6單元6 冷卻系統(tǒng)的構造與維修

2023/9/1汽車發(fā)動機構造與維修（第3版）

唐曉丹主編張海龍袁春華副主編高等職業(yè)教育“十三五”規(guī)劃教材2023/9/1發(fā)動機總體構造與維修曲柄連桿機構的構造與維修配氣機構的構造與維修單元2單元3單元4單元7緒論單元1單元5單元6潤滑系統(tǒng)的構造與維修冷卻系統(tǒng)的構造與維修汽油機電控燃油噴射系統(tǒng)的構造與維修單元6冷卻系統(tǒng)的構造與維修6．1冷卻系統(tǒng)的結構和工作原理6．2冷卻系統(tǒng)的維修單元6冷卻系統(tǒng)的構造與維修單元6冷卻系統(tǒng)的構造與維修知識目標1．掌握冷卻系統(tǒng)的功用和組成；2．掌握冷卻系統(tǒng)的工作原理；3．熟悉冷卻液的選擇方法；4．掌握水泵的作用、結構特點及工作原理；5．掌握散熱器的作用、結構特點及工作原理；6．掌握膨脹水箱的作用、結構特點及工作原理；7．掌握節(jié)溫器的作用、結構特點及工作原理；8．掌握冷卻風扇的作用、結構特點及工作原理。能力目標1．掌握冷卻液的泄放和重新加注方法；2．熟悉節(jié)溫器的維修方法；3．熟悉水泵的維修方法；4．了解電動冷卻風扇的拆裝方法；5．了解散熱器的拆裝方法；6．熟悉膨脹水箱的維修方法。

6．1冷卻系統(tǒng)的結構和工作原理

6．1．1冷卻系統(tǒng)的功用和組成發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的功用就是使工作中的發(fā)動機得到適度的冷卻，從而保持發(fā)動機在最適宜的溫度范圍內工作。另外，冷卻系統(tǒng)還為暖風系統(tǒng)提供熱源?，F(xiàn)代汽車多采用封閉式強制循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，即用水泵強制地使冷卻液在冷卻系統(tǒng)中進行循環(huán)流動，使發(fā)動機中高溫零件的熱量先傳給冷卻液，然后散發(fā)到大氣中。水冷卻系統(tǒng)一般由水泵、散熱器、節(jié)溫器、冷卻風扇、風扇控制機構、水套、膨脹水箱、溫度指示器及報警燈等組成，如圖6-1所示。

6．1冷卻系統(tǒng)的結構和工作原理圖6-1發(fā)動機水冷卻系統(tǒng)示意圖

6．1冷卻系統(tǒng)的結構和工作原理發(fā)動機工作時，水泵將冷卻液壓入發(fā)動機汽缸體水套，然后流入汽缸蓋水套吸收機體的熱量。此后冷卻液分兩路循環(huán)（圖6-2），一路為大循環(huán)，即冷卻液流經散熱器冷卻后，進入裝在機體水泵進口處的節(jié)溫器，流向水泵進水口；另一路為小循環(huán)，即冷卻液直接進入節(jié)溫器后的水泵進水口，不經散熱器冷卻。當冷卻液的溫度低于85℃時，進行小循環(huán)；當冷卻液高于85℃時，部分冷卻液進行大循環(huán)；當冷卻液溫度達到（102±3）℃時，流經散熱器的冷卻液全都參加大循環(huán)，而小循環(huán)是常開的，這樣可使冷卻系統(tǒng)的溫度提高到一個較高的水平，改善發(fā)動機的熱效率，同時可以確保冷卻系統(tǒng)始終有冷卻液在循環(huán)，保持發(fā)動機在最佳溫度下工作。為了提高燃油霧化程度，利用冷卻液的熱量對進入進氣歧管內的混合氣進行預熱，車上的暖風裝置利用冷卻液帶出的熱量來達到取暖目的。當需要取暖時，打開暖氣控制閥，從汽缸體水套流出的部分冷卻液可流入暖風熱交換器供暖，隨后流回水泵。

