汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)_圖文

1、吉林省經濟管理干部學院吉林經濟職業(yè)技術學院2010-2011學年第二學期課 程 設 計項目類別： 汽車電子控制技術 設計題目：汽油發(fā)動機冷卻系統(tǒng) 班 級 ： 09汽車服務與營銷2 學 號 ： 09011102005 姓 名 ： 荊 佳 彬 指導教師： 楊 衛(wèi) 輝 設計日期：2011年6月 27 日2011年7月 8日設計目標隨著發(fā)動機采用采用更加緊湊的設計和具有更大的比功率，發(fā)動機產生的廢熱密度也隨之明顯增大。一些關鍵區(qū)域，如排氣門周圍散熱問題需優(yōu)先考慮，冷卻系統(tǒng)即便出現小的故障也可能在這樣的區(qū)域造成災滅性的后果。發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的散熱能力一般應滿足發(fā)動機滿負荷時的散熱需求，因為此時發(fā)動機產生熱

2、量最大，然而，在部分負荷時，冷卻系統(tǒng)會發(fā)生功率損失，水泵所提供的冷卻液流量超過所需的流量。我們希望發(fā)動機冷啟動時間盡可能短。因為發(fā)動機怠速時排放的污染較多，油耗也大。冷卻系統(tǒng)的結構對發(fā)動機的冷啟動時間有較大的影響。本次課程設計論述了冷卻系統(tǒng)的作用、組成、主要構造、工作原理、日常維護、故障的檢測步驟和排除方法，同時論述了冷卻系統(tǒng)系統(tǒng)化、模塊化設計方法，以及冷卻系統(tǒng)的智能控制，并舉例做出簡單介紹。目標描述水冷卻系統(tǒng)一般由散熱器、節(jié)溫器、水泵、水道、風扇等組成。散熱器負責循環(huán)水的冷卻，它的水管和散熱片多用鋁材制成，鋁制水管做成扁平形狀，散熱片帶波紋狀，注重散熱性能，安裝方向垂直于空氣流動的方向，盡量

3、做到風阻要小，冷卻效率要高。散熱器又分為橫流式和垂直流動兩種，空調冷凝器通常與其裝在一起。因此在設計過程中，要對發(fā)動機的散熱器，節(jié)溫器，水泵，水道風扇等進行常見故障的分析與排除。最后解決問題設計過程如果一臺發(fā)動機,冷卻系統(tǒng)的維修率一直居高不下,往往會引起發(fā)動機其他構件損壞,特別是隨著車輛行駛里程的增加,冷卻系統(tǒng)的工作效率逐漸下降,對發(fā)動機的整體工作能力產生較大影響,冷卻系統(tǒng)的重要性在于維護發(fā)動機常溫下工作,尤如人體的皮膚汗腺,如果有一天,人體的汗腺不能正常工作,那么身體內的熱量將無法散去,輕則產生中暑,重則休克。冷卻系統(tǒng)的作用冷卻系統(tǒng)的功用是帶走引擎因燃燒所產生的熱量，使引擎維持在正常的運轉溫

4、度范圍內。引擎依照冷卻的方式可分為氣冷式引擎及水冷式引擎，氣冷式引擎是靠引擎帶動風扇及車輛行駛時的氣流來冷卻引擎；水冷式引擎則是靠冷卻水在引擎中循環(huán)來冷卻引擎。不論采何種方式冷卻，正常的冷卻系統(tǒng)必須確保引擎在各樣行駛環(huán)境都不致過熱。冷卻系統(tǒng)的組成水冷卻系統(tǒng)一般由散熱器、節(jié)溫器、水泵、水道、風扇等組成。散熱器負責循環(huán)水的冷卻，它的水管和散熱片多用鋁材制成，鋁制水管做成扁平形狀，散熱片帶波紋狀，注重散熱性能，安裝方向垂直于空氣流動的方向，盡量做到風阻要小，冷卻效率要高。散熱器又分為橫流式和垂直流動兩種，空調冷凝器通常與其裝在一起。水泵和節(jié)溫器發(fā)動機是由冷卻液的循環(huán)來實現的，強制冷卻液循環(huán)的部件是水

