冷卻系的構(gòu)造與維修教學(xué)教案

1、 第四章 冷卻系的構(gòu)造與維修（4學(xué)時(shí)）第一講 水冷卻系教學(xué)目的1、 掌握冷卻系的功用2、 掌握水冷系的組成及水路3、 掌握水冷卻系主要機(jī)件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理4、 了解冷卻水與防凍液教學(xué)安排復(fù)習(xí)舊課1、 配氣機(jī)構(gòu)的作用2、 什么是配氣相位3、 怎樣檢查與調(diào)整氣門講述新課冷卻系的作用、發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱或過(guò)冷的危害、發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻方式、冷卻系的組成、工作情況、水冷卻系的大、小循環(huán)以及水冷卻系主要機(jī)件的構(gòu)造和工作情況。一、概述1、功用：使工作中的發(fā)動(dòng)機(jī)得到適度的冷卻，并保持發(fā)動(dòng)機(jī)在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。所謂適宜的工作溫度，對(duì)于水冷發(fā)動(dòng)機(jī)，要求氣缸蓋內(nèi)冷卻水溫度在80-90°之間。2、發(fā)動(dòng)機(jī)在工作

2、中為什么不能過(guò)熱及過(guò)熱？過(guò)熱：（1）燃?xì)庠谌紵^(guò)程中，氣缸內(nèi)氣體溫度高達(dá)1727°2527°，發(fā)動(dòng)機(jī)零部件與高溫氣體接觸，將會(huì)造成氣缸和進(jìn)氣管溫度過(guò)高，使進(jìn)入氣缸的可燃混合氣因受熱而膨脹，充氣量，使得：充氣效率，發(fā)動(dòng)機(jī)功率；（2）機(jī)油因溫度過(guò)高，粘度，嚴(yán)重時(shí)，機(jī)油變質(zhì)，影響潤(rùn)滑效果，機(jī)件磨損加?。唬?）各機(jī)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；過(guò)冷：（1）熱量散失過(guò)多，轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ臒崃?，功率；?）溫度低，機(jī)油粘度大，摩擦阻力，消耗功率大，起動(dòng)困難。（3）燃油不易氣化，燃燒不充分，燃油消耗率，功率；燃?xì)庖啄Y(jié)（在氣缸壁上），流入曲軸箱，不僅燃油消耗率，功率，

3、而且機(jī)油粘度，潤(rùn)滑效果變差，機(jī)件磨損加劇。3、發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻方式：水冷及風(fēng)冷二、水冷系的組成及水路1、水冷系的組成如圖4-1所示 圖4-1 強(qiáng)制循環(huán)式水冷卻系示意圖基本組成1-百葉窗 2-散熱器（水箱） 3-散熱器蓋 4-風(fēng)扇 5-水泵 6-節(jié)溫器 7-水溫表 8-水套 9-分水管 10-放水閥2、水冷系的工作循環(huán)路線（水路）冷卻水在冷卻系內(nèi)的循環(huán)流動(dòng)路線有兩條，一條為大循環(huán)，另一條為小循環(huán)。大循環(huán)是水溫高時(shí)，水經(jīng)過(guò)散熱器而進(jìn)行的循環(huán)流動(dòng)；而小循環(huán)就是水溫低時(shí)，水不經(jīng)過(guò)散熱器而進(jìn)行的循環(huán)流動(dòng)，從而使水溫升高。如圖4-2所示 圖4-2大小循環(huán)路線示意圖4、冷卻系的大小循環(huán)實(shí)質(zhì)通常利用節(jié)溫器來(lái)控制通

4、過(guò)散熱器冷卻水的流量。節(jié)溫器裝在冷卻水循環(huán)的通路中（一般裝在氣缸蓋的出水口），根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷大小和水溫的高低自動(dòng)改變水的循環(huán)流動(dòng)路線，以達(dá)到調(diào)節(jié)冷卻系的冷卻強(qiáng)度。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在正常熱狀態(tài)下工作時(shí)，即水溫高于80，節(jié)溫器閥門打開了通往散熱器的通道，同時(shí)關(guān)閉了通往水泵的旁通管，冷卻水全部流經(jīng)散熱器，形成大循環(huán)；當(dāng)冷卻水溫低于70時(shí)，節(jié)溫器閥門關(guān)閉了通往散熱器的通道，同時(shí)打開了通往水泵的旁通管，水套內(nèi)的水只能由旁通孔流出經(jīng)旁通管進(jìn)入水泵，又被水泵壓入發(fā)動(dòng)機(jī)水套，此時(shí)冷卻水并不流經(jīng)散熱器，只在水套與水泵之間進(jìn)行小循環(huán)，從而防止發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)冷；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水溫在7080范圍內(nèi)，通往散熱器的通道和通往水泵的旁