6．1冷卻系統(tǒng)的結構和工作原理圖6-2冷卻系統(tǒng)的循環(huán)示意圖

6．1冷卻系統(tǒng)的結構和工作原理

6．1．2冷卻液冷卻液是發(fā)動機冷卻系統(tǒng)中最重要的工作介質，汽車常用的冷卻液有水及加有防凍劑的防凍冷卻液。

1）水冷卻液水冷卻液是指直接用水作冷卻液，它具有簡單、方便的優(yōu)點。但是，水沸點低、易蒸發(fā)，需經常添加。冷卻水最好選用軟水，即含鹽分少的水，如雨水、雪水、自來水等。否則，水易在水套內形成水垢，從而降低汽缸蓋和汽缸體的傳熱性能，使發(fā)動機過熱。水在嚴寒冬季易結冰，過夜必須放水，否則會因為結冰時體積膨脹，造成脹裂汽缸體、汽缸蓋的嚴重事故。

6．1冷卻系統(tǒng)的結構和工作原理

2）防凍冷卻液防凍冷卻液主要由防凍劑與水按一定比例混合而成，最常用的防凍劑是乙二醇，乙二醇可降低冰點和提高沸點。冷卻液中水與乙二醇的比例不同，其冰點也不同（表6-1）。

6．1冷卻系統(tǒng)的結構和工作原理有些車型使用的防凍冷卻液中還加添有添加劑，添加劑具有防止冷卻液腐蝕、沉積（水垢）、形成泡沫和過熱的作用。乙二醇型防凍冷卻液有不同的牌號，應按汽車使用說明書的規(guī)定要求選用和定期更換防凍冷卻液（表6-2）。注意：不同牌號的防凍冷卻液不可混用。

6．1冷卻系統(tǒng)的結構和工作原理

6．1．3冷卻系統(tǒng)主要部件的構造

1）水泵水泵的作用是對冷卻液加壓，強制冷卻液在冷卻系統(tǒng)中循環(huán)流動?，F(xiàn)代汽車通常采用離心式水泵。水泵一般在機體外安裝，與風扇同軸驅動；也有裝在機體內（內藏式）單獨驅動的。離心式水泵主要由泵殼、葉輪、泵蓋、水泵軸、支承軸承、水封等組成，如圖6-3a）所示。如圖6-3b）所示，當葉輪旋轉時，水泵中的冷卻液被葉輪帶動一起旋轉，并在離心力作用下向葉輪邊緣甩出，經與葉輪成切線方向的出水管壓送到發(fā)動機的水套內。與此同時，葉輪中心處造成一定的真空而將冷卻液從進水管吸入，如此連續(xù)的作用，使冷卻液在水路中不斷地循環(huán)。

6．1冷卻系統(tǒng)的結構和工作原理圖6-3水泵

6．1冷卻系統(tǒng)的結構和工作原理2）散熱器散熱器的功用是使水套中出來的熱冷卻液得到迅速冷卻，以保持發(fā)動機的正常冷卻液溫度。散熱器的主要組成為上儲水室、下儲水室、散熱器芯（包括冷卻管和散熱帶）和散熱器蓋等，如圖6-4所示。圖6-4散熱器的組成

6．1冷卻系統(tǒng)的結構和工作原理

（1）上儲水室和下儲水室。上儲水室頂部有加水口，平時用散熱器蓋蓋住，并裝有進水軟管，與發(fā)動機上出水管相連。下儲水室有出水管，用軟管與水泵進水口相連。一般在下儲水室中還裝有放水閥。由發(fā)動機出水管流出的溫度較高的熱冷卻液進入上儲水室，經散熱器冷卻管散熱冷卻后流入下儲水室，由散熱器出水管流出后被吸入水泵。（2）散熱器芯。散熱器芯由許多扁圓形的冷卻管和散熱片組成。冷卻管焊接在上、下儲水室之間，作為冷卻液的通道。空氣吹過管的外表面，從而使管內流動的冷卻液得到冷卻。冷卻管周圍布置了很多散熱片，用來增加散熱面積，同時增加整個散熱器的剛度和強度。

