发动机冷却系统的检修与故障分析.docx

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发动机冷却系统的检修与故障分析

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摘要

目前，随着我国汽车保养行业的快速发展，汽车维修也发展迅速，因此对发动机冷却系统的检修与故障分析尤为重要。

本文就从冷却系统入手论述了发动机冷却系统的作用、类型与组成、工作原理、维护与保养，并结合具体的案例，通过对发动机冷却系统的故障现象做出相应的分析，利用技术手段,最终使故障得到排除。

使发动机始终处于最佳工作温度，从而发挥发动机的最佳功效。

懂得发动机冷却系统的结构、工作原理和检测方法，使得驾驶员及时了解发动机的工作状态，并能及时掌握并维修冷却系统的故障，使发动机始终处于最佳工作状态。

可以减少发动机因冷却系统问题出现的故障。

关键词：

冷却系统；节温器；故障检测

Abstract

Now,withtheindustry'srapiddevelopmentofChina'svehiclemaintenance,vehiclemaintenanceisalsodevelopingrapidly,sotheenginecoolingsystemmaintenanceandfaultanalysisisparticularlyimportant.

Thisarticlediscussestheroleoftheenginecoolingsystem,coolingsystemfromthestart,typeandcomposition,workingprinciple,careandmaintenance,combinedwithspecificcases,thephenomenonofthefailureoftheenginecoolingsystemandmakeappropriateuseoftechnicalmeans,thefinalsothatthefaulthasbeeneliminated.Sothattheengineisalwaysintheoptimumoperatingtemperature,toplaythebestefficiencyoftheengine.

Understandthestructureoftheenginecoolingsystemworksandtestingmethods,allowingthedrivertokeepabreastofthestateoftheengine,andcangraspandmaintenanceofcoolingsystemfailure,theengineisalwaysintopworkingcondition.Youcanreduceenginefailuresduetocoolingsystemproblems.

Keywords:

