冷却系统的功用是强制地将发动机运转时零件所吸收到的热量及时散去,以保证其温度在适当的范围内,从而保证发动机的正常运转。
发动机温度过高,会使被吸入的可燃混合气因受热膨胀而密度下降,使发动机动力性和经济性变坏。各部件会因过热膨胀而破坏零件原来正常的配合间隙,导致摩擦阻力增加,零件的磨损加剧,强度降低,严重时会引起烧蚀甚至卡滞,使发动机停止运转。过热还会引起润滑油变稀、变质,粘度降低,油膜不易保持而加速零件的磨损。
发动机过冷时,汽油将因不易蒸发而雾化不良,燃料消耗增加。润滑油则因温度过低而变稠,使粘度增大,零件的运动阻力增加,发动机的动力性和经济性下降,气缸磨损加快。
冷却系统由散热器、水泵、冷却风扇、节温器、水套及其他附属装置组成。
散热器是冷却系统进行热量交换的场所,是一个热交换器。散热器的主要部分是对冷却液起散热作用的散热器芯管,散热器盖严密地盖在冷却液加注口上,使冷却系统成为一个封闭系统。
(1)散热器的清洗与检修
①散热器的清洗。拆下散热器,用清水洗去外部尘垢,再用压缩空气吹干。将散热器置于含有10%~15%的苛性钠(质量分数)水溶液容器内,加热保持在80~90℃,浸煮0.5h左右,取出放入清水池中清洗。
②散热器渗漏的检查。把散热器检测器装在散热器盖口上,如图2-65所示,对散热器施以压力(桑塔纳2000型轿车AJR发动机0.1MPa),检查冷却液的渗漏情况。如有渗漏,需修理。
图2-65 散热器渗漏的检查
1—检测仪器 2—散热器
图2-66 散热器盖的检查
1—散热器盖 2—检测仪器
③散热器盖及排气阀的检查。将散热器检测器装在散热器盖或排水口盖上,对散热器盖施以压力(图2-66),检查其密封性和排气阀的开启压力。桑塔纳2000型轿车AJR发动机,当压力为0.12~0.15MPa时,阀门应处于开放状态。压力低于60kPa限值时,压力应没有急剧下降。若不符合以上要求,应更换散热器盖。
(2)散热器芯管的修理 根据散热器芯管损坏的不同情况,分别采用下列方法修理。
①接管。当外层少数散热器芯管部分损坏且长度较短时,用尖嘴钳拆去已损坏的散热管上的散热片,剪下已损坏的一段芯管,从芯管的端头插进通条,穿过剪去部分的上下口。用尖嘴钳将上下接口整理平直,如图2-67所示。从废旧散热器上截一段可用的散热管,其长度较需镶接的部分加长10mm,将两端接口部分稍为扩大,使其能够套在所需修理的散热器的上下接口上。将镶接管套接于需修散热器的接口上,同时再从芯管的端头插进通条,并将接口处整理平顺;在接口处涂以铝化锌溶液,用气体火焰加热,将接口用锡焊焊合,并尽可能地将散热片予以修复。
②换管。当内层和外层的散热管损坏部分的长度较大时,常采用换管的修复方法。事先准备好电阻加热器和氧乙炔焰加热器两项专用工具。用一扁铜条插入需抽出调换的散热器芯管,来回抽拉几次,清除内部水垢。将电阻加热器插入芯管内,两端接通24V的电源,如图2-68所示,电阻丝烧红后焊锡也随之熔化,同时用氧乙炔焰加热器将散热管与上下底板连接处的焊锡熔化,使之脱离。随即切断电源,趁热用手钳将芯管连同电阻加热器一起抽出。清除芯管残渣污垢后,将表面挂有焊锡的待换芯管插入,再插入电阻加热器并通电,待芯管表面焊锡熔化即切断电源。当温度逐渐降低焊牢后,抽出电阻加热器,将散热器与底板接口焊牢。
图2-67 接管
图2-68 换管
③拼修。当散热器芯内一部分散热管和散热片严重损坏时,用喷灯加热,拆卸散热器芯的上下底板,将散热器芯的损坏部分锯下,用弯尖嘴钳矫正散热片。从废旧散热器上选择可用部分,按所需散热器芯损坏部位锯下同样大小的一块拼镶料,并矫正其散热片。如一块不够大时,可锯取几块拼合使用。将拼镶料拼合在已损坏的散热器芯上,将底板装于散热器芯上,并将其与散热管用锡焊焊牢。
凡经接管法、换管法或拉修法修理的散热管,在修理完毕后,均应用通条彻底通洗以消除水垢,再进行渗漏检验。