6．1冷卻系統(tǒng)的結構和工作原理

（3）散熱器蓋?，F(xiàn)代汽車發(fā)動機多采用封閉式水冷卻系統(tǒng)，這種冷卻系統(tǒng)的散熱器蓋裝有一個空氣閥和一個蒸汽閥，對冷卻系統(tǒng)有密封加壓作用。發(fā)動機處于正常熱態(tài)時，閥門關閉，可將冷卻系統(tǒng)與大氣隔開，防止水蒸氣逸出，使系統(tǒng)內壓力稍高于大氣壓力，從而可增高冷卻液的沸點，保證發(fā)動機在較長時間及較高負荷下工作。如圖6-5所示，當散熱器中壓力升高到一定壓力時，蒸汽閥便開啟，使水蒸氣從通氣孔排出，以防熱膨脹壓壞散熱器芯管；當冷卻液溫度降低，冷卻系統(tǒng)中蒸汽凝結為水，散熱器內形成一定真空時，空氣閥開啟，空氣從通氣孔進入冷卻系統(tǒng)，避免壓力差將散熱器芯管壓癟。

6．1冷卻系統(tǒng)的結構和工作原理圖6-5具有空氣閥—蒸汽閥的散熱器蓋

6．1冷卻系統(tǒng)的結構和工作原理3）膨脹水箱加注防銹、防凍液的汽車發(fā)動機常采用膨脹水箱（圖6-6）。發(fā)動機工作時冷卻液溫度升高并膨脹，使散熱器內壓力上升。當壓力達到規(guī)定值以上時，讓一部分冷卻液流回膨脹水箱以保持散熱器內壓力。停車時，冷卻液溫度降低，散熱器內壓力下降，膨脹水箱內的冷卻液受大氣壓的作用流回散熱器。圖6-6膨脹水箱

6．1冷卻系統(tǒng)的結構和工作原理膨脹水箱多用半透明材料（如塑料）制成，透過箱體可直接觀察到冷卻液的液面高度，無需打開散熱器蓋，冷卻液的液面高度應在MAX與MIN之間（圖6-7）。圖6-7檢查冷卻液的液面高度

6．1冷卻系統(tǒng)的結構和工作原理

4）節(jié)溫器節(jié)溫器安裝在冷卻液循環(huán)的通路中（一般安裝在汽缸蓋的出水口），根據發(fā)動機負荷的大小和冷卻液溫度的高低自動改變冷卻液的循環(huán)流動路線，以達到調節(jié)冷卻系統(tǒng)冷卻強度的目的。汽車發(fā)動機廣泛采用蠟式節(jié)溫器（圖6-8）。節(jié)溫器推桿的一端固定于支架的中心處，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裝有精制石蠟。常溫時，石蠟呈固態(tài)，閥門壓在閥座上，這時閥門關閉了通往散熱器的水路，來自發(fā)動機缸蓋出水口的冷卻液經水泵又流回汽缸體水套中進行小循環(huán)。當發(fā)動機冷卻液溫度升高時，石蠟逐漸變成液態(tài)，體積隨之增大，迫使橡膠管收縮，從而對推桿上端頭產生向上的推力。由于推桿上端固定，故推桿對橡膠管、感應體產生向下的反推力，閥門開啟。當發(fā)動機冷卻液溫度達到規(guī)定溫度以上時，閥門全開，來自汽缸蓋出水口的冷卻液流向散熱器，進行大循環(huán)。

6．1冷卻系統(tǒng)的結構和工作原理圖6-8節(jié)溫器

6．1冷卻系統(tǒng)的結構和工作原理5）冷卻風扇冷卻風扇的功用是提高流經散熱器的空氣流速和流量，以增強散熱器的散熱能力并冷卻發(fā)動機附件。冷卻風扇多裝在發(fā)動機與散熱器之間，與水泵同軸驅動。這樣，當風扇轉動時，對空氣產生軸向吸力，空氣流從前到后通過散熱器芯，從而使散熱器芯中的冷卻液加速冷卻。風扇的扇風量與風扇的直徑、轉速、葉片形狀、葉片安裝角度以及葉片數(shù)目有關，目前車用水冷發(fā)動機大多數(shù)采用軸流式風扇（圖6-9）。圖6-9風扇形式