coolingsystems;thermostat;faultdetection

目录

摘要1

1冷却系统的概述6

1.1冷却系统的作用6

1.2冷却系统的分类6

1.3冷却系统的组成及其工作原理6

1.3.1小循环7

1.3.2大循环8

1.3.3大小循环同时运行8

2冷却系统的主要部件、结构及其特点9

2.1冷却系统的主要部件9

2.1.1散热器9

2.1.2冷却风扇9

2.1.3冷却水泵10

2.1.4节温器10

2.1.5冷却液温度传感器11

2.2冷却液介质12

2.2.1冷却介质的功能12

2.2.2冷却介质的类型13

3冷却系统的维护与保养14

3.1冷却系统的维护14

3.1.1检查冷却液14

3.1.2冷却液使用注意事项14

3.1.3清洗冷却系14

3.2气缸水套15

3.3冷却水泵和节温器15

3.4散热水箱和冷却风扇16

3.5夏季保养16

3.5.1确保冷却系统效能良好16

3.5.2时刻关注冷却液温度17

3.6冬季的保养17

3.6.1保养发动机冷却系统17

4冷却系统的常见故障及排除方法18

4.1冷却系统水温高的原因分析18

4.1.1冷却液不足18

4.1.2散热器的散热能力差18

4.1.3风扇工作不良19

4.1.4气缸垫的烧蚀19

4.1.5水泵的工作不良19

4.1.6节温器的主阀门开度过小20

4.1.7点火正时的过早或过迟20

4.1.8其他可能导致发动机冷却液温度过高的原因21

4.2冷却液流失21

4.2.1冷却液的外渗21

4.2.2冷却液的内渗22

4.3节温器损坏23

4.4冷却系统的“困气”23

4.5发动机过冷故障现象24

5电子控制发动机冷却系统25

5.1系统组成示意图25

5.2冷却系统布局图与冷却液分配单元图25

5.3温度调节单元26

5.4温度调节单元在各工况时的状态27

5.4.1发动机冷起动、小负荷时27

5.4.2发动机全负荷时27

5.5带电子控制冷却系统的发动机控制单元与系统工作原理28

5.5.1带电子控制冷却系统的发动机控制单元28

5.5.2输入与输出信号28

5.5.3基本工作原理28

5.5.4开暖风时的控制29

5.5.5两个冷却液温度传感器（G62和G83）及散热风扇控制29

6结论31

致谢32

参考文献33

1冷却系统的概述

1.1冷却系统的作用

冷却系统的功用是使发动机在所有工况下都保持在适当的温度范围内。

冷却系统既要防止发动机过热，也要防止冬季发动机过冷。

在发动机冷起动之后，冷却系统还要保证发动机迅速升温，尽快达到正常的工作温度。

1.2冷却系统的分类

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称为风冷系；以冷却液为冷却介质的冷却系称为水冷系。

不论采用何种方式冷却，正常的冷却系统必须确保发动机在各种行驶环境都不致过热。

汽车发动机，尤其是轿车发动机大都采用水冷系，只有少数汽车发动机采用风冷系，所以本文就以水冷系为例进行论述。

1.3冷却系统的组成及其工作原理

水冷却系主要由散热器、冷却风扇、冷却水泵和节温器等组成。

图1-1冷却系统组成

1—护罩　　2—电动风扇　　3—V带　　4—散热器　　5—从动风扇　　6—水泵带轮　　7—水泵组件　　8—气缸体水道　　9—气缸盖水道　　10—热敏开关　　11—进气歧管出水管　　12—膨胀箱管　　13—冷却液膨胀箱　　14—排汽管　　15—冷却液下橡胶软管16—冷却液上橡胶软管17—电动风扇双速热敏开关　　18—膨胀箱盖

图1-2水泵组成

1—水泵带轮　　2—轴承　3—水泵轴　4—散热器　　5—曲轴带轮　6—进气歧管　7—加热器　　8—控制阀　　9—热敏开关　10—节温器　　11—水泵叶轮　　12—水泵壳体

现代汽车发动机冷却系水路大致相同，在水泵的强制循环下，冷却液进入各缸周围的水套中，带走发动机产生的热量，流经位于气缸盖出水处的节温器处，由节温器控制进行小循环还是大循环，进入大循环的冷却液再经散热器把热量带到大气中。

通过这样不断地循环，以保持发动机在最适宜的温度下工作。

1.3.1小循环

当发动机冷却液温度低于85℃时，节温器主阀门关闭，副阀门打开。

冷却液流经水泵增压后，冷却液从水套壁周围流过并从水套壁吸热而升温，然后向上流入气缸盖水套，从气缸盖水套壁吸热之后流经节温器，经小循环通道返回发动机机体水套，进行小循环。

图1-3冷却系统大、小循环

1.3.2大循环

当发动机冷却液温度上升高于105℃时，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器进水软管流入散热器，在散热器中，冷却液向流过散热器周围的空气散热而降温，最后冷却液经散热器出水软管返回水泵，进行大循环。

1.3.3大小循环同时运行

当发动机冷却液温度处于大、小循环的温度范围内（85～105℃）时，节温器主阀门和副阀门都部分开启，冷却液大、小循环都同存在，以调节发动机温度基本稳定在最适宜的工作范围内。

