汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)畢業(yè)論文河南職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）題 目淺 談 汽 車 發(fā) 動 機 冷 卻 系 統(tǒng)系 （ 分 院 ） 汽 車 工 程 系 學 生 姓 名 *專 業(yè) 名 稱 汽 車 電 子 指 導 教 師 *淺談汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)摘要 冷卻系統(tǒng)是發(fā)動機的重要組成部分， 對發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性和可靠性有很大影響。 隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速和功率的不斷提高，對冷卻系統(tǒng)的 要求越來越高，因而對發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的設計與研 究也愈來愈深入。汽車發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)是保持發(fā) 動機正常工作的重要部件，如果發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的 維修率很高，就會引起發(fā)動機其他部件的損壞，使 發(fā)動機的整體工作能力受到影響，因此，汽車發(fā)動 機

2、冷卻系統(tǒng)的維護與保養(yǎng)就顯得尤為重要。關鍵詞：冷卻系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng)維護 故障診 斷 案例分析1 冷卻系統(tǒng)的組成 水冷卻系統(tǒng)一般由散熱器、節(jié)溫器、水泵、水道、風扇等組成。散熱器負責循環(huán) 水的冷卻，它的水管和散熱片多用鋁材制成，鋁制水管做成扁平形狀，散熱片帶波紋 狀，注重散熱性能，安裝方向垂直于空氣流動的方向，盡量做到風阻要小，冷卻效率 要高。散熱器又分為橫流式和垂直流動兩種，空調(diào)冷凝器通常與其裝在一起。水泵和節(jié)溫器 發(fā)動機是由冷卻液的循環(huán)來實現(xiàn)的，強制冷卻液循環(huán)的部件是水泵，它 由曲軸皮帶帶動， 推動冷卻液在整個系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)。 目前最先進的水泵是寶馬新一代直 六發(fā)動機上采用的電動水泵， 它能精確的控制

3、水泵的轉(zhuǎn)速， 并有效的減少了對輸出功 率的損耗。這些冷卻液對發(fā)動機的冷卻，要根據(jù)發(fā)動機的工作情況而隨時調(diào)節(jié)。當發(fā) 動機溫度低的時候，冷卻液就在發(fā)動機本身內(nèi)部做小循環(huán)，當發(fā)動機溫度高的時候， 冷卻液就在發(fā)動機散熱器之間做大循環(huán)。 實現(xiàn)冷卻液做不同循環(huán)的控制部件是節(jié)溫 器?？梢詫⒐?jié)溫器看作一個閥門，其原理是利用可隨溫度伸縮的材料（石蠟或乙醚之 類的材料）做開關閥門，當水溫高時材料膨脹頂開閥門，冷卻液進行大循環(huán)，當水溫 低時材料收縮關閉閥門，冷卻液小循環(huán)。空氣的流動為了提高散熱器的冷卻能力，在散熱器后面安裝風扇強制通風。以前的 轎車散熱器風扇是由曲軸皮帶直接帶動的， 發(fā)動機啟動它就要轉(zhuǎn)， 不能視發(fā)動

4、機溫度 變化而變化， 為了調(diào)節(jié)散熱器的冷卻力， 要在散熱器上裝上活動百頁窗以控制風力進 入?，F(xiàn)在已經(jīng)普遍使用風扇電磁離合器或者電子風扇， 當水溫比較低時離合器與轉(zhuǎn)軸 分離，風扇不動，當水溫比較高時由溫度傳感器接通電源，使離合器與轉(zhuǎn)軸接合，風 扇轉(zhuǎn)動。同樣，電子風扇由電動機直接帶動，由溫度傳感器控制電動機運轉(zhuǎn)。這兩種 形式的散熱器電扇運轉(zhuǎn)實際上都由溫度傳感器控制。散熱器散熱器兼作儲水及散熱作用，再此之上還裝有膨脹水箱。因為單純依賴 散熱器有幾個缺點，一是水泵吸水一側(cè)因壓力低而容易沸騰，水泵的葉輪容易穴蝕； 二是氣水分離會產(chǎn)生氣阻； 三是溫度高冷卻液容易沸騰。 因此設計師就加裝了膨脹水 箱，它的上

