发动机智能冷却系统的研究现状和发展趋势
Investigation and Development of Engine Intelligent Cooling System
高标，程伟
（东风汽车股份有限公司商品研发院，湖北武汉，430057）
摘要：汽车发动机冷却系统是保证车辆可靠运行必不可少的一个系统，同时冷却系统的性能与发动机燃油经济性、排放、噪声等方面也有着密切关系，智能化、电控化是汽车以及汽车零部件发展的趋势，汽车发动机智能冷却系统的研究是节能、减排和热管理领域内的重要前沿课题。收集、整理和分析了国内外智能冷却系统的文献和产品，总结了智能冷却系统在关键零部件、系统集成和新能源车型领域内的研究现状，为智能冷却系统的研发和产业化提供了参考。
Abstract: Vehicle engine cooling system is essential for the vehicle running, and the performance of cooling system has relations with the engine economic、emissions and noise，intelligence、electronic control are the trend of vehicle components development，vehicle engine intelligent cooling system(ICS) is the frontier research field of energy conservation 、emissions and thermal management. By collecting, classification and studying of the achievements on ICS research and its products, summarize the development of ICS on key components、system integration and new energy vehicle aspects, and offer some references for the ICS research and industrialization.
关键词：发动机智能冷却系统集成
Keywords：Engine; Intelligent; Cooling System ; Integration
0引言
汽车发动机在完成能量转换的过程中，约有1/3的燃料燃烧化学能需通过发动机冷却系统散出，机械部件的摩擦散热、电子部件的散热等也需要通过冷却系统进行冷却或温度调节，以保证零部件工作在合适的温度[1]；发动机的排放、噪声等问题也与冷却系统有着密切关系，相关研究中指出发动机冷起动后前300s时间内的CO和HC排放占整排放测试阶段中的60％～80％[2]。同时在冷却系统运转过程中风扇、水泵等零部件消耗相当一部分功率，影响发动机的燃油经济性。冷却系统性能的好坏直接关系到汽车及发动机的性能，而上述问题的解决依赖于如何对发动机冷却系统进行稳定、快速和准确的控制，因此汽车发动机的智能冷却系统成为目前热管理领域内的重要研究前沿课题。
1发动机冷却系统的发展概述
早期的发动机由于功率密度低，结构简单，主要依靠空气自然对流进行冷却，随着发动机功率密度的不断提升导致发动机的散热量增加，由于冷却空气的比热容低，为了获得更好的冷却效果，出现了以发动机直接驱动的冷却风扇提供强制冷却的风量，发动机内部通过水泵驱动冷却液循环进行冷却，极大的提高了冷却系统冷却效率。由于发动机零部件需要在一定温度范围内工作，冷却系统要对冷却强度进行调节，之后，发动机冷却系统增加了节温器、挡风帘等温度调节装置。
但冷却风扇、水泵等零部件消耗大量发动机功率，自20世纪50年代博格华纳公司最早发明了硅油风扇离合器，一致以来都以较高的性价比和可靠性成为商用车发动机的重要冷却系统节能技术。[3]1981年3月美国的专利文件（US4257554）[4]最早提出了电动冷却风扇冷
却系统，采用电动风扇可以根据发动机运行情况调节风扇的转速。风扇及水泵的转速调节装置有效的避免风扇消耗过多的功耗，缩短了发动机的预热时间。
随着排放和节能法规的越来越严格，发动机上采用的大量新技术和装置，且越来越多的零部件需要进行冷却和温度调节，如增压空气冷却、EGR系统、尿素喷射装置、动力电池等。冷却系统所包括的零部件越来越多、对温度调节的准确性、快速性要求也越来越高，这对发动机的冷却系统提出了更高的要求，出现了电子硅油风扇离合器、电子水泵、电子节温器等电子控制零部件，随着电子控制技术的发展，冷却系统也走向了智能化的控制时代。