2冷却系统的主要部件、结构及其特点

2.1冷却系统的主要部件

2.1.1散热器

散热器由上水室、散热器芯和下水室等组成。

主要作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。

流过散热器的冷却液温度可降低10～15℃。

为了更好更快的散热，散热器一般用铜和铝制成，另外在散热器后加装冷却风扇与之配合工作。

图2-1散热器

1-上水室2-散热器进水管3-散热器芯4-冷却管

5-散热器片6-散热器出水管7-下水室8-放水开关9-散热器盖

2.1.2冷却风扇

冷却风扇是配合散热器散热的，当风扇旋转时，吸进空气，使其通过散热器，以增强散热能力，加速冷却液的冷却，达到散热目的。

在起初，采用硅油液力离合器来传递动力驱动风扇的转动，但由于其准确度低，逐渐被电动风扇所取代。

因为电动风扇直接由电动机驱动风扇，不用发动机作为直接动力源，而是使用蓄电池的电能，所以其转速与发动机转速无关。

只在冷却液温度超过一定值时才开始工作，所以电动风扇无动力损失，构造简单，总体布置方便，为大多数现代轿车所使用。

图2-2电动风扇

1-电动机2-护风罩3-风扇叶片4-风扇框架5-继电器6-温度传感器（开关）

2.1.3冷却水泵

发动机的冷却由冷却液的不断循环来实现的，而强制冷却液循环的部件就是冷却水泵。

发动机上常用的水泵是离心式的，它的泵轴一端连接皮带轮，由发动机的曲轴提供动力，水泵的转速可根据发动机的转速进行变化，从而实现冷却液循环速度的变化。

图2-3离心式冷却水泵

1-水泵壳体2-水泵轴3-叶轮4-进水管5-出水管

2.1.4节温器

要说冷却水泵是用来让冷却液循环，那么节温器就是来控制冷却液流动路径的阀门。

它能根据发动机冷却液温度的高低，打开或关闭冷却液通向散热器的通道，使冷却液在散热器和水套之间进行大循环或小循环，调节冷却强度，保证发动机在最适宜的温度下工作。

节温器必须保持良好的技术状态，否则会严重影响发动机的正常工作。

如节温器主阀门开启过迟，就会引起发动机过热；主阀门开启过早，则使发动机预热时间延长，使发动机温度过低。

此时可判断节温器的工作状态是否良好，当发动机开始冷车运转时，水箱的上水室进水管处如还有冷却水流出，则说明节温器的主阀门不能关闭；当发动机冷却水温度超过70摄氏度时，水箱的上水室进水管处无冷却水流出，则说明节温器主阀门不能正常开启，这时就需要进行修理。

图2-2蜡式节温器的构造

1-支架2-主阀门3-推杆4-石蜡5-胶管

6-副阀门7-节温器壳体8-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，由气缸盖出来的冷却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，当柴油机水温达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）当柴油机内水温升高到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。

2.1.5冷却液温度传感器

在现代汽车中，冷却液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动风扇的运转等。

常见的冷却液温度传感器是热敏电阻式的。

图2-5热敏电阻式冷却液温度传感器

2.2冷却液介质

冷却液是指清洁的软水，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，目前市场上常见的乙二醇型的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、泡沫抑制剂等添加剂进行科学调和而成，达到冬季防冻、夏季防沸、且能防腐蚀、防水垢等作用。

另外，不同种类的冷却液不能够混用，因为有的冷却液以胺为基础，有的冷却液以氮为基础。

若这两种不同配方的冷却液混用，经过循环使用的冷却液会产生白色的结晶体，使冷却液变得像石灰水一样，冷却系统将不能正常散热。

2.2.1冷却介质的功能

（1）防腐蚀功能发动机冷却液在工作中要接触多种金属材料，如果它对金属有腐蚀性，就会影响发动机正常工作，甚至造成事故。

为使发动机冷却液有良好的防腐性，要保持冷却液呈碱性状态，冷却液PH值在7.5～11.0之间为好，超出范围将对金属材料产生不利影响。

合格的防冻液都有一组优良持久的缓蚀剂，通过各种试剂与金属达到一种平衡，在金属表面形成保护膜。

并且可以把循环系统中原有的腐蚀产物与机体剥离下来，防止它继续腐蚀机体。

试验证明，合格的防冻液对金属的腐蚀要比水小50～100倍。

（2）防穴蚀功能穴蚀是腐蚀的一种，它的腐蚀原理是由无数个气泡打击金属所致。

穴蚀在发动机里破坏性极大，穴蚀主要有两个位置，一个是在缸套的外部，即缸套与防冻液的接触面上;另一是循环水泵泵体上。

如果拆开水泵发现泵体上有很多麻点，这就是穴蚀的现象。

穴蚀是冷却系统的大敌，一种优质的防冻液必须具有优良的防穴蚀能力，以延长发动机的寿命。

（3）高沸点功能驾驶员在运行中最讨厌的一件事就是水箱开锅，有的驾驶员还因此被烫伤。

一种优质的防冻液应具备良好的防开锅性能，这就要求它有一个高的沸点。

现在防冻液的沸点一般要大于105℃。

所以合格的防冻液比水难开锅，如果使用的防冻液开锅，要认真的检查一下机械方面的故障，如水泵是否正常工作，节温器是否灵敏等。

（4）不产生水垢，不起泡沫水垢对发动机冷却系统的散热效果影响很大，在水箱内产生水垢，会影响散热器的散热效果，导致水温升高开锅。

试验表明，水垢的导热性比铸铁差得多，比铝就差得更多。

所以，冷却液在工作中，应不产生水垢。

发动机冷却液如果产生气泡，不仅会降低传热性，加剧气蚀，同时还会造成冷却液溢流而损失。

所以冷却液的防垢和抑制泡沫功能也很重要。

许多驾驶员在夏季将防冻液放掉而加人自来水，自来水中有许多的矿物质，在加热蒸发后，这些矿物质结成水垢沉积在金属表面。

水垢形成后，使导热效果不良。

它危害的是缸套外壁。

由于燃烧产生的热不能及时传给冷却液，使缸套温度升高，缸套与活塞的配件调整间隙不当，造成缸套与气环的擦伤磨损，严重时会将活塞卡死，对发动机有致命的危害。

（5）防冻功能一种防冻液具备防冻功能是理所当然的，防冻液的冰点是可以调整的，这是按不同地方、不同的使用温度确定的，用乙二醇配制的冷却液最低可在-70℃的环境下使用。

