发动机冷却系统常见故障与诊断分析

1六安职业技术学院六安职业技术学院六安职业技术学院毕业设计（论文）题目发动机冷却系统常见故障与诊断分析机电工程系汽车运用技术专业班级0901班学生姓名指导教师起迄日期2011年6月—2011年9月设计地点六安职业技术学院2目录开题报告…………………………………………………3第一章：汽车发动机冷却系统作用及工作原理1.1发动机冷却系统作用………………………51.2发动机冷却系统工作原理…………………51.3冷却液的选用………………………………5第二章：汽车发动机冷却系统结构组成及类型2.1发动机冷却系统结构组成…………………82.2发动机冷却系统类型………………………12第三章：汽车发动机冷却系统故障种类与原因3.1发动机冷却系统故障种类…………………123.2发动机冷却系统故障原因…………………12第四章：汽车发动机冷却系统常见故障诊断与案例分析4.1发动机冷却系统故障诊断…………………154.2冷却系故障诊断思路和流程………………184.3冷却系日常维护及注意事项………………194.4发动机冷却系统故障案例分析……………203六安职业技术学院学生毕业设计（论文）开题报告书2011年6月15日姓名专业和年级汽车0901班学制3年毕业设计(论文)题目发动机冷却系统常见故障与诊断分析本论文主要阐述了汽车发动机冷却系统工作原理，分析了导致发动机冷却系统的常见故障原因及其诊断分析。在文中结合了实际的维修实例加以论证分析。同时阐明整个冷却系统常见故障的排除过程及方法，还阐述了发动机冷却系统常见故障的分类以及案例分析。随着现代车用发动机采用更加紧凑的设计和更大体积功率，强化越来越高，发动机产生的热流密度也随之明显增大，目前几乎所有的发动机强化都面临着如何解决高功率下的冷却及其平衡问题，在满足不断提高的输出功率的同时，又要具有良好的经济性。此外，日益严格的排放标准有人、也对冷却系统开发高效可靠的冷却系统，已成为发动机进一步高功率、改善经济型所必须突破的关键技术问题。目前，大部分发动机冷却系统仍属于传统的被动系统，只能有限地调节发动机和汽车的热分布状态。发动机冷却系统在汽车动力系统中扮演着重要的角色，冷却系统可以在发动机工作时对温度进行合理地调节与控制，使发动机各部件保持在正常的工作温度，从而获得理想的动力输出与良好的燃油经济性，如果没有冷却系统的帮助，发动机将无法正常工作。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。虽然汽油发动机已进行了大量改进，但是在将化学能转换成机械能的过程中，汽油发动机的效率仍然不高。汽油中的大部分能量（约70%）被转换成热量，而散发这些热量则是汽车冷却系统的任务。事实上，一辆在高速公路上行驶的汽车，其冷却系统所散失的热量足以供两个普通房屋取暖！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。4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。燃料在汽车发动机内持续燃烧。燃烧过程中产生的热量大部分从排气系统中排出，但仍有部分热量滞留在发动机中，从而使其升温。当冷却液的温度约为93℃时，发动机达到最佳运行状态。在这个温度下：燃烧室的温度足以使燃料完全蒸发，因此可以更好地使燃料燃烧并减少气体排放。如果用于润滑发动机的润滑油较稀薄，粘稠度较低，则发动机零件可以更灵活地运转，而发动机在围绕自身部件旋转的过程中消耗的能量也将减少。金属零件更不易磨损。关键字：汽车发动机冷却系统现代车常见故障诊断5第一章：汽车发动机冷却系统作用及工作原理1.1发动机冷却系统作用汽车冷却系统的作用是保证发动机可以迅速达到理想的工作温度，并且无论环境和工作条件如何变化，始终保持在这一温度范围。无论是在极冷或极热的条件下，无论是在交通堵塞的城市环境中还是在高速公路上全速行驶，发动机必须能够同样高速地运转。