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

发动机冷却系统的检修与故障分析 

摘要：

随着人们生活水平的提高，汽车走进了千家万户，在给人们带来方便的同时，

一些汽车故障也给人们带来了不尽的烦恼，在众多故障中发动机故障占了很大的比重，而发动机故障又是以冷却系统故障为甚。

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，并通过发动机冷却系统故

障术的发展，冷却系统也开始使用电控技术，最后本文就对电子控制发动机冷却系统作了介绍。

关键词：

冷却系统；保养；故障分析

目录

前言1

1冷却系统的作用、类型与组成2

1.1冷却系统的作用2

1.2冷却系统的类型与组成 2

1.2.1冷却系统的类型 2

1.2.2冷却系统的组成 2

2冷却系统的工作原理 4

2.1小循环 4

2.2大循环 5

2.3大小循环同时运行 5

3冷却系统的维护与夏季保养 6

3.1冷却液 6

3.2气缸水套 7

3.3夏季保养 8

4冷却系统的常见故障及排除方法 8

4.1冷却系统水温高的原因分析 8

4.1.1冷却液的检查 8

4.1.2风扇的检查 9

4.1.3水泵的检查 9

4.1.4节温器的检查 9

4.1.5其他可能导致发动机冷却液温度的原因 10

4.2冷却液流失 10

结论 12

致谢13

前言

如果一台发动机,冷却系统的维修率一直居高不下,往往会引起发动机其他构件损坏,特别是随着车辆行驶里程的增加,冷却系统的工作效率逐渐下降,对发动机的整体工作能力产生较大影响,冷却系统的重要性在于维护发动机常温下工作,尤如人体的皮肤汗腺,如果有一天,人体的汗腺不能正常工作,那么身体内的热量将无法散去,轻则产生中暑,重则休克。

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，所以本文将着重对液冷系统进行说明。

汽车中的冷却系统中有大量管道。

我们从泵开始逐一考察整个系统，在下一节，我们将对系统的各个部件进行详细说明。

泵将液体输送至发动机缸体后，液体便开始在气缸周围的发动机通道里流动。

接着，液体又通过发动机的气缸盖返回。

恒温器位于液体流出发动机的位置。

如果恒温器关闭，则液体将经过恒温器周围的管道直接流回到泵。

如果恒温器打开，液体将首先流入散热器，然后再流回泵。

加热系统也有一个单独的循环过程。

该循环从气缸盖开始输送液体，使其流经加热器风箱，然后又流回泵。

对于配备有自动变速器的汽车，通常会有一个独立的循环过程来冷却内置于散热器的变速器油液。

变速器油液由变速器通过散热器内另一个热交换器抽吸得到。

汽车可以在远低于零摄氏度到远高于38℃的宽泛温度范围内工作。

因此，不管使用何种液体对发动机进行降温，其必须具有非常低的凝固点、很高的沸点以及能吸收大量热量。

水是吸收热量的最有效的液体之一，但水的凝固点太高，不适用于汽车发动机。

大多数汽车使用的液体是水和乙二烯乙二醇的混合液（C2H6O2），通过将乙二烯乙二醇添加到水中，可以显著提高沸点、降低凝固点。

1冷却系统的作用、类型与组成

1.1冷却系统的作用

冷却系统的作用是对在高温条件下工作的发动机零件进行冷却，带走引擎因燃烧所产生的热量，使引擎维持在正常的运转温度范围内。

1.2冷却系统的类型与组成 

1.2.1冷却系统的类型 

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。

1.2.2冷却系统的组成 

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。

（1）散热器 

图1-1

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。

（2）冷却风扇 

图1-2

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。

（3）冷却水泵

图1-3

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。

（4）节温器 

图1-4

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

（5）冷却液介质 

冷却液是发动机冷却系统中最重要的工作介质，汽车常用的冷却液有水及加有防冻剂的防冻液。

现代轿车普遍采用防冻液，以提高冷却液的防冻和防沸的能力。

防冻液的种类很多，不同的防冻液有不同的凝固点和沸点，可以根据发动机使用环境进行选择。

有的防冻液还添加有防锈剂、泡沫抑制剂等，有利于减轻冷却系统锈蚀和冷却液泡沫的产生，提高冷却效果。

（6）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。

2冷却系统的工作原理 

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。

2.1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2-1

2.2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。

图2-2

2.3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。

图2-3

3冷却系统的维护与夏季保养 

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。

要想正确维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：

3.1冷却液 

冷却液是指清洁的软水，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。

（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）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。