市场上销售的冷却液中乙二醇的浓度一般保持在33～50%之间，也就是冰点在-20℃～-45℃之间。

车主在选购时以满足使用要求为标准即可。

2.2.2冷却介质的类型

主要类型有：

酒精—水型，甘油—水型及乙二醇—水型。

（1）酒精—水型冷却液优点是流动性好，价格便宜，配制简单。

但是酒精的沸点低，仅为78.4℃，蒸发损失大，易燃，蒸发后冰点升高。

（2）甘油—水型冷却液甘油的沸点高，挥发损失小。

甘油的冰点为—17℃。

但与水混合后冰点可以降低，最低可达—46.5℃。

但甘油降低冰点的效率降低，使用时不经济。

（3）乙二醇—水型冷却液这种冷却液沸点高，挥发损失小，使用周期长，使用中要及时补充蒸发掉的水。

并点低，最低可达—68℃。

缺点是乙二醇有毒，配制时须注意。

乙二醇在使用中易氧化生成酸性物质，对冷却系有腐蚀作用。

因此在配制时，必须加入一定量的防腐蚀添加剂。

3冷却系统的维护与保养

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。

3.1冷却系统的维护

3.1.1检查冷却液

日常使用中，检查冷却液液面高度应在发动机处于正常的工作温度下进行，检查时只需打开发动机前盖。

观察膨胀水箱内的液面高度即可。

正常的液面应位于min（最低液面）至max（最高液面）标记之间及时关注自动液位报警装备。

膨胀水箱内装有自动液位报警装置。

当液面过低时，位于仪表盘中的冷却液温度/液面警告灯会连续闪烁。

这时，应及时到汽车特约维修站进行专业检查与维修。

添加冷却液的标准做法：

当液面低于min（最低液面）标记时，应及时至汽车特约维修站添加冷却液。

如遇特殊情况，必须自行处理，切记不要在热车状态下打开膨胀水箱盖，以免被烫伤。

正确的做法是首先熄火然后等发动机自然冷却后，将冷却液膨胀罐盖沿逆时针方向旋转一圈，待系统内压力降低后方可取下储液罐盖，添加冷却液。

添加冷却液时，注意切勿使液面超过储液罐的最高标记，否则，热态时冷却液将会溢出。

添加完冷却液后，一定要将罐盖拧紧，以防泄漏。

3.1.2冷却液使用注意事项

冷却液及其添加剂均为有毒物质，切勿接触，并置于安全场所；冷却液的使用浓度（体积分数）为40%-60%；放出的冷却液不宜再使用，应严格按有关法规处理废弃的冷却液；凡更换缸盖、缸垫、散热器时，必须更换冷却液；发动机热态时，冷却系内仍处于高温高压状态。

因此，此时切勿打开散热器盖以防烫伤；发现冷却液大量损耗，则必须待发动机处于冷态时，方可添加冷却液，以免损坏发动机；紧急情况下，若全部加入纯水，在低温地区则须尽快按规定添加冷却液添加剂，使冷却液浓度恢复正常状态以防止结冰造成零件损坏；冬季来临前应检查一下冷却液浓度，并按规定调配浓度，保证冷却液具有足够的防冻能力。

3.1.3清洗冷却系

（1）简单清洗。

洗涤时，应放净旧冷却液，将发动机冷却系加满清洁水（自来水），起动发动机运转5min后放出。

放出的水若比较污浊，应重复上述步骤直至水清为止。

（2）彻底清洗。

当发动机散热性能不好、发动机冷却系水垢过多时，可使用专用的散热器清洗剂进行清洗。

冷却系洗涤步骤如下：

a．起动发动机，使其温度达到正常的工作温度后，停止发动机转动并放净冷却液，将混有清洗剂的清洗液加入到冷却系中。

起动发动机，使发动机温度达到正常工作温度并怠速运转2O-30min，然后使发动机停止转动，放出清洗液。

b．用清洁的水冲洗冷却系5min后将发动机内注满清洁的水，再起动发动机使其运转10min后放出即可。

如果排出的液体较脏，应继续用清水反复清洗直到放出清水为止。

c．清洗冷却系时，如果发动机温度低于正常温度（85℃），则节温器阀不能打开，清洗液只做小循环，并不在散热器和缸体水套中循环。

所以，必须保持在正常温度。

d．在清洗冷却系后，应再次检查散热器冷却液情况。

如果发现散热器口有气泡出现，说明冷却系内混有空气。

常见的原因是气缸内的气体进入冷却系，应到维修厂排除故障。

3.2气缸水套

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，气缸水套将发挥降温的作用。

在发动机中，水和油的管道是泾渭分明、互不干涉的，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，以防对发动机的润滑和冷却造成影响，损坏发动机，这要引起车主的高度重视。

