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1、精选优质文档-倾情为你奉上目 录摘 要 . 2第一章 诸论.3第二章 冷却系统的作用及类型 .42.1冷却系统的作用. 42.2冷却系统的类型. 4第三章冷却系统的基本组成 . 6第四章 冷却系统的构造及维修.9第五章 冷却系统的工作原理. 11第六章 冷却系统的特点.14第七章 冷却系统的使用检修.16第八章 冷却系统智能控制.188.1 系统组成.188.2 单片机控制系统工作原理.188.3 单片机系统控制工作过程.18总结 .20致谢 .21参考文献 .22摘 要 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
2、计方法，以及冷却系统的智能控制，并举例做出简单介绍。同时论述汽车发动机冷却系统的日常保养，主要部件的故障检修。介绍一些先进冷却系统的结构设计和特点,如精确冷却系统、分流式冷却系统、可控式冷却系统等。这些系统既起到保护发动机的作用,又改善燃油效率和降低排放污染物。随着发动机采用更加紧凑的设计和具有更大的比功率，发动机产生的废热度也随之明显增大。一些关键区域，如排气门周围散热问题需优先考虑，冷却系统即便出现小的故障也可能在这样的区域造成严重的后果。发动机冷却系统的散热能力一般应满足发动机满负荷时的散热需求，因为此时发动机产生的热量最多。然而，在部分负荷时，冷却系统会发生功率损失，水泵所提供的冷却液
3、流量超过所需的流量。我们希望发动机冷启动时间尽可能的短。因为发动机怠速时排放的污染物较多，油耗也大。冷却系统的结构对发动机的冷启动时间有很大的影响。同时解决制冷系统这方面的瓶颈问题，是提高发动机转速的重要前提。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.【关键词】：冷却系统；冷却系统
4、维护；温度设定点；冷却系统智能控制；发动机冷却系统的日常保养第一章 绪论 我国进入WTO以来，大量的汽车涌入国门，国外先进的维修技术、维修工艺、维修观念、管理模式等，对我国汽车维修企业的发展与改革起到了很好的借鉴作用，使得国内汽车制造维修技术上了一个新台阶。随着发动机采用更加紧凑的设计和具有更大的比功率，发动机产生的废热度也随之明显增大。一些关键区域，如排气门周围散热问题需优先考虑，冷却系统即便出现小的故障也可能在这样的区域造成严重的后果。发动机冷却系统的散热能力一般应满足发动机满负荷时的散热需求，因为此时发动机产生的热量最多。然而，在部分负荷时，冷却系统会发生功率损失，水泵所提供的冷却液流量
5、超过所需的流量。我们希望发动机冷启动时间尽可能的短。因为发动机怠速时排放的污染物较多，油耗也大。冷却系统的结构对发动机的冷启动时间有很大的影响。同时解决制冷系统这方面的瓶颈问题，是提高发动机转速的重要前提。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。我们身处在汽车维修行业如何应对日新月异的汽车维修技术，为了使自己不落后于时
6、代，我个人认为只有不断学习充电，了解汽车冷却系统各零件作用与工作原理，才有可能从根本上了解该系统，为该系统的做出正确的维修和保养。第二章 冷却系统的作用及类型2.1冷却系统的作用 冷却系统的作用是对高温条件下工作的发动机零件进行冷却，带走发动机因燃烧所产生的热量，保证发动机在适宜的温度范围内（8090）工作。汽车发动机依照冷却的方式可分为风冷却及水冷却，风冷却是靠发动机带动风扇及车辆行驶时的气流来冷却发动机；水冷却则是靠冷却水在发动机中循环来冷却发动机。不论采何种方式冷却，正常的冷却系统必须确保发动机在各样行驶环境都不致过热。 发动机工作时，气缸内的气温高达2500，若不及时冷却会使零件部件温
7、度过高，受热膨胀过大，影响正常的配合间隙，导致“咬缸”、轴瓦“抱轴”、柴油机因柱塞卡死而飞车等严重事故；还会使发动机工作过程中恶化，容易产生爆燃；零部件的机械强度下降；润滑油变质，润滑不良，零件磨损加剧等。最终导致发动机动力性、经济性、可靠性、耐久性及排放性能全面下降。发动机工作温度过低低时，会造成着火燃烧条件变差，启动困难；发动机工作粗暴；散热损失及摩擦损失增加，零件磨损加剧；CO及HC排放量增加，排放恶化等；导致发动机功率下降及燃油消耗率增加。 2.2冷却系统的类型 汽车发动机常见的冷却方式有两种，即水冷却和风冷却。以空气为冷却介质的冷却系统称为风冷系统；以冷却液为冷却介质的冷却系统称为水
