汽车冷却系统的故障诊断和维护新工艺

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1、汽车冷却系统的故障诊断和维护新工艺一、汽车冷却系统为了避免发动机过热，燃烧室周围的零部件（缸套、缸盖、气门等）必须进行适当的冷却。内燃机的冷却装置有三种形式，水冷却、油冷却和空气冷却。汽车发动机冷却装置以水冷却为主，用气缸水道内的循环水冷却，把水道内受热的水引入散热器（水箱），通过风冷却后再返回到水道内。为了保证冷却效果，汽车冷却系统一般由散热器（1）节温器、（2）水泵、（3）缸体水道、（4）缸盖水道、（5）风扇等组成。以轿车为例，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

2、要高。散热器里面的冷却水不是单纯的水，而是由水（符合饮用水质量）、防冻液（通常为乙二醇）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%,提高了液体的沸点，在一定工作压力之下，轿车冷却液的允许工作温度可达摄氏120度，超过了水的沸点且不容易蒸发。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，水泵叶轮推动冷却液在整个系统内循环。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，冷却液就在发动机一散热器之间做大循环。实现冷却液做不同循环

3、的控制部件是节温器。节温器实际上是一个阀门，其原理是利用可随温度伸缩的材料，例如石蜡或乙瞇之类的材料做开关阀门，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。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。现代轿车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

4、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。散热器兼作储水及散热作用，如果单纯依赖散热器，有三个缺点，一是水泵吸水一侧因压力低而容易沸腾，叶轮容易穴蚀；二是气水分离不好容易气阻；三是温度高冷却液容易沸腾逸走。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。现在轿车的冷却系统比过去复杂了，主要是增加了温度控制元件，散热器风扇可随发动机温度变化而“随机应变”,冷却系统普遍采用冷却液。当然，发动机的热也是燃料所产生的能量，将其冷却实际上是一种不得已的浪费。如下图所示：发动机水音扌”气管电动风扇齿彤带带轮气紅盖

5、水査过於蒸气接陵风袈矍气缸体水窘节气门於水詹发动机冷却系统电动风扇双速煥敏开关进水管冷却该膨帐箱-—冷却液下悔胶软管循环水遭冷却液上權胶软管水沿髙时去空训履风系协交換器水溟低时二、发动机热平衡的研究燃料燃烧产生.的热量（Q「）一般分为以下几个部分：转化为发动机的有效功（Pe）,排气带走的热量（Qex），传入冷却介质的热量（Qw）,机油带走的热量（QoiJ和其他热量损失（Qu）。由此可以得到发动机的热平衡方程为QTc+Q^+Qw+QmQu。（1）在试验研究中，通过测量燃油消耗可计算出Q『；测功机可测得匕；通过测量进排气流量和温度可以计算出Qex；通过测量冷却水进出口温度和流量可以计算出a；通过

6、测量机油进出口温度和流量可以计算出余项损失难以测量，由式（2）计算，Qu=Qf~(Pe+Qex+Qw+Qoil)（2）传统的发动机热平衡研究以试验为基础，即通过测量上述各部分的散热量，做出发动机的热平衡图，找出提高发动机性能的研究方向（见图1）。E1发动机热平衡试验硏究示意基于试验的热平衡计算是在生产后进行的，对提高生产效率和降低成本来说是不利的。更重要的是试验方法十分依赖仪器的精度，为保证数据的准确，对传感器等测试设备要求很高。如果测量精度不够，将有过多的热量被归人余项损失中，而无法明确其去向，这就使发动机热平衡研究失去了意义。甚至某些参数测量由于受到仪器限制尚难以实现，如排气温度高达50

7、0°C〜600°C,而目前尚未有合适的耐高温流量计可供选用，所以排气流量测量较难实现。此外，通过试验研究发动机全部工况的热平衡状况工作量过大，成本过高，且不能测量过渡工况，存在一定局限性。随着计算机技术的飞速发展,对发动机热平衡的仿真计算研究越来越多。热平衡仿真计算是用数学模型计算上述各个部分的热量，从而描述发动机热量的分配状况。理想的仿真计算是在已知发动机结构参数的前提下，用数学模型把发动机的整个状态（如缸