汽车发动机冷却系统维护毕业论文2.doc

汽车发动机冷却系统维护摘 要：本文论述了日系车英菲尼迪的冷却系统的作用、组成、主要构造、工作原理、日常维护、故障的检测步骤和排除方法，同时论述了冷却系统系统化、模块化设计方法，以及冷却系统的智能控制，并举例做出简单介绍。关键词：冷却系统 冷却系统维护 温度设定点 冷却系统智能控制 1 引言：如果一台发动机,冷却系统的维修率一直居高不下,往往会引起发动机其他构件损坏,特别是随着车辆行驶里程的增加,冷却系统的工作效率逐渐下降,对发动机的整体工作能力产生较大影响,冷却系统的重要性在于维护发动机常温下工作,尤如人体的皮肤汗腺,如果有一天,人体的汗腺不能正常工作,那么身体内的热量将无法散去,轻则产生中暑,重则休克。2 冷却系统的作用 冷却系统的功用是带走引擎因燃烧所产生的热量，使引擎维持在正常的运转温度范围内。引擎依照冷却的方式可分为气冷式引擎及水冷式引擎，气冷式引擎是靠引擎带动风扇及车辆行驶时的气流来冷却引擎；水冷式引擎则是靠冷却水在引擎中循环来冷却引擎。不论采何种方式冷却，正常的冷却系统必须确保引擎在各样行驶环境都不致过热。3 冷却系统的组成水冷却系统一般由散热器、节温器、水泵、水道、风扇等组成。散热器负责循环水的冷却，它的水管和散热片多用铝材制成，铝制水管做成扁平形状，散热片带波纹状，注重散热性能，安装方向垂直于空气流动的方向，尽量做到风阻要小，冷却效率要高。散热器又分为横流式和垂直流动两种，空调冷凝器通常与其装在一起。水泵与节温器 发动机是由冷却液的循环来实现的，强制冷却液循环的部件是水泵，它由曲轴皮带带动，推动冷却液在整个系统内循环。目前最先进的水泵是宝马新一代直六发动机上采用的电动水泵，它能精确的控制水泵的转速，并有效的减少了对输出功率的损耗。这些冷却液对发动机的冷却，要根据发动机的工作情况而随时调节。当发动机温度低的时候，冷却液就在发动机本身内部做小循环，当发动机温度高的时候，冷却液就在发动机散热器之间做大循环。实现冷却液做不同循环的控制部件是节温器。可以将节温器看作一个阀门，其原理是利用可随温度伸缩的材料（石蜡或乙醚之类的材料）做开关阀门，当水温高时材料膨胀顶开阀门，冷却液进行大循环，当水温低时材料收缩关闭阀门，冷却液小循环。空气的流动 为了提高散热器的冷却能力，在散热器后面安装风扇强制通风。以前的轿车散热器风扇是由曲轴皮带直接带动的，发动机启动它就要转，不能视发动机温度变化而变化，为了调节散热器的冷却力，要在散热器上装上活动百页窗以控制风力进入。现在已经普遍使用风扇电磁离合器或者电子风扇，当水温比较低时离合器与转轴分离，风扇不动，当水温比较高时由温度传感器接通电源，使离合器与转轴接合，风扇转动。同样，电子风扇由电动机直接带动，由温度传感器控制电动机运转。这两种形式的散热器电扇运转实际上都由温度传感器控制。散热器 散热器兼作储水及散热作用，再此之上还装有膨胀水箱。因为单纯依赖散热器有几个缺点，一是水泵吸水一侧因压力低而容易沸腾，水泵的叶轮容易穴蚀；二是气水分离会产生气阻；三是温度高冷却液容易沸腾。因此设计师就加装了膨胀水箱，它的上下两根水管分别与散热器上部和水泵进水口联接，防止上述问题的产生。冷却介质 虽然我们称其为水冷但冷却介质并不是单纯的水，而是由水、防冻液和各种专门用途的防腐剂组成的混合物，也称为冷却液。这些冷却液中的防冻液含量占30%50%，提高了液体的凝固点，防止在低温下结冰而损坏发动机。