现代的高效率发动机对于工作温度有着极其精确的要求。尽可能高效率地利用燃油对于尾气排放的控制系统也很重要。冷却液在缸盖和发动机缸体中的水道中循环流动时可以吸收热量，然后在水泵的作用下，使冷却液流入散热器，而车外的空气穿过散热器栏，是散热器中的冷却液冷却。系统中的冷却液的流量由一个节温器控制，可以保证升温和冷却之间的平衡。1.2发动机冷却系统工作原理冷却液在冷却系统内的循环流动路线有两条：一套为大循环；另一条为小循环。所谓大循环是冷却液温度过高时，水经过散热器而进行的循环流动；而小循环就是冷却液温度低时，水不经过散热器而进行的循环流动，从而使冷却液温度升高。冷却系统的大小循环流量通常利用节温器来控制。节温器装在冷却液循环的通路中（一般装在汽缸盖的出水口），根据发动机负荷大小和冷却液温度的高低自动改变水的循环流动路线，以达到调节冷却系统的冷却强度。（1）小循环当冷却液温度低于70℃时，节温器阀门关闭了通往散热器的管道，同时打开了通往水泵的旁通管，冷却液经水泵增压后，发动机从水套壁周围流过并从水套壁吸热而升温，然后向上流入汽缸盖水套，从汽缸盖水套壁吸热之后流经节温器，经小循环水管返回发动机体水套，此时发动机冷却系统进行小循环，如图1-7其冷却液流动路线为：水泵→缸套→出水口→小循环水管→水泵。6图1-7小循环图1-8大循环（2）大循环当大发动机在正常热状态下工作时，即冷却液温度高于80℃，节温器阀门打开了通往散热器的通道，同时关闭了通往水泵的旁通管，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，形成大循环，如图1-8此时冷却液的流动路线为:散热器→水泵→发动机缸套→出水管→节温器→散热器。当发动机的冷却液温度在70～80℃范围内，通往散热器的通道和通往水泵的旁通管道均处于半开闭状态，此时一部分水进行大循环，而另一部分水进行小循环。冷却系统主要包括散热介质为冷却液。现在汽车用冷却液大部分为乙二醇型冷却液除了作为冷却介质外,还能起到防冻、防腐蚀、防垢、防沸的作用。当发动机缸体达到一定温度,节温器会打开,冷却液带走发动机的热量,在水泵的驱动下流向散热器,经散热器冷却后降低温度再返回到发机,从而达到冷却发动机缸体的目的。1.3冷却液选用1.3.1冷却液特性冷却液是由纯水与水箱精案一定比例调制而成，水箱精能提高冷却水的沸点。纯水在常温常压下的沸点是100℃，一旦引擎温度过高，会使冷却水沸腾成为水蒸气，而水在气态下的热对流系数远低于液态，所以气态的水蒸气几乎无法带走引擎的热量，此时引擎温度会迅速升高而损害引擎。所以水箱精将冷却水的沸点提高，以确保冷却液在高温时仍是液态，才能带走引擎产生的热。7所谓适宜的工作温度，对于水冷发动机，要求气缸盖内冷却水温度在80°~90°之间。那么是不是冷却温度越低越好？也不是，过度冷却（过冷）：热量散失过多，转变为有用功的热量↓，功率↓；温度低，机油粘度大，摩擦阻力↑，消耗功率大，起动困难。燃油不易气化，燃烧不充分，燃油消耗率↑，功率↓；燃气易凝结（在气缸壁上），流入曲轴箱，不仅燃油消耗率↑，功率↓，而且机油粘度↓，润滑效果变差，机件磨损加剧。1.3.2冷却液选用水在0°时结冰，结冰后体积增大，会使气缸体、气缸盖或散热器胀裂。为了防止在冬季因寒冷而陈裂机件，适应冬季行车的需求，可以在冷却水中加入适量的甘醇、甘油、酒精等配制成防冻液。以降低冷却介质的冰点。冷却液要求（一）防冻、防沸、防锈、长效、环保。（二）常用典型冷却液（三）由水、乙二醇、各种添加剂组成；（四）乙二醇40%，冰点-25℃（五）乙二醇50%，冰点-35℃，沸点103℃（六）乙二醇60%，冰点-40℃，（七）添加剂作用：防锈、防泡沫、水泵润滑8（八）颜色：绿色、红色、黄色冷却液是汽车发动机不可缺少的一部分。它在发动机冷却系统种循环流动，将发动机工作中产生的多余热能带走，使发动机能把以正常工作温度运转。