6．1冷卻系統(tǒng)的結構和工作原理在乘用車上大多采用電動冷卻風扇（圖6-10）。電動冷卻風扇系統(tǒng)一般由電動冷卻風扇溫度傳感器（水溫開關）、風扇、電動機等組成。根據冷卻液溫度變化，使風扇斷續(xù)工作，從而提高了整車的經濟性能。另外，電動冷卻風扇還省去了風扇傳動帶及帶輪，風扇葉片尺寸和散熱器等布置自由度大，具有能耗低、噪聲小等優(yōu)點。

6．1冷卻系統(tǒng)的結構和工作原理圖6-10電動風扇的結構

6．2冷卻系統(tǒng)的維修本單元以凱越（1.6L）乘用車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的維修（車上維修）為例進行說明。6．2．1冷卻液的泄放和重新加注注意：維修冷卻系統(tǒng)部件時，禁止在發(fā)動機和散熱器熱機時擰開膨脹水箱蓋。在壓力作用下，可能會噴出滾燙的液體和蒸汽。（1）把接收盤放在車下，接收放出的冷卻液。（2）擰開膨脹水箱蓋。（3）如圖6-11所示，擰開泄放塞。圖6-11冷卻液的泄放和重新加注（1）

6．2冷卻系統(tǒng)的維修

（4）用接收盤接收放出的冷卻液。注意：將舊冷卻液放入舊冷卻液接收箱中，與舊機油一起收集后進行處理。禁止將舊冷卻液排入下水道。乙二醇防凍液是一種劇毒化工產品。將舊冷卻液傾入下水道，會造成當?shù)丨h(huán)境污染。（5）清除膨脹水箱中的所有塵渣和污物。（6）擰上泄放塞，如圖6-12所示。圖6-12冷卻液的泄放和重新加注（2）

6．2冷卻系統(tǒng)的維修

（7）將清水加入膨脹水箱。（8）緩慢添加，使散熱器上軟管保持在水線以上，從而讓冷卻系統(tǒng)內的空氣溢出。（9）起動發(fā)動機。（10）運行發(fā)動機，直到節(jié)溫器打開。當兩條散熱器軟管都感覺燙手時，可認定節(jié)溫器打開。（11）熄滅發(fā)動機。（12）重復步驟（1）～（9），直到排出清潔的水，沒有冷卻液和鐵銹。（13）通過膨脹水箱，將乙二醇防凍液和水的混合液加注到冷卻系統(tǒng)中。冷卻液中的防凍液濃度至少要達到50%，但不能超過60%（高于此濃度后，溶液冰點上升）。

6．2冷卻系統(tǒng)的維修

（14）將冷卻液加至膨脹水箱外側的MAX（最高）標記，如圖6-13所示。凱越（1.6L）乘用車（手動變速器車型）的冷卻液加注量應為7.0L。圖6-13冷卻液的泄放和重新加注（3）

6．2冷卻系統(tǒng)的維修

6．2．2節(jié)溫器的維修水泵和節(jié)溫器的分解圖如圖6-14所示。圖6-14水泵和節(jié)溫器的分解圖

6．2冷卻系統(tǒng)的維修1）節(jié)溫器的拆卸（1）放出冷卻液。（2）從節(jié)溫器殼體上松開散熱器上軟管卡箍。（3）如圖6-15所示，從節(jié)溫器殼體上斷開散熱器上軟管。圖6-15節(jié)溫器的拆卸（1）

6．2冷卻系統(tǒng)的維修（4）松開旁通軟管卡箍。（5）從節(jié)溫器殼體上斷開旁通軟管。（6）如圖6-16所示，拆卸節(jié)溫器殼體至汽缸蓋安裝螺栓。圖6-16節(jié)溫器的拆卸（2）

6．2冷卻系統(tǒng)的維修（7）從汽缸蓋上拆卸節(jié)溫器殼體。（8）從汽缸蓋上拆卸O形密封圈。（9）檢查閥門座是否有可能導致閥門無法正確安裝的異物。（10）檢查節(jié)溫器的工作是否正常。（11）清理節(jié)溫器殼體和汽缸蓋配合面。