5、下兩根水管分別與散熱器上部和水泵進水口聯(lián)接，防止上述問題的產(chǎn)生。冷卻介質(zhì)雖然我們稱其為水冷但冷卻介質(zhì)并不是單純的水，而是由水、防凍液和各種專門用途的防腐劑組成的混合物，也稱為冷卻液。這些冷卻液中的防凍液含量占30%50%，提高了液體的凝固點，防止在低溫下結冰而損壞發(fā)動機。整個冷卻系統(tǒng)并不與 大氣相通，相當于高壓鍋的作用，水箱蓋則相當于高壓閥，一般情況下，轎車冷卻液 的允許工作溫度可達攝氏 120 度，提高傳熱能2 冷卻系統(tǒng)的構造汽車發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)是保持發(fā)動機正常工作的重要部件， 如果發(fā)動機冷卻系統(tǒng) 的維修率很高， 就會引起發(fā)動機其他部件的損壞， 使發(fā)動機的整體工作能力受到影響，因此，汽車發(fā)動

6、機冷卻系統(tǒng)的維護與保養(yǎng)就顯得尤為重要，那么，怎樣才能使汽車發(fā) 動機的冷卻系統(tǒng)保持良好的狀態(tài)呢？馳耐普的汽車美容養(yǎng)護專家告訴我們， 正確堆護 發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)，首先應了解常用的水冷式發(fā)動機的主要部件：第一、冷卻液，冷卻液指清潔的軟水，不是什么水都可以當作冷卻液的，越嬌貴的車對水質(zhì)的要求越高。比如，清澈的泉水，雖然清澈，看起來也干凈，但泉水中含有大量的礦物質(zhì)，如果加入發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)中，就會產(chǎn)生大量的水垢，影響冷卻系統(tǒng)正常作用的發(fā)揮，可見，冷卻液水質(zhì)的好壞是相當重要的，國際上普遍使用的乙二醇型冷卻液是在軟化水中按比例添加防凍劑乙二醇，配以適量的金屬緩蝕劑、阻垢劑等添加劑進行科學調(diào)和，達到冬季防凍、

7、夏季防沸、且能防腐蝕、防水垢等作 用。1、防凍。用乙二醇配制的冷卻液最低可在 -70 環(huán)境下使用。市場上銷售的 冷卻液，乙二醇濃度一般保持在 3350之間，也就是冰點在 -20 -45 之間， 往往根據(jù)不同地域的實際需要合理選擇，以滿足使用要求。2、防沸。加到水中的乙二醇會改變冷卻液的沸點。乙二醇濃度越高，冷卻 液的沸點也就越高， -20 時冷卻液的沸點為 104.5 ，而-50 時沸點達到 108.5 。 如果冷卻系統(tǒng)采用壓力蓋，冷卻液的實際沸點會更高，即使在炎熱的夏天，也能有效 的防止冷卻液“開鍋” 。3、防腐。冷卻液最主要的功能是防腐蝕。腐蝕是一種化學、電化學和浸蝕 作用，逐步破壞冷卻系

8、統(tǒng)內(nèi)的金屬表面，嚴重時可使冷卻系統(tǒng)的壁穿孔，引起冷卻液 漏失，導致發(fā)動機損壞。使用去離子水及適當?shù)奶砑觿┠芊乐垢鞣N腐蝕的出現(xiàn)。4、防銹。銹蝕是由于冷卻系統(tǒng)內(nèi)的氧化作用造成的。熱量和濕氣使銹蝕的 過程加速。銹蝕留下的殘余物會阻塞冷卻系統(tǒng)，加速磨損和降低熱傳導的效率。冷卻 液中的添加劑有助于防止冷卻系統(tǒng)通道內(nèi)銹蝕的出現(xiàn)。5、防垢。水源中所含的各種雜質(zhì)，其中包括金屬離子、無機鹽等，決定了 結垢和沉淀的形成， 會大大地降低冷卻系統(tǒng)的導熱效率， 在許多情況下會對發(fā)動機造 成嚴重損害。冷卻液所使用的去離子水，可以避免結垢和沉淀的形成，從而保護發(fā)動 機。第二、汽缸水套，它相當于發(fā)動機燃燒室周圍的水道，當發(fā)動