（3）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。

（4）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。

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夏季保养 

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。

（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。

4冷却系统的常见故障及排除方法 

冷却系统的故障现象多种多样，原因也很多，这就给维修时带来了不少的麻烦，下面就从冷却系统水温高、节温器检查、冷却液流失等故障加以分析。

4.1冷却系统水温高的原因分析 

4.1.1冷却液的检查 

最常见的发动机温度过高原因是发动机冷却系统缺少冷却液。

使发动机热量不能被冷却液带走，冷却效率降低。

冷却系统缺水的原因有两种：

一是冷却液在正常消耗中没有及时给予补充；二是冷却系统有渗漏，导致冷却液流失。

冷却液正常消耗量不大，只需定期检查液位就可以了，若发现冷却液缺少应及时补充。

如果冷却系密封不好，造成渗漏，则易在行车中造成缺水，导致发动机高温。

冷却液渗漏可分为以下几种情况：

（1）散热器渗漏：

检查时应注意散热管带是否有划伤、破损，水室是否有裂痕； 

（2）管路系统渗漏：

管路系统软管由于是橡胶材料制成，使用寿命相对较短，应定期检查胶管表面是否有老化变形、砂眼、裂痕等现象，发现后及时更换胶管检查所有软管，更换破裂、膨胀或有其它缺陷的软管； 

（3）管路系统连接处渗漏：

由于在行驶过程中，长期震动易导致各部位连接处出现松动，从而导致冷却液渗漏，应检查紧固件连接是否牢固； 

（4）发动机本体密封不良：

如水泵水封处磨损过度、湿式缸套因气蚀造成的小孔、缸体出现裂纹、缸套水封破损等，后三者不但能造成发动机高温，且因冷却水漏进油底壳，与润滑油混合，使润滑油变质，会导致烧瓦、抱轴等严重事故。

如拔出量油尺，油面明显升高，且润滑油颜色发白，则说明冷却液漏进了曲轴箱，应找出漏油部位予以修复并更换新的机油。

4.1.2风扇的检查 

在现代轿车上大都使用电动风扇来控制冷却液温度。

一般情况下，单速电动风扇在发动机水温93～95℃时运行；而双速电动风扇则在水温的89～92℃时，以低速旋转;水温在97～103℃时则以高速旋转。

如水温高时电子扇仍未运转，则需要检查以下部分：

（1）电动风扇保险丝是否烧坏； 

（2）电动风扇继电器是否工作正常； 

（3）水温传感器是否工作正常。

4.1.3水泵的检查 

水泵是冷却液循环的动力源泉，水泵工作不正常则冷却液循环速度会受影响，从而导致散热效果降低。

检查水泵密封面是否良好，水泵皮带轮张紧力是否合适，水泵叶轮转动是否灵活无卡滞。

如有问题需调整至正常状态。

4.1.4节温器的检查 

一般情况下，工作良好的节温器，水温在80～82℃时阀门开始开启，90～95℃时阀门完全打开。

若节温器失灵，阀门无法开启或者开启温度过高，则冷却系统会因没有大循环，散热器和发动机之间的冷却液无法流动，造成发动机水温高。

遇到这种情况，可将节温器拆下，将其悬置于一温水的容器中，同时在水中竖置一个温度计（不得与容器底部直接接触），对容器加热，观察节温器阀门开始开启和完全开启时的水温，若达不到上述要求或有明显损坏，则应予以更换。

