任务二学习活动1 冷却系统结构认识工作页

任务二

冷却系机件引起发动机水温高的拆检

学习活动1 发动机冷却系统结构的认知

学习目标

1.叙述发动机冷却系的组成、作用和工作原理；

2.认识发动机冷却系的主要零配件并叙述其主要作用；

3.熟悉冷却系水大、小循环的循环路线；

建议学时

12学时

工作情境描述

卡罗拉新车在使用一段时间后，发现水温过进行检查。经诊断，该车

辆既不到维护的时间，也不到维护的里程，根据车辆使用手册及维修

手册要求，目前该车辆须进厂维修，需更换发动机水泵和节温器，以

保证车辆的正常、安全使用。工作人员可指导客户进行车辆的维修项

目。在教师的指导下，学习发动机冷却系的组成、作用和工作原理；

认识发动机冷却系的主要零配件并叙述其主要作用；熟悉冷却系水

大、小循环的循环路线；为更换发动机水泵和节温器准备相关知识。

工作流程与活动

1.查阅资料，收集相关信息；

2.完成工作页的准备内容；

3.制定课题项目单；

4.制定作业流程；

5.按认识能力由教师进行示范；

6.示范过程注重学生反应，激发学生学习积极性；

7.现场6S管理。

一、发动机冷却系统

内容结构

学习任务描述

当汽车发动机冷却系统出现了异常情况，必须及时诊断，确定水

泵和节温器已经损坏，需要更换。请你按照技术规范，正确更换发动

机水泵和节温器，并使其正常工作。

水泵性能的好坏对发动机的冷却起到至关作用，一经诊断水泵有

故障，必须及时修理或更换。发动机工作时，气缸内的气体温度高达

2500℃，若不及时冷却，会使零部件温度过高，受热膨胀过大，影响

正常的配合间隙，导致活塞“咬缸”、轴瓦“抱轴”、柴油机因柱塞

卡死而“飞车”等严重事故；还会使发动机工作过程恶化，容易产生

爆燃；零部件的机械强度下 降；机油变质，润滑不良，零件磨损加

剧等。最终导致发动机动力性、经济性、可靠性、耐久性及排放性能

的全面下降。发动机工作温度过低，又会造成着火燃烧条件变差，起

动困难；发动机工作粗暴；散热损失及摩擦损失增加；零件磨损加剧；

CO及HC排放增加，排放恶化等；导致发动机功率下降及燃油消耗率

增加。为此节温器如果有问题不但会增加发动机油耗，同时还会加剧

发动机的磨损。通过学习水泵和节温器的更换，掌握发动机冷却系统

的组成、作用和各组件的安装位置等，请你按更换水泵和节温器的操

作规程制定更换水泵和节温器的计划，更换安装后对安装质量进行自

检。

一.学习准备1.冷却系统的作用、组成及各组成部分的安装位置？

（一）发动机冷却系

1.发动机冷却系统在车上的位置(图5-1)

图5-1 冷却系统在车上的位置

2.冷却系统的作用

冷却系统的主要作用是把受热零件吸收的 及时散发出

去，保证发动机在最适宜

的温度状态下工作。

冷却系统正常工作时冷却水的最适宜温度是在 ～ ℃

之间。

技术提示：

1.汽车制造商对“正常工作温度”的定义包括以下两点：

（1）散热器上部水管是热的﹑且管内有压力。

（2）电动冷却风扇再次启动。

2.冷却系工作失灵是导致发动机发生故障的一个主要原因。发动机大

修后，修理过的发动机散热器堵塞，无疑是一个噩梦。在维修发动机

时，多数维修工都会换掉水泵和水管。然而还必须检查散热器是否泄

漏，液流是否正常。

汽车发动机冷却系统的类型有哪些？

图5-2冷却系统中冷却介质是 ，所以该图的冷却是属于

冷却系统。

图5-2冷却系统

讨论：为什么汽车发动机广泛采用水冷式冷却系统？

(二)冷却系组成及水路（图5-3冷却系组成）

如图6-3所示，冷却系统主要有散热器、 水泵 、 风扇 、 副水箱、

发动机出水管、发动机进水管、 温度调节装置、冷却水套等组成。

想一想：水冷式冷却系统利用什么强制水在冷却系中进行循环流动？

如图5-3冷却系组成

1. 水泵

水泵的作用是对冷却水进行 ，加速冷却水循环流动，

保证 冷却

可靠。水泵安装位置如图5-4所示。

图5-4水泵安装位置

水泵是冷却液不断循环的动力源，水泵的动力是靠

的旋转运动通过

传动皮带驱动的。

如图6-5所示：如离心式水泵，主要由1、 进水管 2、 水泵壳体 3、

水泵轴 4、叶轮 5、出水管等组成。图5-5离心式水泵

叶轮一般是径向或向后弯曲的，其数目一般为 片。

水泵的工作原理：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

断的循环。

如果水泵因故停止工作时，会产生什么样的后果？

2. 节温器

节温器是快速预热发动机并调节 温度的部件。它位

于散热器与发动机之间的通路中，能够控制 的流动

方向。节温器一般安装在发动机冷却出水管，如图5-6所示:

