教学标题 第五章 冷却系的构造与维修 教学目标 教学课时 【素质目标】：1.培养学生团结协作能力；2.培养学生国家标准的意识；培养学生爱国情怀及民族自豪感；4培养专业职业素养。 【知识目标】：1.了解冷却系的功用、构造和工作原理；2.熟悉水冷系的冷却强度调节的方式；3.掌握水冷系主要机件的构造特点和工作原理；主要机件的检测及维修方法。 【能力目标】：1.能阐述冷却系统的构造、作用、工作原理；2.能对冷却系主要机件的检测及维修。 教学重难点 【教学重点】：1.冷却系的功用、构造和工作原理；2.水冷系的冷却强度调节的方式；3.掌握水冷系主要机件的构造特点和工作原理；主要机件的检测及维修方法。 【教学难点】：1.掌握水冷系主要机件的构造特点和工作原理；主要机件的检测及维修方法。 教学资源 【网络资源】：汽车发动机构造与维修精品课程，http://www.cmpedu.com/index.htm（机工）；http://hitpress.hit.edu.cn/（哈尔滨工业大学出版社）等； 【硬件资源】：科普与职业体验中心；汽车综合实训中心； 【学习资源】：视频、动画、国家标准等。 教学内容 1.组织教学。使用学习通或者点名册进行点名，强调上课纪律。 2.明确教学目的，讲述章节的学习目标，重点难点。 3.播放相关视频或讲解相关案例，进而引入课堂教学内容。 【任务导入】 由于发动机工作时，燃料的燃烧以及各运动零件间的相互摩擦会产生大量的热量，使零件强烈受热，特别是直接与燃烧气体接触的气缸、气缸盖、活塞和活塞环等零件温度更高，如果没有适当的冷却，发动机将不能正常工作，因此，发动机均设有冷却系，以维持发动机在最佳的温度下工作。下面学习冷却系的有关知识。 【理论知识】： 任务5.1 冷却系概述 5.1.1冷却系的功用与分类 1.冷却系的功用 使发动机得到适度的冷却，并保持其在最适宜的温度范围内工作。 2.冷却系的分类 发动机冷却系统按照冷却方式的不同，分为水冷和风冷两种类型。 （1）水冷系统 水冷系统是以冷却液（水和添加剂混合液）为冷却介质，把高温零件的热量传给冷却液，然后再散入大气而进行冷却的装置。该系统具有冷却强度大、效果好、噪声小等优点，在汽车发动机上得到广泛应用。 （2）风冷系统 风冷系统是利用高速空气流将发动机中高温零件的热量直接散入大气而进行冷却的装置。该系统构造简单、使用和维修方便，但冷却不可靠、冷却强度不容易调节和控制、噪声大，仅在小型发动机和一些大型柴油机上使用。 5.1.2普通水冷系统的组成 汽车发动机上采用的水冷系都是用水泵强制地使冷却液在冷却系中进行循环流动的，故称为强制循环式水冷系。水冷系由冷却装置（水泵、风扇、散热器等）、冷却强度调节装置（节温器、风扇离合器、百叶窗等）和水温显示装置（水温表、冷却液温度传感器等）三个部分所构成（图5.1、图5.2）。 循环水流动路线如图5.2所示；水冷发动机的气缸盖和气缸体中都铸造出用于贮冷却液的、相互连通的夹层空间（水套），使冷却液得以接近受热零件，并可在其中循环流动。水泵5将冷却液由机外吸入并加压，使之经分水管11流入发动机机体水套10。冷却液从气缸壁吸收热量，温度升高后流到气缸盖水套7，再次受热升温后经节温器6及散热器进水软管流入散热器2内。由于有风扇4的强力抽吸，空气流由前向后高速从散热器中通过。