整个冷却系统并不与大气相通，相当于高压锅的作用，水箱盖则相当于高压阀，一般情况下，轿车冷却液的允许工作温度可达摄氏120度，提高传热能4 冷却系统的构造及维护汽车发动机的冷却系统是保持发动机正常工作的重要部件，如果发动机冷却系统的维修率很高，就会引起发动机其他部件的损坏，使发动机的整体工作能力受到影响，因此，汽车发动机冷却系统的维护与保养就显得尤为重要，那么，怎样才能使汽车发动机的冷却系统保持良好的状态呢？驰耐普的汽车美容养护专家告诉我们，正确堆护发动机的冷却系统，首先应了解常用的水冷式发动机的主要部件： 第一、冷却液，冷却液指清洁的软水，不是什么水都可以当作冷却液的，越娇贵的车对水质的要求越高。比如，清澈的泉水，虽然清澈，看起来也干净，但泉水中含有大量的矿物质，如果加入发动机的冷却系统中，就会产生大量的水垢，影响冷却系统正常作用的发挥，可见，冷却液水质的好坏是相当重要的，国际上普遍使用的乙二醇型冷却液是在软化水中按比例添加防冻剂乙二醇，配以适量的金属缓蚀剂、阻垢剂等添加剂进行科学调和，达到冬季防冻、夏季防沸、且能防腐蚀、防水垢等作用。 1、防冻。用乙二醇配制的冷却液最低可在-70环境下使用。市场上销售的冷却液，乙二醇浓度一般保持在3350之间，也就是冰点在-20-45之间，往往根据不同地域的实际需要合理选择，以满足使用要求。 2、防沸。加到水中的乙二醇会改变冷却液的沸点。乙二醇浓度越高，冷却液的沸点也就越高，-20时冷却液的沸点为104.5，而-50时沸点达到108.5。如果冷却系统采用压力盖，冷却液的实际沸点会更高，即使在炎热的夏天，也能有效的防止冷却液“开锅”。 3、防腐。冷却液最主要的功能是防腐蚀。腐蚀是一种化学、电化学和浸蚀作用，逐步破坏冷却系统内的金属表面，严重时可使冷却系统的壁穿孔，引起冷却液漏失，导致发动机损坏。使用去离子水及适当的添加剂能防止各种腐蚀的出现。 4、防锈。锈蚀是由于冷却系统内的氧化作用造成的。热量和湿气使锈蚀的过程加速。锈蚀留下的残余物会阻塞冷却系统，加速磨损和降低热传导的效率。冷却液中的添加剂有助于防止冷却系统通道内锈蚀的出现。5、防垢。水源中所含的各种杂质，其中包括金属离子、无机盐等，决定了结垢和沉淀的形成，会大大地降低冷却系统的导热效率，在许多情况下会对发动机造成严重损害。冷却液所使用的去离子水，可以避免结垢和沉淀的形成，从而保护发动机。 第二、汽缸水套，它相当于发动机燃烧室周围的水道，当发动机产生大量的热时，汽缸水套将发挥降温的作用在发动机中，水和油的管道泾渭分明、互不干涉，如果发现冷却液中有油，就说明水路和油路发生了穿孔现象，一旦出现这种情况，水温表的水温会急剧上升，这时一定要及时采取措施。 第三、散热水箱和冷却风扇，散热水箱从外观看状似蜂窝，做成这种形状是为了增加水箱的散热面积，以增强散热效果；冷却风扇有在正面安装的，也有在侧面安装的，汽车在高速行驶过程中，冷却风扇将外面的空气吸引进来，利用自然风，起到冷却的作用。冷却系和空调冷凝器共同的风扇是直流永磁电动机风扇，用装在散热器上的温度控制开关来控制，当散热器中冷却液温度下降至93-98时风扇停转。由于电动风扇的电源不受点火开关的控制，因此发动机熄火后，散热器中液温若高于88-93，电动风扇运转是不正常的。如果低于88时风扇仍转，则是不正常的；而温度高于98时，仍不转也是不正常的。当温度高于105时，温控开关高温部分接通，电源接通电动机便高速运转；当温度达到120时，冷却水温过高，报警指示灯闪亮，为风扇有故障或冷却液不足。如电动机风扇不转，先检查和更换熔断丝，或检修温控开关，必要时再查看电风扇有无损坏。 第四、冷却水泵和节温器，冷却液在冷却系统中的流动，主要依靠冷却水泵的动力；节温器能感知发动机的工作温度，低温时，它封住水套中的水，令其在水套内流动，当达到一定温度时再打开，让水经过散热水箱，发挥散热作用。