汽车发动机冷却系统维护及保养.docx
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汽车发动机冷却系统维护及保养
毕业设计
课题汽车发动机冷却系统的维护和保养
学生姓名何海锋学号**********
专业汽车电子班级汽电G31304
院（系）机械与电子信息工程
指导教师黎志保职称讲师
二○一五年十月三十日
：
毕业设计真实性承诺及指导教师声明
学生毕业设计真实性承诺
本人郑重声明：
所提交的毕业设计是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，内容真实可靠，不存在抄袭、造假等学术不端行为。
除文中已经注明引用的内容外，本设计不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
如被发现设计中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿承担相应的法律责任和一切后果。
学生（签名）：
何海锋日期：
2015年11月20日
指导教师关于学生毕业设计真实性审核的声明
本人郑重声明：
已经对学生毕业设计所涉及的内容进行严格审核，确定其成果均由学生在本人指导下取得，对他人毕业设计及成果的引用已经明确注明，不存在抄袭等学术不端行为。
指导教师（签名）：
日期：
注：
此声明由指导教师和学生本人亲笔签名。
摘要………………………………………………………………………………1
关键词……………………………………………………………………………1
1引言…………………………………………………………………………………2
2发动机过冷过热的危害…………………………………………………………2
3冷却系统的功用……………………………………………………………2
4冷却系统的组成………………………………………………………………2
5冷却系统的工作原理……………………………………………………………4
6冷却系统的特点…………………………………………………………………4
7冷却系统的维护与检修……………………………………………………4
8冷却系统的发展（智能控制）…………………………………………4
8.1系统组成……………………………………………………………………6
8.2单片机控制系统工作原理……………………………………………………6
8.3单片机系统控制工作过程……………………………………………………6
结论…………………………………………………………………………………10
谢辞…………………………………………………………………………………11
参考文献………………………………………………………………………12
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：
冷却系统冷却系统维护温度设定点 冷却系统智能控制
Theengineistheheartofthecar,itwillproduceaverylargequantityofheat.Theseheatmustbedistributedinatimelymanner,otherwiseitwillaffecttheengine'sworkefficiency,seriousdamagetotheenginecylinder,untilparalysis.Asaresult,thegeneralmotorsarecoolingbywatercoolingmethod.
Inthispaper,thefunction,composition,mainstructure,workingprinciple,routinemaintenanceandtroubleshootingofcoolingsystemarediscussed.Themethodofsystemdesign,modulardesignandintelligentcontrolofcoolingsystemarealsodiscussed.
Keywords:
coolingsystemmaintenancetemperaturesetpointintelligentcontrolcoolingsystem.
1.引言
随着社会的不断发展，汽车已经逐步成为我们日常生活交通工具的必备品。
买车以后就必须对其进行维护与保养，动机是汽车的心脏，为汽车的行走提供动力。
汽车维护与保养是一项非常重要的工作，做得好，不仅能使发动机安全运转，而且可以延长使用寿命。
因此，在作业前后，要按规定对发动机进行检查、保养。
在作业过程中，也应随时注意发动机运行中有无不正常情况发生，如杂音、异味、振动等，以便对问题作到及时发现，及时解决，避免由于较小故障的恶化，造成严重的后果。
汽车冷却系统属汽车的要害部位，平常检查与保养应慎之又慎，汽车的修理和维护无疑成为大家头疼的问题。
如果平时对汽车发动的内部结构不了解，并且又不知好好保养爱车，或者驾车习惯不好，一旦车子得进维修厂大修，不单要支付大额的费用，还要浪费时间以及受到精神上的折磨。
所以，汽车要时时注意保养，从你拥有汽车的第一天就小心维护和保养，以免以小失大。
本文主要从汽车基本的理论知识出发，让你了解汽车冷却系统的结构和工作原理，从本质上看清汽车冷却系统。
并且为您讲解汽车冷却系统的维护与保养的基础知识，以及常见的维护和保养方法。
2.冷却系统的作用
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1-1），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。
3.冷却系统的组成
水冷系由散热器盖、节温器、水泵、风扇、冷却水套和冷却强度调节装置等组成。
1-散热器盖2-节温器3-水温表4-水套5-分水管
6-水泵7-放水开关8-百叶窗9-散热器
散热器
①功用：
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。
②安装位置：
大多安装在发动机及风扇的前方。
③结构：