6．2冷卻系統(tǒng)的維修2）節(jié)溫器的測試（1）從車上拆卸節(jié)溫器。（2）確保節(jié)溫器全閉時，閥門彈簧壓緊。如果彈簧不緊，更換節(jié)溫器。（3）將節(jié)溫器和溫度計吊入裝有50：50的乙二醇和水混合液的鍋中。勿使節(jié)溫器或溫度計接觸鍋底，否則由于鍋底受熱不均勻，將使溫度計測量的讀數(shù)不準確。（4）用燃燒器加熱鍋底。（5）用溫度計測量受熱溶液的溫度。（6）節(jié)溫器的開啟溫度為87℃，全開溫度為102℃。如果不在這些溫度下打開，更換節(jié)溫器。

6．2冷卻系統(tǒng)的維修

3）節(jié)溫器的安裝（1）將新O形密封圈密封面涂上Lubriplater潤滑油。（2）將新O形密封圈安裝到汽缸蓋的凹槽中。（3）用安裝螺栓將節(jié)溫器殼體固定到汽缸蓋上，緊固節(jié)溫器殼體安裝螺栓（圖6-16），擰緊力矩：20N?m。（4）將散熱器上軟管連接到節(jié)溫器殼體上（圖6-15）。（5）用軟管卡箍將散熱器上軟管固定到節(jié)溫器殼體上。（6）將旁通軟管連接到節(jié)溫器殼體上。（7）用軟管卡箍固定旁通軟管。（8）重新為發(fā)動機冷卻系統(tǒng)加注冷卻液。

6．2冷卻系統(tǒng)的維修6．2．3水泵的維修1）水泵的拆卸（1）放出發(fā)動機冷卻液，使液面低于節(jié)溫器殼體。（2）拆卸正時帶。（3）如圖6-17所示，拆卸正時帶張緊輪固定螺栓。圖6-17水泵的拆卸（1）

6．2冷卻系統(tǒng)的維修（4）拆卸正時帶張緊輪。（5）如圖6-18所示，拆卸水泵安裝螺栓。（6）從發(fā)動機缸體上拆卸水泵。（7）從水泵上拆卸密封圈。圖6-18水泵的拆卸（2）

6．2冷卻系統(tǒng)的維修2）水泵的檢查（圖6-19）（1）檢查水泵殼體是否開裂和泄漏。（2）檢查水泵軸承是否有間隙或異常噪聲。（3）檢查水泵傳動帶輪是否嚴重磨損。如果水泵有故障，更換水泵總成。（4）清理水泵和發(fā)動機缸體配合面。圖6-19水泵的檢查

6．2冷卻系統(tǒng)的維修

3）水泵的安裝（1）將新密封圈安裝到水泵上。（2）將新密封圈密封面涂上Lubriplater潤滑油。（3）使凸緣對準后正時帶罩凹槽，以將水泵安裝到發(fā)動機缸體上。（4）用安裝螺栓將水泵安裝到發(fā)動機缸體上，緊固水泵安裝螺栓（圖6-18），擰緊力矩：25N?m。（5）在凸緣進入機油泵凹槽后，將正時帶張緊輪安裝到機油泵上。（6）安裝正時帶張緊輪螺栓（圖6-17）。（7）安裝正時帶。（8）重新為發(fā)動機冷卻系統(tǒng)加注冷卻液。

6．2冷卻系統(tǒng)的維修

6．2．4電動冷卻風扇（主風扇或輔風扇）的拆裝風扇和散熱器的分解圖如圖6-20所示。圖6-20風扇和散熱器的分解圖

6．2冷卻系統(tǒng)的維修1）電動冷卻風扇的拆卸（1）斷開蓄電池負極電纜。（2）斷開冷卻風扇電氣連接器。（3）如圖6-21所示，拆卸風扇罩安裝螺栓。圖6-21電動冷卻風扇的拆卸（1）

6．2冷卻系統(tǒng)的維修

（4）向上提出風扇罩總成，并從車上拆卸風扇罩總成。（5）如圖6-22所示，拆卸風扇轂中心的螺母，從風扇罩上拆卸風扇葉片。圖6-22電動冷卻風扇的拆卸（2）

6．2冷卻系統(tǒng)的維修（6）翻轉風扇罩總成。（7）如圖6-23所示，拆卸風扇電動機固定螺釘。（8）從風扇罩上拆卸風扇電動機。圖6-23電動冷卻風扇的拆卸（3）