这里值得说明的是，切勿将节温器摘掉，否则会导致发动机过冷而难以启动。正确维护发动机的冷却系统，应了解经常出现的几种冷却系统故障： 1、由于冷却液水质不好，水箱中经常会出现锈污和水垢，它们积聚在水箱通道结合处、弯角处，阻碍水流畅通，造成散热不良，如果出现这种情况，应及时清洗干净，日常加水时，尽量加清洁软水，如果用除垢防锈液，养护效果会更好，这里给您推荐驰耐普的S-510冷却系快速除垢剂，它可以迅速溶解冷却系统中形成的水垢、油泥和锈皮，恢复冷却系统的功能，使冷却液循环顺畅，防止过热、开锅而引发的发动机损坏及动力不足；另外，驰耐普的S-520冷却系防锈润滑剂也是一款不错的产品，它能防止冷却系统锈蚀和腐蚀，有效抑制水垢生成，润滑水泵、节温器，消除水泵异响，保护铜、铝、锡和其它金属部件，延长水箱寿命，防止水箱开锅，使发动机在正常温度下工作。维护时清除冷却系水垢措施:可采用2%苛性钠水溶液加入冷却系统，使汽车行驶一天后全部放出，再用清水冲洗；然后再加入同样苛性钠溶液，使用一天后放净，最后用清水冲净即可。也可在冷却系统中加满清水后，从膨胀箱的加水口加入1kg苏打，让汽车行驶一天放净后，使发动机低速运行，并不断从加水口加入清水，即可彻底清除水垢。 2、漏水，只要是流体，都有泄漏的可能，汽缸水套中的水一旦发生泄漏，水温表的水温就会急剧上升，出现这种情况，您一定要及时采取必要的措施，以免发生不必要的麻烦，。 总的来讲，冷却系统还有很多故障，不能一一列举。一般情况下，各位车主应遵循这样一个原则，车辆每行驶1000千米，就应查看一下发动机的工作情况。另外，汽车刚停车时，不可立即打开水箱盖，以免出现烫伤的情况。5英菲尼迪冷却系说明：当发动机运转时，燃烧室中的燃烧温度为2,000°C（3,632°F）或更高，它使发动机的各种零件受热。如果持续下去，气缸壁、活塞及气门就会过热，导致发动机故障。所以，发动机必须通过冷却系统随时冷却，以使发动机保持在可接受的温度。汽车发动机冷却系统根据冷却方法的不同分为两类：风冷和水冷。一般地说，除了摩托车及一些小型轿车以外，其他车辆广泛应用水冷系统。在水冷发动机中，发动机产生的热量被发动机冷却液（冷却水）冷却，热量被散热器散出。由水泵驱动的强制循环系统循环发动机冷却液。散热器通过一个风扇吸取汽车外部的自然空气或通过汽车行驶时的自然风气流进行散热。当发动机冷起动时，为迅速预热，通往散热器的水道被节温器封闭，因此发动机冷却液只能在发动机内循环。随着发动机温度的升高，节温器开启，发动机冷却液可以进入散热器并如上所述进行冷却。通过水泵流经发动机进行再循环。散热器盖发动机冷却液还可通过在暖风机加热芯内的循环来加热乘客舱内部。冷却水管上水室散热器，散热器盖 散热器散热器芯散热器芯（波状散热片）散热片放水开关下水室冷空气如图1所示，散热器包括上水室、下水室，放水开关和散热器盖等。散热器盖压力阀的工作原理压力阀因压力增大而开启压力阀压力弹簧在1 atm（在海平面的大气压）下，冷却水在100°C（212°F）时沸腾然后蒸发。散热器盖增加了散热器内部压力，因而提高了冷却水的沸点，这样增大了它的工作温度范围并改善了冷却效率。如果发动机冷却液沸腾，发动机与大气之间的热交换（热传导）就不能进行，这样发动机温度就会继续升高。这种现象称为“过热”。TLC004当发生过热时，散热器内部与大气之间的温差受到限制，因此散热器性能下降。如果发动机冷却液温度降低，散热器内部的压力也随之降低。如果允许降至大气压力之下，散热器将由于压力而破裂。为防止出现这种情况，加装了真空控制装置。