浅析发动机冷却系统维护及发展.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流浅析发动机冷却系统维护及发展.精品文档.毕业设计设计题目 浅析发动机冷却系统维护及发展 学生姓名 xxx 学 号 xxxxxxx 专业班级 车辆工程 指导教师 xxx 专业名称 车辆工程 20 13 年 4 月 16 日目录中文摘要- 1 -英文摘要- 2 -第一章 引 言- 3 -1.1冷却系统概述- 3 -1.2冷却系统工作环境- 3 -第二章 冷却系统的作用与组成- 4 -2.1冷却系统的作用和分类- 4 -2.2冷却系统的组成- 4 -2.2.1水泵- 5 -2.2.2节温器- 5 -2.2.3空气的流动- 6 -2.2.4散热器-

2、6 -2.2.5 冷却风扇- 8 -2.2.6 护风罩- 9 -2.2.7 膨胀水箱- 10 -2.2.8冷却介质- 11 -2.3冷却系统设计计算- 14 -2.3.1 冷却性能基本计算式：- 14 -2.3.2冷却水流量 （kg/h）的算法- 15 -第三章 冷却系统的主要故障及解决方案- 16 -3.1冷却系统主要故障- 16 -3.2冷却系统主要故障的免解体解决方案- 17 -3.2.1高温故障的解决方法- 17 -3.2.2渗漏故障的解决- 17 -3.3冷却系统的维护- 18 -3.3.1检查冷却液- 18 -3.2.2清洗冷却系- 18 -第四章 冷却系统的发展(智能控制)- 1

3、9 -4.1系统组成- 19 -4.2单片机控制系统工作原理- 20 -4.3单片机系统控制过程- 20 -结 论- 21 -谢 辞- 22 -参考文献- 23 -中文摘要浅析发动机冷却系统维护及发展摘 要：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 英文摘要Design of engine cooling systemAbstract: This paper discusses the role of

4、the cooling system, composition, the main structure, working principle, routine maintenance, fault detection and troubleshooting steps, but systematic exposition of the cooling system, modular design, and cooling system, intelligent control, and make a brief example. Keywords: Cooling system Cooling

5、 system maintenance Temperature set point Intelligent control of cooling system第一章 引 言1.1冷却系统概述目前，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

6、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。1.2冷却系统工作环境在汽车发动机工作期间，最高燃烧温度可能高达2500；即使在在怠速或中等转速下，燃烧室的平均温度也在1000。因此，与高温燃气接触的发动机零件被强烈地加热。若不及

7、时将这些高温零件上的过多热量散发掉，则将出现下述各种不良现象：润滑油将由于高温而变质，使发动机零件之间不能保持正常的油膜；受热零件由于过热膨胀过大而破坏正常的间隙；温度过高促使金属材料的力学性能下降，以致承受不了正常的负载。但冷却会消耗一部分有用的热量，因此必须适度。如果发动机冷却过度，不仅浪费了能量，而且还会引起下述各种不良后果：由于缸壁温度过低会使燃油蒸发不良，燃烧品质变坏；由于润滑油粘度加大，同样不能形成良好的润滑油膜，使摩擦损失加大；由于温度低而增加了气缸的腐蚀磨损。这些不良后果将导致发动机功率下降，经济性变坏，使用寿命降低。第二章 冷却系统的作用与组成2.1冷却系统的作用和分类冷却系

8、统的功用是带走发动机因燃烧所产生的热量使发动机维持在正常的运转温度范围内。保证其工作可靠、耐久并具有良好的动力性和经济性。 发动机依照冷却的方式可分为风冷式发动机及水冷式发动机风冷式发动机是靠发动机带动风扇及车辆行驶时的气流来冷却发动机水冷式发动机则是靠冷却水在发动机中循环来冷却发动机。不论采何种方式冷却正常的冷却系统必须确保发动机在各样行驶环境都不致过热。 2.2冷却系统的组成水冷却系统一般由散热器、节温器、水泵、水道、风扇等组成。散热器负责循环水的冷却，它的水管和散热片多用铝材制成，铝制水管做成扁平形状，散热片带波纹状，注重散热性能，安装方向垂直于空气流动的方向，尽量做到风阻要小，冷却效率