5、泵，它由曲軸皮帶帶動，推動冷卻液在整個系統(tǒng)內循環(huán)。目前最先進的水泵是寶馬新一代直六發(fā)動機上采用的電動水泵，它能精確的控制水泵的轉速，并有效的減少了對輸出功率的損耗。這些冷卻液對發(fā)動機的冷卻，要根據發(fā)動機的工作情況而隨時調節(jié)。當發(fā)動機溫度低的時候，冷卻液就在發(fā)動機本身內部做小循環(huán)，當發(fā)動機溫度高的時候，冷卻液就在發(fā)動機散熱器之間做大循環(huán)。實現冷卻液做不同循環(huán)的控制部件是節(jié)溫器?？梢詫⒐?jié)溫器看作一個閥門，其原理是利用可隨溫度伸縮的材料（石蠟或乙醚之類的材料）做開關閥門，當水溫高時材料膨脹頂開閥門，冷卻液進行大循環(huán)，當水溫低時材料收縮關閉閥門，冷卻液小循環(huán)?？諝獾牧鲃訛榱颂岣呱崞鞯睦鋮s能力，在散熱

6、器后面安裝風扇強制通風。以前的轎車散熱器風扇是由曲軸皮帶直接帶動的，發(fā)動機啟動它就要轉，不能視發(fā)動機溫度變化而變化，為了調節(jié)散熱器的冷卻力，要在散熱器上裝上活動百頁窗以控制風力進入?，F在已經普遍使用風扇電磁離合器或者電子風扇，當水溫比較低時離合器與轉軸分離，風扇不動，當水溫比較高時由溫度傳感器接通電源，使離合器與轉軸接合，風扇轉動。同樣，電子風扇由電動機直接帶動，由溫度傳感器控制電動機運轉。這兩種形式的散熱器電扇運轉實際上都由溫度傳感器控制。散熱器散熱器兼作儲水及散熱作用，再此之上還裝有膨脹水箱。因為單純依賴散熱器有幾個缺點，一是水泵吸水一側因壓力低而容易沸騰，水泵的葉輪容易穴蝕；二是氣水分離

7、會產生氣阻；三是溫度高冷卻液容易沸騰。因此設計師就加裝了膨脹水箱，它的上下兩根水管分別與散熱器上部和水泵進水口聯接，防止上述問題的產生。冷卻介質雖然我們稱其為水冷但冷卻介質并不是單純的水，而是由水、防凍液和各種專門用途的防腐劑組成的混合物，也稱為冷卻液。這些冷卻液中的防凍液含量占30%50%，提高了液體的凝固點，防止在低溫下結冰而損壞發(fā)動機。整個冷卻系統(tǒng)并不與大氣相通，相當于高壓鍋的作用，水箱蓋則相當于高壓閥，一般情況下，轎車冷卻液的允許工作溫度可達攝氏120度，提高傳熱能冷卻系統(tǒng)的構造及維護汽車發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)是保持發(fā)動機正常工作的重要部件，如果發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的維修率很高，就會引起發(fā)動機其他

8、部件的損壞，使發(fā)動機的整體工作能力受到影響，因此，汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的維護與保養(yǎng)就顯得尤為重要，那么，怎樣才能使汽車發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)保持良好的狀態(tài)呢？馳耐普的汽車美容養(yǎng)護專家告訴我們，正確堆護發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)，首先應了解常用的水冷式發(fā)動機的主要部件：第一、冷卻液，冷卻液指清潔的軟水，不是什么水都可以當作冷卻液的，越嬌貴的車對水質的要求越高。比如，清澈的泉水，雖然清澈，看起來也干凈，但泉水中含有大量的礦物質，如果加入發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)中，就會產生大量的水垢，影響冷卻系統(tǒng)正常作用的發(fā)揮，可見，冷卻液水質的好壞是相當重要的，國際上普遍使用的乙二醇型冷卻液是在軟化水中按比例添加防凍劑乙二醇，配以適量的金

