项目四 冷却系统的构造与维修

任务一 冷却系统的认知

一、冷却系统功用和组成

发动机冷却系统的功用就是使工作中的发动机得到适度的冷却，从而保持发动机在最适宜的温度范围内工作。另外，冷却系统还为暖风系统提供热源。

现代汽车多采用封闭式强制循环水冷却系统，即用水泵强制地使冷却液在冷却系统中进行循环流动，使发动机中高温零件的热量先传给冷却液，然后散发到大气中。

水冷却系统一般由水泵、散热器、节温器、冷却风扇、风扇控制机构、水套、膨胀水箱、温度指示器及报警灯等组成。图4-1为桑塔纳2000GSi轿车AJR发动机冷却系统布置图。

发动机工作时，水泵将冷却液压入发动机汽缸体水套，然后流入汽缸盖水套，吸收汽缸体和汽缸盖的热量。此后冷却液分两路循环（图4-2），一路为大循环，即冷却液流经散热器冷却后，进入装在机体水泵进口处的节温器，流向水泵进水口；另一路为小循环，即冷却液直接进入节温器后的水泵进水口，不经散热器冷却。当冷却液的温度低于85℃时，进行小循环；当冷却液高于85℃时，部分冷却液进行大循环；当冷却液温度达到（102 ±3）℃时，流经散热器的冷却液全都参加大循环，而小循环是常开的，这样呵使冷却系统的温度提高到一个较高的水平，改善发动机的热效率，同时可以确保冷却系统中始终有冷却液在循环，保证发动机在最佳温度下工作。为了提高燃油雾化程度，冷却液的热量可对进入进气歧管内的混合气进行预热，车上的暖风装置利用冷却液带出的热量来达到取暖目的。当需要取暖时，打开暖气控制阀，从汽缸体水套流出的部分冷却液可流人暖风热交换器供暖，随后流回水泵。

二、冷却液

冷却液是发动机冷却系统中最重要的工作介质，汽车常用的冷却液有水及加有防冻剂的防冻冷却液。

（一）水冷却液

水冷却液是指直接用水作为冷却液，它具有简单、方便的优点。但是，水沸点低、易蒸发，需经常添加。冷却水最好选用软水，即含盐分少的水，如雨水、雪水、自来水等。否则，易在水套内形成水垢，从而降低汽缸盖和汽缸体的传热性能，使发动机过热。水在严寒冬季易结冰，车辆过夜必须放水，否则会因为结冰时体积膨胀，造成胀裂汽缸体、汽缸盖的严重事故。

（二）防冻冷却液

防冻冷却液主要由防冻剂与水按一定比例混合而成，最常用的防冻剂是乙二醇，乙二醇可降低冰点和提高沸点。冷却液中，水与乙二醇的比例不同，其冰点也不同，见表4-1。

有些车型使用的防冻冷却液中还加添有添加剂，添加剂可防止冷却液腐蚀、沉积（水垢）、形成泡沫和过热的作用。

乙二醇型防冻冷却液有不同的牌号，应按汽车使用说明书的规定要求选用和定期更换防冻冷却液（表4-2）。注意：不同牌号的防冻冷却液不可混用。

（三）冷却液在环境保护和安全措施上的要求

1．环境保护

（1）冷却液是一种对水有污染的液体，属于对水有轻微污染的物质，因此不允许将冷却液排人地表水域和下水道，作业时只能在防渗的地面上进行。

（2）废弃的冷却液要单独盛装，并妥善保管和回收利用。

（3）沾上冷却液的抹布或物品，不得作为生活垃圾处理。

2．安全措施

（1）冷却液对皮肤有损害，作业时应戴上个人防护装备。

（2）沾上冷却液的衣服或鞋子，必须立即脱下并更换。

（3）皮肤接触到冷却液，立即用水和肥皂清洗并彻底冲洗。

（4）眼睛接触到冷却液，应翻开眼皮并用流水冲洗眼睛几分钟，然后尽快去医院治疗。

（5）若吸入冷却液，立即漱口并喝下大量清水，然后尽快去医院治疗。

三、冷却系统主要部件的构造

（一）水泵

水泵的作用是对冷却液加压，强制冷却液在冷却系统中循环流动。现代汽车通常采用离心式水泵。水泵一般在机体外安装，与风扇同轴驱动，也有装在机体内（内藏式）单独驱动的水泵。