5、通管均處于半開閉狀態(tài)，此時(shí)一部分水進(jìn)行大循環(huán)，而另一部分水進(jìn)行小循環(huán)。三、水冷系的主要部件1、散熱器散熱器又稱為水箱，由上水室、散熱器芯和下水室等組成。安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)前的車架橫梁上。其作用是將冷卻水在水套中所吸收的熱量散發(fā)至外界大氣，使水溫下降。如圖4-3所示圖4-3散熱器結(jié)構(gòu)（1）散熱器芯散熱器芯由許多冷卻管和散熱片組成，對(duì)于散熱器芯應(yīng)該有盡可能大的散熱面積，采用散熱片是為了增加散熱器芯的散熱面積。散熱器芯的構(gòu)造形式有多樣，常用的有管片式和管帶式兩種。如圖4-4所示 管片式 管帶式 圖4-4散熱芯結(jié)構(gòu)管片式 ：由若干扁形或圓形冷卻管組成?？諝獯颠^(guò)扁形冷卻管和散熱片，使管內(nèi)流動(dòng)的水得到冷卻。管片

6、式散熱器因結(jié)構(gòu)剛度較好廣為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)所使用。管帶式：由若干扁平冷卻管組成水管與散熱器相間排列，在散熱器帶上常開有形似百葉窗的孔，以破壞氣流在散熱器表面上的附面層，提高散熱能力。對(duì)散熱器的要求是，必須有足夠的散熱面積，而且所有材料導(dǎo)熱性能要好，因此，散熱器一般用銅或鋁制成。（2）散熱器蓋散熱器蓋內(nèi)裝有壓力閥、真空閥和溢流管，如圖4-5所示壓力閥真空閥壓力閥彈簧真空閥彈簧蓋 圖4-5散熱器蓋散熱器蓋對(duì)冷卻系起密封加壓作用。發(fā)動(dòng)機(jī)熱態(tài)正常時(shí)，兩閥門關(guān)閉，將冷卻系與大氣隔開。因水蒸氣的產(chǎn)生使冷卻系內(nèi)的壓力稍高于大氣壓力，提高了冷卻水的沸點(diǎn)，改善了冷卻效能。當(dāng)散熱器內(nèi)部壓力達(dá)到126137kpa時(shí)，真空

7、閥開啟而使水蒸汽從通氣孔排出；如圖4-6所示當(dāng)水溫下降，冷卻系內(nèi)部的真空度低于1020kpa時(shí)，壓力閥打開，空氣從通氣孔進(jìn)入冷卻系，以防散熱器及芯管被大氣壓癟。如圖4-6所示 圖4-7 壓力閥開 圖4-6真空開2、水泵（1）功用：對(duì)冷卻水加壓，加速冷卻水的循環(huán)流動(dòng)，保證冷卻可靠。車用發(fā)動(dòng)機(jī)上多采用離心式水泵，離心式水泵具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、排水量大、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。（2）離心式水泵結(jié)構(gòu)：主要由泵體、葉輪和水泵軸組成，葉輪一般是徑向或向后彎曲的，其數(shù)目一般為69片。如圖4-8所示（3）離心式水泵工作原理：當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，水泵中的水被葉輪帶動(dòng)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

8、葉輪成切線方向的出水管壓送到發(fā)動(dòng)機(jī)水套內(nèi)。與此同時(shí)，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(shí)，冷卻水仍然能從葉輪葉片之間流過(guò)，進(jìn)行熱流循環(huán)，不致于很快產(chǎn)生過(guò)熱。如圖4-8所示 圖4-8離心式水泵3、風(fēng)扇（1）功用：風(fēng)扇通常安排在散熱器后面并與水泵同軸。用來(lái)提高流經(jīng)散熱器的空氣流速和風(fēng)量，增強(qiáng)散熱器的散熱能力，同時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)其他附件也有一定的冷卻作用。（2）類型：車用發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇軸流式和離心式。軸流式風(fēng)扇所產(chǎn)生的風(fēng)，其流向與風(fēng)扇軸平行；離心式風(fēng)扇所產(chǎn)生的風(fēng)，其流向?yàn)閺较?。軸流式風(fēng)扇效率高，風(fēng)量大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布

9、置方便。因而在車用發(fā)動(dòng)機(jī)上得到了廣泛的應(yīng)用。（3）軸流式風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：葉片多用薄鋼板壓制而成，為46片，葉片間夾角一般不相等。葉片與其旋轉(zhuǎn)平面成30°45 °的安裝斜角。整體風(fēng)扇在轎車和輕型載貨汽車上應(yīng)用較多。近年來(lái)轎車上還采用了電動(dòng)風(fēng)扇。（4）軸流式風(fēng)扇的三種型式：如圖4-10所示 圖4-10軸流式風(fēng)扇的三種型式（5）風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇常和發(fā)動(dòng)機(jī)一起由曲軸帶輪通過(guò)v帶驅(qū)動(dòng)。為調(diào)節(jié)v帶的張緊程度，通常將發(fā)電機(jī)的支架做成可調(diào)節(jié)的。如圖4-11所示 圖4-11風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)v帶張緊裝置 4、節(jié)溫器（1）功用：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷大小和水溫的高低自動(dòng)改變水的循環(huán)流動(dòng)路線，從而控制通過(guò)散熱器冷