9、機產(chǎn)生大量的熱時，汽缸水套將發(fā)揮降溫的作用在發(fā)動機中，水和油的管道涇渭分明、互不干 涉，如果發(fā)現(xiàn)冷卻液中有油， 就說明水路和油路發(fā)生了穿孔現(xiàn)象， 一旦出現(xiàn)這種情況， 水溫表的水溫會急劇上升，這時一定要及時采取措施。第三、散熱水箱和冷卻風扇，散熱水箱從外觀看狀似蜂窩，做成這種形 狀是為了增加水箱的散熱面積，以增強散熱效果；冷卻風扇有在正面安裝的，也有在 側(cè)面安裝的， 汽車在高速行駛過程中， 冷卻風扇將外面的空氣吸引進來， 利用自然風， 起到冷卻的作用。 冷卻系和空調(diào)冷凝器共同的風扇是直流永磁電動機風扇， 用裝在散 熱器上的溫度控制開關來控制， 當散熱器中冷卻液溫度下降至 93-98 時風扇停轉(zhuǎn)。

10、 由于電動風扇的電源不受點火開關的控制， 因此發(fā)動機熄火后， 散熱器中液溫若高于 88-93 ，電動風扇運轉(zhuǎn)是不正常的。如果低于 88時風扇仍轉(zhuǎn)，則是不正常的； 而溫度高于 98時，仍不轉(zhuǎn)也是不正常的。當溫度高于 105時，溫控開關高溫部分 接通，電源接通電動機便高速運轉(zhuǎn)；當溫度達到 120時，冷卻水溫過高，報警指示 燈閃亮，為風扇有故障或冷卻液不足。如電動機風扇不轉(zhuǎn)，先檢查和更換熔斷絲，或 檢修溫控開關，必要時再查看電風扇有無損壞。第四、冷卻水泵和節(jié)溫器，冷卻液在冷卻系統(tǒng)中的流動，主要依靠冷卻 水泵的動力；節(jié)溫器能感知發(fā)動機的工作溫度，低溫時，它封住水套中的水，令其在 水套內(nèi)流動，當達到一定

11、溫度時再打開，讓水經(jīng)過散熱水箱，發(fā)揮散熱作用。這里值 得說明的是，切勿將節(jié)溫器摘掉，否則會導致發(fā)動機過冷而難以啟動。3 冷卻系統(tǒng)的主要故障及解決方案冷卻系統(tǒng)在工作一定時間后， 內(nèi)部必然會形成各種污垢。 污垢種類因使用條件和 保養(yǎng)等因素不同也有許多差異。對于大部分車輛，平時使用水，僅在冬季低溫情況下 使用防凍液， 這種情況下易出現(xiàn)以水銹和垢質(zhì)為主的污物； 對于長期使用防凍液的車 輛，會出現(xiàn)以垢質(zhì)和凝膠為主的污物。污物的其他成分包括：退化形成的酸質(zhì)。例如失效的防腐蝕劑，氧化的乙 烯或丙烯乙二醇等。重金屬。硬水雜質(zhì)。物理雜質(zhì)。例如外來材料 ( 灰塵、砂 粒等) 和沉淀的添加劑等。電解物。冷卻系統(tǒng)主要

12、故障發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的主要故障有三種：(1) 發(fā)動機水溫過高甚至開鍋。(2) 發(fā)動機水溫過低。(3) 冷卻系統(tǒng)泄漏。發(fā)動機過熱的原因有多種， 最常見的原因是由于冷卻系統(tǒng)內(nèi)部水垢、 水銹及 凝膠等污物積聚，堵塞了水道，冷卻系統(tǒng)散熱效果降低所致的結果。以往排除這類故障常用的方法是拆卸水箱進行更換，但事實證明許多車的情況并沒有因此得到改善。發(fā)動機冷卻系統(tǒng)泄漏的形式主要有水箱漏水、 上下水管滲漏及缸墊漏水等形 式。冷卻系統(tǒng)主要故障的免解體解決方案1. 高溫故障的解決方法對于發(fā)動機過熱的故障， 尤其是由于污垢過多引起的問題， 可以采用冷卻系 統(tǒng)清洗劑配合專用設備進行處理解決。(1) 清洗劑種類的選擇選擇清

