1、發動機冷卻系統的維護【摘 要】一臺發動機，冷卻系統的維修率一直居高不下，往往會引起發動機其他構件損壞，特別是隨著車輛行駛里程的增加，冷卻系統的工作效率逐漸下降，對發動機的整體工作能力產生較大影響，對維護發動機常溫下工作有著至關重要的作用。本文論述了冷卻系統的作用、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系統化、模塊化設計方法，以及冷卻系統的智能控制。【關鍵詞】 冷卻系統 冷卻系統維護 溫度設定點 冷卻系統智能控制 一臺發動機，冷卻系統的維修率一直居高不下，往往會引起發動機其他構件損壞，特別是隨著車輛行駛里程的增加，冷卻系統的工作效率逐漸下降，對發動機的整

2、體工作能力產生較大影響，冷卻系統的重要性在于維護發動機常溫下工作，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。一、冷卻系的概述冷卻系的主要功用是把受熱零件吸收的部分熱量及時散發出去，保證發動機在最適宜的溫度狀態下工作。冷卻系按照冷卻介質不同可以分為風冷和水冷，如果把發動機中高溫零件的熱量直接散入大氣而進行冷卻的裝置稱為風冷系。而把這些熱量先傳給冷卻水，然后再散入大氣而進行冷卻的裝置稱為水冷系。由于水冷系冷卻均勻，效果好，而且發動機運轉噪音小，目前汽車發動機上廣泛采用的是水冷系。不論采何種方式冷卻，正常的冷卻系統必須確保引擎在各樣行

3、駛環境都不致過熱。（一）風冷卻系統風冷卻系是利用高速空氣流直接吹過氣缸蓋和氣缸體的外表面，把從氣缸內部傳出的熱量散發到大氣中去，以保證發動機在最有利的溫度范圍內工作。發動機氣缸和氣缸蓋采用傳熱較好的鋁合金鑄成，為了增大散熱面積各缸一般都分開制造，在氣缸和氣缸蓋表面分布許多均勻排列的散熱片，以增大散熱面積，利用車輛行駛時的高速空氣流，把熱量吹散到大氣中去。由于汽車發動機功率較大，需要冷卻的熱量較多，多采用功率、流量較大的軸流式風扇以加強發動機的冷卻。為了有效地利用空氣流和保證各缸冷卻均勻，在發動機上裝有導流罩和分流板和氣缸導流罩。雖然風冷卻系與水冷卻系比較，具有結構簡單、重量輕、故障少，無需特殊

4、保養等優點，但是由于材料質量要求高，冷卻不夠均勻，工作噪音大等缺點，目前在汽車上很少使用。（二）水冷卻系統的組成及維護汽車發動機的冷卻系統是保持發動機正常工作的重要部件，如果發動機冷卻系統的維修率很高，就會引起發動機其他部件的損壞，使發動機的整體工作能力受到影響，因此，汽車發動機冷卻系統的維護與保養就顯得尤為重要，水冷卻系統一般由散熱器、節溫器、水泵、水道、風扇、冷卻液等組成。如圖4-1所示。散熱器負責循環水的冷卻，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

5、調冷凝器通常與其裝在一起。圖 4-1 發動機的冷卻系(a)冷卻系的布置示意圖; (b)發動機機體內的水套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;A-到空調散熱器去;B-由空調散熱器來1. 冷卻介質冷卻液指清潔的軟水。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%

6、，提高了液體的凝固點，防止在低溫下結冰而損壞發動機。整個冷卻系統并不與大氣相通，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。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，如果加入發動機的冷卻系統中，就會產生大量的水垢，影響冷卻系統正常作用的發揮，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。由于冷卻

7、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中形成的水垢、油泥和銹皮，恢復冷卻系統的功能，使冷卻液循環順暢，防止過熱、開鍋而引發的發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，它能防止冷卻系統銹蝕和腐蝕，有效抑制水垢生成，潤滑水泵、節溫器，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，使發動機在正常溫度下工作。維

8、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，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，即可徹底清除水垢因此選用正確的和及時更換冷卻液對冷卻系統是至關重要的。2. 水泵發動機冷卻是由冷卻液的循環來實現的，強制冷卻液循環的部件是水泵，它由曲軸皮帶帶動，推動冷卻液在整個系統內循環。因此皮帶出現打滑、松弛、老化會影響冷卻時泵的功率。目前最先進的水泵是寶馬新一代直六發動機上采用的電動水泵，它能精確的控制水泵

9、的轉速，并有效的減少了對輸出功率的損耗。3. 節溫器冷卻液對發動機的冷卻，要根據發動機的工作情況而隨時調節。當發動機溫度低的時候，冷卻液就在發動機本身內部做小循環，當發動機溫度高的時候，冷卻液就在發動機散熱器之間做大循環。實現冷卻液做不同循環的控制部件是節溫器。可以將節溫器看作一個閥門，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，當水溫低時材料收縮關閉閥門，冷卻液小循環。這里值得說明的是，切勿將節溫器摘掉，否則會導致發動機過冷而難以啟動。 4. 風扇為了提高散熱器的冷卻能力，在散熱器后面安裝冷卻風扇強制通風，冷卻風扇有在正面安