8、冷系统。汽车发动机，尤其是轿车发动机大都采用水冷系统，只有少数汽车发动机采用风冷系统。2.2.1 水冷却系统汽车发动机的冷却系统为强制循环水冷系统，即利用水泵提高冷却液的压力强制冷却液在发动机中循环。水冷却系统一般由散热器、节温器、冷却水泵、水道、冷却风扇、冷却液温度传感器等组成。大多数汽车装有暖风系统（见图2-1）。是一个热交换器，也可称为第二散热器。在装有暖风机的水冷系中，热的冷却液从气缸盖或机体水套经暖风机进水软管流入暖风机A,然后经暖风机出水软管流回冷却水泵F，吹过暖风机A的空气被冷却液加热之后，一部分送到风窗玻璃霜器上，一部分送入驾驶室或车厢。图2-1水冷系统A.暖风机 B.机油主油
9、道 C.机油泵 D滤网 E.节温器 F.水泵. G.机油滤清器 H.膨胀箱 I.机油冷却器 J.导向板 K.散热器2.2.2 风冷却系统 目前这种风冷系统在汽车上很少用到。是利用高速空气流直接吹过气缸盖和气缸的外表面，把从气缸内部的热量散发到大气中去，以保证发动机在最有利的温度内工作。发动机气缸体和气缸盖采用传统较好的铝合金铸成，为了增大散热面积，各缸一般都分开制造。气缸盖与汽缸体的表面均有散热片，它与气缸盖或汽缸体铸成一体，以增大散热面积，利用汽车行驶的高速空气流，把热量吹散到大气中。结构比较简单，质量轻，维修方便第三章 冷却系统的基本组成3.1 水冷却系统 水冷却系统一般由散热器、节温器、
10、冷却水泵、水道、冷却风扇等组成。3.1.1散热器散热器功用是将水套中流出的热水分成许多股小水流，以增大散热面积，加速冷却液的冷却。冷却液经过散热器，其温度可降低1015.为了将散热器传出的热量尽快带走。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。在散热器后面装有风扇与散热器配合工作，它是由上水室、散热器芯和下水室组成。在上水室和下水室分别装有进水管和出水管，进水管和出水管分别用橡胶软管与气缸盖的出水管和水泵的进水管相连。在散热器下面一
11、般装有减振垫，防止散热器受振动损坏。出水管上还有放水开关，必要时可将散热器内的冷却液放掉。散热器芯构造形式一般有常用的三种：有管片式（刚度和强度都较好，耐高压）、有管带式（散热能力强）、有板式（散热效果好）等。散热器盖包括压力阀和真空阀，均为单向阀（见图3-1）。发动机正常状态时阀门阀门均关闭，使冷却系统与大气隔开。当冷却系统内温度升高，蒸汽压力升高到一定值时，压力阀弹簧受压缩，打开阀门，过高的压力由溢流管进入储水罐，冷却系统内压力下降，以防止散热器胀裂，压力下降到一定值时压力阀重新关闭。这样就使冷却系统内的压力稍大于大气压力，从而可提高冷却液的沸点。当散热器压力降低至超过某一定值时，冷却液又
12、从储液罐通过真空阀流回散热器内部，同时，真空阀开启，使外部空气进入散热器，以防止散热器内产生真空。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；二是水泵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。散热器的负责循环水的冷却，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。图
13、3-1 散热器盖（a）压力阀打开；（B）真空阀打开1-溢流管；2-压力阀弹簧；3-压力阀；4-散热器加水口；5-真空阀3.1.2冷却水泵和节温器 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，其功用是对冷却液加压，使冷却液在冷却系统内循环流动。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
14、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。3.1.3冷却温度传感器冷却温度传感器的功用是感测发动机冷却液温度的变化。在传统汽车中，冷却液温度传感器与装在仪表板上的冷却温度指示表组成冷却温度显示系统，以提醒驾驶员注意发动机的温度变化。在现代汽车中，冷却温度传感器一方面作为一个感应信号传入控制电脑，以便对发动机的喷油、点火等进行最佳控制，另一方面显示冷却液温度及用来控制电扇的运转等。热敏电阻冷却温度传感器采用热敏电阻制成，工作温度
15、范围-20+120。一般安装在发动机缸体、缸盖的水套或节温器壳内并伸入水套中与冷却液直接接触，用来检测发动机的冷却温度，并向发动机ECU传送信息。3.1.4冷却风扇 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。当风扇旋转时，吸入空气，使其通过散热器的散热能力，加速冷却液的冷却，达到散热的目的。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
16、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。3.1.5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3.2 风冷却系统 目前这种风冷系统在汽车上很少用到。是利用高速空气流直接吹过气缸盖和气缸的外表面，把从气缸内部的热量