6．2冷卻系統(tǒng)的維修

2）電動冷卻風扇的安裝注意：如果風扇葉片彎曲或損壞，禁止修理或繼續(xù)使用損壞的零件。務必更換彎曲或損壞的風扇總成。風扇總成必須保持合適的平衡。不平衡的風扇總成會在使用時失靈和飛出，極度危險。彎曲或損壞的風扇總成無法保證具有合適的平衡。（1）將風扇電動機安裝到風扇罩上。（2）用固定螺釘將電動機固定到風扇罩上，緊固風扇電動機固定螺釘（圖6-23），擰緊力矩：4N?m。（3）翻轉風扇罩總成。（4）用風扇轂中心的螺母，將風扇安裝到風扇罩上，緊固風扇電動機螺母（圖6-22），擰緊力矩：3.2N?m。

6．2冷卻系統(tǒng)的維修

（5）將風扇罩總成安裝到散熱器上。注意：小心將風扇罩上的安裝柱放入散熱器左側的座中。務必將風扇罩底邊的鎖片滑入靠近散熱器中心的固定卡夾中。（6）用安裝螺栓將風扇罩固定在散熱器頂部，緊固風扇總成安裝螺栓（圖6-21），擰緊力矩：4N?m。（7）連接冷卻風扇電氣連接器。（8）連接蓄電池負極電纜。

6．2冷卻系統(tǒng)的維修6．2．5散熱器的拆裝1）散熱器的拆卸（1）斷開蓄電池負極電纜。（2）放出發(fā)動機冷卻液。（3）拆卸主、輔冷卻風扇。（4）如圖6-24所示，拆卸散熱器上固定螺栓。圖6-24散熱器的拆卸（1）

6．2冷卻系統(tǒng)的維修（5）拆卸散熱器上固定托架。（6）拆卸散熱器上軟管卡箍。（7）從散熱器上斷開散熱器上軟管。（8）從散熱器膨脹水箱軟管上拆卸軟管卡箍。（9）從散熱器上斷開膨脹水箱軟管。（10）拆卸散熱器下軟管卡箍。（11）從散熱器上斷開散熱器下軟管。（12）從散熱器下儲水室上斷開變速驅動橋冷卻器管（若裝備）。

6．2冷卻系統(tǒng)的維修

（13）如圖6-25所示，從散熱器上拆卸螺栓和變速驅動橋管架卡箍。（14）從車上拆卸散熱器。注意：散熱器中仍有大量冷卻液。將散熱器中剩余的冷卻液放入接收盤。圖6-25散熱器的拆卸（2）

6．2冷卻系統(tǒng)的維修2）散熱器的安裝（1）將散熱器安裝在車上，使散熱器底柱進入橡膠減振器中。（2）將變速驅動橋冷卻器管連接到散熱器下儲水室上（若裝備）。（3）用螺栓將變速驅動橋管和管架卡箍安裝到散熱器上。（4）將膨脹水箱軟管連接到散熱器上。（5）用軟管卡箍固定膨脹水箱軟管。（6）將散熱器上軟管和散熱器下軟管連接到散熱器上。（7）用軟管卡箍固定每條軟管。（8）將散熱器保持器就位。（9）安裝上散熱器保持器托架。（10）安裝上散熱器固定螺栓，緊固散熱器固定螺栓，擰緊力矩：8N?m。（11）安裝主、輔冷卻風扇。（12）重新為發(fā)動機冷卻系統(tǒng)加注冷卻液。（13）連接蓄電池負極電纜。

6．2冷卻系統(tǒng)的維修

6．2．6膨脹水箱的維修

1）膨脹水箱的拆卸（1）放出發(fā)動機冷卻液至膨脹水箱液面以下。（2）如圖6-26所示，松開回水軟管卡箍并從膨脹水箱頂部斷開回水軟管。圖6-26膨脹水箱的拆卸（1）

6．2冷卻系統(tǒng)的維修

（3）松開節(jié)氣門殼體軟管卡箍并從膨脹水箱頂部斷開節(jié)氣門