真空阀由于压力弹簧的作用，与散热器上水室相连的压力阀关闭。如果因为发动机冷却液温度升高导致内部压力增大到压力弹簧的压力 大约88 kPa (0.88 bar，0.9 kg/cm2，13 psi) 以上，压力阀就会开启，过量的压力被释放。真空阀的工作原理如果发动机冷却液温度降低，在冷却系统内部产生负压，真空阀就会打开，因此空气吸入，防止了散热器的变形。如果在发动机热时打开散热器盖，热冷却液将会在内部压力的作用下从散热器中喷出。所以一定要等发动机冷却后才能打开散热器盖。冷却水储液罐单盖（与大气连通）散热器盖（内部压力为88 kPa(0.88 bar，0.9 kg/cm2，13 psi)时开启，冷却水随之流入储液罐）一些散热器装备有发动机冷却液储液罐。热的膨胀的冷却水打开散热器盖的压力阀，流入储液罐，当水冷却后再流回散热器。因为使用了储液罐，就不用经常检查散热器中的发动机冷却液液面了。对于没有储液罐的散热器，如果散热器加满发动机冷却液，冷却液可能从散热器盖溢出。在寒冷季节有必要将散热器中的发动机冷却液保持在规定液面。3. 水泵叶轮（离心式）密封垫轴承风扇水泵盖叶轮水泵轴密封件皮带轮泵体水泵强制发动机冷却液在复杂的各个气缸水套中整体循环，它由曲轴皮带轮驱动，其速度是发动机转速的0.8至1.5倍。叶轮由皮带驱动，吸入发动机冷却液并通过出水口进入气缸体的水套中。腊腔型节温器4. 节温器4-1. 说明心轴微动阀弹簧腔体壳体节温器位于发动机冷却液的进口或出口，自动地将冷却水保持在某一温度。为使发动机发挥最大能力，理想的发动机冷却液的温度是80至90°C（176至194°F），不能超出这个温度范围。因此，为保持合适的温度，当发动机冷却液温度较低时，为使发动机迅速加热，冷却液就停止在散热器中循环。只有当发动机冷却液温度升高了，才开始在散热器中循环。节温器通过改变散热器中的循环水量来使发动机冷却液保持在合适的温度上。4-2. 节温器的工作原理为控制发动机冷却液在散热器中的循环，采用了两种方法：节温器或是位于发动机冷却液的出口处，或是位于进口处。当今的某些发动机采用底部旁通式节温器，它不仅控制发动机冷却液流入流出发动机，而且还控制冷却液在发动机内的循环。节温器通常安装在发动机冷却液的出口处，但底部旁通式既可安装在出口处又可安装在进口处。(1) 没有旁通阀的节温器高温时开启腔体合成橡胶低温时关闭蜡心轴壳体这里给出一个节温器安装在发动机冷却液出口处的例子：右图显示蜡腔型节温器的工作原理。固体的蜡、橡胶和中央的心轴活塞组装在一个容器（腔体）内，心轴活塞的一头固定在外壳上。TLC010冷却水的流动TLC011高温时散热器低温时水泵发动机水套节温器一个控制冷却液流量的阀安装在腔体的外侧，它不工作时就阻断了发动机冷却液通道。随着冷却水温度的升高，蜡被融化，体积膨胀。产生的压力推动心轴活塞。因为心轴活塞固定在外壳上，压力克服了弹簧力，腔体向下运动打开阀门。当流经散热器芯的经过冷却的发动机冷却液循环回到节温器时，阀门关闭。节温器重复这种动作来控制流量以便保持合适的温度。右图表明了发动机冷却液的流动。当发动机冷却液温度较低时，节温器关闭，冷却液不再流入散热器而仅在发动机内循环。另一方面，当发动机冷却液温度升高，节温器打开，发动机冷却液又开始在散热器中循环。(2) 底部旁通型节温器这里给出一个节温器安装在发动机冷却液进口处的例子。右图显示底部旁通型节温器的工作原理。这个节温器外形象通常节温器一样，只不过在底部装了一个旁通阀。旁通阀控制冷却液在发动机内的循环。