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汽车发动机冷却系统的维护与保养


目录 摘要…………………………………………………………… 1 关键词………………………………………………………… 1 结论…………………………………………………………… 10 1 引言………………………………………………………… 1 要写出目前发

动机冷却系统常见维护与保养工艺及方法现状,注重提出其 特点,突出目前面临的问难题并提出论题
2 冷却系统的作用…………………………………………… 2 汽车发动机冷

却系统的基本知识(简要介绍当前汽车发动机冷却系统结 构,并根据发动机的工作环境写出运行材料及正常的零部件 更换对维护与保养发动机冷却系统的必要性)
3 冷却系统的组成…………………………………………… 2

介绍发动机冷却系

统常见的维护与保养方法及工艺,要提出当前的方法、工艺 的不足
4 冷却系统的工作原理……………………………………… 3

发动机冷却系

统维护与保养工艺及方法的注意事项及改进措施
5 冷却系统的特点…………………………………………… 5 6 冷却系统的构造及维护…………………………………… 6 7 冷却系统智能控制………………………………………… 9 7.1 系统组成………………………………………………… 9 7.2 单片机控制系统工作原理……………………………… 9 7.3 单片机系统控制工作过程……………………………… 9
结论……………..

结论:提出当前面临的任务,写出解决途径,呼

应开头,并展望其技术发展的未来
参考文献……………………………………………………… 10 谢词…………………………………………………………… 10
注意:文章如果要引言就不要绪论,要绪论就不要引言,不能重复!

摘要
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发动机是汽车的心脏,它工作时会产生非常大的热量。这些热量必须及时散 发掉,不然就会影响发动机的工作效率,严重时会损坏发动机缸体,直至瘫痪。 因此,一般汽车都是通过水冷却的方法进行散热。 本文论述了冷却系统的作用、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 关键词 冷却系统维护 温度设定点 冷却系统智能控制

1. 引言
司机朋友常会说: “我要去加点水,才跑长途。 ”那么为什么要加水呢?加水 干什么?这就是冷却系统的冷却液,不过并非什么水都可以加进去,越是娇贵的 车对水质的要求越高, 有位车主见野外泉水很清澈, 就让车喝个够。 结果没多久, 发动机发烧了,原来泉水含有大量矿物质,产生大量水垢。可见,水质好坏相当 重要。 这就好像人生病了, 医生让你多喝点水是一样的, 汽车液一样, 也需要水, 这就是我们常说的防冻液,汽车散热不必良就得生病,小病吃点感冒药就行了, 比如加水,换些小零件(水温传感器、水泵、水管等) ,大病就得花大价钱了, 如活塞拉缸,爆震,缸体冲床内漏、产生的严重噪声、加速动力下降等等,都是 由于汽车发动机的工作温度异常,压力过大,冷却系统状况不良而造成。可见冷 却系统的重要性。

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风冷式引擎和水冷式引擎,风冷式引擎 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。不论采用何种方式冷却,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料制成,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。 水泵和节温器 汽车发动机广泛采用离心式水泵。当水泵叶轮旋转时,水泵中的冷却液叶轮 带动一起旋转,并在离心力的作用下被甩向水泵壳体的边缘,同时产生一定的压 力,然后从出水管流出。在叶轮的中心由于冷却液被甩出而压力下降,散热器中
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的冷却液在水泵进口与叶轮中心的压差作用下经水管流入叶轮中心。 叶轮有铸铁 或塑料制造,叶轮上通常有 6-8 个径向直叶片或后弯叶片。水泵壳体由铸铁或铝 制造,进、出水管与水泵壳体铸成一体。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,当发动机的温度低的时候,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。可以将节温器看做一个阀 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,冷却液进行小循环。 风扇 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。以前是我轿 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能力,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风扇运转实际上都由温度传感器控制。 散热器 散热器兼作储水散热作用,再此之上还装有膨胀水箱。因此单纯依赖散热器 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。 冷却液 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. 冷却系统的工作原理
冷却系的功用就是使发动机在任何工况下都得到适度的冷却,从而保持在适 宜的温度(冷却液温度)下工作。下面是其工作原理图

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(图 1) 1 护罩 2 散热器 3 风扇 4 齿形带带轮 5 水泵 6 气缸体水套 7 汽缸盖水套 8 发动机水套排气管 9 节气门热水管 10 膨胀箱管 11 防冻液水壶 12 泄压阀 13 水箱下水管 14 散热器排气管 15 水箱上水管 16 热敏开关