9、要高。散热器又分为横流式和垂直流动两种，空调冷凝器通常与其装在一起。2.2.1水泵发动机是由冷却液的循环来实现的，强制冷却液循环的部件是水泵，它由曲轴皮带带动，推动冷却液在整个系统内循环。目前最先进的水泵是宝马新一代直六发动机上采用的电动水泵，它能精确的控制水泵的转速，并有效的减少了对输出功率的损耗。这些冷却液对发动机的冷却，要根据发动机的工作情况而随时调节。当发动机温度低的时候，冷却液就在发动机本身内部做小循环，当发动机温度高的时候，冷却液就在发动机散热器之间做大循环。实现冷却液做不同循环的控制部件是节温器。可以将节温器看作一个阀门，其原理是利用可随温度伸缩的材料（石蜡或乙醚之类的材料）做开

10、关阀门，当水温高时材料膨胀顶开阀门，冷却液进行大循环，当水温低时材料收缩关闭阀门，冷却液小循环。2.2.2节温器 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。 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。 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

11、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。 (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349K359K(7686)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

12、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。2.2.3空气的流动为了提高散热器的冷却能力，在散热器后面安装风扇强制通风。以前的轿车散热器风扇是由曲轴皮带直接带动的，发动机启动它就要转，不能视发动机温度变化而变化，为了调节散热器的冷却力，要在散热器上装上活动百页窗以控制风力进入。现在已经普遍使用风扇电磁离合器或者电子风扇，当水温比较低时离合器与转轴分离，风扇不动，当水温比

13、较高时由温度传感器接通电源，使离合器与转轴接合，风扇转动。同样，电子风扇由电动机直接带动，由温度传感器控制电动机运转。这两种形式的散热器电扇运转实际上都由温度传感器控制。2.2.4散热器散热器兼作储水及散热作用，再此之上还装有膨胀水箱。因为单纯依赖散热器有几个缺点，一是水泵吸水一侧因压力低而容易沸腾，水泵的叶轮容易穴蚀；二是气水分离会产生气阻；三是温度高冷却液容易沸腾。因此设计师就加装了膨胀水箱，它的上下两根水管分别与散热器上部和水泵进水口联接，防止上述问题的产生。2.2.4.1 散热器的结构形式散热器主要由上水室、下水室及散热器芯子等三部分组成。按散热器内冷却水流动方向可把散热器分为纵流式和

14、横流式；按散热器的芯子结构可以分为管片式散热器和管带式散热器；按散热器芯子材料可以分为铜散热器和铝散热器。散热器全部为管带式散热器，目前大部分散热器为铝散热器。2.2.4.2 铜散热器与铝散热器的特点目前国内所用散热器采用铜质散热器的已不多，因工艺均比较落后，散热器的质量差，散热效能低。各厂家普遍采用软钎焊工艺，能采用硬钎焊工艺生产的很少。2.2.4.3 散热器盖闭式强制冷却系统主要靠散热器盖来实现，要求散热器盖必须严密地盖在散热器注水口上，使冷却系成为一个封闭的系统。散热器盖可以提高系统内压力，从而提高冷却水沸点，扩大冷却水与周围环境温差以提高冷却性能，相对地减小了散热器的尺寸。另外，封闭的

15、系统减少了冷却水的外溢和蒸汽损失。散热器盖的压力选择与发动机的允许的最高工作水温密切相关。压力盖的压力作用区间对应的水的沸点不得小于发动机的正常工作水温，同时也不得超过发动机最高工作水温5以上。压力式散热器盖由控制最高压力的压力阀和系统内出现负压时开启的真空阀组成压力式散热器盖见右图工作原理如下图示意：当散热器压力增加到一定值后，蒸气阀门打开，蒸气由排出管排出；当散热器压力低到一定程度，空气阀门开启，空气进入。如箭头所示。2.2.5 冷却风扇2.2.5.1风扇安装对风扇性能的影响（1）径向间隙对风扇性能的影响径向间隙S与风扇直径D之比每增加1%，风扇流量下降2.5%-4%、效率下降2%-3%。

16、风扇设计条件S/D1%。汽车上实际径向间隙大多在20mm左右，径向间隙对风扇性能的影响比较大，在汽车上尽可能采取小的径向间隙。（2）轴向间隙对风扇性能的影响试验结果表明，风扇叶片投影宽度的1/2-2/3在风扇护风罩比较有利于风扇性能的发挥。风扇前端与散热器散热带的后端的间隙大于30mm，有利于气流组织的均布。（3）风扇对散热器芯部地覆盖面要大，并尽量煽散热器上部分。必须采用风扇护风罩。（4）为降低噪声，风扇工作点性能相同时，应避免风扇直径小、转速高，应尽可能采用直径大转速低些的风扇。（5）尽量减少散热器的热风回流、减少排风背压，使风扇排风通畅。2.2.5.2风扇材料、结构及其功用冷却风扇置于散