10、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。以前的轎車散熱器風扇是由曲軸皮帶直接帶動的，發動機啟動它就要轉，不能視發動機溫度變化而變化，為了調節散熱器的冷卻力，要在散熱器上裝上活動百頁窗以控制風力進入。現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。由于電動風扇的電源不受點火開關的控制，當散熱器中冷卻液溫度下降至93-98時風扇停轉。如果發動機熄火后，散熱器中液溫若高于88

11、-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。5. 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

12、水口聯接，防止上述問題的產生。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；因此要保持散熱水箱的清潔，以防止因散熱水箱堵塞帶來的發動機冷卻系統冷卻液溫度過高。6. 汽缸水套及其他密封裝置它相當于發動機燃燒室周圍的水道，當發動機產生大量的熱時，汽缸水套將發揮降溫的作用在發動機中，水和油的管道涇渭分明、互不干涉，如果發現冷卻液中有油，就說明水路和油路發生了穿孔現象，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。只要是流體，都有泄漏的可能。因此在冷卻系統的各個零部件之間的接口處應注意防漏，如涂密封膠，擰緊緊固卡圈，定時更換密封圈等。二、 冷卻系統

13、智能控制系統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。提高系統整體的可靠性和穩定性。2.電路應采取有效的防護隔離措施，以提高其抗干擾能力。1系統組成該系統由電控冷卻風扇、電控節溫器、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溫閥旋轉運動，來改變大小循環；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開發的單片機控制系統。 2單片機控制系統工作原理由溫度傳感器感受發動機水溫的變化，同時把溫度信號轉變為同

14、其成反比關系的電壓模擬信號。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。即可實現對發動機冷卻能力的智能控制。3單片機系統控制過程當發動機預熱時(發動機水溫(70)，單片機根據檢測來的溫度數據處理分析向執行元件發出控制信號，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；c.電控節溫器處于小循環狀態。由于導風板關閉，冷卻風扇不工作，

15、以至冷卻空氣不能進入散熱器；同時節溫器處于小循環(加熱電阻絲通電)，發動機水溫上升很快。當水溫升至75，單片機根據檢測來的溫度數據處理分析向執行元件發出控制信號，使電控節溫器的加熱電阻絲斷電(讓其進入大循環控制狀態)。當水溫達到80時，單片機又發出指令，使電控導風板處于敞開狀態。此時可充分利用汽車行駛迎面風對散熱器的冷卻作用，盡量減少冷卻風扇的工作時間。當水溫高達95時，單片機經數據分析發出控制指令使電控冷卻風扇工作，而讓節溫器仍處于大循環狀態，導風板仍處于敞開狀態。這時冷卻系統的冷卻能力最大，實現快速降溫。當發動機水溫降至89時，單片機根據采樣數據分析處理發出控制指令，使執行元件完成以下操作

16、。a.電控冷卻風扇不工作；b.電控導風板處于敞開狀態；c.電控節溫器處于大循環狀態。這樣，直到發動機水溫返升至95，電控冷卻風扇又重新工作。三、冷卻系統的檢修常見引起發動機過熱的原因有: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，環境溫度過高；V型皮帶過松，轉動效率差；以及缸體有水垢，節溫器失效，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。散熱器外部沾有泥污或碰撞變形，均合影響風量流通，使

17、冷卻液溫度過高，必要時清洗或修復。2.按規定使用防凍冷卻液，保持冷卻液數量充足。正確的冷卻液液面高度:當發動機處于冷態時，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，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；如果發現冷卻系溢水，應及時檢查節溫器技術狀況。5.防止發動機大負荷、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、擋住低或是環境溫度較高時，應注意散熱。更

18、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。啟動發動機，直到風扇運轉，將發動機熄火，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。6.溫度設定點發動機工作溫度的極限值取決于排氣門周圍區域最高溫度。最理想的情況是按金屬溫度而不是冷卻液溫度控制冷卻系統，這樣才能更好地保護發動機。由于冷卻系統設定的冷卻溫度是以滿負荷時最大散熱率為基礎，因此，發動機和冷卻系統在部分負荷時處于不太理想狀態，如

19、市區行駛和低速行駛時，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動機和冷卻系統在部分負荷時的性能。根據排氣門周圍區域溫度極限值，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。 （1） 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。提高溫度有許多優點，它直接影響發動機損耗和冷卻系統的效果以及發動機排放物的形成。提高工作溫度將提高發動機機油溫度，降低發動機摩擦磨損，降低發動機燃油消耗。 研究表明，發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的效能。提高冷卻液或金屬溫度會改善發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，從而降低發動機的功率消耗。