一、冷却系的结构
由四冲程发动机工作原理可知，在可燃混合气燃烧时，气缸盖、气缸体、气门、活塞等机件直接与高温气体相接触，若不及时加以冷却，这些机件将因受热膨胀而破坏原有的正常工作间隙，材料的机械强度因此而降低，高温也将使润滑油失效，运动部件卡死。由此可见，为了确保发动机正常工作，发动机必须设置冷却系统，它的任务就是：使运转中的发动机得到适度冷却，维持在最适宜的温度范围内工作。冷却必须适度，过度冷却将直接导致发动机油耗增加，冷却不足也直接影响发动机功率下降。为此，SOFIM发动机采用了强制循环式水冷系统。
（一）、水冷系的组成
SOFIM发动机水冷系的组成如 图2-120所示。它由膨胀箱、水箱、水泵、缸体水套、缸盖水套、节温器、风扇及离合器、机油散热器、冷却管路、放水开关、水温传感器等组成。
NAVECO公司生产的轻型汽车装有空调装置，其暖风所用热量来源于冷却系统的冷却热量。因此，一般将暖风管路也划在冷却系之中。图2-121是SOFIM发动机的冷却系统。
（二）、冷却系的水路
现代汽车发动机的冷却水路大同小异，SOFIM发动机冷却水路最大特点是采用了膨胀箱。 图2-122是SOFIM发动机冷却水路示意图。图2-123是SOFIM发动机的冷却管路。当发动机运转起来后，曲轴皮带轮就带动水泵和风扇皮带轮转动，如图2-124所示。水泵连续转动将水箱冷却后的冷却液经水箱出水管压人发动机缸体水套之中，吸收气缸壁周围的热量，再流向气缸盖水套，继续吸收气缸盖水套周围的热量；继而流入节温器。节温器处有两条出水口：当冷却液温度较高时，冷却液沿管径较粗的出水管流入发动机水箱，即散热器，冷却液携带的热量经散热管壁、散热片散发到大气中，汽车行驶的迎面风和风扇扰动加速了冷却液的散热。冷却下来的冷却液在水泵作用下，又从水箱流向水泵。这是大循环水路。当冷却液温度较低时，冷却液沿管径较细的出水管直接流入水泵中心部分，而不经过水箱散热。这是小循环水路。
气缸盖还有一个三通出水口，一路将气缸盖水套的溢汽导向膨胀箱，另一路将部分冷却液引向机油散热器，带走机油热量，再重新流入水泵入口。
暖风的进水管接头接在发动机气缸盖上的预留出水管，即 图2-121中的暖风进水管接头13。这样，流经气缸体和气缸盖水套的冷却液携带着足够的热量流向暖风前散热器，见图2-125中的80暖风散热器也称加热器，或暖风水箱。冷却液在暖风管路中继续流动，经后散热器最终流回水泵入水口。被前、后散热器加热了的空气，一路由风扇引导至风窗处进行除霜；另一路经暖风风道和出风口送入车室内。图2-125是SOFIM发动机暖风系统管路图。有关空调的暖风系统详见本书有关章节和随车《NAVECO轻型汽车空调使用说明书》
膨胀箱上有三根管路分别与水箱、水泵、气缸盖水套相连，它们是水箱溢汽管、补水管和气缸盖溢汽管。另外膨胀箱盖上还有一条塑料软管是膨胀箱通大气的管子。
冷却液在水泵作用下，在冷却系管路中循环流动，周而复始，不断地将高温机件的热量转移至大气中。
（三）、冷却系各总成及部件的结构
1.水箱
水箱是人们习惯的叫法，实际上它是一个具有热交换功能的散热器。一般汽车构造教材上称为散热器。
SOFIM发动机散热器的工作原理与其它车型没有不同，但其结构的布置却有不同。
IVECO轻型汽车是半短头式，这在整车总布置上就要求散热器的位置尽可能低，因此它的上、下贮水室不是例行上下布置，而是左右布置，即左、右贮水室，散热器芯的冷却管也随之由垂直方向改为水平布置。为了更好地组织散热器芯内冷、热水流的方向，SOFIM发动机将右贮水室一分为上、下两部分，从进水管流来的热冷却液首先进入右贮水室的上部，然后沿部分水平方向的冷却管流向左贮水室，又从此经另外一部分的水平冷却管流向右贮水室的下部，此时冷却液所携带的热量已基本散失，加之迎面风和风扇的作用，已彻底冷却，再经水箱出水管流入水泵，继续循环。
