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汽车发动机论文

编号

江西现代职业技术学院

机械学院汽车工程系

毕

业

论

文

课题名称:

发动机冷却系统的故障分析与检修

姓名:

熊张凡

学号:

130629100223

专业:

汽车电子技术

班级:

13汽电中锐2班

指导老师:

袁晓云

二0一五年

摘要

冷却系统，是汽车不可或缺的一个组成部分。

由于汽车的长期使用，可能会让冷却系统因为过度疲劳而出现故障。

文章述说通过对汽车冷却系统的认识，将对冷却系统的常见故障进行诊断。

又根据不同车型的具体故障进行彻底的故障原因分析及排除。

关键词:

冷却系统；常见故障；案例分析；

1.3冷却系统的功用3

1.4冷却系统的工作原理3

发动机冷却系统的故障分析与检修

第一章冷却系统基础认知

1.1冷却系统的类型

液冷和风冷。

液冷液冷汽车的冷却系统通过发动机中的管道和通路进行液体的循环。

当液体流经高温发动机时会吸收热量，从而降低发动机的温度。

液体流过发动机后，转而流向热交换器（或散热器），液体中的热量通过热交换器散发到空气中。

风冷某些早期的汽车采用风冷技术，但现代的汽车几乎不使用这种方法了。

这种冷却方法不是在发动机中进行液体循环，而是通过发动机缸体表面附着的铝片对气缸进行散热。

一个功率强大的风扇向这些铝片吹风，使其向空气中散热，从而达到冷却发动机的目的。

因为大多数汽车采用的是液冷，管道系统汽车中的冷却系统中有大量管道。

1.2冷却系统的组成

1.冷却液

冷却液又称防冻液，是由防冻添加剂及防止金属产生锈蚀的添加剂和水组成的液体。

它需要具有防冻性、防蚀性，热传导性和不变质的性能。

现在经常使用乙二醇为主要成分，加有防腐蚀添加及水的防冻液。

2.节温器

节温器是控制冷却液流动路径的阀门。

是一种自动调温装置，通常含有感温组件，借着热胀或冷缩来开启、关掉空气、气体或液体的流动。

3.水泵

水泵的作用是对冷却液加压，保证其在冷却系中循环流动。

4.散热器

由进水室、出水室及散热器芯等三部分构成。

冷却液在散热器芯内流动，空气在散热器芯外通过。

热的冷却液由于向空气散热而变冷，冷空气则因为吸收冷却液散出的热量而升温，所以散热器是一个热交换器。

；功用是散发热量，冷却水在水套中吸收热量，流到散热器后热量散去，再回到水套内循环，达到调温。

5.风扇

正常行驶中，高速气流已足以散热，风扇一般不会在这时候工作;但在慢速和原地运行时，风扇就可能转动来助散热器散热。

风扇的起动由水温感应器控制。

6.水套

水套指汽缸体和汽缸盖的内外壳间之空间，冷却液即在其间循环。

7.水温感应器

水温感应器其实是一个温度开关，当发动机进水温度超出90℃以上，水温感应器将接通风扇电路。

如果循环正常，而温度升高时，风扇不转，水温感应器和风扇本身就需要检查。

8.补偿水桶

当冷却液受热膨胀时，部分冷却液流入补偿水桶；而当冷却液降温时，部分冷却液又被吸回散热器，所以冷却液不会溢失。

1.3冷却系统的功用

冷却系统的主要工作是将热量散发到空气中以防止发动机过热，但冷却系统还有其他重要作用。

汽车中的发动机在适当的高温状态下运行状况最好。

如果发动机变冷，就会加快组件的磨损，从而使发动机效率降低并且排放出更多污染物。

因此，冷却系统的另一重要作用是使发动机尽快升温，并使其保持恒温。

1.4冷却系统的工作原理

当发动机运转时，水泵随之旋转，提高了冷却液的压力，促使冷却液强制循环。

循环的冷却液带走了发动机缸体、缸套、缸盖等零件的热量；当冷却液温度未达到节温器的开启温度时，冷却液将通过水循环管，直接从水泵重新进入缸体，由于冷却液避免了不必要的冷却，温度将迅速上升。