3.3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，因为节温器控制大小循环的开启与关闭。

小循环时节温器关闭，水路直接在水泵和发动机缸体间流动，不流经散热片。

这样就会保持发动机的温度，这在北方的冬天显得由为重要。

但是南方也同样重要，因为发动机正常工作的温度是90℃，拆掉节温器就会使发动机的工作温度无法保持正常，从而会增大油耗减小功率。

节温器的最大作用也是最重要的作用是它会使发动机的大小循环同时打开。

当水温高时节温器开启，注意只是开启，它的开启是有限度的，并不是拆除时的状态，这样就会使冷却水既流经大循环又流经小循环。

水流充分地流经发动机缸体而又流向散热片。

这样才是最有效的散热。

拆掉节温器后由于大循环的水路畅通所以很少流向小循环，这样就说明了一个重要的问题，就是节温器还有减少大循环的流量，从而平衡大小循环流量的作用。

所以拆掉节温器反而不利于散热，拆掉节温器的发动机就会冬天不热夏天高温。

特别是电喷发动机，因为节温器可起到快速暖机的作用，如果水温过低，会导致油耗增加，冷启动时还会加剧磨损，影响排放，发动机功率降低。

因为节温器的作用是根据冷却液的温度自动调节进入散热器的水量，改变水的循环范围，以调节冷却系统的散热能力，保证发动机在合适的温度范围内工作。

3.4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。

现代轿车中，冷却系统的散热水箱与空调系统的冷凝器共用一个电动风扇，装在散热水箱上的冷却液温度传感器把温度信号传给汽车电脑，再由电脑来控制电动风扇的运转与停止，这个电路不受点火开关的控制，即使发动机熄火，但冷却液水温仍高，电动风扇还是运转的，也许发动机熄火，风扇停转后水温又上升到风扇运转温度时，电动风扇还会自动运转，所以在维修时应注意安全。

3.5夏季保养

3.5.1确保冷却系统效能良好

在进入夏季以前，应对冷却系统各部件进行彻底的清洗、紧固和润滑。

（1）清洗冷却系水垢：

缸盖与缸体之间、水套内或散热器内的水垢都要尽可能地清除干净。

以提高散热效能。

（2）检查水泵—风扇传动皮带：

经长期使用后，皮带会产生疲劳、变形。

更换皮带时，要注意型号和长度，并正确调整其松紧度。

夏季高温下工作时，风扇皮带的张紧度易下降，造成皮带打滑。

使传动损失加大，而且皮带易损坏。

因此，夏季冷车调整风扇皮带时，其张紧度要比标准值略高一点。

（3）检查水泵：

判定水泵的技术状况可就车进行。

起动发动机，如水泵溢水孔有水渗出，说明水封已经损坏，同时应查听有无异响；发动机熄火后，用手扳动风扇叶片，查看皮带轮与水泵轴的配合情况，稍有间隙感为正常。

（4）清洗、检查节温器：

节温器是用来调节发动机冷却液温度的重要部件，不可随意拆除不用。

清洗时，可将节温器放入10%的碱溶液中，用毛刷清洗水垢等污物，再用清水清洗干净。

测定节温器主阀门开启和完全开启的温度（标准值分别为68℃～78℃、80℃～85℃），如达不到规定要求应予以更换。

（5）检查散热器胶管：

散热器胶管的耐热性比较差，容易早期损，从而影响供水量，引起发动机温升过高。

3.5.2时刻关注冷却液温度

在确保发动机冷却温度的同时，应防止发动机过热，要时刻注意水温表的读数，达到90℃以上时必须采取措施。

（1）温度过高时可选择阴凉处（在高速公路上行驶时可选择就近的服务区）停车并以怠速降温，注意不要即刻熄火，以防止发动机内部过热而造成“拉缸”事故。

待温度降下来后，应检查冷却液量和风扇传动皮带的张力。

（2