水泵的作用是对冷却液加压,保证其在冷却系统中循环流动。在使用中常见的故障是V带轮与泵轴配合松旷,水封损坏漏水,泵壳或叶轮破裂等。
(1)就车检查水泵的技术状况 起动发动机,查看水泵溢水孔是否有水渗漏,若渗漏则表明水封已损坏。查听有无异常响声。停机后用手扳动风扇叶片,查看V带轮与水泵轴配合是否松旷,稍有间隙感觉为正常。若明显松旷,表明V带轮(或轮毂)与泵轴或V带轮与锥形套配合松旷。
(2)水泵各零件的检修 在检查水泵零件前,应将各零件清洗干净后用压缩空气吹干。
①泵壳的检修。泵壳不得有裂纹,若有裂纹,则应更换或用生铁焊丝气焊。泵壳轴承孔磨损不得超过限度。水封座平面应平整,泵壳上的螺栓孔螺纹不能损坏。
②水泵水封的检修。水泵水封的密封圈应平整光滑,水封弹簧应无严重的锈蚀或弹力减退现象。水封胶木垫圈磨损超过规定值,应换用新件。
③水泵叶轮的检修。叶轮应无严重锈蚀、破裂。叶轮如有破裂,应焊修。叶轮轴孔磨损超过0.04mm时应镗孔镶套修复。
④水泵轴的检修。泵轴应无严重磨损、弯曲及变形。水泵轴承应转动灵活、无噪声,泵轴轴向间隙不超过0.03mm,径向间隙不超过0.15mm,否则应更换。水泵轴磨损过多可镀铬修复,如有腐蚀,可用挂锡的方法将斑点、凹陷填平,然后修圆。水泵轴弯曲一般应在0.05mm以内,否则应予冷压矫直。
(3)装复后的试验 水泵装复后,用手转动V带轮,泵轴转动应无卡阻现象,叶轮与泵壳应无碰擦声响。堵住泵壳进水口,然后将水加入叶轮工作室,转动泵轴,溢水孔应无漏出,否则应查明原因予以排除。有条件的可在试验台上进行规定转速下的压力-流量试验,例如CA6102型发动机水泵轴转速为2000r/min时,流量不小于140L/min,压力不低于40kPa;当转速为3300r/min时,其流量不小于240L/min,压力不低于121kPa。
节温器是控制冷却液流动路径的阀门,它根据冷却液温度的高低打开或关闭冷却液通向散热器的通道。
节温器的常见故障形式有主阀门开启和全开的温度过高,甚至不能开启,节温器关闭不严。当主阀门不能开启时,冷却液不经散热器,不能有效地进行大循环,致使发动机过热,甚至出现“开锅”现象。若节温器关闭不严,则造成发动机升温缓慢,出现温度过低现象。此外,随着节温器性能逐渐衰退,主阀门的开度将逐渐减小,造成进入大循环的冷却液流量减少,发动机将逐渐过热。
检查节温器时,将节温器浸入水容器中,并逐步加热提高水温,检查主阀门的开启温度和提升情况,如图2-69所示。低温型温度在80~84℃时,主阀门开始开启,在95℃时升程应大于8mm。高温型温度在86~90℃时,主阀门开始开启,100℃时升程应大于8mm。当升程衰减到8mm以下时就不能继续使用,应予更换。
图2-69 节温器的检查
冷却风扇置于散热器之后,其作用是吸进空气并使其通过散热器,以增强散热器的散热能力。风扇一般安装在水泵轴上,并由驱动水泵和发电机的同一根V带传动。
(1)风扇及V带带轮的检修
①风扇叶片通常由钢板冲压而成,如果检查出风扇叶片有裂纹或折断,应及时更换。
②连接风扇叶片的铆钉如有松动,应予重铆。
③风扇叶片与旋转平面有30°~45°的倾斜角度,每片倾斜度应相等。可用样板检查是否符合规定,否则会影响风扇风量,而且摇摆晃动,产生噪声。
④扇片角度变形,可在压模内扳正,或用锤子敲正。
(2)风扇V带轮的检修 CA6102型发动机风扇V带轮半圆键槽与半圆键配合松旷时,视情况更换半圆键或V带轮。EQ6100-1型发动机水泵V带轮毂与轴配合松旷时,视情况更换轮毂或修复泵轴。
(3)风扇V带及其张力的检查和调整 风扇V带的张力要适当。如张力过小,风扇V带容易打滑,使发动机过热,蓄电池充电电流过小;如张力过大,会加速发电机和水泵轴承磨损和V带早期损坏。