当冷却液温度达到节温器开启温度，节温器阀门关闭了小循环管的旁通水路，冷却液将穿过节温器流入散热器上水室，热水经风扇吸过的空气流的强制冷却，散失一部分热量。

温度已经下降的冷却液，留到散热器下水室，经水泵在泵入缸体重新参加冷却循环。

当打开车上暖风装置时，在冷却系统压力的作用下，部分热水从缸盖上的出水铜管引出，进入暖风散热器，在暖风机风扇的作用下，流经暖风机散热器水芯的冷却液所带的热量，被暖风机风扇吹出的风带走，热风经过送风管吹到风窗进行除霜或从风门吹出供驾驶室取暖。

由暖风机散热器冷却过的冷却液，经出水管返回水泵进水管，重新参加循环。

如果这些管道当中液体的流动很平稳，则只会直接冷却与管道接触的液体。

从管道中流动的液体传导至管道热量的多少取决于管道和接触管道的液体之间的温度差异。

因此，如果与管道接触的液体得到快速冷却，那么传输的热量会比较少。

通过在管道内制造湍流，混合所有液体，将与管道接触的液体保持高温以吸收更多热量，从而使管道内的全部液体得到有效地利用。

第二章冷却系统的常见故障诊断

2.1冷却液泄漏

故障现象

（1）冷却液消耗过多，需经常补充。

（2）在停车位有水迹，停车后，明显看到有冷却液滴落到地面上。

（3）有时候发现在油底壳内有水。

故障原因

（1）放水开关关闭不严。

（2）水泵水封损坏。

（3）气缸体变形或裂纹。

（4）散热器泄漏。

（5）气缸衬垫烧蚀，冷却液漏到外部或油底壳内。

（6）系统管道老化泄漏或接头松动泄漏。

（7）缸体水堵不严。

（8）湿式缸套阻水圈密封不良。

故障检修方法

（1）采用止漏剂止漏，若严重漏水，则应更换散热器。

（2）若水管龟裂老化，应更换新件。

（3）若开关损坏引起冷却液泄漏，应更换开关。

2.2冷却液温度过高

故障现象

（1）发动机运行过程中，水温表指示超过最高值，或报警灯亮。

（2）散热器有“开锅”现象。

（3）发动机动力下降，加速不良。

（4）汽油机易爆燃和早燃，柴油机易工作粗暴。

故障原因

（1）系统内缺水。

风扇皮带打滑或断裂。

（2）水泵叶轮损伤或水泵轴与叶轮松脱。

（3）节温器失效。

散热器内部堵塞或外部堵塞。

缺机油。

（4）系统内水垢过多。

电控风扇温控开关损坏或风扇电机烧坏。

（5）风扇离合器失效。

点火过早或过晚。

（6）混合气过浓或过稀。

冷却液温度传感器损坏。

（7）气缸衬垫烧穿。

水温表失准。

（8）散热器回水管凹瘪或冻堵。

燃烧室积炭严重。

故障检修方法

（1）及时添加冷却水，若散热器泄漏应进行修补。

（2）调整风扇传动带的松紧度或更换新传动带。

（3）对冷却系统进行清洗，排除水垢。

（4）检修或更换水泵。

（5）检查出水管，如吸瘪应排除，修复散热器散热片。

（6）检修或更换水温表、传感器。

2.3发动机工作温度过低或升温过慢

故障现象

（1）冷却液温度在发动机正常温度（75℃）以下。

（2）发动机在工作中冷却液温度表指针长时间达不到正常位置。

（3）发动机行驶乏力，发动机油耗增加。

故障原因

（1）冷却液温度表或冷却液温度传感器损坏，指示出现错误。

（2）节温器漏装或阀门粘结不能闭合。

（3）风扇离合器或温控开关接合过早。

故障检修方法

（1）环境温度较低时，检查百叶窗是否关闭、是否采取了有效的保温措施。

（2）检查风扇控制装置是否失效。

如果冷却系统装有风扇离合器或装用电动风扇，可在发动机工作温度较低时，通过观察风扇的运转状态来确定风扇控制装置是否失效。