节温器

图5-6 节温器安装位置

小提示

节温器是冷却系中用来调节冷却温度的重要机件，它的工作是否正

常，对发动机工作温度影响很大，间接的影响了发动机的动力性能和

油耗量，因此，节温器不可随便拆除 如图5-7所示。节温器

查阅资料：节温器有蜡式和乙醚皱纹筒式（折叠式）两种，为什么目

前多数发动机采用蜡式节温器？

技术提示：千万不要将节温器拆掉

有些车主和维修工为了解决发动机过热的问题，往往会将节温器拆

掉。有些情况下拆掉节温器不但不会消除过热，还会引起发动机过热。

这有三个原因：

1. 没有接温器，冷却液在散热器中的流动速度会更快。节温器对冷

却液的流动会起到阻碍

作用，可以使冷却液在散热器中停留的时间更长。因此节温器的存在

可以使冷却液在返回发动机以前温度降得更多。

2.当冷却液的温度和外界的空气温度相差越大，传递的热量也就越

多。而当冷却液的流速增加时（没有节温器），温度差也就变小了。

3.没有节温器的阻碍作用，更多的冷却液会旁通过散热器而直接进入

发动机。如果发动机温度过高，简单地拆掉节温器并不能解决问题。

请不要忘记：节温器是在某一温度时开启，在温度降到最低设定温度

后关闭，以此来控制冷却液的温度。

如果发动机温度过高，通常是由下面两个原因引起的：

（1） 发动机产生的热量超过了散热器的散热能力。例如，发动机混

合气过稀、点火过早或过迟，都会导致发动机温度过高。

（2） 冷却系自身的故障导致散热不良。

（四）水泵和节温器 图2-8 LS400轿车冷却系机件的分布位置

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图5-8零部件分解图1-空气滤清器及进气连接管总成 2-空气流量计连接器