4.1.5其他可能导致发动机冷却液温度的原因 

（1）炎热的夏季在闹市区行车，因频繁启动和长时间怠速运转，散热不良，造成高温； 

（2）加装空调的汽车，加重了发动机负荷，超过原冷却系统设计功率，也易引起高温； 

（3）在超载情况下高速行驶容易造成高温； 

（4）在长距离的上坡路上连续行驶会导致发生高温。

4.2冷却液流失 

冷却系统在工作时应充满冷却液。

如果冷却系统缺少5～7%容积的冷却液，冷却循环将停止。

行驶时发动机会很快因过热而受到损坏。

通常，蒸发仅是冷却液损失的一少部分，所有冷却液损失中至少有一半是渗漏掉的，其余的一半中的大部分是沸腾和发泡沫通过散热器溢流管流失的，因此冷却液最多的损失是由于渗漏或通过溢流管流失。

冷却液渗漏主要有两种形式：

外渗和内渗。

（1）冷却液的外渗 

外渗冷却液滴落在地上易于发现，便于及时查找排除，不至于造成太大的危害。

外渗主要有以下原因：

1　水箱芯上下水槽及溢流管上有裂纹；

2　出水口或进水口接头接缝处破裂； 

3　上下水槽或芯子在支撑处磨损； 

4　水管腐蚀穿孔； 

5　放水开关放水塞或气孔松动或损伤； 

6　橡胶软管损伤，软管夹箍及接头松脱或损伤； 

7　取暖器管子的螺纹接头松脱；

8　水管腐蚀破裂或松脱； 

9　泵壳松动或垫片损坏；

10　节温器壳松动或垫片损坏。

（2）冷却液的内渗 

内渗不易发现，会引起严重的后果，造成因缺水而发动机过热的危险。

冷却液泄入燃烧室，在发动机停止工作时注满燃烧室，当启动发动机时，活塞向上运动可能使气缸盖、活塞或气缸破裂，或造成连杆弯曲。

冷却液进入曲轴箱与发动机的运动部件接触，会使所有内部零件的表面形成一层粘结层，增加了摩擦阻力并引起锈蚀，造成恶劣的后果。

冷却液进入油底壳会使机油变质，还会与机油混合形成油淤，引起润滑失效，粘结活塞环和气门，引起过度磨损及更在的发动机故障。

内渗的主要有以下原因：

1　气缸盖坚固螺栓松动或垫片破损； 

2　缸体和缸盖结合面翘曲；

3　水套铸件裂纹或缩孔； 

4　气缸盖螺栓松动。

结论 

在发动机冷却系统中，通过对它的结构与工作原理的分析，让我们更好的了解冷却系统；通过一些故障，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；让我们看清了冷却系统在今后的发展方向，相信会有更好的技术来保障发动机冷却系统的正常运转，延长发动机的使用寿命。

另外，本文中还有一些不足之处，恳请批评指正。

致谢

在本次实训报告设计过程中，许肇理老师对该报告从选题，构思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导,使我得以最终完成实训报告设计。

在学习中,老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，导师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。

这四年中还得到众多老师的关心支持和帮助。

在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人实训报告答辩的各位老师表示感谢。

其次，我感谢这四年陪我一起走过的亲爱的同学们、朋友们，这一路上我们相互搀扶着、前进着，终于迎来了奔向新起点的这一刻，愿我们在新的路途中收获更多的阳光，拥有更多的美好，也愿我们永远记得这些一起走过的时光。

感谢我的父母，在我二十几年的学习生活中，不管我处于生活的哪一个角落，他们总能将温暖的阳光带到我身旁，给我信心、给我力量，让我感受无私的呵护与关怀；不管我走到哪里，他们总是第一时间将挂念传达，永远在心里支持我、相信我。

这份爱，是我前进路上最大的动力，我将为此而奋斗。

也希望父母健康快乐，好好生活。

（全文7345字）