综上所述，汽车发动机冷却系统经历了自然冷却、强制冷却系统、半主动冷却、电子控制冷却系统几个阶段，而智能化将是发动机冷却系统发展的必然趋势和终极目标。
2 智能冷却系统的概念、功能和研究范围
智能冷却系统（Intelligent Cooling System ,ICS）是由电子控制单元（ECU）按照一定的控制策略，对冷却强调调节装置的电子化控制，从而实现对零部件的温度调节，使零部件工作在最佳温度范围。克服了传统冷却系统出现的功耗高、散热能力耦合、控制不准确等问题，智能冷却系统的目标是根据不同的发动机状态对冷却系统零部件进行可控调节，以满足发动机工作温度、功耗等性能指标最优，智能冷却系统不光要解决零部件的过热问题，还要根据使用情况实现对零部件进行加热和保温。
随着发动机技术的进步和发展，智能冷却系统的研究范围逐渐扩大，目前发动机智能冷却系统的研究范围包括以下几个方面：
1）、冷却强度调节装置的电子控制
主要包括电控风扇技术、电控节温器技术、电子水泵技术、无刷直流电机、冷却系统控制器等装置的研究。
2）、冷却系统集成优化研究及控制策略
智能冷却系统将所有需要温度调节的零部件集成考虑，而不是强调某一零部件的冷却能力达到最佳，但通过系统集成考虑可以使各零部件协调统一工作，使系统能力达到最优，在这个过程中控制策略的设计直接影响到系统的可靠性和性能。
3）新能源车型的冷却系统研究
主要包括混合动力车型和纯电动车型的冷却系统的研究，结构形式和设计原理与传统内热机冷却系统有较大的差异，但新能源车型为智能冷却系统提供了良好的应用条件。
3 智能冷却系统的关键零部件的研究现状
3.1电控风扇技术的研究
博格华纳公司最早研发的电子控制型硅油风扇离合器(图1，左)，直接读取发动机电子控制单元中的发动机水温信号，根据水温信号控制风扇离合器内部的电磁阀开度，从而控制风扇的转速。研究表明采用电子控制型硅油风扇离合器系统与直联风扇相比可节能4.2%，与采用传统的硅油风扇离合器相比可节能1.2%。[3]
德国贝洱（Behr）公司开发的Visco?电子硅油离合器风扇(图1，右)[5]，通过在30ml～50ml 范围改变腔内硅油的充填量来驱动离合器的开闭，该机构可实现无级调速，通过温度等传感器信号进行反馈控制，该电控离合器的传输转矩比现在使用的风扇离合器多传输40%，同时可控性和动态离合响应速度得到明显改善。
图1 电子硅油离合和电子硅油离合器风扇
由于电子风扇具有转速不受发动机影响、布置灵活、功耗低的特点，在乘用车领域内得到了成熟的应用，但受驱动风扇的电机功率的限制，在商用车上的应用还处在研究阶段。最早在2001年由于Valeo、Ricardo和DaimlerChrysler公司联合开发了一种42V-14V双电压电子风扇冷却系统[6]，并将其应用到一款小型货车上。国内方面，郭新民等[7]早在1993年便开展了电子风扇的相关研究，并开发了自动控制装置，安装于载重汽车开展试验，结果表明相比原机风扇，采用电子风扇可使整车节油10％。另外，无刷直流电机驱动的电子风扇，具有可靠性高、寿命长、效率高、启动电流小、控制简单等优点，智能冷却系统中采用无刷直流电机正成为一种趋势，图2是由于SPAL公司研制和生产的有刷（左）和无刷（右）直流电子风扇。
图2有刷和无刷直流电子风扇外形对比（SPAL公司）
3.2电控水泵技术的研究
由于发动机直接驱动的水泵作为发动机水流量调节的装置，其消耗的功率同样占据较大比例。相比比可控风扇技术来说，电子水泵技术在冷却系统中的应用较晚，但电子水泵的应用彻底实现的整个冷却系统与发动机转速的解耦[8]。同时电子水泵的应用可以实现发动机快速暖机和停机后冷却液的流动，以避免停机发动机过热问题。由于电子水泵体积小，布置灵活，可以实现为每一路冷却回路布置水泵。最早将电子水泵应用在量产车型发动机冷却系统上的是BMW公司，该公司于2005年将电子水泵应用于新一代N52系列汽油机上。
国内方面，2012年盛德号[9]等设计了一套采用电控水泵的发动机冷却系统，通过单片机实现了系统中电控水泵和电子风扇的联合控制，应用在轻型客车上，试验表明改进后的电水泵冷却系统能够使发动机低温预热时间缩短65％，预热阶段节油率达到11.5％。
3.3电子节温器技术的研究
节温器是对发动机水流量进行分配的一个装置，研究表明传统的蜡式节温器是冷却系统液侧压力损失增加的主要原因之一[10]。新型的电子节温器后，除了可以动态调节水流量分配，还可以将进一步降低发动机冷却系统阻力，从而降低水泵功耗。
Behr公司[11]开发的一种电控节温器，是在原蜡式节温器的石蜡腔内嵌入电阻式加热器（图3）。
图3 Behr公司开发的电控节温器