①风扇V带的检查。检查V带是否磨损过甚或侧面磨损严重及有无油渍、裂痕,若上述现象应及时更换。
②风扇V带张力的检查。对于CA6102型发动机,在两带轮之间,用拇指以约39N的力按下单根V带,V带挠度应为10~15mm,如图2-70所示。否则,可用移动发电机与调节臂相对位置的方法来调整。
在检查解放CA1092型汽车空气压缩机V带的松紧时,用29~39N的力施压于V带中间位置,V带挠度应为15~20mm。当松紧度不合适时,可用移动空气压缩机底座位置的方法来调整。
图2-70 风扇V带张力的检查
风扇离合器用于根据发动机的温度自动控制风扇的转速以改变冷却强度,硅油式风扇离合器应用较多。
对于硅油风扇离合器,通常采用经验法进行就车冷态检查,其方法如下:当发动机在完全冷状态下,用手扳动风扇叶片时,应较为费劲。当发动机冷态起动后,以中速转动1~2min后熄火,再用手扳动风扇叶片时应较为轻松。
当发动机温度升至一定程度时,风扇即应开始工作(如解放CA1092型汽车风扇离合器双金属片周围气温达到60~65℃时风扇开始工作)。随着发动机温度升高,风扇转速随之升高。转速的变化可以从风扇声音变化中判断。这时若将发动机熄火,用手扳动风扇叶片时感到十分费劲,则为技术状态正常。
CA6102型发动机风扇离合器出厂前在专用设备上已经进行过严格检查和调整,维修时不要随意拆散,如有故障,应换用新的风扇离合器总成。
目前,现代轿车发动机广泛采用的电动风扇由风扇电动机驱动并由蓄电池供电,电动机的通电、断电和变速,由装在散热器一侧的温控开关控制。
(1)风扇电动机的检查 桑塔纳2000型轿车采用双速直流电动机驱动的散热风扇,当冷却液温度达到95℃时,温控开关低温触点闭合,风扇电动机的低速接头与电源接通,风扇电动机以1600r/min的转速低速转动;当冷却液温度升高到105℃时,温控开关的高温触点闭合,风扇电动机的高速接头接通电源,风扇电动机以2400r/min的速度高速转动。风扇低速档的切断温度为88~93℃,在发动机熄火后,如散热器的温度仍在88~93℃范围,散热风扇还在转动,这是正常的。如果冷却液温度低于84℃,散热风扇仍在转动,则为不正常,应检查温控开关。而使用空调时,散热风扇应始终转动。即只要空调开关打开、冷却系统温控开关接通,风扇就转动。当散热风扇出故障停止转动时,应立即停止使用空调。否则,制冷系统产生高压,因得不到有效冷却会损坏制冷系统和空调电磁离合器。
(2)温控开关的检查
①就车检查。若电动风扇在上述工作温度不转动,应先检查电路熔丝是否完好。如熔丝完好,则应拔出温控开关接线,将两插片端子短接,此时若风扇转动,表明温控开关损坏;若风扇不转动,则表明风扇损坏。
②温控开关的检测。把温控开关拆下放入水中,将万用表拨到电阻档,把两个表笔分别接入温控开关的接线端和外壳上,改变水温观察万用表指针的摆动情况。桑塔纳2000型轿车,当水温达93~98℃时,开关应导通,万用表应指示一定的电阻值(电阻较小);当水温下降至88~93℃时,开关断开,万用表应指示电阻值为无穷大,否则,表明温控开关损坏。
发动机冷却系统是维持发动机正常工作温度,保证发动机长时间正常运行的重要系统。经过长期使用,冷却系统的技术状况将发生变化。冷却系统一旦出现故障,发动机就不能正常工作。冷却系统常见故障有冷却系统温度过高、冷却系统温度过低、冷却液消耗异常等。
(1)故障现象
①汽车在行驶中冷却液温度超过90℃,冷却液温度表表针指向红线(轿车超过105℃,冷却液温度警示灯闪烁),且伴随有冷却液沸腾现象(俗称“开锅”)。
②汽油机易爆燃或早燃,柴油机易工作粗暴。
(2)故障原因
①冷却液不足或冷却液严重泄漏。
②冷却系统堵塞或水道中有水垢。
③水泵损坏。
④节温器失灵,使冷却液大循环受阻。
⑤风扇电动机损坏、硅油风扇离合器损坏、风扇V带打滑或断裂。