17、热器后面，一般为机械式工程塑料风扇。材料主要有两大类：增强尼龙类及玻璃纤维增强聚丙烯类。由发动机带动旋转，吸风式风扇，它的功用是当风扇高速旋转时吸进空气使其通过散热器芯体，以增强散热器的散热能力，达到加速冷却水的目的。风扇的吸风量主要与风扇直径、转速、叶片形状、叶片安装角、叶片数及风扇与散热器芯体端面的距离有关。叶片的材料主要以塑料为主，断面形状有圆弧形和翼形两种，后者效率高、消耗功率小，在江淮轻卡上得到广泛应用；一般叶片与风扇旋转平面成3045（叶片安装角），叶片安装角越大，风量也就越大，同时噪声也会增大；叶片数为6、7或8片。叶片数为奇数，可有效地降低风扇噪声；叶片之间的间隔角或相等，或不

18、相等。间隔角不相等的叶片可以减小叶片旋转时的振动和噪声。当风扇的线速度超过100m/s时，噪声会急剧增加，影响车辆性能。同样配置的发动机和散热器，风扇直径的大小对冷却系的效果有直接的影响 。2.2.5.3冷却风扇的分类运转方向 运转方向 运转方向(a) 标准叶片； (b) 前弯叶片； (c) 后掠叶片各种叶型风扇性能对比对于前弯式叶片风扇，为了增加风量，其叶片顶端有加大趋势。各种叶型的风扇性能如上图所示。前弯式叶片风扇无论是噪声还是风量都优于其他种叶型风扇。由于前弯式叶片可以峰值气流在叶片顶端的回流，故它可以抑制涡流噪声，特别是把叶面向进气方向倾斜，更能有效地抑制空气的回流。目前，轻型卡车采用

19、风扇以直联和硅油风扇为主；叶片的形式多采用标准扇叶和前弯式。2.2.6 护风罩（1） 风扇护风罩是为了提高风扇的冷却效率，使通过散热器芯部的气流均匀分布 ，并减少发动机舱内热空气回流而设计的，因此，设计风扇护风罩时应注意技术的合理性。（2） 对于前置发动机，风扇护风罩的设计分整体式和分开式两种；对于后置式发动机，一般都采用整体式。分开式护风罩两部分之间有相对运动，必须用橡胶柔性密封连接。（3）护风罩与风扇叶尖的径向间隙应尽可能小，以保证风扇冷却效率。当采用分开式护风罩时，风扇与护风罩有相对运行，护风罩与发动机风扇间隙要保证15mm；当采用整体式护风罩时，风扇与护风罩无相对运动，其径向间隙也不应

20、8mm；驾驶员应经常检查风扇与护风罩之间的径向间隙，以确保发动机风扇与散热器发生相对位移时，风扇与护风罩之间不产生碰触。（4）应注意护风罩结构设计的合理性，不应有阻挡风扇气流的死角。（5）在安装护风罩时必须注意，护风罩与散热器之间不得有缝隙，应采用橡胶或泡沫塑料垫加以密封，以保证冷却效率不降低。（6）风圈从散热器安装面到风扇端尽可能采用缩口式结构避免进风的回流。2.2.7 膨胀水箱2.2.7.1膨胀水箱功能膨胀水箱一般由塑料制造，并用软管与散热器加冷却液口上的溢流管连接。其作用是当冷却液受热膨胀时，蒸汽流入膨胀水箱；而当冷却液降温时，膨胀水箱里的冷却液又被吸回散热器，补充散热器里的冷却液，而且

21、冷却液不会溢失。膨胀水箱还可消除水冷系中的所有气泡。不论水冷系中有空气泡或蒸汽泡都会降低传热效果。当水冷系中有空气时还会增加金属的腐蚀。2.2.7.2膨胀水箱布置要求膨胀水箱的最低平面至少应高出发动机水道顶部或散热器上水室顶部；膨胀水箱安装在冷却系统最高处。发动机及散热器通气管应连续上行，不能下垂和有下弯段，不允许与其它水管T 形连接。发动机与散热器间的进出水管直径应大于发动机上的相应接口的直径。2.2.7.3膨胀水箱零部件设计要求（1）膨胀水箱预留的膨胀空间至少是系统总容积的6%；（2）膨胀水箱的储备水量应为总容积的11%，若带有暖风系统则应为20%；（3）总成应带有水量观察窗，观察窗上应标