9、屬緩蝕劑、阻垢劑等添加劑進行科學調和，達到冬季防凍、夏季防沸、且能防腐蝕、防水垢等作用。1、防凍。用乙二醇配制的冷卻液最低可在-70環(huán)境下使用。市場上銷售的冷卻液，乙二醇濃度一般保持在3350之間，也就是冰點在-20-45之間，往往根據不同地域的實際需要合理選擇，以滿足使用要求。2、防沸。加到水中的乙二醇會改變冷卻液的沸點。乙二醇濃度越高，冷卻液的沸點也就越高，-20時冷卻液的沸點為104.5，而-50時沸點達到108.5。如果冷卻系統(tǒng)采用壓力蓋，冷卻液的實際沸點會更高，即使在炎熱的夏天，也能有效的防止冷卻液“開鍋”。3、防腐。冷卻液最主要的功能是防腐蝕。腐蝕是一種化學、電化學和浸蝕作用，逐步

10、破壞冷卻系統(tǒng)內的金屬表面，嚴重時可使冷卻系統(tǒng)的壁穿孔，引起冷卻液漏失，導致發(fā)動機損壞。使用去離子水及適當的添加劑能防止各種腐蝕的出現。4、防銹。銹蝕是由于冷卻系統(tǒng)內的氧化作用造成的。熱量和濕氣使銹蝕的過程加速。銹蝕留下的殘余物會阻塞冷卻系統(tǒng)，加速磨損和降低熱傳導的效率。冷卻液中的添加劑有助于防止冷卻系統(tǒng)通道內銹蝕的出現。5、防垢。水源中所含的各種雜質，其中包括金屬離子、無機鹽等，決定了結垢和沉淀的形成，會大大地降低冷卻系統(tǒng)的導熱效率，在許多情況下會對發(fā)動機造成嚴重損害。冷卻液所使用的去離子水，可以避免結垢和沉淀的形成，從而保護發(fā)動機。第二、汽缸水套，它相當于發(fā)動機燃燒室周圍的水道，當發(fā)動機產生

11、大量的熱時，汽缸水套將發(fā)揮降溫的作用在發(fā)動機中，水和油的管道涇渭分明、互不干涉，如果發(fā)現冷卻液中有油，就說明水路和油路發(fā)生了穿孔現象，一旦出現這種情況，水溫表的水溫會急劇上升，這時一定要及時采取措施。第三、散熱水箱和冷卻風扇，散熱水箱從外觀看狀似蜂窩，做成這種形狀是為了增加水箱的散熱面積，以增強散熱效果；冷卻風扇有在正面安裝的，也有在側面安裝的，汽車在高速行駛過程中，冷卻風扇將外面的空氣吸引進來，利用自然風，起到冷卻的作用。冷卻系和空調冷凝器共同的風扇是直流永磁電動機風扇，用裝在散熱器上的溫度控制開關來控制，當散熱器中冷卻液溫度下降至93-98時風扇停轉。由于電動風扇的電源不受點火開關的控制，

12、因此發(fā)動機熄火后，散熱器中液溫若高于88-93，電動風扇運轉是不正常的。如果低于88時風扇仍轉，則是不正常的；而溫度高于98時，仍不轉也是不正常的。當溫度高于105時，溫控開關高溫部分接通，電源接通電動機便高速運轉；當溫度達到120時，冷卻水溫過高，報警指示燈閃亮，為風扇有故障或冷卻液不足。如電動機風扇不轉，先檢查和更換熔斷絲，或檢修溫控開關，必要時再查看電風扇有無損壞。第四、冷卻水泵和節(jié)溫器，冷卻液在冷卻系統(tǒng)中的流動，主要依靠冷卻水泵的動力；節(jié)溫器能感知發(fā)動機的工作溫度，低溫時，它封住水套中的水，令其在水套內流動，當達到一定溫度時再打開，讓水經過散熱水箱，發(fā)揮散熱作用。這里值得說明的是，切勿