(图 2)

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(图 3) 冷却水的循环水路 冷却水经水泵加压后,进入缸体中,从缸盖上出水进入节温器和散热器,靠 节温器控制冷却水从哪个途径进入水泵,或从缸盖直接进入水泵(水温低时小循 环) ,或打开从散热器来的水的通道(水温高时大循环)。 小循环:水温低于 70 度时,节温器关闭进入散热器的水路,从水套流出的 冷却水全部进入水泵,经水泵送入缸体水套。 大循环:水温高于 80 度时,节温器关闭小循环通道,从缸盖水套流出的冷 却水全部进入散热器散热,散热后的水经水泵回到水套中。 温度在 70~80 度时,两种循环都有。

5. 冷却系统的特点
传统冷却系统的作用是可靠地保护发动机, 而还应具有改善燃料经济性和降 低排放的作用。为此,现代冷却系统要综合考虑下面的因素:发动机内部的摩擦 损失;冷却系统水泵的功率;燃烧边界条件,如燃烧室温度、充量密度、充量温 度。 先进的冷却系统采用系统化、模块化设计方法,统筹考虑每项影响因素,使 冷却系统既保证发动机正常工作,又提高发动机效率和减少排放。 5.1 温度设定点 发动机工作温度的极限值取决于排气门周围区域最高温度。 最理想的情况是 按金属温度而不是冷却液温度控制冷却系统,这样才能更好地保护发动机。由于 冷却系统设定的冷却温度是以满负荷时最大散热率为基础,因此,发动机和冷却 系统在部分负荷时处于不太理想状态,如市区行驶和低速行驶时,会产生高油耗
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和排放。 通过改变冷却液温度设定点可改善发动机和冷却系统在部分负荷时的性能。 根据排气门周围区域温度极限值,可升高或降低冷却液或金属温度设定点。升高 或降低温度点都各有特点,这取决于希望达到的目的。 5.2 提高温度设定点 提高工作温度设定点是一种比较受欢迎的方法。提高温度有许多优点,它直 接影响发动机损耗和冷却系统的效果以及发动机排放物的形成。 提高工作温度将 提高发动机机油温度,降低发动机摩擦磨损,降低发动机燃油消耗。 研究表明,发动机工作温度对摩擦损失有很大影响。将冷却液排出温度提高到 150℃,使气缸温度升高到 195℃,油耗则下降 4%-6%。将冷却液温度保持在 90-115℃范围内,使发动机机油的最高温度为 140℃,则油耗在部分负荷时下降 10%。 提高工作温度也明显影响冷却系统的效能。 提高冷却液或金属温度会改善发 动机和散热气热传递传递的效果,降低冷却液的流速,减小水泵的额定功率,从 而降低发动机的功率消耗。 此外, 可采用不同的方式, 进一步减小冷却液的流速。 5.3 降低温度设定点 降低冷却系统的工作温度可提高发动机充气效率,降低进气温度。这对燃烧 过程、燃油效率及排放有利。降低温度设定点可以节省发动机运行成本,提高部 件使用寿命。 研究表明,若气缸盖温度降低到 50℃,点火提前角可提前 3℃A 而不发生爆 震,充气效率提高 2%,发动机工作特性改善,有助于优化压缩比和参数选择, 取得更好的燃油效率和排放性能。