17、散发到大气中去，以保证发动机在最有利的温度内工作。发动机气缸体和气缸盖采用传统较好的铝合金铸成，为了增大散热面积，各缸一般都分开制造。气缸盖与汽缸体的表面均有散热片，它与气缸盖或汽缸体铸成一体，以增大散热面积，利用汽车行驶的高速空气流，把热量吹散到大气中。结构比较简单，质量轻，维修方便第四章 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
18、，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
19、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
20、。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
21、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
22、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
23、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
24、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，这里给您介绍驰耐普的S-530冷却系止漏剂，它对于冷却系统的修复和保护作用等同于“99超强修复剂”和“S-201”，对于发动机的修复和保护，对于阻止水箱、散热器、水泵、节温器等部件的渗漏是独到
25、的，它可与任何冷却液相融使用，并可减缓冷却系统杂质的产生。 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。第五章 冷却系统的工作原理 冷却系统主要包括散热器总成、冷凝器总成、连接水管、水泵总成、风扇、电机总成、调温器总成和发动机内的水套,冷却介质为冷却液。冷却液在冷却系统中的循环方式如图5所示,当发动机缸体达到一定温度,节温器会打开,冷却液带走发动机的热量,在水泵的驱动下流向散热器,经散热器冷却后降低温度再返回到发动机,从而达到冷却发动机缸体
26、的目的。图5 系统循环方式 1散热器盖 2.散热器 3.散热器进水管 4.暖风机 5.水泵6.水泵皮带轮 7.节温器 8.缸体 9.缸盖和进气岐管10.发动机进水管 11.冷凝器箱 12.节流阀体 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。夏利TJ376Q型发动机采用闭式强制循环水冷却系,其组成如图所示。图5-1 发动机的冷却系(a) 冷却系的布置示意图;(b)发动机机体内的水套l-风扇;2-散热器;3-散热器出水管;4-水泵;5-节温器;6-进气管；7-风扇电机控制开关;8-空阀散热器进水管;9-旁通软管;10-蓄电池;11-点火开关;1
27、2-膨胀水箱;13-空调散热器出水管;14-散热器进水管;l5风扇电机;I6-进气管底部水套；17-气缸盖水套;l8-气缸体水套;A-到空调散热器去;B-由空调散热器来图5-2 冷却液循环路线示意图 当发动机工作时,在水泵4的作用下,进入水泵4中的冷却液被压入缸体水套l8中,并进入缸盖水套l7中,然后经缸盖侧向水道进入进气管底部的水套16中,对进气管6进行加热,以促进其中的混合气中的汽油蒸发、混合。在进气管6的后端装有节温器5,在冷却液温度低于85时,节温器阀门关闭,冷却液仅经空调散热器进水管8、空调散热器、空调散热器出水管l3流入散热器出水管3。如果空调暖风开关处于关闭,冷却液则不流经空调散
28、热器,而直接由空调散热器进水管8经旁通管9流进散热器出水管3,最后进入水泵4,即进行小循环;在冷却液温度高于85时,节温器阀门打开,冷却液除进行上述小循环外,还经散热器进水管8流入散热器2中冷却降温,再沿散热器出水管3流入水泵4,即进行大循环。冷却液如此不断地循环流动,就使得发动机能在适宜的温度下进行工作。当发动机冷却温度升到一定值（如奥迪轿车高于105），节温器主阀门完全开启、副阀门关闭。冷却液经节温器及散热管进水器流入散热器，在散热器中，冷却液向流过散热器周围的空气散热而降温，最后经散热器出水软管返回水泵，进行大循环。冷却液的循环路线如图5-2所示。图1-144 桑塔纳轿车用发动机冷却系统