22、有最高及最低水位线（“MAX”、“MIN”） 线；（4）膨胀水箱还应设置最低液面的液位传感器，以便提醒驾驶员及时添加冷却液。2.2.8冷却介质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。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

23、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，那么，怎样才能使汽车发动机的冷却系统保持良好的状态呢？驰耐普的汽车美容养护专家告诉我们，正确堆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，冷却液是水与防冻剂的混合物。冷却液用水最好是软水，否则将在发动机水道中产生水垢，使传热受阻，易造成发动机过热。冷却液由水、防冻剂、添加

24、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

25、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。压缩机冷媒有时也被称为冷却液。冷却液冰点/乙二醇的质量分数（%）水的质量分数（%）密度/（kgm-3）-1026.473.61.0340-2036.263.81.0506-3045.654.41.0627-4052.347.71.0713-5058.042.01.0780-6063.136.91.0833冷却液水质的好坏是相当重要的，国际上普遍使用的乙二醇型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、阻垢剂等添加剂进行科学调和，达到冬季防冻、夏季防沸、且能防腐蚀、防水垢等作用。（1）、防冻。用乙二醇配制的冷却液最低

26、可在-70环境下使用。市场上销售的冷却液，乙二醇浓度一般保持在3350之间，也就是冰点在-20-45之间，往往根据不同地域的实际需要合理选择，以满足使用要求。（2）、防沸。加到水中的乙二醇会改变冷却液的沸点。乙二醇浓度越高，冷却液的沸点也就越高，-20时冷却液的沸点为104.5，而-50时沸点达到108.5。如果冷却系统采用压力盖，冷却液的实际沸点会更高，即使在炎热的夏天，也能有效的防止冷却液“开锅”。（3）、防腐。冷却液最主要的功能是防腐蚀。腐蚀是一种化学、电化学和浸蚀作用，逐步破坏冷却系统内的金属表面，严重时可使冷却系统的壁穿孔，引起冷却液漏失，导致发动机损坏。使用去离子水及适当的添加剂能

27、防止各种腐蚀的出现。（4）、防锈。锈蚀是由于冷却系统内的氧化作用造成的。热量和湿气使锈蚀的过程加速。锈蚀留下的残余物会阻塞冷却系统，加速磨损和降低热传导的效率。冷却液中的添加剂有助于防止冷却系统通道内锈蚀的出现。（5）、防垢。水源中所含的各种杂质，其中包括金属离子、无机盐等，决定了结垢和沉淀的形成，会大大地降低冷却系统的导热效率，在许多情况下会对发动机造成严重损害。冷却液所使用的去离子水，可以避免结垢和沉淀的形成，从而保护发动机。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

28、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

29、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。在水中加入防冻剂还同时提高了冷却液的沸点。因此，防冻剂有防止

30、冷却液过早沸腾的附件作用。防冻剂中通常含有防锈剂和泡沫抑制剂。防锈剂可延缓或阻止发动机水道壁及散热器的锈蚀或腐蚀。冷却液中的空气在水泵叶轮的搅动下会产生很多泡沫，这些泡沫将妨碍水道壁的散热。泡沫抑制剂能有效抑制泡沫的产生。在使用过程中，防锈剂和泡沫抑制剂会逐渐消耗殆尽，因此，定期更换冷却液是十分必要的。在防冻剂中，一般还要加入着色剂，使冷却液呈蓝绿色或黄色，以便识别。2.3冷却系统设计计算2.3.1 冷却性能基本计算式：Qa=GaCpata0-ta1 空气的吸热量Qw=GwCpwtw1-tw0 水的散热量空气的吸热量=水的散热量Qw =KAT其中， tw1水箱进水口水温，； ta1水箱前的周围

31、气温，； tw0水箱出水口水温，； ta0水箱后面的周围气温，； T大气和水的温度差（ ），； K水箱散热系数（热通过率），W/m2； A水箱散热面积，m2； Ga冷却空气流量，kg/h； Gw冷却水流量，kg/h； Cpa冷却空气比热，/，一般取0.24kcal/kg； Cpw冷却水比热，/，一般取4.18KJ/kg，即1kcal/kg。水箱散热量计算公式：可得：其中, 为水箱散热率，W/发动机发热量计算公式（1）：发动机总发热量为其中， 为发动机总发热量，W； 为发动机转数，r/min； 为发动机汽缸数量； 为缸内喷射量，mm3/stcyl； 为燃料密度，kg/l，一般取0.8150.85