带有热量的冷却液在流经散热器的过程中，其热量不断地散到大气中去，使冷却液得到冷却。冷却了的冷却液流到散热器的底部后，又被吸入水泵，如此不断地循环，使发动机在高温条件下工作的零件不断地得到冷却。 任务5.2 水冷系主要零部件的构造 5.2.1水冷系主要零部件的构造 1.散热器 散热器的功用是储存冷却水、增大散热面积、加速冷却液的冷却。为了将散热器传出的热量尽快带走，在散热器后面装有风扇与散热器配合工作。散热器由上、下贮水室和散热器芯组成，其构造如图5.3所示。 散热器上贮水室顶部有加水口和散热器盖，上、下贮水室的进、出水管，分别用橡胶软管与气缸盖的出水管和水泵的进水管相连，下贮水室上设有放水开关，供放水时使用。 为了增大散热器的散热面积和传热速率，散热器芯均由许多铜或铝制冷却管和散热片组成，常用的构造形式有管片式和管带式两种，如图5.4所示。 2.散热器盖 现代汽车闭式水冷系广泛采用具有蒸汽阀和空气阀散热器盖，这种散热器盖具有自动阀门，在发动机热状态正常时，阀门关闭，将冷却系与大气隔开，防止水蒸气逸出，可提高冷却液的沸点（冷却系统压力每增加6.8 kPa,水的沸点约提高1.6 ℃），使冷却液不易沸腾，同时可以提高散热器水与空气的温差，提高冷却效率，并且可以减少冷却液的流失；在冷却系内压力过高或过低时，自动阀门则开启以使冷却系与大气相通，可防止当散热器内冷却液减少，或压力降低时冷却管被大气压瘪。如图5.5所示。 散热器盖具有空气和蒸汽阀，一般情况下，两阀借弹簧关闭。当散热器内部压力大于规定值时（一般为0.026～0.037 MPa，某些轿车可达0.1 MPa），蒸汽阀打开，蒸汽及冷却液由蒸汽排出管流出。当发动机停止工作，冷却液温度降低，体积收缩后，散热器内的压力低于大气压力时（冷却系中产生的真空度值为0.01～0.02 MPa时），空气阀打开，使空气或储存箱中的冷却液流入散热器内，以防止散热器或水管塌陷，并保持冷却液的量。 3.水泵
汽车发动机都采用离心式水泵。它体积小，出水量大，工作可靠。
离心式水泵的工作原理如图5.6所示，当叶轮旋转时，水泵中的水被叶轮带动一起旋转，在离心力作用下，水被甩向叶轮边缘，然后经外壳上与叶轮成切线方向的出水管压送到发动机水套内。与此同时，叶轮中心处的压力降低，散热器中的水便经进水管被吸进叶轮中心部分。如此连续的作用，使冷却水在水路中不断地循环。如果水泵因故停止工作时，冷却水仍然能从叶轮叶片之间流过，进行热流循环，使发动机不至于很快产生过热。
5.2.2水冷却强度的调节装置
发动机因使用条件（如转速、负荷和环境气温等）经常改变，冷却强度也必须随之改变，才能保证发动机经常在最有利的温度下工作。例如，在冷车启动暖机时，希望比较快一点使发动机达到正常工作温度，因此冷却强度要小；夏季天气热，发动机散热速度慢，冷却强度要加大，而冬季冷却强度则应减小；发动机在低速、大负荷工况下，本身温度高，所以冷却强度也要加大。因此，要求冷却系要有冷却强度调节的功能。冷却强度可以用改变通过散热器的空气流量（采用百叶窗、自动风扇离合器、温控电风扇等）和改变冷却液流过散热器的量及改变冷却液的循环路线方法进行调节（采用节温器）。
轿车多采用节温器和温控电风扇作为冷却强度调节装置。中型以上的其他车辆多采用节温器、百叶窗、自动风扇离合器等作为冷却强度调节装置。 1.风扇