13、將節(jié)溫器摘掉，否則會導致發(fā)動機過冷而難以啟動。正確維護發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)，應了解經常出現的幾種冷卻系統(tǒng)故障：  1、由于冷卻液水質不好，水箱中經常會出現銹污和水垢，它們積聚在水箱通道結合處、彎角處，阻礙水流暢通，造成散熱不良，如果出現這種情況，應及時清洗干凈，日常加水時，盡量加清潔軟水，如果用除垢防銹液，養(yǎng)護效果會更好，這里給您推薦馳耐普的S-510冷卻系快速除垢劑，它可以迅速溶解冷卻系統(tǒng)中形成的水垢、油泥和銹皮，恢復冷卻系統(tǒng)的功能，使冷卻液循環(huán)順暢，防止過熱、開鍋而引發(fā)的發(fā)動機損壞及動力不足；另外，馳耐普的S-520冷卻系防銹潤滑劑也是一款不錯的產品，它能防止冷卻系統(tǒng)銹蝕和腐蝕，有效

14、抑制水垢生成，潤滑水泵、節(jié)溫器，消除水泵異響，保護銅、鋁、錫和其它金屬部件，延長水箱壽命，防止水箱開鍋，使發(fā)動機在正常溫度下工作。維護時清除冷卻系水垢措施:可采用2%苛性鈉水溶液加入冷卻系統(tǒng)，使汽車行駛一天后全部放出，再用清水沖洗；然后再加入同樣苛性鈉溶液，使用一天后放凈，最后用清水沖凈即可。也可在冷卻系統(tǒng)中加滿清水后，從膨脹箱的加水口加入1kg蘇打，讓汽車行駛一天放凈后，使發(fā)動機低速運行，并不斷從加水口加入清水，即可徹底清除水垢。2、漏水，只要是流體，都有泄漏的可能，汽缸水套中的水一旦發(fā)生泄漏，水溫表的水溫就會急劇上升，出現這種情況，您一定要及時采取必要的措施，以免發(fā)生不必要的麻煩，這里給您

15、介紹馳耐普的S-530冷卻系止漏劑，它對于冷卻系統(tǒng)的修復和保護作用等同于“99超強修復劑”和“S-201”，對于發(fā)動機的修復和保護，對于阻止水箱、散熱器、水泵、節(jié)溫器等部件的滲漏是獨到的，它可與任何冷卻液相融使用，并可減緩冷卻系統(tǒng)雜質的產生。  總的來講，冷卻系統(tǒng)還有很多故障，不能一一列舉。一般情況下，各位車主應遵循這樣一個原則，車輛每行駛1000千米，就應查看一下發(fā)動機的工作情況。另外，汽車剛停車時，不可立即打開水箱蓋，以免出現燙傷的情況。冷卻系統(tǒng)的工作原理冷卻系的功用就是使發(fā)動機在任何工況下都得到適度的冷卻,從而保持在適宜的溫度(冷卻液溫度下工作。夏利TJ376Q型發(fā)動機采用閉式

16、強制循環(huán)水冷卻系,其組成如圖所示。圖1-1 發(fā)動機的冷卻系(A 冷卻系的布置示意圖;(b發(fā)動機機體內的水套l-風扇;2-散熱器;3-散熱器出水管;4-水泵;5-節(jié)溫器;6-進氣管；7-風扇電機控制開關;8-空閥散熱器進水管;9-旁通軟管;10-蓄電池;11-點火開關;12-膨脹水箱;13-空調散熱器出水管;14-散熱器進水管;l5風扇電機;I6-進氣管底部水套；17-氣缸蓋水套;l8-氣缸體水套;(B A-到空調散熱器去;B-由空調散熱器來  當發(fā)動機工作時,在水泵4的作用下,進入水泵4中的冷卻液被壓入缸體水套l8中,并進入缸蓋水套l7中,然后經缸蓋側向水道進入進氣管底部的水套16中

17、,對進氣管6進行加熱,以促進其中的混合氣中的汽油蒸發(fā)、混合。在進氣管6的后端裝有節(jié)溫器5,在冷卻液溫度低于82時,節(jié)溫器閥門關閉,冷卻液僅經空調散熱器進水管8、空調散熱器、空調散熱器出水管l3流入散熱器出水管3。如果空調暖風開關處于關閉,冷卻液則不流經空調散熱器,而直接由空調散熱器進水管8經旁通管9流進散熱器出水管3,最后進入水泵4,即進行小循環(huán);在冷卻液溫度高于82時,節(jié)溫器閥門打開,冷卻液除進行上述小循環(huán)外,還經散熱器進水管8流入散熱器2中冷卻降溫,再沿散熱器出水管3流入水泵4,即進行大循環(huán)。冷卻液如此不斷地循環(huán)流動,就使得發(fā)動機能在適宜的溫度下進行工作。冷卻液的循環(huán)路線如圖2-2所示。圖