32、5； 为燃烧低位发热量，Wh/kg，一般取值42.5MJ/kg，1kw=3.6MJ。水箱必须散热量为 为补正系数补正系数发动机发热量计算公式（2）：其中，为水箱必须散发的发动机发热量，KJ/h；为发动机传给冷却系统的热量占燃料热能的百分比，柴油机L=0.180.25，实际计算取L=0.22；为柴油机燃料消耗率，Kg/KWh；为柴油机发出功率，KW；为燃料低热值，KJ/Kg，对于柴油机取hn=41870KJ/Kg。由于散热量受很多复杂因素的影响，很难精确计算，在设计初步阶段可以按以上两个公式的任意一个估算，最后再经过试验验证。在冷却性能研讨过程中发动机转数为最大输出状态及最大扭矩时的转数。水箱满

33、足散热性能基本条件为：水箱散热量发动机发热量2.3.2冷却水流量 （kg/h）的算法 有冷却水流量数据时其中， 为冷却水的管内流速，m/s； 为冷却水流量，L/min； 为1根管子的流水断面面积，mm2； 为管子数量。 没有冷却水流量数据时可以由水泵性能曲线图及水箱发动机冷却水路径的流水阻力曲线图可以得出水泵转数冷却水流量曲线，从而得出冷却水流量。第三章 冷却系统的主要故障及解决方案冷却系统在工作一定时间后，内部必然会形成各种污垢。污垢种类因使用条件和保养等因素不同也有许多差异。对于大部分车辆，平时使用水，仅在冬季低温情况下使用防冻液，这种情况下易出现以水锈和垢质为主的污物；对于长期使用防冻液

34、的车辆，会出现以垢质和凝胶为主的污物。污物的其他成分包括：退化形成的酸质。例如失效的防腐蚀剂，氧化的乙烯或丙烯乙二醇等。重金属。硬水杂质。物理杂质。例如外来材料(灰尘、砂粒等)和沉淀的添加剂等。电解物。3.1冷却系统主要故障发动机冷却系统的主要故障有三种：A发动机水温过高甚至开锅。B发动机水温过低。C冷却系统泄漏。发动机过热的原因有多种，最常见的原因是由于冷却系统内部水垢、水锈及凝胶等污物积聚，堵塞了水道，冷却系统散热效果降低所致的结果。以往排除这类故障常用的方法是拆卸水箱进行更换，但事实证明许多车的情况并没有因此得到改善。发动机冷却系统泄漏的形式主要有水箱漏水、上下水管渗漏及缸垫漏水等形式。

35、3.2冷却系统主要故障的免解体解决方案3.2.1高温故障的解决方法对于发动机过热的故障，尤其是由于污垢过多引起的问题，可以采用冷却系统清洗剂配合专用设备进行处理解决。A清洗剂种类的选择,选择清洗剂时，有三项原则以供参考：对于大部分沉淀和腐蚀，用略带酸性的清洗剂效果较好。如果凝胶不硬，可以用碱性或无腐蚀性清洁剂清洗(酸性更好，不过碱性清洗剂即可达到效果)。对于冷却系统的油性杂质，要用酸性清洗剂来完成这一任务。综合考虑上述三个原则，加上中国国内汽车冷却系统中的污垢主要以沉淀、油性杂质及锈垢为主，使用酸性的清洗剂产品(例如美国威力狮公司推出的60119#冷却系统高效清洗剂)，才能全面满足目前中国市场

36、的要求。目前市场中大多数的冷却系统清洗剂是碱性的，因此它只能够适应一小部分汽车的需要。B处理方法将设备与车子连接好后，把产品加入到发动机冷却系统中，确保达到正常工作温度的情况下工作大约30min，然后利用设备彻底更换旧防冻液。3.2.2渗漏故障的解决A情况分析水箱渗漏的形状主要有两种，一种是颗粒状，一种是条状。上下水管渗漏在排除损坏后，主要是龟裂老化；缸垫则主要是由于各种原因引起的串水，水进入油路等。B水箱渗漏的处理方法目前中国市场中有两大类制止水箱渗漏的产品。从工作原理上讲，一种是堵漏剂，一种是止漏剂。它们的区别是什么呢?堵漏剂产品是一种类似于填充剂性质的化学物质，能够将渗漏部位全部堵住。而