风扇通常安装在散热器和发动机之间，其作用是利用风扇旋转时对空气产生吸力，并使之沿轴向流动，空气流由前向后穿过散热器芯并吹向发动机表面，使流经散热器芯的冷却液加速冷却，吸收并带走发动机表面的热量，加强冷却系对发动机的冷却作用。
轿车发动机大多采用电动风扇，风扇不与水泵同轴。电动风扇由电动机驱动，受冷却液温度控制的温控开关控制风扇的转动，不受发动机转速的影响。这样，既能保证发动机在汽车低速时的冷却，又可减少消耗发动机的功率。
2.风扇离合器
目前，有不少汽车发动机采用各种自动风扇离合器控制风扇的扇风量以改变冷却强度，这种方法是根据发动机的温度自动控制风扇的转速，以达到改变通过散热器的空气流量的目的。这不仅能减少发动机的功率损失（普通风扇消耗发动机功率的5%～10%，而在汽车行驶需要风扇工作的时间不到10%），节省燃油，而且还能提高发动机的使用寿命，降低噪声。
风扇离合器的构造形式有硅油式、电磁式和机械式三种类型，其中硅油式应用最多。 3.节温器
（1）节温器的功用和类型
节温器安装在冷却液循环的通路中，其功用是根据发动机负荷大小及冷却液温度高低来改变冷却液的流动路线及流量，自动调节冷却系的冷却强度，使冷却液温度保持在最适宜的范围内。
节温器按结构可分为蜡式、双金属式和折叠式，目前多数发动机采用蜡式节温器，如图5.9所示。 目前汽车发动机上广泛采用蜡式节温器，它具有对水压影响不敏感、工作性能稳定、水流阻力小、结构坚固和使用寿命长等优点。 （2）节温器构造
蜡式节温器安装在缸盖出水口处，其结构如图5.9所示。中心杆的上端固定于支架，下端插入胶管的中
心孔内。胶管与外壳之间的环形内腔装有石蜡。节温器外壳上端装有主阀门，下端套装有副阀门，弹簧位于主阀门与支架下底之间。 节温器工作原理如图5.10所示。
①低温时，石蜡呈固态，弹簧将主阀门压在阀座上，而副阀门开启，冷却液进行小循环。
这样，发动机开始工作时，冷却液快速升温，能很快暖机，在短时间内达到发动机正常工作温度。 ②当温度升高时，节温器外壳中的石蜡由固态变为液态，体积增大，在外壳容积不能增大的情况下，石蜡挤压胶管，胶管收缩而对中心杆锥状端头产生推力，因中心杆固定在支架上不能移动，只能使外壳压缩弹簧向下移动并带动阀门下行。这时，主阀门打开，副阀门关闭，冷却液经主阀门流入散热器，进行
大循环。 各种发动机上使用的节温器原理相似，只是其性能参数不同，即阀门打开的温度不同。 4.百叶窗 百叶窗装在水箱散热器的前面。当冷却液温度过低时，驾驶员可通过装在驾驶室内的操纵手柄将百叶窗部分或全部关闭，以减少吹过散热器的空气流量，使水温回升。有的汽车用蜡式节温器自动调节百叶窗的开度，如图5.11所示。 任务5.3冷却系统检修 5.3.1发动机冷却剂液面检查 检验冷却剂容器中冷却剂的水平面是否处于标记F及L之间。如果发动机冷却剂水平面低于标记L，则应该拆开散热器盖，添加冷却剂。 5.3.2发动机冷却剂的更换 （1）拆卸下散热器盖。 （2）拆卸下散热器排放塞。 （3）将冷却剂排放入一个容器中。 （4）用清水冲洗冷却系统，一直到全部有色的痕迹均消失。 （5）使冷却系统彻底排空。 （6）紧固散热器排放塞。 （7）向冷却剂容器内注满冷却剂，达到“满”标记。 （8）牢固旋紧散热器盖。 （9）启动发动机，令其怠速，一直至冷却扇运行。 （10）发动机经过预热之后，执行下列操作： （11）关闭发动机，等待其冷却。 （12）拆掉散热器盖。 （13）检查冷却剂液面。 如果冷却剂液面过低，则重复执行第（6）~（9）步骤。 （14）安装散热器盖。 （15）检查冷却剂的泄漏情况。 如果不符合技术规范要求，则对散热器盖进行维修或者更换。 5.3.3发动机冷却剂泄漏情况检查 （1）检查冷却剂液面。 （2）拆去散热器盖。 （3）清洁散热器顶部管子以及散热器盖安装表面。 （4）将散热器盖检验器连接到冷却剂储存容器的填充口处。 （5）向散热器充入规定值的压强，如图5.12所示。 （6）检验压强是否恒定。 ①如果压强无法保持恒定，则要求检查系统是否存在冷却剂泄漏情形。 ②如果发生冷却剂从顶部管子泄漏的故障，则更换顶部管子及其夹子。 ③如果冷却剂从散热器主体部位（例如：填缝部位）发生泄漏，则必须更换散热器。 5.3.4检查散热器盖 （1）在发动机运行期间，或者发动机以及散热器仍然很热的情形下，注意不要拆卸散热器盖或者松动散热器排放塞。灼热的冷却剂有可能溅射而出，从而造成严重的人员伤害。同时，这也将损坏发动机以及冷却系统。 （2）清洁散热器盖降压阀以及密封部件。 （3）检查散热器盖的密封部位是否存在裂纹或者翻卷现象。 （4）如果散热器盖不符合要求，则进行更换。 （5）将散热器盖检验适配器内注满水或者发动机冷却剂，将散热器盖安装到适配器上，如图5.13所示。 （6）向下夹住散热器盖，逐渐加压。检验压强是否保持在技术规范之内达10 s。 （7）如果压强不符合技术规范要求，则更换散热器盖。 压强：113~142 kPa 5.3.5散热器的拆卸/安装 （1）断开负极电瓶线。 （2）排放发动机冷却剂。 （3）拆去发动机冷却扇。 （4）拆去输。 （5）按照图5.14所示次序，进行拆卸。 （6）按照与拆卸次序相反的次序，进行安装。 （7）重新注满发动机冷却剂。 （8）检查发动机冷却剂的泄漏情况。 5.3.6节温器的拆卸/安装 （1）拆去塞孔盘。 （2）断开负极电瓶线。 （3）排放发动机冷却剂。 （4）拆卸驱动带。 （5）拆卸冲洗池。 （6）拆卸动力转向油泵。 5.3.7节温器的检查 ①阀门关闭温度。 ②阀门开启温度和高度。——如果不符合技术规范要求，则更换节温器。 5.3.8水泵的拆卸/安装 （1）断开负极电瓶线。 （2）排放发动机冷却剂。 （3）松动水泵带轮螺栓，以拆去驱动带。 （4）按照图5.16所示的次序，进行拆卸。 （5）按照与拆卸次序相反的次序，进行安装。 （6）重新注满发动机冷却剂。 （7）检查发动机冷却剂泄漏情况。 【技能点】： 1.能阐述冷却系统的构造、作用、工作原理；2.能对冷却系主要机件的检测及维修。 教学设计 课前（准备）：主要指教学准备，包括学习任务安排等 课件、教材、相关视频资源制作与收集 1.组织教学。使用学习通或者点名册进行点名，强调上课纪律。 课中（实施）：包括旧课复习，新课导入，课堂教学，课堂小结等环节 2.明确教学目的，讲述章节的学习目标，重点、难点。 3.播放相关视频，进行总体介绍，引入课堂教学。 4.结合多媒体对个内容进行讲解，并进行知识拓展。 5.条件允许情况下对可实训部分安排对应实训。 课后（拓展）：包括作业布置等 1.冷却系统的主要部件及工作原理？ 2.水冷却强度的调节？ 教学反思 成效、不足及改进：