（3）检查节温器是否正常。

在发动机工作温度较低时，通过初试散热器的温度来判断冷却液是否进行大循环，以诊断节温器是否正常。

2.4水套生锈

故障现象

（1）水套上有锈迹

故障原因

（1）水套中有空气。

（2）水温升高。

水温升高，也能加快锈蚀作用。

（3）水内含有矿物盐和其他矿物质，能在水套内加速金属锈蚀。

故障检修方法

（1）检查散热器上水箱水面是否过低，如过低应添加冷却水，保证水箱水面高。

（2）在发动机工作中，要保持冷却系统工作正常，防止冷却水温度过高。

（3）在给水箱添加冷却水时，应加注清洁的软水。

不能直接加入河水或井水。

另外还可以加防锈剂，它的作用是防锈，但不能排斥原有的铁锈。

在加注前要将冷却系统冲洗干净。

第三章案例分析

3.1发动机冷却系故障案例一

车型：

大众迈腾1.8T。

故障现象

车辆行驶途中仪表盘的“STOP”点亮报警，水温表指针在120度，行车电脑显示屏提示“发动机过热”信息。

故障可能原因

（1）冷却液液面过低（冷却系统泄漏）。

（2）电子扇不转。

（3）节温器未在规定温度打开，系统无法进行大循环

（4）水泵损坏，冷却液无法在系统内流动。

（5）发动机个别气缸工作不良，负荷增大。

故障分析与排除

（1）先从外表检查，包括散热器、水泵、气缸体、暖风机水箱、水管，以及橡胶软管和放水开关等，观察其是否有漏水，检查水泵皮带是否太松，风扇叶片是否有损烂。

经外表检查，没有发现漏水部位，水泵皮带处没有过松打滑的现象，风扇叶也没有变形损坏。

（2）检查节温器有否工作不良导致冷却水的水量循环不足，把节温器拆下来，将节温器放在装有水的铁盘上，然后加热，同时把玻璃温度计放在水中测试，观察温度计上的读数与节温气额定开启温度是否相符，升程是否在95℃时＞8mm。

结果当温度计读数为90℃时节温器才开始张开工作，比额定开启温度82℃高了8℃。

所以，就安装了一个新的节温器（额定开启）温度为82℃。

起动发动机并开空调观察水温表的情况，结果水温表的指针略比以前低些，行驶车辆进行路试，经过10min高速行驶，水温表的指针很快就过中线，仍然有冷却水温过高的现象。

（3）对空调冷凝器进行淋水降温，检查水温，虽有好转，但效果仍然不明显，说明与冷凝器散热情况关系不大。

（4）重新检查调整供油系和点火系，结果也收效不大，说明水温过高的现象，主要不是以上的情况所致。

（5）再次起动发动机，开大空调制冷，控制发动机转速，以低速直升到高速运转来观察此时冷却风扇的转速，在发动机冷却水温度超过90℃时，仔细倾听风扇响声和风扇的转速，仍无变化。

将发动机熄火，随即用手拨动风扇叶，较为轻松，与冷车时拨动风扇的感觉相差不大。

风扇离合器是根据发动机冷热状态自动调节冷却强度，使发动机始终保持最佳的热工作的状态。

发动机温度高，风扇转动就快，风量就大；发动机温度低，风扇转动就慢，风量就小。

风扇转速应该是随着发动机的温度升高而提高。

其出现故障必然影响散热器的冷却散热，造成发动机温度过高。

由此可见，水温高是风扇离合器损坏造成风扇工作不良所致。

于是更换了风扇离合器，更换后，风扇的转速能随着温度的升高而加快转动，噪音明显增大，在水温达到95℃时风扇更是全速运转。

（6）通过使用清洗水垢的清洗剂来清洗散热器和缸体、缸盖的水套，将清洗剂加注到冷却水中，经过运转发动机后，再浸泡8h，放出清洗液，发现液体内有不少污垢，证明是散热器、气缸、气缸盖水套内的沉积水垢过多。