3-动力转向软管 4-散热器上支承 5-散热器总成 6-散热器下支承 7-自动

变速箱油冷却器软管 8-风扇带轮 9-风扇和液力耦合器 10-自动变速箱油

冷却器软管 11-空调压缩机 12-交流发电机传动带 13-导线夹 14-空调压

缩机支承 15-发动机下盖板 16-接地电缆 17-油底壳护罩 18-导线支架

学习拓展

1） 散热器

上水箱

进水管安装处

散热器盖

出水管口

下水箱

图5-16 散热器的结构

散热器芯

散热器的结构如图5-16所示，主要由1出水口（冷态流向发动机）、

2放水阀、3 、4 、5 （热水来自发动

机）、6风扇组成。

散热器的作用是增大散热面积，加速 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 与散热器配合工作。

如图5-17所示，散热器芯由许多冷却管和散热片组成，对于散热器

芯应该尽可能有最大的散热面积，采用散热片是为了增加散热器芯

的 。散热器芯 的构造形式有多

样，常用的有管片式和管带式两种。

冷却管为何制成

扁圆形？

图5-17散热器芯

对散热器的要求是：必须有足够的散热面积，而且所有材料的散热性

能要好。因此，散热器一般用铜或铝制成。

2．水箱测漏仪：通过对发动机冷却系统施加压力，来检测冷却系统

的渗漏（如图2-19所示）。

2）散热器盖

目前发动机多采用闭式水冷系，这种冷却系的散热器盖具有自动

阀门，如图 所示，

发动机热态工作正常时，阀门 （打开／关闭），将冷却系与

大气隔开，防止水蒸汽逸出，使冷却系内的压力稍高于大气压力，从

而冷却水的沸点 （降低∕增高）。

自动阀门 图5-18 散热器盖

3） 副水箱（膨胀水箱）

为了减少冷却水的损失，采用散热器和副水箱结构，如图5-19所示。

副水箱的上方用

一根软管通大气，另一根软管与散热器的溢流管相连。

当散热器内的蒸汽压力升高到某一值时，散热器盖上的压力阀打开，

通过

压力阀、溢流管进入副水箱；当温度下降时， 又从副水箱通过

真空阀流回到散热器内部。这样可以防止冷却液的 （增

加∕损失）。

图5-19 副水箱

小提示

副水箱内部印有两条液面高度标度线（高位FULL／低位LOW），副水

箱内的液面高度应位于这两条线之间，如图所示。

4） 冷却风扇

冷却风扇的作用是提高通过散热芯片的 ，增加散热效

果，加速水的冷却。风扇安装在散热在散热器的 （前面／

后面）。如图5-20所示类型是电动风扇。

电动风扇的安装过程：

（1）当冷却液的温度低于８３℃时，（传感器安装在冷却液通道中，

把温度信号转变为电信号，使冷却液温度开关产生作用）继电器触点

打开，电动机不工作，冷却风扇 （工作／不工作）。

图5-20 冷却风扇安装位置

（2）当冷却液温度高于93℃时，电路中的继电器触点闭合，风扇电

机工作，冷却风扇 （工作／不工作），加强了

发动机的冷却效果。

学习拓展

1）冷却系工作过程

如图5-24所示，散热器内的冷却水加压后通过气缸体进水孔压送

到气缸体水套和气缸盖水套内，冷却水在吸收了机体的大量热量后经

气缸盖出水孔流回散热器。由于有风散的强力抽吸，空气流由前向后

高速通过散热器。因此，受热后的冷却水在流过散热器芯的过程中，

热量不断地散发到大气中去，冷却后的水流到散热器的底部，又被水

泵抽出，再次压送到发动机的水套中，如此不断循环，把热量不断地

送到大气中去，使发动机不断地得到冷却。

按图5-24所示写出水流流动路线：冷却水流动方向

散热器内的冷却水→ → → →

散热器。

2）蜡式节温器和冷却系统大小循环

（1）节温器。如图5-25所示，蜡式节温器在橡胶管和感应体之间的

空间里装有石蜡，为提高导热性，石蜡中常常掺有铜粉或铝粉。

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水，经水泵又流回气缸体

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，从而对反推杆上端头产生向上的推力。

由于反推杆上端固定，故反推杆对橡胶管、感应体产生向下反推力，

阀门开启，当发动机水温达到80℃以上时，阀门全开，来自气缸盖

出水口的冷却水流向散热器，而进行大循环。 （2）冷却系统大小

循环的工作过程。

通常，冷却水在冷却系内的循环流动路线有两条，一条为大循环，另

一条为小循环。所谓大循环是水温高时、水经过散热器而进行的循环

流动；而小循环就是水温低时，水不经过散热器而进行的循环流动，

从而使水温升高、

① 旁路一直打开，并且在预热期间通往散热器的管路被节温器关闭，

因此冷却液通过旁通管路，如图所示，为小循环冷却过程。

②当冷却液温度增加时，节温器打开，让冷却液流入散热器。此时，

少量冷却液也流过旁通管路，如图6-26所示，为大循环冷却过程。

如图5-26和图5-27所示，节温器的作用是决定大小循环的重要机件，

图5-26大循环示意图 图5-27小循环示意图

请按大循环示意图填写下面空格

发动机在正常热状态下工作时，即水温高于80℃，冷却水应大部分

流经散热器，冷却系统是属于 循环工作。

当冷却水温低于70℃时，只在水套与水泵之间进行，冷却系统是属

于 循环工作。

图5-28大小循环工作示意图

问答题

为什么冷却系统中的节温器不能随便拆除，请说明原因。

3）冷却液温度指示器（水温表）

在仪表板上安装有发动机冷却温度指示器，以便驾驶与监控发动

机温度，避免出现过热现象。盖指示器的电路由冷却液温度传感器（安

装在发动机出水管上）、温度指示器和稳压器等组成,如图5-29所示。

当冷却液温度变化时，通过冷却液温度传感器电阻大小的变化转换为

电信号，使得温度指示器得以显示当前温度。

4）冷却液添加剂

冷却液添加剂的比例取决于汽车使用的气候条件。如果防冻液的例

过低，则冷却液会结冰，由此导致冷却水不能循环，严重时会冻裂缸

体。在出厂时，冷却液的添加比例已按汽车的使用气候条件合适匹配。

通常，混合的比例为60%的水和40%的冷却液添加剂。按此比例的混

合物不仅在气温低达-25℃时仍具有防冻能力，而且还能防止冷却系

统中所有的金属部件腐蚀。此外，它还能防止结垢并明显提高冷却液

的沸点,如下表。

冷却液成分：

5)冷却液的加注与排放

(1) 冷却液的排放

①旋开冷却液储液罐盖

② 在发动机下放置一个干净的收集盘

③ 松开夹箍,拔下散热器的下水管,放出冷却液.