29、示意图第六章 冷却系统的特点6.1现代发动机冷却系统的特点 传统冷却系统的作用是可靠地保护发动机,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。(1)发动机内部的摩擦损失。(2)冷却系统消耗的功率。(3)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。6.1.1温度设定点 发动机性能受到多种因素影响,不可能改变一项条件就能提高发动机的整体性能。因此先进的冷却系统要全面考虑各种条件才能改善发动机的性能。使冷却液温度保持在设定点是冷却系统最常见
30、的工作方式。通常人们会认为冷却液的温度可用金属温度表示,实际上这种关系只在稳态下和特定运转速度和负荷下才能成立。金属和冷却液温度在发动机不同地方可能相同也可能不同,发动机整体处于不均匀温度分布状态。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
31、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。 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90115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的效果,降低冷却液的流速,减小
32、水泵的额定功率,从而降低发动机的功率消耗。此外,可采用不同的传热方式,进一步减小冷却液的流速。 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。6.1.2精确冷却系统 精确冷却系统主要体现在冷却水套的结构设计与冷却液流速的设计。在精确冷却系统中,热关键区,如排气门周围,冷却液有较大的流速,热传递效率高,冷却液的温度梯度变化小。这样的效
33、果来自缩小这些地方冷却液通道的横截面,提高流速,减少流量。精确冷却系统的设计关键在于确定冷却水套的尺寸,选择匹配的冷却水泵,保证系统的散热能力能够满足低速大负荷时关键区域工作温度的需求。发动机冷却液流速的变化范围相当大, 从怠速时1ms到最大功率时5ms 。因此应将冷却水套和冷却系统整体考虑,相互补充,发挥最大潜力。研究表明,采用精确冷却系统,可在发动机整个工作转速范围,冷却液流量下降40%。对气缸盖上冷却水套的精确设计,可使普通冷却道的流速从1. 4ms- 1提高到4ms ,大大提高气缸盖传热性,将气缸盖的金属温度降低到60。6.1.3分流式冷却系统 分流式冷却系统为另外一种冷却系统。在这种
34、冷却系统中,气缸盖和气缸体由各自的液流回路冷却,气缸盖和气缸体具有不同的温度。分流式冷却系统具备特有的优势,可使发动机各部分在最优的温度设定点工作,冷却系统的整体效率达到最大。每个冷却回路将在不同冷却温度设定点或流速下工作,创造理想的发动机温度分布。理想的发动机热工作状态是气缸盖温度较低而气缸体温度相对较高。气缸盖温度较低可提高充气效率,增大进气量。温度低且进气量大可促进完全燃烧,降低CO、HC和NOx 的形成,也提高输出功率。较高气缸体温度会减小摩擦损失,直接改善燃油效率,间接地降低缸内峰值压力和温度。分流式冷却系统可使缸盖和缸体温度相差100。气缸温度可高达150,而缸盖温度可降低50,减
35、少缸体摩擦损失,降低油耗。较高的缸体温度使油耗降低4% 6% ,在部分负荷时HC降低20% 35%。节气门全开时,缸盖和缸体温度设定值可调到50和90,从整体上改善燃油消耗、功率输出和排放。6.1.4可控式发动机冷却系统传统的发动机冷却系统属于被动式的,结构简单或成本低。可控式冷却系统可弥补目前冷却系统不足。现在冷却系统的设计标准是解决满负荷时的散热问题,因而部分负荷时过大的散热潜力导致发动机功率浪费。这对轻型车辆来说尤为明显,这些车辆大多数时间都在市区,部分负荷下行驶,只利用部分发动机功率,引起冷却系统较高损耗。为解决发动机在特殊情况下过热的问题,现在的冷却系统体积大,导致冷却效率降低,增大
36、冷却系统功率需求,延长发动机暖机时间。可控式发动机冷却系统一般包括传感器、执行器和电控模块。可控式冷却系统能够根据发动机工作状况调整冷却量,降低发动机功率损耗。在可控式冷却系统中,执行器为冷却水泵和节温器,一般由电动水泵和液流控制阀组成,根据要求调整冷却量。第七章 冷却系统的检修常见引起发动机过热的原因有:冷却空气流量减少(如散热器阻塞等)；散热风扇不工作；低速上坡，环境温度过高；V型皮带过松，转动效率差；以及缸体有水垢，节温器失效，水泵损坏，热敏开关失灵等。 诊断与排除诊断时，根据以上分析的故障原因，由简到繁，由外到内进行诊断。（1）如果柴油机为正常负荷时，冷却水温度正常，当大负荷工作时间过