散热器又称为水箱，由上贮水室、散热器芯和下贮水室等组成，有些还配有补偿水桶，补偿水桶通过橡胶管与散热器通气管相连。
当冷却液受热膨胀时，多余的冷却液通过橡胶管进入补偿水桶；而当温度降低，散热器内产生真空时，补偿水桶内的冷却液及时返回散热器。
1-散热器盖2-上贮水室3-导风罩4-散热器总成5-下贮水室6-散热器出水管7-散热器进水管8-补偿水桶
节温器
①.功用：
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，从而控制通过散热器冷却水的流量。
②.安装位置 节温器装在冷却水循环的通路中，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。
③蜡式节温器的结构
蜡式节温器由上支架、下支架、主阀门、旁通阀、感应体、中心杆、橡胶管和弹簧等组成。
蜡式节温器如图所示。
节温器的上支架和下支架与阀座铆成一体。
中心杆上端固定在上支架的中心，其下部插入橡胶管的中心孔内，中心杆下端呈锥形。
橡胶管与感应体外壳之间的空腔里装有石蜡。
为了提高导热性，石蜡中常掺有铜粉和铝粉。
感应体外壳上下部有联动的主阀门和旁通阀门。
主阀门上有通气孔，它的作用是在加水时使水套内的空气经小孔排出，保证能加满水。
为了防止通气孔阻塞，有的加装一个摆锤。
图7-12 蜡式节温器
1-主阀门；2-盖和密封垫；3-上支架；4-胶管；7-阀座；6-通气孔；7-下支架；8-石蜡，9-感应体；10-旁通阀；11-中心杆；12-弹簧
蜡式节温器的工作原理
（1）当水温低于349K（76℃）时，主阀门完全关闭，旁通阀完全开启，由气缸盖出来的水经旁通管直接进入水泵，故称小循环。
由于水只是在水泵和水套之间流动，不经过散热器，且流量小，所以冷却强度弱。
（2）当冷却水温度在349K~359K（76℃~86℃）之间时，大小循环同时进行（如图所示）。
当发动机水温达349K（76℃）左右时，石蜡逐渐变成液态，体积随之增大，迫使橡胶管收缩，从而对中心杆下部锥面产生向上的推力。
由于杆的上端固定，故中心杆对橡胶管及感应体产生向下的反推力，克服弹簧张力使主阀门逐渐打开，旁通阀开度逐渐减小。
（3）当发动机内水温升高到359K（86℃），主阀门完全开启，旁通阀完全关闭，冷却水全部流经散热器，称为大循环。
由于此时冷却水流动路线长，流量大，冷却强度强。
图7-13 冷却水的大小循环
1-双阀节湿器，2-水套，3-水泵；4-散热器；7-旁通管
水泵
①.功用
是对冷却水加压，使冷却水循环流动。
车用发动机多采用离心式水泵。
②.安装位置
水泵用螺栓固定在发动机前端面上。
通过皮带与曲轴带轮相连。
③.组成
主要由水泵壳、叶轮、水泵轴、轴承、水封等组成，如图所示。
水泵的结构
1-凸缘盘2-轴承3-通气孔4-小循环进水道5-水封6-叶轮7-水泵轴8-水泵壳9-大循环进水道
风扇
①.功用
风扇通常安排在散热器后面并与水泵同轴。
用来提高流经散热器的空气流速和风量，增强散热器的散热能力，同时对发动机其他附件也有一定的冷却作用。
②.安装位置
通常安装在散热器后面。
由皮带带动的风扇与水泵同轴，与水泵一起转动。
③特点：
车用发动机的风扇轴流式和离心式。
轴流式风扇所产生的风，其流向与风扇轴平行；离心式风扇所产生的风，其流向为径向。
轴流式风扇效率高，风量大，结构简单，布置方便。
因而在车用发动机上得到了广泛的应用。
④车用发动机采用轴流式风扇的三种型式
结构特点：
叶片多用薄钢板压制而成，为4～6片，叶片间夹角一般不相等。
叶片与其旋转平面成30°～45°的安装斜角。
整体风扇在轿车和轻型载货汽车上应用较多。
近年来轿车上还采用了电动风扇。
风扇常和发动机一起由曲轴带轮通过V带驱动。
为调节V带的张紧程度，通常将发电机的支架做成可调节的。
风扇的驱动V带张紧装置
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。
5.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
（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）
（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。
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1-1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;12-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
A.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82℃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;
B.在冷却液温度高于82℃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。
冷却液的循环路线如图2-2所示。
图2-2 冷却液循环路线示意图
图3-3 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
6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。
6.1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。
6.2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。
6.3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。
7.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
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