10、卻水的流量。 （2）類型：有蠟式和乙醚皺紋筒式兩種，目前多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)采用蠟式節(jié)溫器。（3）蠟式節(jié)溫器結(jié)構(gòu)，如圖4-12所示推桿彈簧主閥門石蠟?zāi)z管外殼 圖4-12蠟式節(jié)溫器（4）蠟式節(jié)溫器工作原理：常溫時(shí)，石蠟呈固態(tài)，閥門壓在閥座上。這時(shí)閥門關(guān)閉了通往散熱器的水路，來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)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)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫升高時(shí)，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(duì)反推桿上端頭產(chǎn)生向上的推力。由于反推桿上端固定，故反推桿對(duì)橡膠管、感應(yīng)體產(chǎn)生向下反推力，閥門開啟，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫達(dá)到80以上時(shí)，閥門全開，來(lái)自氣缸蓋出水口的冷卻水流向散熱器，而進(jìn)行大循環(huán)。如圖4-1

11、3所示圖4-135、風(fēng)扇離合器和溫控開關(guān)功用：減小風(fēng)扇噪聲，改善低溫起動(dòng)性能，節(jié)約燃料和降低排放，自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻強(qiáng)度。（1）風(fēng)扇離合器 主要有硅油式和電磁式等。冷卻水溫度不高時(shí)，風(fēng)扇隨離合器殼體一起空轉(zhuǎn)打滑；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣流溫度超過(guò)338k時(shí)，離合器處于接合狀態(tài)，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速提高。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣流溫度低于308k時(shí)，風(fēng)扇離合器又回到分離狀態(tài)。如圖4-14所示 圖4-14硅油風(fēng)扇離合器（2）風(fēng)扇溫控開關(guān)功用： 在冷卻水溫度升高時(shí)，其內(nèi)部的溫控介質(zhì)膨脹而使風(fēng)扇以高速運(yùn)轉(zhuǎn)，加速了發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻；相反，若在冷卻水溫度降低的時(shí)，介質(zhì)收縮而使風(fēng)扇低速運(yùn)轉(zhuǎn)或停下來(lái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)散熱器電動(dòng)機(jī)風(fēng)扇的控制。（3）百葉窗功用：

12、通過(guò)調(diào)節(jié)流經(jīng)散熱器的空氣量來(lái)調(diào)節(jié)冷卻系的冷卻強(qiáng)度，使發(fā)動(dòng)機(jī)在適宜的溫度下工作。四、冷卻水和防凍液1、冷卻水汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的冷卻水應(yīng)是清潔的軟水，如雨水，自來(lái)水等；而井水、河水等硬水中含有礦物質(zhì)，在高溫下易生成水垢，不能作為發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水。2、防凍液功用：為防止在冬季寒冷地區(qū)，因冷卻水結(jié)冰而發(fā)生散熱器、氣缸體、氣缸蓋變形或脹裂的現(xiàn)象，在冷卻水中加入一定量的防凍液以達(dá)到降低冰點(diǎn)、提高沸點(diǎn)的目的。第二講 風(fēng)冷系教學(xué)目的1、 了解風(fēng)冷系的工作機(jī)理2、 了解風(fēng)冷系的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)教學(xué)安排復(fù)習(xí)舊課1、 冷卻系的功用2、 節(jié)溫器在水冷卻系中的作用？講述新課風(fēng)冷系的工作機(jī)理及風(fēng)冷系的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一、工作機(jī)理：利用高速空

13、氣流直接吹過(guò)氣缸蓋和氣缸體的外表面，把從氣缸內(nèi)部傳出的熱量散發(fā)到大氣中去，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的溫度范圍內(nèi)工作。如圖4-15所示 圖4-15二、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸和氣缸蓋采用傳熱較好的鋁合金鑄成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、故障少，無(wú)需特殊保養(yǎng)，但是由于材料質(zhì)量要求高，冷卻不夠均勻，工作噪音大等缺點(diǎn)，目前在汽車上很少使用。第二講 冷卻系的維修教學(xué)目的1、 掌握冷卻系狀態(tài)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響2、 了解冷卻系常見故障及維修教學(xué)安排講述新課 冷卻系狀態(tài)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響及冷卻系常見故障及維修一、冷卻系狀態(tài)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響 1、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫過(guò)低的影響 (1）不利于霧化和混合氣的形成 (2）霧化不良，破壞氣缸壁的油膜 (3）燃油蒸汽易冷凝生成酸性物質(zhì)，產(chǎn)生腐蝕。 (4）熱損失加大，經(jīng)濟(jì)性降低 （5）使機(jī)油變稠2、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系水溫過(guò)高的影響 （1）易出現(xiàn)早燃和爆燃，形成積碳 （2）混合氣密度降低，動(dòng)力性下降 （3）膨脹量加大，破壞理想的配合間隙 （4）使密封圈等橡膠件老化變質(zhì)二、冷卻系常見的故障和維修 1、冷卻水的損耗 （1）散熱器蓋及密封墊的損壞 （2）外部滲漏：軟管接頭，散熱器芯片，水泵水壺 （3）內(nèi)部滲漏：缸墊，缸體2、冷卻水溫過(guò)高 （1）滲漏或使用了硬水，聚集大量的硅酸鹽和鈣，阻止了熱量的傳遞 （2）散熱