2.膨胀箱膨胀箱是SOFIM发动机冷却系的特色之处。膨胀箱的作用有三个。1）使冷却系统变成了一个永久性的封闭系统，避免了空气不断侵入减小了对冷却系统内部的氧化腐蚀；2）减少了冷却液的溢失和损耗，保持冷却系统内水位稳定；3）能使冷却系统中的水气分离，压力稳定，从而增大了水泵的泵水量，减小了水泵及水套内部的气穴腐蚀。
SOFIM发动机的膨胀箱是用透明塑料制成桶形。置于发动机室前风挡玻璃下，高于发动机水箱位置。膨胀箱外表有“MAX”和“MIN”该度线，内存冷却液液面高度介于两者之间即为合适。膨胀箱的工作过程如 图2-126所示。在发动机水套和散热器上部，容易积存空气和蒸汽的地方，分别设有水箱溢汽管和气缸盖水套溢汽管，将空气和蒸汽引导到膨胀箱内与水分离，此后，蒸汽凝结为水后又通过补充水管流入水泵的进水口，这使水泵进水口处始终保持较高的水压，从而增大了水泵的泵水量，同时避免了由气泡导致的泵水量不足及水泵进口处的气穴腐蚀。另外，两条溢汽管10和5连通了水箱、膨胀箱、水套，因此，节温器的大循环阀门上可不再设放气孔，这将有利于发动机的热起动，并防止低温时过度冷却。
3．水泵
水泵的功用是对冷却系的冷却液加压，使其在冷却系中强制循环。现代汽车发动机都采用离心式水泵。 图2-127是SOFIM发动机水泵纵剖面。
SOFIM发动机的水泵壳由铝合金制成，水泵轴4通过轴承支承在水泵壳内。水泵轴的外端通过凸缘3与皮带轮和风扇相联。水泵轴的内端套有叶轮6。泵轴密封圈5也就是我们通常所说的水封，套在水泵轴上，在水泵壳1和叶轮之间起密封作用，以防漏水。叶轮突出伸入气缸体前端面裸露的水套里，水泵壳1与气缸体前端面之间通过泵体密封圈8密封。当发动机工作时，曲轴通过皮带传动带动水泵轴和叶轮旋转，冷却液也被叶轮带动一起旋转，并在自身离心力的作用下，甩向叶轮边缘，流向水套，而此时叶轮中心处压力降低，水箱的冷却液经进水管被吸入叶轮中心，继续循环。
在SOFIM发动机冷却系统中，还有一个部件装在水泵壳上，那是发动机起动系辅助起动装置——预热塞的温度传感器。参见 图2-121。SOFIM发动机是直喷式的，为了提高低温起动性能，该机采用的辅助起动措施是检测发动机冷却系的水温，当发动机低温起动冷却水温过低时，即接通预热塞油路，设在涡轮增压器进气管上的预热塞将少量燃油喷入进气管，随空气一同吸入气缸，形成少量可燃混合汽，以利于发动机的起动。
4.风扇
为了提高水箱的散热效能，现代汽车发动机都装有冷却风扇，翼片形结构，轴流式工作。
SOFIM发动机的风扇采用工程塑料注塑而成。效率高，功耗少。护风圈用以提高风扇效率的。风扇与水泵同轴由曲轴皮带轮带动。
（四）、节温器与冷却强度的调节
如前所述，发动机的冷却强度应适当。而发动机的冷却系一般是根据其在某一常用工况下能得到可靠冷却而设计的。但汽车的使用条件诸如：转速、负荷、环境气温等随时在变化，因而要求发动机必须能改变冷却强度，以保证发动机经常在最有利的温度范围内工作。改变冷却强度无外乎是改变通过水箱的空气流量和改变冷却液的循环流量。
1.改变通过水箱的空气流量SOFIM发动机是利用风扇离合器来改变通过水箱的空气流量。参见 图2-121。风扇离合器的结构型式有很多种，SOFIM发动机采用的是电磁风扇离合器。电磁离合器固定在水泵轴上，离合器由主、从动两部分组成，主动部分包括带三角皮带槽的电磁壳体、线圈、滑环及摩擦片；从动部分包括用球轴承装在电磁壳体上的风扇毂，以及可随导销作轴向移动的衔铁环等。主、从动部分保持适当间隙。装于水箱下部的温控开关导线接于电磁离合器的接线柱上。当冷却液温度低于(79±2)℃时，开关断电，离合器处于分离状态；当冷却液温度高于(90±2)℃时，温控开关接通，线圈通电，电磁壳体吸引衔铁环压紧摩擦片，使离合器处于接合状态，风扇开始工作。由此可见，电磁离合器实现了随发动机工作温度状况调节通过水箱的空气流量，进而改变了冷却系的冷却强度。
2.改变通过水箱的冷却液流量