2006年，John R．Wagner开发了一种蝶阀型式的电子节温器原型[12]，如图4所示，该电子节温器使用直流齿轮电机和旋转电位计来控制阀门开度。原型阀的压力与开度和流量为非线性关系，实际使用过程中通过由试验设定的MAP图对阀体进行调节。
图4蝶阀型电子节温器
4智能冷却系统集成优化的研究现状及趋势
随着发动机上冷却系统的散热元件的不断增加（散热器、中冷器、冷凝器、EGR冷却器等），而对这些零部件的冷却系统必须进行集成优化考虑，使整个系统性能达到最优，不能仅依靠增加某个零部件的性能，传统的发动机冷却系统无法实现散热元件间的解耦。采用智能冷却系统可以在原冷却系统结构和形式的基础上进行升级改造，也可以通过改变原冷却系统的结构，实现多回路冷却或多级冷却。具有代表性的智能冷却系统集成研究有以下几种：1999年由V ALEO公司开发的的THEMIS?（图5）智能发动机冷却系统[13]，是在原有的电子风扇发动机冷却系统基础上采用电子水泵和电子节温器，取消了机械水泵和蜡式节温器，通过冷却液温度传感器对发动机水温实现闭环控制。
图5 THEMIS?系统结构和控制策略
2005年EMP公司Robert D等[14]将轻型卡车上集成式冷却模块的典型布置更改为分布式系统，即各个换交热器采用独立的冷却循环，并设计了多风扇布置型式(如图6)。由多个12V 直流电子水泵和电子风扇取代了原机械水泵和硅油离合器风扇。台架试验结果显示：额定工况下水泵风扇能耗总和由23.5kW减少小3.6kW，2000rpm的中等负荷工况由810W减为115W；其燃油经济性市区循环和高速循环分别改善3.1％和4.4％。
图6 EMP公司分布式冷却系统
Dana公司研发的智能冷却系统（图7）提出了两种方案，一种是智能冷却，以电子风扇和电动水泵取代传统的机械风扇和水泵，可实现节能2%-5%，一种是智能润滑，系统采用电动油泵，和智能密封垫，可实现节能2%。[15]
图7 Dana公司的智能冷却系统
国内方面，有代表性的系统级的智能冷却系统案例是郭新民等(2010)[16]设计的应用分体冷却技术(原文称“双回路”)的智能冷却系统，见图1．19。该系统将机体和缸盖的冷却回路分隔开，拆除原机节温器并采用2个蜡式节温器分别安装于机体与缸盖的出水侧来调节流量；将原机由曲轴皮带驱动的水泵和风扇替换为可调速的电子水泵和可开关的电子风扇，并实行PID自动控制。台架试验结果表明采用分体冷却技术的智能冷却系统比原机预热时间减少了80％，节油达7％，同时有效降低HC排放。
5新能源车型的冷却系统研究
由于采用电力驱动，混合动力、纯电动汽车为实现冷却系统智能控制提供的有利条件，电子水泵、电子风扇在新能源车型冷却系统上得到了广泛的研究和应用。新能源车型需要冷却零部件主要为电池组、驱动电机、控制器，相比传统的内燃机，这些元件要求的最佳工作温度大约在50℃-70℃，而对于蓄电池来说，还存在着在低温地区充电能力的问题，因此新能源车型的冷却系统还要兼顾电池组加热功能。
图8是丰田公司的混合动力车型PRIUS的冷却系统循环图，对电动机、发动机和控制器形成串联管路，而电池组与乘员舱采用一体式的空气冷却系统，如图9所示。[15]
图8 丰田PRIUS冷却系统循环示意图
图9 丰田PRIUS II 镍氢电池组-乘员舱空气冷却系统2006年，陈潇，汪茂海，张扬军等，[17]对车用燃料电池冷却系统进行研究，并设计了双散热器并联式的冷却系统，以电池堆进出口水温温差为控制目标，通过对电子风扇和电子水泵的调节，使电池堆的温度维持在合理范围内。2008年，杨文霞等[18]设计了一种用于混合动力车辆的高、低温双循环回路冷却系统，解决了混合动力汽车的冷却问题。
6结论
研究表明，智能冷却系统对提升发动机效率和燃油经济性、降低排放等方面有着巨大潜力，但目前系统中的风扇、水泵、控制器等零部件的开发和研究是制约发动机智能冷却系统
发展的重要因素，国外的一些大公司掌握了这些关键零部件的核心技术，国内在这些电控零部件上的研究和应用起步较晚，存在明显不足，应尽快开展此方面的研究，填补国内空白；发动机智能冷却系统的研究的还应注意系统控制策略的设计、系统集成优化设计；发动机智能冷却系统在新能源车型上的应用也是研究的一个方向，国内在这方面研究与国外同步进行，且取得了一定的科研成果。
参考文献
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捷达轿车发动机冷却系统的检修 目录 1绪论················错误！未定义书签。 2 冷却系统系统的结构和工作原理 (3) 2.1发动机冷却系统的功用和组成 (5) 2.2发动机冷却系统的类型 (6) 2.3捷达轿车冷却系统的组成 (4) 2.3.1散热器 (8) 2.3.2冷却风扇 (8) 2.3.3冷却水泵 (9) 2.3.4节温器 (9) 2.3.5冷却液介质 (10) 2.3.6冷却液温度传感器 (10) 2.4捷达轿车冷却系统工作原理11 3发动机冷却系统的故障分析及检修 (10) 3.1发动机过热. (10) 3.2发动机升温缓慢或工作温度过低 (13) 3.3冷却系主要部件故障检修 (11) 4捷达冷却系统的案例分析与维修 (14) 4.1实际案例分析与维修 (14)