经以上修复后试验，水温明显下降，此车在夏季和负荷增大时，再未出现水温高的情况。

车辆回复正常技术状况。

3.2发动机冷却系故障案例二

车型：

丰田卡罗拉1.6L。

故障现象

该车发动机冷却液温度过低，散热风扇1档长转。

故障可能原因

（1）冷却液温度传感器损坏。

（2）节温器故障。

故障分析与排除

（1）使用故障诊断仪进入发动机控制系统检测，发现发动机控制单元有2个故障码：

散热器出口温度传感器信号过高；冷却液温度传感器信号不可靠。

（2）清除故障码，但冷却液温度传感器信号不可靠故障码无法清除。

对冷却液温度传感器进行检查，发现在多种温度下检测，传感器阻值均比标准值要高，于是决定进行替换。

换件后清除故障码试车，散热风扇停止转动，但车辆正常行驶时，冷却液温度依旧偏低。

触摸散热器上下水管，微热，温差不大。

读取数据流发现冷却液温度传感器显示59℃，散热器出口温度传感器显示58℃，说明在更换冷却液温度传感器信号后，2个传感器输出信号正常，电控系统也正常。

（3）拆检冷却液控制机件，即用于发动机冷却控制的节温器。

发现节温器的一个锁卡断裂，使节温器的大循环阀门不能与连接法兰完全密封，节温器一直处在大循环状态，造成冷却液温度偏低。

在更换节温器之后试车，发现故障已经排除。

总结

在发动机冷却系统中，通过对它的组成、功用与工作原理的分析，让我们更好的了解冷却系统；通过一些常见故障，让我们明白了在哪些方面去更好的保养它，使发动机保持“清醒的头脑”，更好的为汽车提供动力；通过对故障案例的介绍、分析，让我们对故障的排除更有针对性。

从而真正知道了发动机冷却系统就是使发动机得到适度的冷却，从而保持发动机在最适合的范围温度内工作。

通过本次毕业设计，巩固了我们学习过的专业知识，也使我们把理论与实践从真正意义上相结合了起来；考验了我们借助互联网络搜集、查阅相关文献资料，和组织材料的综合能力；从中可以自我测验，认识到自己哪方面有欠缺、不足，以便于在日后的学习中得以改进、提高；同时通过使用Office办公软件，也让我们了解到计算机辅助设计（CAD）的智能化和普遍化,有利于提高工作效率。

参考文献

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同济大学出版社，2010.

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人民交通出版社，2002.

[3]李文.车用发动机冷却系统仿真与控制[M].北京：

国防工业出版社，2011.

[4]蔡兴旺.汽车构造与原理[M].北京：

机械工业出版社，2004.

[5]张子波．汽车故障诊断技术．机械工业出版社，2009.

[6]李全利．汽车维修．北京大学出版社，2005.

致谢

感谢江西现代职业技术学院给了我一段美好的大学生活，让我在这里学到了更多的知识，学会了如何去处事待人。

感谢我的论文指导老师袁晓云老师，袁老师在我写论文的过程中为我提供了许多宝贵的建议，指正了论文中的诸多不足，使我的论文得以顺利完成，在此对导师的精心指导表示衷心的感谢。

另外，我还要感谢专业老师们，是你们让我学到了这么多的汽车专业知识，更懂得了如何去堂堂正正做人。

让我在这三年的大学生活中过得那么充实，在此送上我最真挚的祝福。

在三年的大学学习生活中，还有许多老师和同学们给予了我无私的帮助，在此我向他们表示我衷心的感谢。

最后，祝老师们工作顺利！

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