⑥风扇温控开关高速档失灵或全部失灵。
⑦百叶窗关闭或开度不够、散热器散热片倾倒过多或泥沙堵塞。
⑧气缸垫冲坏或缸体、缸盖出现裂缝,高温气体进入冷却系统,发动机燃烧室积炭过多。
⑨其他方面的原因,如机油油量不足或粘度太大,点火时间过迟或配气相位不对,混合气太浓或过稀,长时间大负荷、低速度运行等。
(3)故障诊断与排除
①检查百叶窗是否关闭或开度不足(有百叶窗的车型)。
②检查风扇。首先,检查水泵(风扇)传动带是否过松、打滑或断裂。其次,对使用硅油离合器的风扇热机后将发动机熄火,用手转动风扇叶片,若无阻力或阻力很小,说明硅油离合器有故障,应进行检修或更换。而对装用电动风扇的发动机,发动机冷却液温度高于规定数值时风扇不转,应检查熔丝是否良好。若熔丝正常,拔下热敏开关插头,将两插片直接接通,若风扇仍不转,表明电扇损坏或电扇到温控开关的电路有故障。若电扇转动,表明温控开关有故障。
③若发动机冷却液温度过高,应打开散热器盖检查冷却液量。若不足,往冷却系统中加入少许水溶性荧光检漏剂。起动发动机怠速运行几分钟,用荧光检漏仪检查冷却系统有无泄漏或渗漏现象,若有泄漏应进行维修。抽出机油尺观察机油颜色,若机油呈乳白色,说明发动机机体内有冷却液渗漏。
④检查机油油量及粘度。若油量过少,应及时添加;若机油粘度过大,应更换机油。
⑤由怠速开始加速,同时用于握住水管,感觉水管中水的流动速度是否能随转速的提高而迅速加快。若不是,说明冷却系统有堵塞或水垢过多影响流速,应对冷却水道进行除垢。
⑥分别在怠速、中、高速条件下观察排气烟色。若排出的是黑烟,说明混合气过浓,应进行调整或维修。怠速时急加速,如果发动机转速有短时失速或回火现象,说明发动机混合气过稀。
⑦检查喷油正时(柴油机)或点火正时(汽油机),若不正时,应予以调整。
⑧拆下节温器,将节温器浸入水中加热检查节温器阀门开启温度。当水温达到规定数值时,节温器应开始打开,水沸腾时节温器阀门升程应达到要求的高度。若不正常,应更换新件。
(1)故障现象
①发动机运转一定时间后温度仍低于正常工作温度。
②冷却液温度表指示值低于发动机正常工作温度。
③发动机乏力,排气管时有放炮声。
(2)故障原因
①节温器阀门常开。
②百叶窗不能关闭。
③温控开关、风扇电动机线路故障(风扇常开)。
④冷却液温度表及其线路出现故障。
⑤冷却液温度传感器损坏。
⑥硅油离合器出现故障(装用硅油离合器风扇的冷却系统)。
(3)故障诊断与排除
①检查百叶窗是否关闭自如或未装保温罩(在冬季环境温度较低时)。
②发动机冷态起动后打开散热器盖,使发动机加速,观察水流速度及流量。若水流速度很快、流量大,说明节温器常开或未装节温器,应更换或加装节温器。
③若冷却液温度表指示温度偏低,而用手触试散热器时感觉很烫,用温度计测量冷却液温度却正常,说明冷却液温度传感器或冷却液温度表有故障。
④冷车起动发动机。此时电动风扇不应运转(装用电动风扇的车辆)。若此时电动风扇运转,说明温控开关失灵,应予以更换。
⑤冷车起动发动机。硅油离合器风扇应低速转动(装用硅油离合器的发动机)。若硅油离合器风扇在冷车时高速旋转,说明硅油离合器有故障,应予以更换。
(1)故障现象 冷却液消耗过快。
(2)故障原因
①水管破裂。
②水泵水封磨损过甚或损坏而漏水。
③气缸垫渗漏。
④气缸体或气缸盖有裂纹。
⑤散热器泄漏。
⑥散热器盖进、排气阀失灵使冷却液泄漏。
⑦膨胀水箱盖泄漏。
(3)故障诊断与排除
①直观检查机体、水泵、散热器及各水管连接处有无冷却液渗出,必要时可对冷却系统进行加压检查,或用荧光检漏仪检测。若有渗漏,应进行维修。
②拔出机油尺,观察是否有冷却液泄漏到机油中。若有,应对发动机进行检修。
③如果发动机行驶无力,且排气管排白烟,则应检查发动机气缸垫是否已被冲坏。若有,应检修发动机。