4.2冷却系统的特点 (18) 5冷却系统的维护与保养 (16) 5.1使用防冻液注意事项 (17) 5.2冷却系统水垢形成原因与清除 (17) 结论 (19) 参考文献 (22) 致谢·················错误！未定义书签。 捷达轿车冷却系统常见故障检修 摘要：汽车冷却系统是发动机的重要组成部分，随着发动机采用更加紧凑的设计和具有更大的比功率，发动机产生的废热密度也随之明显增大。一些关键区域，如排气门周围散热问题需优先考虑，冷却系统即便出现小的故障也可能在这样的区域造成灾难性的后果。保证冷却系统的正常工作，能避免因冷却系的故障造成的车辆问题。为了人们能了解冷却系常见故障及检修知识，本文列举冷却系统一些常见故障及检修方法。 关键词：捷达轿车，冷却系统，工作过程，常见故障 1.绪论 发动机的冷却系统可以分为两大类，一类是水冷系统，另一类是风冷系统。车用发动机大多采用水冷系统进行冷却。水冷系大都是强制循环式水冷系，利用
冷却系的维护与保养
发动机冷却系统的保护 实习指导教师：闫英 一、引言： 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。 二、冷却系统的作用 冷却系统的功用是带走发动机燃烧所产生的热量，使发动机维持在正常的温度范围内。发动机冷却的方式可分为风冷式发动机及水冷式发动机，水冷式发动机是靠发动机冷却水在中循环来冷却。 三、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，冷却效率要高。散热器又分为横流式和垂直流动两种。 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。一般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
发动机智能冷却系统的研究现状和发展趋势 Investigation and Development of Engine Intelligent Cooling System 高标，程伟 （东风汽车股份有限公司商品研发院，湖北武汉，430057） 摘要：汽车发动机冷却系统是保证车辆可靠运行必不可少的一个系统，同时冷却系统的性能与发动机燃油经济性、排放、噪声等方面也有着密切关系，智能化、电控化是汽车以及汽车零部件发展的趋势，汽车发动机智能冷却系统的研究是节能、减排和热管理领域内的重要前沿课题。收集、整理和分析了国内外智能冷却系统的文献和产品，总结了智能冷却系统在关键零部件、系统集成和新能源车型领域内的研究现状，为智能冷却系统的研发和产业化提供了参考。 Abstract: Vehicle engine cooling system is essential for the vehicle running, and the performance of cooling system has relations with the engine economic、emissions and noise，intelligence、electronic control are the trend of vehicle components development，vehicle engine intelligent cooling system(ICS) is the frontier research field of energy conservation 、emissions and thermal management. By collecting, classification and studying of the achievements on ICS research and its products, summarize the development of ICS on key components、system integration and new energy vehicle aspects, and offer some references for the ICS research and industrialization. 