戴敏强：冷却系统维护毕业论文概要

1、机械分院汽车工程系毕业论文课题名称:汽车发动机冷却系统维护姓名:戴敏强学号:580402910122专业:汽车检测与维修技术班级:09 汽车维修中锐（1）班指导老师:王承平二零一一年十一月目 录摘要 2关键词 3一、弓丨言 3二、冷却系统的作用 4三、冷却系统的组成 4（一）水泵和节温器 4（二）风扇 5（三）散热器 5（四）冷却液 5四、冷却系统的构造及维护 5（一）冷却液 51、冬季防冻 62、防腐蚀 63、防水垢 64、高沸点（防开锅） 7（二）汽缸水套 7（三）散热水箱和冷却风扇 7（四）冷却水泵和节温器 7五、冷却系统的工作原理 9六、冷却系统的特点 12（一）温度设定点 12（二）

2、提高温度设定点 12（三）降低温度设定点 13七、冷却系统智能控制 13（一）系统组成 13（二）单片机控制系统工作原理 13（三）单片机系统控制过程 13结论 15致谢 16参考文献17摘要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力，严重时会损坏发动机缸体, 直至瘫痪。因此，一般汽车都是通过用水冷却的方法进行散热。本文论述了冷却系统的作用是什么，有哪些组成、以及主要构造、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

3、度设定点冷却系统智能控制、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，就让车喝了个够。结果没多久，发动机发烧了, 原来泉水含有大量矿物质，产生了大量水垢。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，汽车也一样，也需要水，这就是我们常说的防冻液， 汽车散热不良就得生病，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

4、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！二、冷却系统的作用是保证发动机可以迅速达到理想的工作温度，并且无论环境和工作条件如何变化， 始终保持在这一温度范围。无论是在极冷或极热的条件下，无论是在交通堵塞的城市环 境中还是在高速公路上全速行驶，发动机必须能够同样高速地运转。现代的高效率发动 机对于工作温度有着极其精确的要求。尽可能高效率地利用燃油对于尾气排放的控制系 统也很重要。三、冷却系统的组成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。

5、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。目前汽 车发动机上广泛采用的是水冷系.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。（一）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，水泵中的冷却液被叶轮带动 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

6、处由于冷却液被甩出而压力下降，散热器中的冷却液在水泵 进口与叶轮中心的压差作用下经进水管流入叶轮中心。叶轮由铸铁或塑料制造，叶轮上 通常有68个径向直叶片或后弯叶片。水泵壳体由铸铁或铝铸制，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 液就在发动机一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）

7、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。（二）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

8、。（三）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。（四）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

9、下，轿车冷却液的允许工作温 度可达摄氏120度，提高传热能。四、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：（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

10、机防冻液。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，可以任意配成各种冰点的冷却液，其最低冰点可达 -68C，这种冷却液具有沸点高、泡沫倾向低、粘温性能好、防腐和防

11、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。汽车发动机冷却液（图1）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 C左右，以备天气突变。2、防腐蚀冷却

12、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。发动机冷却液箱（图2）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 C,比起水的沸点 100 C,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。（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

13、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 一定要及时米取措施。（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93C-98 C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

14、动机熄火后，散热器中液温若高于 88C-98 C,电动风扇运转是正常的。如果低于 88C时风扇仍转，则是不正常的；而温度高于 98 C时，仍不转也是不正常的。当温度高 于105C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120C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。（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

15、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：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佥测，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

16、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】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、

17、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

18、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！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后进行中修。【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

19、，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】开启空调压缩机，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。五、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

20、适宜的温度（冷却液温度）下工作，下面是其工作原理图。amOi-trhe-jjeJ fiacIL 舛I Skid1虺H y畸1电山只胡LtaniKlii15CMAcxiril kiJLh kealilr Jci iJcFkffS 锻匪宜宵评cr bo址. ndixsc ilk 电訪龍*札竝童耳左IW-rd tikniHl fflkh. tkincifl&禹£*1吃陥如 叫伺tti Wat pvopi-WiEtfpdttuijrtfMfci?宅世*童*Fr厚也.zjbriei kd 直业胡l *需排工着Dcrdii; bwc. cieiie声皿【 丄H« Miff pi

21、p-, ftirtlk valr；10. EiHU ilkriarhII.I±11浄朝E暑吐通 RewBnrBa criuienaHDCj*垂言里tihbifiif邯MTSGUlt Lffibtrta.udurw wild8发动机水套排气管（图3）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46冷却系统的大循环示意图Sketch at' full circuknine of coolinsz s stem（图4）冷却系统的小循环示意图Sketch of

22、simple circukuin. of eoolin system（图5）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 7080度时，两种循环都有。六、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

23、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。（一）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，会产生高油耗和排放。通过改变

24、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。（二）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150C，使气缸温度升高到195C，油耗则 下降4%-6%将冷却液温度保持在90-115 C范围内，使发动机机油的最高温度为140C,

25、 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。（三）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50C，点火提前角可提前3C 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。七、冷却系统智

26、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。（一）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。（二）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

27、温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，89C51C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。（三）单片机系统控制过程当发动机预热时（发动机水温70C），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：（1）电控冷却风扇不工作；（2）电控导风板关闭状态；（3）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