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汽车发动机冷却系毕业论文毕业论文

河南农业职业学院

毕业论文（设计）

题目冷却系统常见故障与排除

学院：

河南农业职业学院

系别：

机电工程系

专业班级：

汽车检测与维修09-3班

学生姓名：

耿自玉

指导教师：

校振华（老师）

撰写日期：

2012年4月21日

摘要

汽车现在已是大众的交通工具，它集机械与电子一体，是当前社会的高科技产品。

随着汽车电子技术的快速发展，电子燃油喷射、安全气囊和ABS系统以及各种电控部件的应用技术都日趋成熟，电子智能系统几乎已经应用到汽车的各个领域。

这些高科技的应用使得汽车更趋近完善，但同时也使得在维修汽车上增加了许多难度。

本论文针对汽车发动机冷却系统存在的各种典型故障，进行了仔细的故障分析和维修过程，解决发动机冷却系统存在的具体问题。

目的就是为了对发动机冷却系统进行深刻透彻的分析，使得在实际维修中得到更好的经验和方法。

从而使发动机冷却系统更出色的工作，提高汽车的动力性和经济性，提高汽车的使用寿命。

关键词：

发动机，发动机冷却系统，智能化，检测，维修

Abstract

Carsarenowalreadyispublictransportation,itintegratesmechanicalandelectricalintegration,thepresentsocietyofhigh-techproducts.Alongwiththerapiddevelopmentofautomobileelectronictechnology,electronicfuelinjection,airbagandABSsystemandvariouselectroniccomponentsapplicationtechnologymatures,electronicintelligencesystemhasbeenappliedtothecar'salmosteveryfield.

Thesehigh-techapplicationmakescarsmoreintimateperfect,butalsomakesthemaintenancebusincreasedalotofdifficulty.Thisthesisaimstoautomobileenginecoolingsystemvariousexistingtypicalfault,thecarefulfaultanalysisandmaintenanceprocessandresolvetheenginecoolingsystemexistspecificproblems.Purposetotheenginecoolingsystemondeepthoroughanalysis,makeintheactualrepairsbetterexperiencesandmethods.Thusmaketheenginecoolingsystemmoreoutstandingwork,improvetheperformanceandfueleconomycar,improvetheservicelifeofthecar.

Keywords:

engine，engine-cooling-system，intellectualization，test，maintenance

11

第一章引言

目前，传统的节温器、保温帘和冷却风扇仍广泛应用于国产汽车发动机的冷却系统。

传统的节温器控制冷却液大小循环的路线，节流损失大，工作不可靠，工作效率低，不能根据发动机的散热要求准确地调节冷却系统的散热能力；传统的保温帘是人为控制散热器的通风量；传统的冷却风扇由发动机的曲轴驱动，其冷却能力只能随发动机的转速的变化而变化，不能满足实际散热要求。

而且三者的动作互不联系，工作效率低，燃油浪费率高，不适应现代汽车技术的发展。

针对上述提出的汽车发动机冷却系统的弊端，从灵敏性、可靠性、以及发动机的动力性和经济性考虑出发，应使节温器、保温帘和冷却风扇实现多元联合控制，即将传统的冷却风扇改为电控冷却风扇；将传统的节温器改为电控节温器；增设电控导风板；实现上述三者联合控制，即冷却系统的智能控制。