18、2-2  冷卻液循環(huán)路線示意圖圖3-3  散熱器蓋（A）壓力閥打開；（B）真空閥打開1-溢流管；2-壓力閥彈簧；3-壓力閥；4-散熱器加水口；5-真空閥冷卻系統(tǒng)的特點傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)的作用是可靠地保護發(fā)動機，而還應具有改善燃料經濟性和降低排放的作用。為此，現代冷卻系統(tǒng)要綜合考慮下面的因素：發(fā)動機內部的摩擦損失；冷卻系統(tǒng)水泵的功率；燃燒邊界條件，如燃燒室溫度、充量密度、充量溫度。 先進的冷卻系統(tǒng)采用系統(tǒng)化、模塊化設計方法，統(tǒng)籌考慮每項影響因素，使冷卻系統(tǒng)既保證發(fā)動機正常工作，又提高發(fā)動機效率和減少排放。溫度設定點發(fā)動機工作溫度的極限值取決于排氣門周圍區(qū)域最高溫度。最理想的情況是按

19、金屬溫度而不是冷卻液溫度控制冷卻系統(tǒng)，這樣才能更好地保護發(fā)動機。由于冷卻系統(tǒng)設定的冷卻溫度是以滿負荷時最大散熱率為基礎，因此，發(fā)動機和冷卻系統(tǒng)在部分負荷時處于不太理想狀態(tài)，如市區(qū)行駛和低速行駛時，會產生高油耗和排放。 通過改變冷卻液溫度設定點可改善發(fā)動機和冷卻系統(tǒng)在部分負荷時的性能。根據排氣門周圍區(qū)域溫度極限值，可升高或降低冷卻液或金屬溫度設定點。升高或降低溫度點都各有特點，這取決于希望達到的目的。 提高溫度設定點 提高工作溫度設定點是一種比較受歡迎的方法。提高溫度有許多優(yōu)點，它直接影響發(fā)動機損耗和冷卻系統(tǒng)的效果以及發(fā)動機排放物的形成。提高工作溫度將提高發(fā)動機機油溫度，降低發(fā)動機摩擦磨損，降低

20、發(fā)動機燃油消耗。 研究表明，發(fā)動機工作溫度對摩擦損失有很大影響。將冷卻液排出溫度提高到150，使氣缸溫度升高到195，油耗則下降4%-6%。將冷卻液溫度保持在90-115范圍內，使發(fā)動機機油的最高溫度為140，則油耗在部分負荷時下降10%。 提高工作溫度也明顯影響冷卻系統(tǒng)的效能。提高冷卻液或金屬溫度會改善發(fā)動機和散熱氣熱傳遞傳遞的效果，降低冷卻液的流速，減小水泵的額定功率，從而降低發(fā)動機的功率消耗。此外，可采用不同的方式，進一步減小冷卻液的流速。 降低溫度設定點 降低冷卻系統(tǒng)的工作溫度可提高發(fā)動機充氣效率，降低進氣溫度。這對燃燒過程、燃油效率及排放有利。降低溫度設定點可以節(jié)省發(fā)動機運行成本，提

21、高部件使用壽命。 研究表明，若氣缸蓋溫度降低到50，點火提前角可提前3A而不發(fā)生爆震，充氣效率提高2%，發(fā)動機工作特性改善，有助于優(yōu)化壓縮比和參數選擇，取得更好的燃油效率和排放性能。冷卻系統(tǒng)的檢修常見引起發(fā)動機過熱的原因有:冷卻空氣流量減少(如散熱器阻塞等；散熱風扇不工作；低速上坡，環(huán)境溫度過高；V型皮帶過松，轉動效率差；以及缸體有水垢，節(jié)溫器失效，水泵損壞，熱敏開關失靈等。為防止冷卻液溫度過高，在使用中必須保持散熱器和水套清潔、冷卻液數量充足、風扇皮帶張緊適當，以防發(fā)動機在負荷工作時間過長。必須注意以下要點:1.保持冷卻系(尤其散熱器外部和內部清潔，是提高散熱效能的重要條件。散熱器外部沾有泥