当冷却液不足时，会使发动机冷却液温度过高，而导致发动机机件损坏。冷却液除了具有冷却作用之外，还具有在冬季防冻、防腐蚀、防水垢等功能。同时冷却液还是是发动机冷却系统种最重要的工作介质，汽车常用的冷却液有水及加有防冻剂的防冻液。1、水冷却液直接用水作为冷却液，它具有简单和方便的特点。但水沸点低，易蒸发，需要经常添加。而且不宜添加河水、井水等含矿物质的水，以免产生水垢，影响冷却系统的散热性能。要求添加雨水、雪水或离子交换水，给冷却液添加造成困难。更应值得注意的是水在严寒冬季易结冰，需放水过夜，否则会造成结冰时体积膨胀，机体胀裂、气缸盖的严重事故。2、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。如，桑塔纳系列轿车采用乙二醇为基料的冷却液（乙二醇的质量占45.6%、水的质量占54.4%），使其冰点在-25℃以下，沸点在106℃以上。不同的冷却液有不同的冰点和沸点，可以根据发动机使用条件进行选用。冷却液还添加防锈剂、泡沫抑制剂等，有利于减轻冷却系统锈蚀和冷却液泡沫产生，提高冷却效果。专用冷却液一般呈深绿色或深红色，有一定毒性，使用时应注意。发现冷却液泄露应及时检查并添加。第二章：汽车发动机冷却系统结构组成及类型2.1发动机冷却系统结构组成水冷却系是以水作为冷却介质，把发动机受热零件吸收的热量散发到大气中去。目前汽车发动机上采用的水冷系大都是强制循环式水冷系，利用水泵强制水在冷却系中进行循环流动。它由散热器、水泵、风扇、冷却水套和温度调节装置等组成。9图2-1水冷却系统组成2.1.11、散热器散热器俗称水箱,安装在发动机前的车架横梁上。其作用主要是散热。冷却液经过散热器后，其温度可降低10～15℃。一般用铜或铝制成，在散热器后面装有风扇与散热器配合工作。如图2-2散热器主要由上、下水箱、散热器芯和散热器盖等组成。在上、下水箱上分别装有进水管及出水管，它们分别用软管与发动机汽缸盖上的出水管口及水泵的进水管口连接。上下水箱上常设有放水开关。图2-2散热器结构102.1.2水泵水泵也称冷却液泵，其功用是对冷却液加压，使冷却液在冷却系统内循环流动。水泵一般安装在发动机前端，通常与风扇一起用带轮同轴驱动，如图2-3。图2-3水泵结构2.1.3补偿水桶现代轿车发动机冷却系统都采用了自动补偿封闭式散热器，它的特点是在散热器的右侧增设了一个补偿水桶也可以称作储液罐或者副水桶，用软管连接到散热器的蒸汽到出口。补偿水桶的作用是减少冷却液的损失，当冷却液温度升高，体积膨胀时，散热器中多余的冷却液流入补偿水桶中；而当冷却液温度降低时，体积收缩，散热产生一定真空，补偿水桶中的冷却液又被吸回到散热器种。同时散热器上的水箱液可以做得小些，这样冷却液损失很少，驾驶员也不必经常检查冷却量。2.1.4节温器节温器的作用是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保证发动机在最适宜的温度下工作。汽车车发动机一般装用的节温器基本是石蜡式节温器，如图2-4，石蜡式节温器主要由主阀门、副阀门、推杆、壳体和石蜡等组成。推杆的一端固定在支架上，另一端插入胶管的中心孔内。石蜡装在胶管与节温器壳体之间的腔体内。如图2-5若发动机温度较低时，石蜡呈固态，主阀门被弹簧推向上方与阀座压紧，处于关闭状态，此时，副阀门开启，冷却液进行小循环，来自发动机水套的冷却液经副阀门、小循环水管直接进入水泵，水泵回到发动机水套内。温度升高时，石蜡逐渐熔化成液态，体积膨胀，迫使胶管收缩对推杆端部产生向上的推力，由于推杆固定在支架上，推杆对胶管、节温器壳体产生向下的反推力。当冷却液温度升高到一定值时，反推力克服弹簧的弹力是胶管、节温器壳体向下运动，主阀门开启，同时副阀门开始关闭。当冷却液温度进一步升11高到一定值时，主阀门完全开启，而副阀门也正好关闭小循环水路，此时来自发动机水套的冷却液全部经过散热器进行大循环。冷却液