13、洗劑時，有三項原則以供參考： 對于大部分沉淀和腐蝕，用略帶酸性的清洗劑效果較好。 如果凝膠不硬，可以用堿性或無腐蝕性清潔劑清洗 ( 酸性更好，不過堿性 清洗劑即可達到效果 ) 。 對于冷卻系統(tǒng)的油性雜質(zhì)，要用酸性清洗劑來完成這一任務。 綜合考慮上述三個原則，加上中國國內(nèi)汽車冷卻系統(tǒng)中的污垢主要以沉淀、 油性雜質(zhì)及銹垢為主，使用酸性的清洗劑產(chǎn)品 ( 例如美國威力獅公司推出的 60119#冷 卻系統(tǒng)高效清洗劑 ) ，才能全面滿足目前中國市場的要求。目前市場中大多數(shù)的冷卻 系統(tǒng)清洗劑是堿性的，因此它只能夠適應一小部分汽車的需要。(2) 處理方法將設備與車子連接好后， 把產(chǎn)品加入到發(fā)動機冷卻系統(tǒng)中，

14、確保達到正常工 作溫度的情況下工作大約 30min，然后利用設備徹底更換舊防凍液。2. 滲漏故障的解決(1) 情況分析 水箱滲漏的形狀主要有兩種，一種是顆粒狀，一種是條狀。上下水管滲漏在 排除損壞后，主要是龜裂老化；缸墊則主要是由于各種原因引起的串水，水進入油路 等。(2) 水箱滲漏的處理方法 目前中國市場中有兩大類制止水箱滲漏的產(chǎn)品。 從工作原理上講， 一種是堵漏劑，一種是止漏劑。它們的區(qū)別是什么呢 ?堵漏劑產(chǎn)品是一種類似于填充劑性質(zhì)的化學物質(zhì)， 能夠?qū)B漏部位全部堵住。 而 止漏劑產(chǎn)品則是一些植物纖維， 利用表面張力將滲漏處堵住， 然后在固化劑的作用下 將之固定在滲漏位置， 保證以后不再滲

15、漏。 對于水箱滲漏可以直接加入水箱止漏劑產(chǎn) 品，切忌加入堵漏劑產(chǎn)品。4 冷卻系統(tǒng)的作用冷卻系統(tǒng)的功用是帶走引擎因燃燒所產(chǎn)生的熱量， 使引擎維持在正常的運轉(zhuǎn)溫度 范圍內(nèi)。 引擎依照冷卻的方式可分為氣冷式引擎及水冷式引擎， 氣冷式引擎是靠引擎 帶動風扇及車輛行駛時的氣流來冷卻引擎； 水冷式引擎則是靠冷卻水在引擎中循環(huán)來 冷卻引擎。 不論采何種方式冷卻， 正常的冷卻系統(tǒng)必須確保引擎在各樣行駛環(huán)境都不 致過熱。5 案例分析一輛上海大眾帕薩特 B5 1.8L 轎車，行駛里程 2 萬 km。該車發(fā)生了較為嚴重的 事故，更換了水箱、前保險杠及冷凝器等發(fā)動機前部零件。維修人員在維修中發(fā)現(xiàn)， 缸體上的空調(diào)壓縮機

16、固定支架 （圖 1）螺栓的螺紋孔因撞擊發(fā)生斷裂，且在缸體上部正 時齒帶張緊輪下方也有裂紋， 為此他們對斷裂部位進行了焊接修復。 由于本站無鑄鐵 焊接的設備，將此部分工作委托協(xié)作廠完成?？照{(diào)壓縮機固定支架 （ 圖 1）維修完成后交付用戶，但用戶提車兩天后返廠，報修防凍液液位報警，經(jīng)檢查 膨脹罐內(nèi)的液位低于下限約 3cm。維修人員考慮到重新加注防凍液后，冷卻系統(tǒng)有可 能存在一些氣體，在運行過程中排氣后，液位可能會有所下降，于是對防凍液進行了 補充，并進行了查漏，但沒有發(fā)現(xiàn)冷卻系統(tǒng)存在明顯的泄漏部位。之后，交付用戶， 并建議用戶繼續(xù)觀察。但時隔兩天，此車因同樣的故障再次返廠。維修人員仔細檢查 了三通