它可以根据行车速度、大气环境温度、发动机冷却水温度的变化对冷却系统的冷却能力进行自动控制，以实现发动机快速预热，大量减少发动机的传热损失和功率损失。

冷却系统的智能控制是解决这个问题的重要的途径。

智能控制的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：

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。

电路应采取有效的防护隔离措施，以提高其抗干扰能力。

它的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。

单片机控制系统工作原理是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。

汽车发动机冷却系统维修的重要意义

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。

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。

冷却过热过冷都是由于冷却系统存在问题造成的，所以对汽车发动机冷却系统的维修具有重要的意义。

正常的冷却系统使发动机处于最合理的工作状态，保证了发动机的动力性、经济性以及耐久性。

从此，我们不难看出冷却系统是发动机正常运转的必备条件，如果冷却系统出现了问题，那么发动机肯定不能长时间有效的运转。

而一旦冷却系统存在问题，我们却没有及时修理时，对我们的安全驾驶就造成了极大的隐患。

第二章课题的目的及现实意义

课题主要目的

汽车总成及零件的检测和维修工艺是汽车检测与维修技术专业学生把理论与实践相结合，提高工作能力的重要一环。

目的在于巩固和加强学生在校期间所学的基础知识，训练学生综合运用所学知识和独立分析问题的能力。

课题的现实意义

毕业论文要求根据所维修的总成及零件编制合理的维修检测与维工艺过程，分析应合理、正确、有实际意义。

能满足部件的各项技术要求，说明书叙述准确，文字流畅，具有一定的运用价值。

控制好发动机冷却液温度，有利于改善发动机的动力性和燃油经济性，有利于提高发动机使用寿命，降级排气污染，有利于改善发动机冷启动性能。

控制好散热器，有利于将热冷却液携带的热量通过风扇传导到其周围的空气中，有利于发动机在较好的工况下工作。

控制好冷却风扇，有利于使发动机保持恒温。

第三章汽车冷却系统的故障案例

故障一：

一辆上海大众桑塔纳2000乘用车，怠速一切正常，加大油门使发动机转速升到2500r/min左右也未见异常。

但在行驶过程中，只要车速升至100km/h，不到半分钟的时间，冷却液温度立即升高，冷却液温度报警灯开始闪烁

故障二：

上海大众桑塔纳2000换水箱后水温表显示温度很高，风扇不转，水不循环，水箱一半热一半凉。

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。

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。

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。

第四章冷却系统系统的结构和工作原理

保持发动机在最适宜的温度范围内工作。

发动机工作时，由于燃料的燃烧，气缸内气体急剧膨胀，会使气缸内气体温度高达2200K~2800K（1927℃~2527℃），使发动机零部件温度升高，特别是直接与高温气体接触的零件，若不及时冷却，则难以保证发动机正常工作。

冷却系统的功用就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。

冷却系按照冷却介质不同可以分为风冷和水冷（图4-1），如果把发动机中高温零件的热量直接散入大气而进行冷却的装置称为风冷系。

而把这些热量先传给冷却水，然后再散入大气而进行冷却的装置称为水冷系。

由于水冷系冷却均匀，效果好，而且发动机运转噪音小，目前汽车发动机上广泛采用的是水冷系。

图4-1发动机的两种冷却方式

桑塔纳轿车发动机冷却系统的组成及各部件功用

桑塔纳轿车发动机的冷却系统属强制循环封闭式冷却系统，其组成如图4-2、图4-3所示，

图4-2桑塔纳轿车用发动机冷却系统示意图1-散热器2-风扇3-水泵4-机体进水口（进入气缸体、气缸盖水套）5-旁通水管6-暧气回水进水泵水管7-机体冷却水出口与散热器进水口接管8-散热器出水管9-膨胀小水箱

图4-3冷却系零件分解图

1-水泵2-缸盖接管3-密封垫4-橡胶管5-密封垫6-接管7-水温传感器8-热敏开关9-通向暖风热交换器的冷却液管10-冷却液管11－O形密封圈12-节温器13-下橡胶弯管14-密封垫圈

主要由散热器、副水箱、风扇、冷却水套、水泵、水管和温度调节装置等组成。

散热器：

散热器又称为水箱，其功用是增大散热面积，加速水的冷却。

冷却水经过散热器后，其温度可降低10-15°。

为了将散热器传出的热量尽快带走，在散热器后面装有风扇与散热器配合工作。

散热器上水室顶部有加水口，冷却水由此注入整个冷却系并用散热器盖盖住。

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和气缸盖的出水管和水泵的进水管相连，这样，既便于安装，而且当发动机和散热器之间产生少量位移时不会漏水。