37、止漏剂产品则是一些植物纤维，利用表面张力将渗漏处堵住，然后在固化剂的作用下将之固定在渗漏位置，保证以后不再渗漏。对于水箱渗漏可以直接加入水箱止漏剂产品，切忌加入堵漏剂产品。3.3冷却系统的维护冷却系经过长时间的使用，加用生水或质量不高的防冻液，会在冷却系（散热器、缸体的水套）中产生大量的水垢、铁锈和泥沙，使冷却效率降低。因此，使用普通水的冷却系，每六个月应清洗一次。其他使用防冻液的冷却系的发动机，应在更换防冻液或大修发动机时，彻底清洗一次冷却系。3.3.1检查冷却液在清洗冷却系时，如果发动机是热的状态，不要直接打开散热器盖，以防热水喷出烫伤。须等待发动机冷却后，再用抹布裹着打开散热器盖，如果散

38、热器内还有残余压力，打开时会听到排气的声音，应注意防护。如果冷却液不足，应补充开水到溢出为止。尽量避免加生水（添加生水会产生水垢）。如果冷却液变得污浊或充满水垢，应将冷却液全部放掉，并清洗冷却系。3.2.2清洗冷却系A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。B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：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

39、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。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。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。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。C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

40、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。第四章 冷却系统的发展(智能控制) 系统由于汽车运行过程中产生强烈的振动、热辐射和电磁

41、干扰，因此对该系统电路有特殊要求：1.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。2.电路应采取有效的防护隔离措施，以提高其抗干扰能力。 4.1系统组成 该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。 4.2单片机控制系统工作原理 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

42、(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。 4.3单片机系统控制过程 当发动机预热时(发动机水温(70)单片机根据检测来的温度数据处理分析向执行元件发出控制信号，使其完成如下操作。 a.电控冷却风扇不工作 b.电控导风板关闭状态 c.电控节温器处于小循环状态。 由于导风板关闭，冷却风扇不工作，以至冷却空气不能进入散热器，同时节

43、温器处于小循环(加热电阻丝通电)，发动机水温上升很快。当水温升至75，单片机根据检测来的温度数据处理分析向执行元件发出控制信号，使电控节温器的加热电阻丝断电(让其进入大循环控制状态)。当水温达到80时，单片机又发出指令，使电控导风板处于敞开状态。 此时可充分利用汽车行驶迎面风对散热器的冷却作用，尽量减少冷却风扇的工作时间。当水温高达95时，单片机经数据分析发出控制指令使电控冷却风扇工作，而让节温器仍处于大循环状态，导风板仍处于敞开状态。这时冷却系统的冷却能力最大，实现快速降温。当发动机水温降至89时单片机根据采样数据分析处理发出控制指令，使执行元件完成以下操作。 a.电控冷却风扇不工作 b.电

44、控导风板处于敞开状态 c.电控节温器处于大循环状态。 这样，直到发动机水温返升至95，电控冷却风扇又重新工作。结 论汽车冷却系统对汽车来说是至关重要的，发动机就如同人类的心脏，如果不好好保护就会受到威胁，现在随着科技发展，冷却系统不像以往那样只是单纯的水冷循环，现在冷却系统智能控制很受欢迎，所以在以后的汽车发展中，单纯的冷却系统不会站主导位置了，虽然智能控制要求很高，但是在高级轿车中很实用，它代表着未来冷却系统的发现方向，智能冷却系统控制将会作为标准装置在汽车上，未来一段时间在冷却系统中将占主导位置；而智能控制将会提高发动机的使用寿命，保障汽车的安全行驶，提高人身安全等原因，将来智能控制冷却系

45、统的发展将占主导位置。谢 辞 时间过的很快，两年的大学生活就这么结束了，有些匆忙、有些不舍，却也很充实。感谢我的母校合肥工业大学让我有一段值得回忆的快乐充实的大学生活。 感谢我的论文导师，老师，老师在我写论文过程中为我提出了许多宝贵建议，指正了我论文中的诸多不足，使我的论文得以顺利完成，在此对导师的细心指导表示衷心感谢。在两年的大学生活中还有很多老师和同学给予我学习和生活上的帮助，在此我向他们表示我衷心地感谢！最后，祝母校蒸蒸日上！祝所有老师工作顺利！参考文献1 杨万福.发动机原理与汽车性能.北京：高等教育出版社，20042 孔宪辉.张广坤。汽车故障诊断技术。北京：高等教育出版社,20023 张子波.汽车发动机构造与维修。北京：高等教育出版社，20054 陈家瑞等.汽车构造.北京:人民交通出版社,20035 黄虎等.现代汽车维修.上海:上海交通大学出版社,2001