17、 （圖 2） 、散熱器、水泵、節(jié)溫器、暖風小水箱及各水管的連接部位，均未發(fā)現(xiàn) 泄漏跡象，檢查機油也沒有發(fā)現(xiàn)因進水導致油質(zhì)變化的情況。為保險起見，維修人員 再次更換了散熱器及氣缸墊。維修完成后，交付用戶并建議用戶注意觀察液位現(xiàn)象， 并在膨脹罐的液位位置做好標記以便觀察。四天后，用戶再次返廠，并反映此車在以 時速 180km/h 行駛 500km后防凍液位明顯降低，但在市區(qū)內(nèi)行駛液位下降不明顯。三通損壞 （ 圖 2）根據(jù)用戶反映的情況，維修人員仔細檢查，發(fā)現(xiàn)氣門室罩蓋上方有像果凍似的 咖啡色物質(zhì)，懷疑是防凍液與機油的混合物，但檢查機油油質(zhì)未見異常。于是懷疑防 凍液本身并沒有進入潤滑系統(tǒng)， 而是防凍

18、液蒸氣進入氣門室罩蓋內(nèi)附著在氣門室罩上 方。至此，維修人員對于故障的診斷出現(xiàn)了明顯的分歧：一種意見認為，氣門室罩內(nèi) 防凍液殘留物是上次更換氣缸墊時流入發(fā)動機油底殼的少量防凍液， 在熱車狀態(tài)下蒸 發(fā)至氣門室罩內(nèi)側(cè)并冷凝形成；另一種意見認為，發(fā)動機水道存在微小的（ 甚至是只在熱車才會出現(xiàn)的 ） 向機油油道的回油孔滲漏的現(xiàn)象，由于回油部分幾乎沒有壓力， 所以有少量防凍液進入了機油，而機油沒有進入冷卻系統(tǒng)。之后相關維修人員找到筆者幫助診斷故障，但這個故障確實不太容易判定。有 跡象表明冷卻系統(tǒng)的防凍液進入了機油， 但這種現(xiàn)象又不很明顯， 而且之前更換了氣 缸墊，確實存在少量防凍液混入機油的可能。如何才能

19、準確地診斷該故障呢?起初我們本想使用無損探傷儀來探察可能存在的故障點， 但探傷主要用于檢查零件表面的裂 紋，對于油道孔內(nèi)的裂紋難以檢查。經(jīng)過一番回憶，筆者回想起在大學汽車構造 中提到過水壓試驗這種方法， 但是此種方法沒有詳細的介紹， 好像多用于制造廠的檢 驗環(huán)節(jié)，在維修實際工作中幾乎沒有機會用到， 且修理廠不是 “財大氣粗”的制造廠， 缺乏相關的設備。但想來想去，也只有這種方法能夠準確地定性分析故障，為此決定 試用此法。水壓試驗主要是將發(fā)動機所有的冷卻液進出口封閉，只留下一個加壓口。 為了方便觀察氣缸墊的密封情況， 還應將活塞、 連桿及曲軸這些與水道無關又防礙觀 察的零件拆掉。 之后將氣缸體和

20、氣缸蓋安裝好， 再向冷卻系統(tǒng)打壓 0.4 0.5MPa 并保 持，此時即便是很輕微的滲漏也可以檢查出來。另外，為了模擬發(fā)動機的運行溫度， 還可使用氣焊對發(fā)動機輕微加熱。為了更好地“示蹤”，我們在封閉水道打壓水中摻 入了少量的洗衣粉。經(jīng)仔細觀察，終于有氣泡冒出，根據(jù)冒出的氣泡判斷，裂紋非常 細小。經(jīng)過仔細地打壓觀察，雖然位置非常隱蔽，但在內(nèi)窺鏡的幫助下我們終于發(fā)現(xiàn) 了裂紋， 裂紋位于焊接修復部位內(nèi)側(cè)的發(fā)動機油道的回油孔內(nèi)， 至此故障終于得以定 性。鑄鐵材料的硬度比較高，但是相對比較脆，在對其進行焊接加工時容易出現(xiàn)溫 度劇烈變化引起的應力問題。這有點類似于玻璃，就像玻璃上的細小裂紋。如果溫度 劇烈