现代汽车发动机广泛采用节温器以实现改变通过水箱的冷却液流量。
SOFIM发动机采用的节温器是蜡式的，见 图2-128。节温器装在节温器座之中，节温器座固定在气缸盖出水口处。蜡式节温器的结构及工作原理如图2-129所示。常温下，石蜡呈固态，弹簧将主阀门推向上方，使之压在阀座上，主阀门关闭，副阀门随主阀门上移，离开阀座，副阀门打开，形成小循环：由发动机气缸盖出水口流出的冷却液，经水泵又流回气缸体水套。参见图2-122中的虚线。当发动机水温升高时，石蜡逐渐变成液态，体积膨胀，迫使胶管收缩作用在固定不动的反推杆锥面上，使节温器外壳7克服弹簧的预紧力下移，从而打开主阀门，当发动机水温为79℃时，主阀门开始开启，副阀门尚未关闭；当发动机水温升至94℃时，主阀门完全开启，副阀门完全关闭，形成大循环：来自气缸盖出水口的冷却液经主阀门沿出水管全部流入水箱冷却，然后又流向水泵循环。冷却液温度越高主阀门升程越大，当水温达到110℃时，阀门升程至10.5mm。水温越高，流入水箱的水量越多。当发动机水温介于79-94℃之间时，两个阀门都部分开启，此时只有部分冷却液流入水箱。发动机将得到适度冷却。节温器就是这样根据发动机的工作温度调节冷却强度。
（五）、冷却液
冷却液是用防冻液、各种添加剂以及处理的软水配制而成。详见有关内容。 [TOP]
二、冷却系的使用与维修
（一）、冷却系的使用
1.冷却液
使用前应观察膨胀箱内的液面高度。当液面高度低于“MIN”刻度线时，必须加注冷却液至刻度线“MAX”。
SOFIM发动机冷却液的加注量为13升。
2.节温器
节温器装机以后，无需任何调整，如对其功效有疑问，则应以更换。SOFIM发动机的节温器，初开温度79±2℃；全开温度94℃，全开升程应大于7mm，在110℃时，阀门升程不大于10.5mm。节温器的闭阀温度不低于75℃。
3.水泵皮带
如前所述，水泵及风扇是由曲轴皮带轮通过三角皮带带动。使用前和维修后务必检查皮带是否正确安装，还有皮带的松紧度。皮带过紧，不仅影响皮带的使用寿命，而且也影响水泵轴承等的使用寿命；皮带过松则容易打滑，影响水泵等转速，进而影响发动机冷却等性能。因此要经常检查其松紧度。对装空调压缩机的水泵皮带在(8.5±10)N垂直压力作用下，皮带的下沉量应为(10±1)mm；对不装空调压缩机的水泵皮带在(100±10)N垂直压力作用下，皮带的下沉量应为(10±1)mm。
4.风扇离合器
电磁离合器的工作电压为12V，消耗功率25.5W，行程x为0.25-0.35mn，传递转矩28N·m。见 图2-130。
(二)、冷却系的拆装
1.系统的拆卸
系统的拆卸依下列步骤进行：
1)放净冷却系统内冷却液。
2)将各连接管路拆下，注意暖风系统从暖风进水管接头处拆开即可。
3)将膨胀箱、水箱、发动机等分别从驾驶室的各固定位置拆下。然后在发动机的解体中拆下水泵与节温器。
4)检查拆下的各总成、各管路是否有裂纹，检查膨胀箱、水箱是否完好，尤其是水箱的散热片应用铁刷清洁、梳理。检查水泵、节温器的工作性能是否满足要求。检查水套水垢情况。
2.水泵的分解
水泵的分解依下列顺序进行：
1)旋松水泵轴止动螺钉。
2)从左螺纹端加压力，将水泵轴，水封及叶轮一道压出水泵壳体。
3)加热水泵轴及叶轮至100℃，压下叶轮。
4)检查水泵壳体有无裂纹：检查水泵轴承、叶轮和水封的质量，如有问题则更换损坏零件。见 图2-131。
5)用厚薄规3检验叶轮1和水泵座圈2之间的间隙，其正常值为0.56-1.08mm。即图2-127中的A。见图2-132。
3.水泵的装配
水泵的装配按下列步骤：
1)在水泵轴上套上更新的水泵座圈、泵体密封圈，将泵轴密封圈压在水泵轴上。
2)把叶轮加热至100℃时，用专用工具将叶轮压在水泵轴上。
3)将水泵轴压入水泵壳，注意水泵轴外圆上的孔应与水泵壳上的定位孔相对准，以便插入止动螺钉而防止窜动，水封外表面应涂密封胶。