在散热器下面一般装有减震垫，防止散热器受振动损坏。

在散热器下水室的出水管上还有放水开关，必要时可将散热器内的冷却水放掉。

散热器芯由许多冷却管和散热片组成，对于散热器芯应该有尽可能大的散热面积，采用散热片是为了增加散热器芯的散热面积。

桑塔纳汽车发动机采用闭式水冷系，这种冷却系的散热器盖具有自动阀门发动机热态工作正常时，阀门关闭，将冷却系与大气隔开。

防止水蒸汽逸出，使冷却系内的压力稍高于大气压力，从而可增高冷却水的沸点。

加注防锈，防冻液的汽车发动机，为了减少冷却液的损失，保证冷却系的正常工作，采用散热器＋贮水箱结构。

贮水箱的上方用一根软管通大气，另一根软管与散热器的溢流管相连。

当散热器内蒸汽压力升高到某一值时，其盖上的压力阀打开，冷却液通过压力阀通过溢流管进入贮水箱；当温度下降时，冷却液又从贮水箱通过真空阀流回到散热器内部。

这样可以防止冷却水损失。

贮水箱内部印有两条液面高度标记线，贮水箱内的液面高度应位于这两种刻线之间。

副水箱：

承接、补充散热器内的冷却液。

风扇：

风扇的功用是提高通过散热器心的空气流速．增加散热效果，加速水的冷却。

风扇安装在散热器后面，并与水泵同轴。

当风扇旋转时，对空气产生吸力，使之沿轴向流动。

空气流由前向后通过散热器芯，使流经散热器芯的冷却水加速冷却。

水泵：

水泵的功用是对冷却水加压，加速冷却水的循环流动，保证冷却可靠。

车用发动机上多采用离心式水泵。

离心式水泵具有结构简单，尺寸小，排水量大，维修方便等优点

当叶轮旋转时，水泵中的水被叶轮带动一起旋转，在离心力作用下，水被甩向叶轮边缘，然后经外壳上与叶轮成切线方向的出水管压送到发动机水套内。

与此同时，叶轮中心处的压力降低，散热器中的水便经进水管被吸进叶轮中心部分。

如此连续的作用，使冷却水在水路中不断地循环。

如果水泵因故停止工作时，冷却水仍然能从叶轮叶片之间流过，进行热流循环，不致于很快产生过热。

冷却强度调节装置等冷却强度调节装置，是根据发动机不同工况和不同使用条件，改变冷却系的散热能力，即改变冷却强度，从而保证发动机经常在最有利温度状态下工作。

改变冷却强度通常有两种调节方式，一种是改变通过散热器的空气流量；另一种是改变冷却液的循环流量和循环范围。

利用自动风扇离合器来实现改变通过散热器的空气流量。

自动风扇离合器是根据发动机的温度自动控制风扇的转速，调节扇风量以达到改变通过散热器的空气流量，它不仅能减少发动机的功率损失，节省燃油，而且还能提高发动机的使用寿命，降低发动机的噪声。

电动冷却风扇是由冷却液温度作用的热敏开关控制的。

风扇1档，转速为1600r／min，工作温度为93～98℃，关闭温度为88～93℃；风扇2档（快速），转速为2400r／min，工作温度105℃，关闭温度为93～98℃。