离心式水泵主要由壳体、叶轮、泵盖板、水泵轴、支撑轴承、水封等组成。

当叶轮旋转时，水泵中的水被叶轮带动一起旋转，并在离心力作用下向叶轮边缘甩出，经与叶轮成切线方向由出水管压送到发动机的水套内。与此同时，叶轮中心处造成一定的负压而将水从进水管吸入，如此连续地作用，使冷却液在水路中不断地循环。

（二）散热器

散热器的功用是使水套中出来的热水得到迅速冷却，以保持发动机的正常水温。散热器的主要组成为上储水室、下储水室、散热器芯（包括冷却管和散热带）和散热器盖等。

（1）上储水室和下储水室。上储水室顶部有加水口，平时用散热器盖盖住，并装有进水软管，与发动机上出水管相连。下储水室有出水管，用软管与水泵进水口相连。一般在下储水室中还装有放水阀。由发动机出水管流出的温度较高的热水进入上储水室，经散热器冷却管散热冷却后流入下储水室，由散热器出水管流出后被吸入水泵。

（2）散热器芯。散热器芯由许多扁圆形的冷却管和散热片组成。冷却管焊接在上下储水室之间，作为冷却液的通道。空气吹过管的外表面，从而使管内流动的水得到冷却。冷却管周围布置了很多散热片，用来增加散热面积，同时增加整个散热器的刚度和强度。

（3）散热器盖。现代汽车发动机多采用封闭式水冷却系统，这种冷却系统的散热器盖装有一个空气阀和一个蒸汽阀，对冷却系统有密封加压作用。发动机处于正常热态时，阀门关闭，可将冷却系统与大气隔开，防止水蒸气逸出，使系统内压力稍高于大气压力，从而可增高冷却液的沸点，保证发动机在较长时间及较高负荷下工作。如图4-5所示，当散热器中压力升高到一定值时，蒸汽阀便开启，使水蒸气从通气孔排出，以防热膨胀压坏散热器芯管；当水温降低，冷却系统中蒸汽凝结为水，散热器内形成一定真空时，空气阀开启，空气从通气孔进入冷却系统，避免压力差将散热器芯管压坏。

（三）膨胀水箱

加注防锈、防冻液的汽车发动机常采用膨胀水箱（图4-6）。发动机工作使冷却液温度升高并膨胀，使散热器内压力上升。当压力达到规定值以上时，一部分冷却液流回膨胀水箱以保持散热器内压力。停车时，冷却液温度降低，散热器内压力下降，膨胀水箱内的冷却液受大气压的作用流回散热器。膨胀水箱多用半透明材料（如塑料）制成，透过箱体可直接观察到冷却液的液面高度。无须打开散热器盖，冷却液的液面高度应在FULL与LOW之间（图4-7）。

（四）节温器

节温器安装在冷却液循环的通路中（一般安装在汽缸盖的出水口），根据发动机负荷的大小和水温的高低改变水的循环流动路线，以达到调节冷却系统冷却强度的目的。

汽车发动机广泛采用蜡式节温器（图4-8）。节温器推杆的一端固定于支架的中心处，另一端插入胶管的中心孔中。胶管与节温器外壳之间形成的腔体内装有精制石蜡。常温时，石蜡呈固态，阀门压在阀座上，这时阀门关闭了通往散热器的水路，来自发动机缸盖出水口的冷却液经水泵又流回汽缸体水套中进行小循环。当发动机水温升高时，石蜡逐渐变成液态，体积随之增大，迫使橡胶管收缩，从而对推杆上端头产生向上的推力。由于推杆上端固定，故推杆对橡胶管、感应体产生向下的反推力，最终阀门开启。当发动机水温达到规定温度以上时，阀门全开，来自汽缸盖出水口的冷却液流向散热器，进行大循环。

（五）冷却风扇

冷却风扇的功用是提高流经散热器的空气流速和流量，以增强散热器的散热能力并冷却发动机附件。冷却风扇多装在发动机与散热器之间，与水泵同轴驱动。这样，当风扇转动时，对空气产生轴向吸力，空气流从前到后通过散热器芯，从而使散热器芯管中的冷却液加速冷却。风扇的扇风量与风扇的直径、转速、叶片形状、叶片安装角度以及叶片数目有关，目前车用水冷发动机大多数采用轴流式风扇，风扇形式如图4-9所示。

在轿车上大多采用电动冷却风扇（图4-10）。电动冷却风扇系统一般由电动冷却风扇温度传感器（水温开关）、风扇、电动机等组成。根据冷却液温度变化，风扇断续工作，从而提高了整车的经济性能。另外，电动冷却风扇省去了风扇V带轮和发电机轴的驱动V带连接，风扇叶片尺寸和散热器等布置自由度大，具有能耗低、噪声小等优点。