6. 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,正确维护 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, 冷却液的全称应该叫防冻冷却液, 意为有防冻功能的冷却液, 防冻液可以防止寒冷季节停车时冷却液结冰而胀裂散热器和冻坏发动机气缸体, 但是我们要纠正一个误解,防冻液不仅仅是冬天用的,它应该全年使用,汽车正 常的保养项目中,每行驶一年,需更换发动机防冻液。 冷却液的组成 冷却液由水、防冻剂、添加剂三部分组成,按防冻剂成分不同可分为酒精 型、甘油型、乙二醇型等类型的冷却液。酒精型冷却液是用乙醇(俗称酒精)作防 冻剂,价格便宜,流动性好,配制工艺简单,但沸点较低、易蒸发损失、冰点易 升高、易燃等,现已逐渐被淘汰;甘油型冷却液沸点高、挥发性小、不易着火、 无毒、腐蚀性小,但降低冰点效果不佳、成本高、价格昂贵,用户难以接受,只 有少数北欧国家仍在使用;乙二醇型冷却液是用乙二醇作防冻剂,并添加少量抗 泡沫、防腐蚀等综合添加剂配制而成。由于乙二醇易溶于水,可以任意配成各种
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冰点的冷却液,其最低冰点可达-68℃,这种冷却液具有沸点高、泡沫倾向低、 粘温性能好、防腐和防垢等特点,是一种较为理想的冷却液,目前国内外发动机 所使用的和市场上所出售的冷却液几乎都是这种乙二醇型冷却液。 。 冷却液四大功能 冷却液四大功能 冷却液是汽车发动机不可缺少的一部分。它在发动机冷却系统中循环 流动,将发动机工作中产生的多余热能带走,使发动机能以正常工作温度 运转。当冷却液不足时,将会使发动机水温过高,而导致发动机机件的损 坏。车主一旦发现冷却液不足,应该及时添加。不过冷却液也不能随便添 加,因为除了冷却作用外,冷却液还应具有以下功能 : 1.冬季防冻 为了防止汽车在冬季停车后,冷却液结冰而造成水箱、发动机缸体胀 裂,要求冷却液的冰点应低于该地区最低温度 10℃左右,以备天气突变。 2.防腐蚀 冷却液应该具有防止金属部件腐蚀、防止橡胶件老化的作用。 3.防水垢 冷却液在循环中应尽可能少地减少水垢的产生,以免堵塞循环管道, 影响冷却系的散热功能。综上所述,在选用、添加冷却液时,应该慎重。 首先,应该根据具体情况去选择合适配比 的冷却液。其次,添加冷却液。将选择好配比的冷却液添加到水箱中,使 液面达到规定位置即可。 4、高沸点(防开锅) 符 合 国 家 标 准 的 冷 却 液 , 沸 点 通 常 都 是 超 过 105 ℃ , 比 起 水 的 沸 点 100℃,冷却液能耐受更高的温度而不沸腾(开锅) ,在一定程度上满足了 高负荷发动机的散热冷却需要。 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
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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.防冻液必须清洁,必要时跟换。 【车型】宝来 1.8 舒适型 【故障现象】凉车着车后 水温报警灯亮,热车报警灯熄灭。 【故障诊断与排除】 打开机舱盖检查冷却液液面正常,初步判断电脑有故障,用 VAS5052 检测, 未发现故障。分析电路图,发现冷却液储液罐有 G32(冷却液不足传感器),于是 打开储液罐发现:该传感器依靠两根探针泡在液面里,利用冷却液进行导通从而 形成回路; 如果液面低于金属探针, 则形成短路。 可液面正常, 问题出在哪儿呢? 经仔细检查发现冷却液浑浊,金属探针表面很脏。分析后得出结论:凉车加之金 属探针污浊,形成回路困难,导致水温报警;热车后金属探针导电能力增强,探 针形成回路水温不再报警。将金属探针清洗干净,第二天试车故障排除。 【故障诊断与排除】 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。 【故障现象】 宝来发动机水路串油路

车主是个女生,换机油,换胎、加液、定期保养、定期更换都做的不错,但 是在加防冻液上未注意, 使用了市场上绿色的劣质防冻液, 在第二个 6 万公里时, 更换了一些劣质防冻液,慢慢出现了烧机油现象,车辆加油过程中噪音大等不容 易察觉的恶化现象,直到有天来修理厂补漆的时候,在打开防冻液准备加水时发 现壶里面全是浆糊样的黄色糊糊,修理人员告诉她,你的车串油了。幸亏发现的 早,不然一般人在使用中发现车辆突然熄火,会继续点火的,呵呵直到水全部进 入汽缸,把活塞、曲轴全部顶废!! ! 所以 6 万公里在接近中尾期时候,突然地经常烧机油、熄火一定要谨慎,拉 开油尺看看有没有水泡、看看冷却壶有没有油泡泡。 打开机盖后:很明显左边的水路已经串油,右边的水路还能看到明显劣质绿色防 冻液!(大众车正规的防冻液是红色的) ! ,车友都认真检查下哦,很要命的! ! 这台车的故障发现得很及时,未出现拉缸、顶缸! 如果是你在路上出现熄 火的话,嘿嘿,估计她是继续点火的! 缸面保养得不错、光亮无痕!车主平时换油比较及时,用油都是全合成机油.最
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后进行中修。