37、长时，冷却水温度明显过高，则表明发动机过热是因发动机长时间的大负荷工作所引起，应注意适当休息。（2）如果发动机常在工作粗暴的条件下作业，也是引起发动机过热的原因，应查明发动机工作粗暴的原因，并进行有针对性地排除。（3）如果发动机工作时无力，响声发闷，冷却水温度高，排气管温度异常高，说明发动机过热多数是因喷油提前角过小所引起，应按柴油供给系所说的方法，对喷油时间进行调整。（4）观察散热器通风情况。若散热器前的百叶窗未打开，或散热器积垢过多，表明多数是由于发动机过热的原因所在，应进行处理。（5）观察冷却系冷却液是否充足，如果外观有漏水现象，表明发动机过热是因漏水所引起，应排除漏水；若无漏水现象，可
38、打开散热器加水盖，观察冷却水的充足程度，若冷却水严重不足，多数是因长时间没有补添冷却水而引起发动机过热，应予以补充。（6）检查风扇皮带松紧度在发动机停止工作时，用手拨动风扇叶，若能拨动风扇滑转，说明风扇皮带过松是引起散热不良的原因，应予以调整。通过调整皮带张紧装置，如发电机或专门的张紧轮，使皮带增加预紧力，其检验标准是：在发电机和风扇轮之间用大姆指以2949N（35kg）的力按下皮带1020mm为宜。（7）检查散热器水垢从散热器的加水口处观察散热器内的水垢。如果确有水垢，说明水垢是引起散热不良而发动机过热的原因所在，应予以清除。消除方法：往冷却水中投放一定量的除垢剂，使发动机累计运转24h后将
39、水放掉再换好水，若冷却效果有好转，应按同样的方法再进行几次即可（但易腐蚀橡胶件）。（8）检查节温器在发动机初启动后注意温度上升情况。若水温上升速度较快，则说明节温器损坏使发动机过热，应更换节温器。（9）如果以上检查均属正常，说明发动机过热是燃烧室内积炭过多所引起，应解体查明，并清除积炭。（10）如果冬季发动机工作时水温突然升高，多数是由于散热器下水室的冷却水冻结所致，应予以加热解决。 为防止冷却液温度过高，在使用中必须保持散热器和水套清洁、冷却液数量充足、风扇皮带张紧适当，以防发动机在负荷工作时间过长。必须注意以下要点: 1.保持冷却系(尤其散热器)外部和内部清洁，是提高散热效能的重要条件。散
40、热器外部沾有泥污或碰撞变形，均合影响风量流通，使冷却液温度过高，必要时清洗或修复。 2.按规定使用防冻冷却液，保持冷却液数量充足。正确的冷却液液面高度:当发动机处于冷态时，冷却液液面在膨胀箱内，位于最高和最低标志之间。膨胀箱内装有自动液位报警传感器，当箱内液面过低时、位于仪表板上的冷却液温度报警灯问烁，应及时予以添加。 3.应保持风扇皮带张紧力适当，风扇正常工作。皮带过松影响水循环，加剧其磨损；过紧易损坏轴承。 4.热敏开关连接良好，若有松动会影响风扇换档变速及正常运转；如果发现冷却系溢水，应及时检查节温器技术状况。 5.防止发动机大负荷、长时间工作，以免水温过高；上坡及时换档，减轻负荷。汽车
41、长时间坡道行驶、挡住低或是环境温度较高时，应注意散热。 更换冷却液时，将仪表板的暖风开关拨至右端使暖风控制阀全开，拆下冷却液膨胀箱盖，松开水泵口软管夹箍，拉出冷却液软管，放出冷却液后再将软管夹箍拧紧。在膨胀箱中加入冷却液，直到液面高度与最高标志齐平为止。拧紧膨胀箱盖。启动发动机，直到风扇运转，将发动机熄火，检查冷却液高度，必要时补充。膨胀箱内冷却液不能注满，加注1/2即可，一般使用2年左右更换一次。 第八章 冷却系统智能控制8.1 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
42、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。8.1.1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。 8.2 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
43、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。8.3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
44、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
45、扇又重新工作。总 结 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,从设计和使用性能角度看,冷却系统不象以往那样只是单纯的水冷循环，分流式冷却与精密冷却相结合具有很好的发展前景,既能提供理想的发动机保护,又能提高燃油经济性和排放性。这种结构有利于形成发动机理想的温度分布。直接向气缸盖排气门周围供给冷却液,减少了气缸盖温度变化,使缸盖温度分布更加均匀,也能将机油和缸体温度保持在设计的工作范围,具有较低的摩擦损失和污染排放量。同时，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 孔宪辉.张广坤。汽车故障诊断技术 M 。北京：高等教育出版社,2002 2 王义春