底部旁通型节温器的结构和工作原理高温时阀旁通阀自缸盖低温时至水泵TLC012水套当发动机冷却液温度较低时，散热器侧的阀关闭，旁通阀打开，这样发动机冷却液就不在散热器中循环。同时，当旁通阀开始关闭时，发动机内的循环又得到了控制。冷却水的流动散热器低温时发动机水泵高温时当没有底部旁通阀的节温器完全开启时，发动机冷却液同时在发动机及散热器中循环。TLC013节温器然而，底部旁通阀型节温器却能使发动机冷却液不在发动机中循环，而只在散热器中循环，因而改善了冷却效率。另外，底部旁通阀型节温器可以使循环通道加宽，这使得对发动机内循环的控制加强，与普通型式相比，当发动机温度较低时，冷却液的流动阻力减小。相应地，水泵的负荷减小了，因此也减小了发动机输出功率的损失。对于底部旁通型节温器，在某些情况下如果由于冷却性能差而拆除了节温器，冷却效率可能降低。4-3. 微动阀当更换发动机冷却液而将其从散热器排出时，空气会进入发动机冷却系统中。当发动机重新注入冷却液时，系统内的空气必须排除。通道水压发动机停机时（开启）发动机运转时（关闭）微动阀可防止通道进气。它的设计原理是，当发动机停机时，通道由于自身重力而打开，而当发动机运转时，由于水泵冷却水（冷却液）的压力而使阀门关闭。TLC014微动阀（顶端）上对于这种将节温器垂直安装于固定面的发动机，必须将微动阀安装在顶端。TLC015现代的发动机装备有通气塞。散热器的安装位置低于发动机，以减少空气阻力并满足汽车造型的需要。这个塞为通气方便而设。散热器与发动机的位置关系通气塞高度差散热器节温器TLC016散热器、发动机进水软管和出水软管以及暖风机软管的状况应该检查确认其是否完好。热水会使橡胶材料由内而外老化。挤压软管，它应该坚挺。如果感觉软管有些疏松或发软，就应该更换。检查确认所有软管没有橡胶开裂或明显的材料断裂等损坏迹象。冷却系统必须在所有行驶条件下都保持最佳温度，要做到这一点就要在发动机中使用冷却液-水溶液。此溶液负责保持发动机温度于规定范围之内。它能起到在流过发动机时吸收热量以将热量带走，防止温度降至零度以下时损坏发动机，含有抑制剂以防止冷却系统腐蚀等作用。冷却液溶液理解冷却液溶液的温度调节功能对于冷却系统的有效工作是十分关键的。正如所指出的，冷却液溶液必须在极冷和极热的环境下有效地从发动机中带走热量。水是带走热量的最好液体。可是，水在0°C（32°F）时结冰。为防止循环溶液的冻结，在水中加入乙二醇（防冻液）。这种防冻液-水的混合液可以在规定温度范围内工作，从而防止了溶液的冻结以及沸腾和蒸发。防冻液防冻液分为乙醇基或乙烯乙二醇基两种类型。由于乙醇基的效果持续时间短（一个季度），所以一般乙烯乙二醇基用得较为普遍，其效果可以持续较长一段时期，因此也称为长寿命冷却液（LLC）。长寿命冷却液（LLC）用LLC作为发动机冷却液的目的，除了可以防冻之外，还能够防治散热器或发动机缸体（冷却液通道）内部生锈，能润滑水泵、提升冷却水的沸点等。LLC的效果受行驶里程、使用时间、发动机型号等的影响，因此，对于LLC的检查和维修间隔请参见维修手册。在使用日产纯正冷却液或类似产品时，检查和维修间隔是有变化的。如果忽略对LLC的检查或更换，散热器或发动机缸体内部就可能生锈、散热器的水泵会发生堵塞，引起过热。另外冷却水由于变脏冷却效率很差，也会导致水泵故障。¡ 很好ê 好r 差发动机冷却液对照表冷却性能防冻防腐蚀防泡沫润滑效率升高的沸点乙烯乙二醇基¡¡¡¡¡¡乙醇基ê¡rrrr软水êrrrrr在使用日产纯正冷却液的情况下使冷却液溶液的温度范围最大有许多方法能使冷却液溶液的两个“点”（凝固点及沸点）的范围最大化（扩展）。其中一种就是增加溶液中防冻液的用量，另一种是增加溶液的压力。