3 风扇、继电器、节温器、水泵等故障,应定期检查,以免发生不必要的麻 烦和故障。 【故障现象】 停车熄火后,冷却风扇狂转不停

故障诊断:04 款手舒 1.8 宝来,开着一直挺好,最近发现风扇有故障,基 本情况是这样的:某天起来发现电瓶没电,后来找了部其他车把电瓶搭了下,车 子就正常了。 经几天仔细观察, 发现是停车熄火后, 冷却风扇狂转不停, 半小时, 一小时也不停,需重新打火,熄火 2-3 次才会停。检查节温器、水泵、冷却液 面、水箱的散热情况,都没什么问题,最后怀疑是风扇继电器坏了,最后换了个 风扇继电器,故障排除。

【故障现象】 水温过高,水温表达到 100 度,风扇不转 故障诊断; 故障诊断;开启空调压缩几,大小两个风扇立马高速运转,却不见水温有明 显下降! 手摸发动机与风扇之间的两根橡胶水管,发现一根很烫,另一根冰冷,初步 判断是节温器出毛病了! 发动机内的水温是由节温器控制大小循环而实现恒定温度值 90 度的。更换 节温器后故障排除。 汽车冷却故障很多,我就举几个典型的例子来阐述,总得来说,车主应该定 期检查发动机的工作情况,切记不要在发动机刚熄火不久,就打开防冻液的泄压 阀,以免因压力过大而造车人员的烫伤。

7. 冷却系统智能控制

系统由于汽车运行过程中产生强烈的振动、热辐射和电磁干扰,因此对该系 统电 路有特殊要求:1.电路要有较高的抗振动能力,以适应不同路况、车况的 要求。 提高 系统整体的可靠性和稳定性。2.电路应采取有效的防护隔离措施,以提高 其抗干扰能力。 7.1 系统组成 该系统由电控冷却风扇、电控节温器、电控导风板、微控制 机构组成。电控冷却风扇由电动机驱动;电控节温器利用电加热引起双金属片变 形,由双金属片变形带动节温阀旋转运动,来改变大小循环;电控导风板由双向 电动机通过传动机构使之打开或关闭;微控制机构是利用89C51开发的单片机控 制系统 7.2 单片机控制系统工作原理 由温度传感器感受发动机水温的变化,同时把温
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度信号转变为同其成反比关系的电压模拟信号。这些信号经过处理(电容器低通 滤波、校正和电压跟随器耦合)送入A/D转换器(ADC0809)中INO信号通道。由A/D 转换器把采集来的模拟电压信号转换为数字信号并读入单片机,89C510单片机 89C51根据不同的输入信号分析处理去控制驱动电路,实现对节温器继电器、导 风板继电器和风扇继电器的控制。即可实现对发动机冷却能力的智能控制。 7.3单片机 7.3单片机 系统控制过程 当发动机预热时(发动机水温(70℃),单片机根据检测来的温度数据处理分析向 执行元件发出控制信号,使其完成如下操作。 a.电控冷却风扇不工作; b.电控导风板关闭状态; c.电控节温器处于小循环状态。 由于导风板关闭,冷却风扇不工作,以至冷却空气不能进入散热器;同时节 温器处于小循环(加热电阻丝通电),发动机水温上升很快。当水温升至75℃,单 片机根据检测来的温度数据处理分析向执行元件发出控制信号, 使电控节温器的 加热电阻丝断电(让其进入大循环控制状态)。当水温达到80℃时,单片机又发出 指令,使电控导风板处于敞开状态。 此时可充分利用汽车行驶迎面风对散热器的冷却作用, 尽量减少冷却风扇的 工作时间。当水温高达95℃时,单片机经数据分析发出控制指令使电控冷却风扇 工作,而让节温器仍处于大循环状态,导风板仍处于敞开状态。这时冷却系统的 冷却能力最大,实现快速降温。当发动机水温降至89℃时,单片机根据采样数据 分析处理发出控制指令,使执行元件完成以下操作。 a.电控冷却风扇不工作; b.电控导风板处于敞开状态; c.电控节温器处于大循环状态。 这样,直到发动机水温返升至95℃,电控冷却风扇又重新工作。

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.

谢辞
时间过得真快,一眨眼大三的生活也快结束了,马上走上社会的我们,也要 结束我们的在学校的学习生涯,真的有点依依不舍,很感谢老师的这几年来老师 的照顾, 我们会在外面好好干出自己的一片天地, 祝老师身体健康、 桃李满天下。

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参考文献
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