~86℃，主副阀部分开

86℃主阀开，副阀闭。

大循环

特点：

对水压不敏感，工作可靠，制造成本低，多用。

第56讲

7.3冷却系的保养与维修

一．技术保养

（一）水质

使用软水：

雨水、雪水、自来水

硬水软化：

河水、井水、地表水，烧开沉淀

（二）水垢的清洗：

750~800gNaOH/10L水，250g煤油，冷水清洗表7-1

（三）防冻、防热炸

散热器、机体放水

冬季

防冻液：

乙二醇+水，乙二醇沸点197.4℃，冰点随纯度↑而↓，63%时冰点-60℃

防热炸：

高温缺水：

勿急加冷水

二．冷却系的检查调整

（一）节温器检查图7-17

水浴加热：

70±3℃开启，83±3℃全开。

（二）风扇皮带紧度的检查与调整。

检查：

大拇指约98N力，按压皮带中部，皮带下凹，小车：

7~18mm，大车：

15~20mm。

调整：

装紧轮、发电机皮带轮

三．冷却系主要机件的修理

（一）散热器的检查与修理

1．散热器渗漏和淤塞检查

（1）散热器渗漏的检验。

水压或气压检验，图7-18

散热器内注满水，盖上散热器盖，将试验器水管接至放水阀，打开放水阀，捏动橡皮球对散热器加压，至散热器泄气管放出空气时，压力表上应在27~37kPa变动。

关闭放水阀，试验器接泄气管，加压至50kPa，压力不稳定，应查明漏水部位，以便修补。

用压缩空气检查，图7-19。

将清除水垢后的散热器进水管用膨胀式橡皮堵塞，放入清水池，向散热器通入压缩空气。

若散热器冒气泡，则说明散热器已严重腐蚀。

应标记渗漏部位，以便修复。

渗气部位过多，应更换。

2．散热器的修理

（1）散热器上、下水室

上下水室腐蚀不严重，可镀锡法修复。

上下水室有洞孔或裂缝，用补板法修理。

（2）冷却管的修理

外层少数冷却管损坏长度不大时，用接管法修复。

内层冷却管损坏或外层的冷却管损坏部分的长度较长时，换管法修复，图7-20。

（二）水泵的检查与修理

1．水泵的常见损伤

水泵常见的损伤有：

泵体破裂；泵轴磨损和弯曲；叶轮穴蚀；水封变形老化，轴承的松旷及磨损等。

2．水泵的检修

（1）泵体有裂缝或破裂，可用铸铁焊修复理；轴承松旷超过规定应更换；轴承孔磨损超过规定时，用镶套法修复，壳体与盖结合面如挠曲变形，可磨修平整。

（2）泵轴弯曲超过规定，应予校正。

轴颈磨损过限，可予磨光后镀铬修复。

（3）水泵叶轮破裂、穴蚀，应更换。

（4）水封、密封垫失效，应换新件。

（5）皮带轮毂与水泵轴松旷，可镶套修复。

三．风扇的检修

风扇叶片表面，若有裂纹或折断，应及时更换；风扇叶片铆钉若松动，应重铆；叶片角度变形，可在压模内扳正或更换新件。

风扇离合器损毁失效时，应予更换。

7.4冷却系的故障诊断与排除

一．冷却水温度过高

1．冷却水量足但发动机过热

（1）故障现象

冷却水量符合标准，且无漏水，但行驶中动力不足，水温超过90℃，直至沸腾（开锅）；运行至温度在90℃，停车后冷却水立即沸腾。

严重时关闭点火开关，发动机不能熄火。

（2）故障原因

①百叶窗关闭或开度不足，风扇皮带松弛或打滑，节温器大循环工作不良；缸体水套水垢过多，散热器管芯或散热片间堵塞；风扇离合器失效，风扇叶片变形，角度不当；水泵叶轮松脱、叶轮与泵壳间隙过大失去泵水作用。

②点火时间过迟，排气门间隙过大，积炭过多，长时间超负荷低速挡行驶，润滑不良。

（3）故障诊断及排除

检查百叶窗开度，风扇皮带紧度，风扇叶片形状；

检查散热器、节温器、水泵工作是否正常，检查调整点火时间、排气门间隙；检查、添加或更换润滑油；结合维护保养检查清洗冷却水套，清除燃烧室积炭。

冷却水温度>95，散热器加水口冒大量水蒸汽，伴有焦臭味，汽车行驶无力，③

2．冷却水量不足引起发动机过热

（1）故障现象

发动机冷却系容纳不了规定的冷却水量，在运行中冷却水消耗异常。

（2）故障原因

冷却系水垢过多造成局部堵塞；散热器漏水或散热器盖空气蒸汽阀失效；水泵因水封装置失效漏水；气缸垫冲破、气缸内壁破损缸体水套与气缸沟通。

（3）故障诊断及排除

检查冷却系容水量，散热器、水泵及冷却系其他部位有无渗漏；若上述符合要求，应检查清洗冷却系水垢；行驶中若水温表指示水温过高，而散热器下部温度并不高，则应解体发动机检查气缸垫是否冲破、气缸内壁是否破损，缸体水套与气缸是否沟通。

3．发动机突然过热

（1）故障现象

水温表很快指向100℃，发动机功率明显下降，冷车起动时，发动机水温迅速升高，补充冷却水后转为正常。

（2）故障原因

风扇皮带断裂或皮带装紧装置松动使皮带松动打滑；节温器主阀门松脱；水泵叶轮松脱；冷却系严重漏水；气缸垫冲坏；风扇离合器失效。

（3）故障诊断与排除

检查冷却系有无渗漏；检查发动机机体温度高而散热器温度低，则水泵轴、水泵叶轮松脱，冷却水不能循环；若提高发动机转速，电流表不指示充电，则风扇带松脱或打滑；冷车起动时发动机温度迅速升高，冷却水沸腾，应检查节温器主阀是否横卡在散热器进水管内。

当冷却水沸腾，散热器下部温度不高，散热器口有汽泡冒出时，应检查气缸垫是否冲坏烧损。

二．发动机温度过低

一般发生在寒冷的冬季或高寒地区。

1．故障现象

水温表指示值低于正常工作温度，发动机乏力，消声器有放炮声，燃油消耗增加。

2．故障原因

百叶窗未关或无法调节，在严寒地区未使用保温措施，节温器失效，导致起动时不能迅速升温以保持发动机正常温度运转。

3．故障诊断及排除

检查百叶轮船是否能关闭自如，若关闭后仍不能升高温度，则应考虑使用保温套；检查发动机节温器是否失效。