增加防冻液的用量增加溶液中防冻液的用量将提高沸点，并能够扩展凝固点的范围（通过降低溶液结冰的温度来实现）。但是防冻液添加过多将降低溶液带走热量的效率。冷却液与水的比例必须保持在最多50%的乙二醇（防冻液）兑50%的水，以便使溶液在保持防冻保护能力的同时保证水带走热量的能力。在每次维修检查中，一项基本检查是要用比重计测量冷却液的比重，以确定冷却液与水的比例适中。检查冷却液发动机冷却液的检查对于确认LLC是否正常发挥作用是很必要的。检查方法有几种。在使用新冷却液会可以检查里程或时间间隔。也可以检查冷却液的混合比。在检查混合比时，应该使用液体比重计或电瓶冷却液测试仪。外部温度降至组成冷却液温度比比重°C°F发动机冷却液（浓缩型）脱盐水蒸馏水15 (59)25 (77)35 (95)45 (113)-15530%70%1.046½1.0501.042½1.0461.038½1.0421.033½1.038-353050%50%1.076½1.0801.070½1.0761.065½1.0711.059½1.065冻结温度和冷却液混合比的关系增加溶液的压力增加防冻液的压力可以提高冷却系统的沸点。然而，这对于温度范围的较低点（溶液的凝固点）却没有作用。如果溶液的正常沸点是212°F（100°C），增加溶液压力就随之提高沸点。这是密闭压力系统的一个优点。压力每增加1磅，温度将增加3度。散热器盖的功能是保持冷却系统压力。散热器盖失效可导致压力降低。压力检测仪是一个附带仪表的手持泵，它可以显示施加的压力。它可以用于证实散热器盖的完好性，还可以测出在目视检查中没有发现的冷却系统的小的内部泄漏。TLC017检测内部泄漏的其它方法内部泄漏可以用几种方法进行检测。用化学燃烧泄漏检测仪可以检查从水泵泄漏的空气或从气缸垫泄漏的废气。排气泄漏还可以使用市售测漏仪或尾气检测仪进行检测。可以使用市售检测仪按以下说明检测排气泄漏：· 将发动机运转至正常工作状态· 小心打开散热器盖· 在加注口颈处安装一密封圈· 将压力检测仪安装到散热器上并打开安全阀· 关闭安全阀，观察压力表注意：不要使系统的压力超过最大规定值· 压力增加表明排气泄漏至冷却系统· 读数稳定表明系统没有问题· 压力减小或读数波动表明有排气泄漏· 泄漏气缸串气将导致衰减波动可以使用尾气排放检测仪按以下说明检测排气泄漏：注意：不要将尾气排放检测仪的探针浸入冷却液中· 将发动机运转至正常工作状态· 小心打开散热器盖· 使分析仪的探针保持在散热器加注口颈的上部（不要将探针浸入冷却液中）· 加速至2,000 rpm，然后转为怠速观察分析仪，HC和CO有无增加结 论汽车冷却系统对汽车来说是至关重要的,发动机就如同人类的心脏,如果不好好保护就会受到威胁,现在随着科技发展,冷却系统不象以往那样只是单纯的水冷循环,现在冷却系统智能控制很受欢迎,所以在以后的汽车发展中,单纯的冷却系统不会站主导位置了,虽然智能控制要求很高,但是在高级轿车中很实用,它代表着未来冷却系统的发现方向,智能冷却系统控制将会作为标准装置在汽车上,未来一段时间在冷却系统中将占主导位置;而智能控制将会提高发动机的使用寿命,保障汽车的安全行驶,提高人身安全等原因,将来智能控制冷却系统的发展将占主导位置.参考文献1 杨万福.发动机原理与汽车性能.北京：高等教育出版社，20042 孔宪辉.张广坤。汽车故障诊断技术。北京：高等教育出版社,20023 张子波.汽车发动机构造与维修。北京：高等教育出版社，20054 陈家瑞等.汽车构造.北京:人民交通出版社,20035 黄虎等.现代汽车维修.上海:上海交通大学出版社,2001