21、變化可能會導致裂紋繼續(xù)擴大。在缸體焊接時，如果焊接后的降溫過快，可能會 出現(xiàn)應力將缸體內(nèi)部應力點附近結構強度較低的地方 “拉裂” 或使暗處的原有裂紋延 伸。所以，對于鑄鐵零件的焊接工藝要求非常高，稍有不慎就會產(chǎn)生新的裂紋。此車 的故障就是因為焊接應力造成裂紋延伸， 甚至產(chǎn)生了新的裂紋造成漏水。 此漏水處的 水道向上正好通向氣缸蓋進入氣門室， 由于裂紋比較細小， 車輛在長時間高溫運轉(zhuǎn)后， 缸體溫度較高， 防凍液很可能更多的是以高溫蒸氣的形式竄入回油道， 最終凝結在氣 門室蓋內(nèi)側(cè)。雖然滲漏量非常小，但長時間運行也會造成防凍液緩慢地消耗。在更換新的發(fā)動機缸體后，試車故障排除 。6 冷卻系統(tǒng)的維護冷卻

22、系經(jīng)過長時間的使用， 加用生水或質(zhì)量不高的防凍液， 會在冷卻系（散熱器、 缸體的水套）中產(chǎn)生大量的水垢、鐵銹和泥沙，使冷卻效率降低。因此，使用普通水 的冷卻系，每六個月應清洗一次。其他使用防凍液的冷卻系的發(fā)動機，應在更換防凍 液或大修發(fā)動機時，徹底清洗一次冷卻系。1. 檢查冷卻液在清洗冷卻系時，如果發(fā)動機是熱的狀態(tài)，不要直接打開散熱器蓋，以防熱 水噴出燙傷。須等待發(fā)動機冷卻后，再用抹布裹著打開散熱器蓋，如果散熱器內(nèi)還有 殘余壓力，打開時會聽到排氣的聲音，應注意防護。如果冷卻液不足，應補充開水到溢出為止。盡量避免加生水（添加生水會產(chǎn) 生水垢）。如果冷卻液變得污濁或充滿水垢，應將冷卻液全部放掉，并

23、清洗冷卻系。2. 清洗冷卻系（1）簡單清洗。洗滌時， 應放凈舊冷卻液， 將發(fā)動機冷卻系加滿清潔水 （自 來水），起動發(fā)動機運轉(zhuǎn) 5min 后放出。放出的水若比較污濁，應重復上述步驟直至水 清為止。（2）徹底清洗。當發(fā)動機散熱性能不好、發(fā)動機冷卻系水垢過多時，可使用專用的散熱器清洗劑進行清洗。冷卻系洗滌步驟如下：起動發(fā)動機， 使其溫度達到正常的工作溫度后， 停止發(fā)動機轉(zhuǎn)動并放凈冷卻 液，將混有清洗劑的清洗液加入到冷卻系中。起動發(fā)動機，使發(fā)動機溫度達到正常工 作溫度并怠速運轉(zhuǎn) 2O-30min，然后使發(fā)動機停止轉(zhuǎn)動，放出清洗液。用清潔的水沖洗冷卻系 5min 后將發(fā)動機內(nèi)注滿清潔的水，再起動發(fā)動機使 其運轉(zhuǎn) 10min 后放出即可。 如果排出的液體較臟， 應繼續(xù)用清水反復清洗直到放出清 水為止。清洗冷卻系時，如果發(fā)動機溫度低于正常溫度（ 85），則節(jié)溫器閥不能打 開，清洗液只做小循環(huán)，并不在散熱器和缸體水套中循環(huán)。所以，必須保持在正常溫 度。在清洗冷卻系后， 應再次檢查散熱器冷卻液情況。 如果發(fā)現(xiàn)散熱器口有氣泡 出現(xiàn)，說明冷卻系內(nèi)混有空氣。常見的原因是氣