4)安装水泵轴皮带轮凸缘时，应先将凸缘加热至100℃左右，然后把它压在水泵轴上。
4.系统的连接与装配
系统的连接与装配按拆解的相反顺序进行，需要强调几点：
2)连接前检查水泵与节温器座之间的小循环管是否符合要求，装在其两端槽中的四个O形密封圈每次拆卸都务必更换。装配前O型密封圈表面应涂上油脂。见图2-133。
3)每次拆卸节温器时，必须更换节温器密封衬垫。
4)水泵皮带的调整
当汽车不装空调时，曲轴皮带轮可用单槽。调整时应先松开发电机调整臂螺栓和发电机支架上的固定螺栓，然后移动发电机调整，合适后将所有松动的螺栓重新紧固。
当汽车装用空调时，曲轴皮带轮必须用双槽。曲轴皮带轮与空调压缩机离合器皮带轮共用一根空调皮带传动。水泵皮带轮为双槽，一个槽和曲轴皮带轮的另一槽共用一根水泵皮带。而水泵皮带轮上的另一槽则与发电机皮带轮共用一根发电机皮带轮。空调皮带和发电机皮带的调整方法与前述不装空调时的水泵皮带调整方法相同。但必须注意：共用一根皮带传动的几个皮带轮应在同一平面上，偏差不大于2mm。皮带及皮带轮上不得沾有油污。
考虑到水泵皮带和皮带轮的磨损，在新机装配时，曲轴前半槽和后半槽皮带轮之间装有七个调整垫片，每片厚0.5mm。当水泵皮带松时，拆下曲轴皮带轮和前半槽皮带轮减掉一片调整垫片，然后复装使前后皮带槽宽减少而皮带张紧。
5.检漏
系统连接后，加注冷却液。为了检查系统是否泄漏，可从水箱溢汽管充入0.29MPa的压力，观察外部是否有喷射水柱现象；检查油底壳中的机油是否含水或稀释：拆下排气管接头察看排气歧管下端是否有水滴。
(三)、冷却系的故障与排除
冷却系的常见故障主要是发动机过热和发动机温度过低。发动机过热除了在温度计上显示出来以外，还表现在动力不足、配气机构异响、排气管烧红等现象，严重时还会导致活塞拉缸。但引起发动机过热的因素不仅仅是冷却系的故障，因此，发现发动机过热时，应先检查冷却系统，同时也要查明发动机是否长时间高负荷工作；发动机点火时间是否过迟；混合气是否过稀；离合器是否打滑；汽车是否长时间顺风行驶或低档工作等，以便找出问题。
1.水温过高引起发动机过热
因发动机水温过高而引起发动机过热的因素有以下几点：
1)水泵流量小，冷却液不足。发现此现象首先检查膨胀箱内冷却液量，若不足加注至规定刻度。然后再检查节温器座及小循环管等是否漏水，若是则更换节温器座或小循环水管以及O形密封圈。还需检查水泵皮带是否过松或打滑，若是则调整皮带松紧度或更换皮带。
2)溢汽管堵塞引起冷却液循环不足。解决的办法是疏通溢汽管。
3)风扇转速低。检查风扇电磁离合器，进行检修或更换。
临时处理时可将离合器侧面的一只连接螺栓拧到底。
4)水泵泵水量不足，叶轮与壳体端面间隙过大。检查叶轮与壳体座圈间隙，进行调整，或更换叶轮、水封、O形圈。
5)水箱及水套积垢严重，堵塞水道。应用清洗液定期清理水垢。处理时先放出冷却系内存冷却液，拆下节温器，加入用8%-10%盐酸溶液和缓蚀剂配制的清洗液，起动发动机并怠速运转20-30分钟，然后放掉清洗液，并用清水清洗系统1-2次即可。
6)节温器失灵，难以进行大循环。检查节温器确认失灵后更换之。
7)水温表和水温传感器失灵，不能正确反应水温。应检查水温表、水温传感器，确认失灵后更换之。
8)燃烧废气窜入冷却水套，水箱中有大量汽泡和油。发现此现象应及时检查或更换气缸衬垫和气缸套。
2.冷却系温度过低
冷却系温度过低将导致发动机温度过低，也就是说发动机虽工作很长时间，但冷却水温却达不到正常工作温度范围，这必然使发动机的动力性和经济性下降。冷却水温过低，并不意味着发动机工作产生的热量减少了，而是冷却系的功能不正常。水温过低的原因大致如下：
1)节温器动作发卡，卡在全开位置上，造成冷却系始终处于大循环状态，发动机温度过低。此时应检查节温器或更换之。
2)在严寒地区使用时未采取保温措施，一般汽车都备有百叶窗罩，应及时将百叶窗罩盖严，以免冷却系散热过多。[TOP] |