通常利用节温器来控制通过散热器冷却水的流量。

节温器装在冷却水循环的通路中（一般装在气缸盖的出水口），根据发动机负荷大小和水温的高低自动改变水的循环流动路线，以达到调节冷却系的冷却强度。

节温器有蜡式和乙醚皱纹筒式两种，目前多数发动机采用蜡式节温器。

蜡式节温器在橡胶管和感应体之间的空间里装有石蜡，为提高导热性，石蜡中常掺有铜粉或铝粉。

常温时，石蜡呈固态，阀门压在阀座上。

这时阀门关闭了通往散热器的水路，来自发动机缸盖出水口的冷却水，经水泵又流回气缸体水套中，进行小循环。

当发动机水温升高时，石蜡逐渐变成液态，体积随之增大，迫使橡胶管收缩，从而对反推杆上端头产生向上的推力。

由于反推杆上端固定，故反推杆对橡胶管、感应体产生向下反推力，阀门开启，当发动机水温达到80℃以上时，阀门全开，来自气缸盖出水口的冷却水流向散热器，而进行大循环。

连接散热器与发动机缸体之间的水路。

桑塔纳轿车冷却系统工作过程

冷却系统的循环主要包括主循环车内取暖循环。

主循环中包括了两种工作循环，即“冷车循环”和“正常循环”。

冷车着车后，发动机在渐渐升温，冷却液的温度还无法打开系统中的节温器，此时的冷却液只是经过水泵在发动机内进行“冷车循环”，目的是使发动机尽快地达到正常工作温度。

随着发动机的温度，冷却液温度升到了节温器的开启温度（通常这温度在80℃后），冷却循环开始了“正常循环”。

这时候的冷却液从发动机出来，经过车前端的散热器，散热后，再经水泵进入发动机。

车内取暖循环时冷却液经过车内的采暖装置，将冷却液的热量送入车内，然后回到发动机。

有一点不同的是：

取暖循环不受节温器的控制，只要打开暖气，这循环就开始进行，不管冷却液是冷的、还是热的。

冷却强度可通过节温器和温控风扇调节。

节温器调节冷却液的冷却能力，温控风扇调节流经散热器的冷却空气量。

图4-4冷却液循环过程

1-散热器2-冷却液泵和节温器3-膨胀材料元件4-自动阻风门（化油器）5-暖气用热交换器6-ATF散热器（仅用于自动变速器型车）7-机体（气缸体/气缸盖）8-冷却液管路9-暖气阀门10-三通热敏开关

冷却液轴向进入水泵后，经叶轮径向直接流进机体水套，然后流入气缸盖水套。

此后，冷却液分两路循环。

一路大循环：

冷却液流经散热器冷却后，进入装在机体水泵进口处的节温器流向水泵进口；随着发动机的温度，冷却液温度升到了节温器的开启温度（通常这温度在80℃后），冷却循环开始了“正常循环”。

这时候的冷却液从发动机出来，经过车前端的散热器，散热后，再经水泵进入发动机。

另一路小循环：

冷却液直接进入节温器后的水泵进口，不经散热器冷却。

当冷却液的温度低于85℃时，进行小循环；当冷却液温度高于85℃时，部分冷却液进行大循环；当冷却液温度达到105℃时，全部冷却液参加大循环。

冷却循环过程如图4-4.

第五章 冷却系统故障分析

原因:

.散热器密封件老化、腐蚀、撞击导致泄露，冷却液减少，水温高，导致发动机过热

，冷却液减少，水温高，导致发动机过热

.水箱盖内部限压弹簧弹力衰减，副水箱内水满溢出、水温高。

，发动机过热。

.风扇不转，风扇驱动电机故障、控制电路断路导致发动机过热

.风扇驱动电机故障、控制电路产生附加电阻，导致风扇转速慢，

导致发动机过热故障现象：

.风扇控制电路故障导致风扇运转时机不准，导致发动机过热或发动机升温慢

、腐蚀、修理时不规范操作致使冷却水套泄露，导致，发动机过热、冷却水进入润滑系统。

、壳体受腐蚀致使冷却液泄露，导致冷却液减少、发动机过热

、结构性堵塞致使泵水能力下降，导致发动机过热

、老化或腐蚀泄露，导致冷却液减少、发动机过热

原因:

这类故障在机械方面主要表现为节温器粘结卡滞在开启位置，不能闭合，使冷却液始终进行大循环。

在电气方面发动机冷却液温度传感器工作不良，信号不准确，造成无快怠速、散热风扇工作时间长等

第六章实际故障检测与排除

故障现象；一辆上海大众桑塔纳2000乘用车，怠速一切正常，加大油门使发动机转速升到2500r/min左右也未见异常。

但在行驶过程中，只要车速升至100km/h，不到半分钟的时间，冷却液温度立即升高，冷却液温度报警灯开始闪烁。

故障分析与排除：

一般情况下，冷却液温度高的可能原因有以下几方面：

水泵工作不良、节温器失效、水箱脏污、水道堵塞、温控开关失灵、电子风扇工作不良以及冷却液不足等。

但通过逐项检查均未发现异常。

进行路试，当车速提升到100km/h，冷却液温度报警灯亮起时，立即将车靠边熄火，打开引擎盖检查，发现贮液罐内冷却液减少了，水管以及各连接处均未见有渗漏痕迹，由此判断，冷却系统可能存在内漏，即水道与气缸燃烧室窜通。