6)冷却液的加注加注时应按时以下步骤:

(1)加注冷却液至冷却液储液罐最高点标志处;

(2)旋紧储液罐盖子;

(3)使发动机运转5至7分钟;

(4)检查冷却液液面,必要时加注冷却液到最高标志;

职场安全:在旋开冷却液储液罐盖子时,可能会有蒸汽喷出.在盖子上

盖上一块抹布,小心地旋开盖子.冷却液及其添加剂均为有毒物质,切

勿接触,并置于安全场所;冷却液的使用浓度为40%至60%;放出的冷

却液不宜再使用,应严格按有关法规处理废弃的冷却液;凡更换缸盖、

缸垫、散热器时，必须更换冷却液；发动机热态时，冷却液内仍处于

高温高压状态．因此，此时切勿打开散热器盖以防烫伤；发现冷却液

大量损耗，则必须待发动机处于冷态时，方可添加冷却液，以免损坏

发动机；紧急情况下，若全部加入纯水，在低温地区则须尽快按规定

添加冷却液添加剂，使冷却液浓度恢复正常以防结冰造成零件损坏；

冬季来临前应检查一下冷却液浓度，并按规定调配浓度，保证冷却液

具有足够的防冻能力

小提示

请在冬季开始时检查汽车中的冷却液是否与使用地区的气候条件

相适应。特别是在寒带地区时，这一点尤为重要、必要时视气候条件

把防冻液的比例提高到50%～60%之间。

冷却系统处于带压状态！请勿在发动机热态时打开冷却液副水箱

的盖子，否则有烫伤危险。

冷却液添加剂和冷却液有害健康。因此，请将冷却液添加剂保存

在原装容器中，确保儿童不能接触，否则会有中毒危险。

防冻液有效期多为两年，到期或发现冷却液脏就要更换。如果必

须排空冷却液，则不可重新使用以放出来的冷却液。要把放出来的冷

却液用容器盛放，然后遵照环境保护的规定回收处理。

一、 评价反馈

（一）自我评价

5.装配结束后需要对水泵和节温器的情况进行检查，以保证装配

质量。

1.水泵安装后的质量自检

小提示

为避免烫伤，发动机、散热器还热时，勿拆下散热器盖，防止液体、

蒸汽喷出。

(1)检查发动机冷却系统泄漏情况。

① 将散热器加满冷却液，把测试器装在散热器盖上，如图所示。

② 启动发动机。

③ 水泵压力至118kPa，检查压力应不下降。如压力下降，检查孔口、

散热器、水泵和节温

器安装的进水口是否有泄漏现象。如果没有发现泄漏现象，检查加热

器芯、缸体与缸盖。

(2)按实际操作情况填写表并作出判断。

水泵实施密压力等待时间压力降判断结果：正常／

封性检查 （kPa） 不正常 （kPa） （min）

记录结果

（3）检查副水箱中发动机冷却液质量。

副水箱冷却液量应在LOW（低）和FULL（满）之间。如果低于规定值，

检查泄漏和加“专用冷却液”或相当产品至FULL线。

（4）启动发动机并检查有无漏水（ ）

A 有漏水 B没有漏水

（5）副水箱冷却液量应在LOW（低）和FULL（满）之间（ ）

A 是 B否

（6）观察仪表板上的水温警告灯（水温表）是否正常（本题可参考

最后的知识拓展，水温警告灯、水温表的内容作出判断）。

A 正常 B 不正常

（7）在上述检查中，起动发动机并检查冷却系，如果有漏水应如何

处理？

2．你对这个工作页的学习是否满意？

评价情况：

（二）小组评价

（1）在发动机冷却系统泄漏检查时，该发动机有没有漏水？

□有 □没有

如果有漏水情况，该同学是如何处理的（无漏水可不填写）？

（2）在注入发动机冷却液时，有没有对副水箱的冷却液液位进行检

查？

□ 有 □ 没有

在检查时的液位是否正常？

□ 正常 □ 不正常

发动机工作时，该同学有没有观察水温表的情况？

□ 有 □ 没有

（3）工作页的完成情况。

评价情况

（4）小组工作着装统一规定。

评价情况

（5）零件、工具、油污有没有落地如果有落地是否及时整理或清洁？

评价情况

（6）拆下来的零件是否及时清洁？

评价情况

（7）工作过程中有没有受伤？

评价情况

（8）向其他同学叙述零件名称和作用。

评价情况

（9）水泵和节温器安装后有没有检查散热器冷却液液位？冷却液是

否足够？

评价情况

（10）在拆装过程中，重要操作的掌握情况。

评价情况

四、检查与评估

1、 工作总结

工作任务之后获得哪些收获，掌握了哪些技能、哪些知识点，有哪些

体会及经验教训，是否达到了预先制定的工作目标。对学生进行发展

性评价，总结与激励评价表

2、 收拾工量具、设备，清洁现场。

3、总结与思考

（1）各组选一个代表对本组学习做总结。

（3）教师评价教师签名：

日期： 年 月 日