22、污或碰撞變形，均合影響風量流通，使冷卻液溫度過高，必要時清洗或修復。2.按規(guī)定使用防凍冷卻液，保持冷卻液數量充足。正確的冷卻液液面高度:當發(fā)動機處于冷態(tài)時，冷卻液液面在膨脹箱內，位于最高和最低標志之間。膨脹箱內裝有自動液位報警傳感器，當箱內液面過低時、位于儀表板上的冷卻液溫度報警燈問爍，應及時予以添加。3.應保持風扇皮帶張緊力適當，風扇正常工作。皮帶過松影響水循環(huán)，加劇其磨損；過緊易損壞軸承。4.熱敏開關連接良好，若有松動會影響風扇換檔變速及正常運轉；如果發(fā)現冷卻系溢水，應及時檢查節(jié)溫器技術狀況。5.防止發(fā)動機大負荷、長時間工作，以免水溫過高；上坡及時換檔，減輕負荷。汽車長時間坡道行駛、擋住低

23、或是環(huán)境溫度較高時，應注意散熱。更換冷卻液時，將儀表板的暖風開關撥至右端使暖風控制閥全開，拆下冷卻液膨脹箱蓋，松開水泵口軟管夾箍，拉出冷卻液軟管，放出冷卻液后再將軟管夾箍擰緊。在膨脹箱中加入冷卻液，直到液面高度與最高標志齊平為止。擰緊膨脹箱蓋。啟動發(fā)動機，直到風扇運轉，將發(fā)動機熄火，檢查冷卻液高度，必要時補充。膨脹箱內冷卻液不能注滿，加注1/2即可，一般使用2年左右更換一次。冷卻系統(tǒng)智能控制系統(tǒng)由于汽車運行過程中產生強烈的振動、熱輻射和電磁干擾，因此對該系統(tǒng)電路有特殊要求：1.電路要有較高的抗振動能力，以適應不同路況、車況的要求。提高系統(tǒng)整體的可靠性和穩(wěn)定性。2.電路應采取有效的防護隔離措施，

24、以提高其抗干擾能力。系統(tǒng)組成該系統(tǒng)由電控冷卻風扇、電控節(jié)溫器、電控導風板、微控制機構組成。電控冷卻風扇由電動機驅動；電控節(jié)溫器利用電加熱引起雙金屬片變形，由雙金屬片變形帶動節(jié)溫閥旋轉運動，來改變大小循環(huán)；電控導風板由雙向電動機通過傳動機構使之打開或關閉；微控制機構是利用89C51開發(fā)的單片機控制系統(tǒng)。 控制系統(tǒng)工作原理由溫度傳感器感受發(fā)動機水溫的變化，同時把溫度信號轉變?yōu)橥涑煞幢汝P系的電壓模擬信號。這些信號經過處理(電容器低通濾波、校正和電壓跟隨器耦合送入A/D轉換器(ADC0809中INO信號通道。由A/D轉換器把采集來的模擬電壓信號轉換為數字信號并讀入單片機，89C510單片機89C51根據不同的輸入信號分析處理去控制驅動電路，實現對節(jié)溫器繼電器、導風板繼電器和風扇繼電器的控制。即可實現對發(fā)動機冷卻能力的智能控制。系統(tǒng)控制過程當發(fā)動機預熱時(發(fā)動機水溫(70，單片機根據檢測來的溫度數據處理分析向執(zhí)行元件發(fā)出控制信號，使其完成如下操作。a.電控冷卻風扇不工作；b.電控導風板關閉狀態(tài)；c.電控節(jié)溫器處于小循環(huán)狀態(tài)。由于導風板關閉，冷卻風扇不工作，以至冷卻空氣不能進入散熱器；同時節(jié)溫器處于小循環(huán)(加熱電阻絲通電，發(fā)動機水溫上升很快。當水溫升至75，單片機根據檢測來的溫度數據處理分