用升举器将车轮悬空，在挂档运转的情况下进行尾气检测，当车速加至110km/h时，尾气分析仪显示HC值明显偏高，并随着油门加大而上升。

于是用断油法逐缸检测，当拨下第四缸喷油器接头时，HC值恢复到正常值，显然第四缸工作不良，拆下第四缸火花塞，火花塞呈铁锈色，说明燃烧室内已进水。

拆下气缸盖，，于是将气缸盖表面加工处理，更换了气缸垫，装复后试车，故障排除。

小结：

在维修时候，注意理论的贯通，水温升高，应从多方面考虑问题。

在日常保养的时候，应该仔细检查车辆存在的问题，避免发生危害行车安全的事故。

车型：

上海大众桑塔纳2000

故障现象：

换水箱后水温表显示温度很高，风扇不转，水不循环，水箱一半热一半凉。

故障分析：

该车冷却系统在没有排气的情况下，冷却系统内还存在部分空气，特别是水箱内部存在空气时，在冷车状态下加注冷却液，该车就很难一次性加满冷却液，况且在冷车状态下节温器是处于关闭状态的，加注冷却液时，看到付水壶已经满了，进入水箱的冷却液却很少，所以在着车数分钟后就出现气缸盖水道内的冷却液温度很高，水箱进水管一侧是热的，而水箱出水管另一侧却是凉的。

桑塔纳2000的冷却系统风扇热敏开关安装在水箱的出水口处，用来调节发动机冷却液的温度。

当水箱的出水温度为92度至97度时，热敏开关接通风扇电动机的低速档开关，风扇开始运转，保证有足够的风量通过水箱；当水箱的出水温度为99度至105度时，热敏开关接通风扇电动机的高速档开关，风扇以更高的速度运转。

当冷却液的温度降到91度至98度时，风扇电动机开始恢复低速档，而冷却液降至 84度至91度时，风扇电动机停止运转。

水箱出水管另一侧却是凉的，满足不了冷却系统风扇热敏开关闭合的基本条件，所以“风扇不转”。

故障现象：

桑塔纳轿车在行驶中水温偏高。

故障分析与排除：

经检查发现散热器溢罐盖的出口冒出大量的高温冷却液；熄火后罐内冷却波逐渐减少，最后低于标准水位线。

当加足冷却液启动发动机后，从盖口中又看到冷却液不断从田水管中流进溢流罐内，即使盖拧紧仍会溢出。

从故障现象分析发现散热器仅左边进水口处很烫，而其它部位温度明显偏低，可见冷却系只是进行小循环。

经检查，毛病出在节温器（失效），更换新件之后，故障排除。

第七章冷却系统的维护与保养

人们对发动机的养护，犹未重视的是润滑系统，很少重视冷却系统。

殊不知汽车发动机最常见的故障，如活塞拉缸，爆震，严重的噪声，加速动力下降等，这些都是由于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的，所以冷却系统的日常维护保养尤为重要。

水箱检查水箱：

只需看一下副水箱的水量是否在上下限间即可。

主水箱盖子内有一个橡胶垫圈，具有防止高压水气泄漏的功能，如发现垫圈失去弹性并已硬化，请立即更换。

清洗水箱及冷却管路。

汽车发动机冷却水最好使用清洁的软水。

防冻液的使用：

防冻液的主要成分为乙二醇，呈碱性，，冰点应低于－25℃，沸点应高于106℃，有效期一般为1-2年。

汽车每行驶两年应更换发动机冷却液。

：

、不同品牌的防冻液所使用的金属缓蚀剂也不相同，因此不同品牌的防冻液不能混用

   、使用了防冻液的车辆，切勿直接补充自来水，应该加入蒸馏水或去离子水，若实在没有条件，加冷开水也比加自来水好。

如果防冻液因泄