关键词：发动机智能冷却系统集成 Keywords：Engine; Intelligent; Cooling System ; Integration 0引言 汽车发动机在完成能量转换的过程中，约有1/3的燃料燃烧化学能需通过发动机冷却系统散出，机械部件的摩擦散热、电子部件的散热等也需要通过冷却系统进行冷却或温度调节，以保证零部件工作在合适的温度[1]；发动机的排放、噪声等问题也与冷却系统有着密切关系，相关研究中指出发动机冷起动后前300s时间内的CO和HC排放占整排放测试阶段中的60％～80％[2]。同时在冷却系统运转过程中风扇、水泵等零部件消耗相当一部分功率，影响发动机的燃油经济性。冷却系统性能的好坏直接关系到汽车及发动机的性能，而上述问题的解决依赖于如何对发动机冷却系统进行稳定、快速和准确的控制，因此汽车发动机的智能冷却系统成为目前热管理领域内的重要研究前沿课题。 1发动机冷却系统的发展概述 早期的发动机由于功率密度低，结构简单，主要依靠空气自然对流进行冷却，随着发动机功率密度的不断提升导致发动机的散热量增加，由于冷却空气的比热容低，为了获得更好的冷却效果，出现了以发动机直接驱动的冷却风扇提供强制冷却的风量，发动机内部通过水泵驱动冷却液循环进行冷却，极大的提高了冷却系统冷却效率。由于发动机零部件需要在一定温度范围内工作，冷却系统要对冷却强度进行调节，之后，发动机冷却系统增加了节温器、挡风帘等温度调节装置。 但冷却风扇、水泵等零部件消耗大量发动机功率，自20世纪50年代博格华纳公司最早发明了硅油风扇离合器，一致以来都以较高的性价比和可靠性成为商用车发动机的重要冷却系统节能技术。[3]1981年3月美国的专利文件（US4257554）[4]最早提出了电动冷却风扇冷
发动机冷却系统的维护保养 作者：孙守平 来源：《农机使用与维修》2014年第02期 发动机工作时，气缸内气体的温度高达2000 ℃左右，如果不对发动机采取必要的冷却措施，将不能保证其正常工作。冷却系统是调节发动机工作温度的系统，其任务是使发动机得到适度的冷却，从而使发动机保持在最适宜的温度范围内工作。发动机冷却系统技术状态的好坏，将直接影响发动机的动力性和经济性，因此在使用中要及时维护保养，以保证发动机的正常工作。 1. 冷却液的加注和放出 加注冷却液前要拧开散热器上方的加水口盖，打开调温器上部的放气阀，向散热器加水口加注冷却液；当放气阀口流出冷却液时将放气阀关闭，继续向加水口加注冷却液，加满后装好散热器盖。启动发动机试运转，当手摸散热器上部感到热时表明发动机缸套中的水已流入散热器；熄火后打开散热器盖，如液面下降再添加冷却液，直到膨胀水箱的液面达到最高标记处。为使液面高度能够保持在标记处，可反复运转发动机并在散热器加水口加入冷却液，必要时也可向膨胀水箱加注冷却液。如果冷却系统处于放尽冷却液状态，一桶25 L的冷却液几乎要全部加入；如果是补充冷却液，不要在热状态下打开散热器盖，避免散热器内有一定的热气喷出烫伤手脸；如需要开盖，至少也要等约15 min，再用较厚的布垫在散热器盖上或包住散热器盖，慢慢拧动散热器盖到第一个止口位置，使散热器卸压后再拧下散热器盖。 放冷却液时要打开气缸体上方的和散热器下方的防水开关，装有暖风的应将暖风上的温度选择器调到全开位置。为使水流较快，可以拧开调温器上方的气阀。为使冷却液全部放完，在膨胀水箱的冷却液没有放尽时，可以把连接在散热器加水口座溢流管上的软管拆下，放净后再装上。 2. 清除发动机水垢 发动机散热部位的水垢，不但浪费燃料，使散热效能降低，而且易造成金属局部过热，引起事故。 （1）水垢的分类。水垢按其主要化学成分可分为四类：①碳酸盐水垢：指碳酸钙含量在50%以上的水垢；②硫酸盐水垢：指硫酸钙含量在50%以上的水垢；③硅酸盐水垢：指二氧化硅含量大于20%的水垢；④混合型水垢：指没有一种主体成分的水垢。
题目：汽车发动机冷却系统维护所在院系:汽车系 专业班级: 汽车电子技术 学生姓名：万美玲 指导教师：李晗 2012 年03 月21 日
目录 摘要 (1) 第一章引言 1.1汽车发动机冷却系统在现在汽车行业的发展现状 (1) 1.2 汽车发动机冷却系统维修的重要意义 (2) 第二章课题的目的及现实意义 2.1 课题主要目的 (3) 2.2 课题的现实意 义 (3) 第三章汽车冷却系统的故障案例 3.1故障现象 (4) 3.2冷却系统的特点 (4) 第四章冷却系统的结构和工作原理 4.1发动机冷却系统的功用 (6) 4.2桑塔纳轿车冷却系统的组成 (6) 4.3桑塔纳轿车冷却系统工作原理 (9) 第五章冷却系统故障分析 (11) 5.1发动机过热 (11) 5.2发动机升温缓慢或工作温度过低 (11) 第六章实际故障检测与维修 6.1 故障一 (12) 6.2 故障二 (13) 第七章冷却系统的维护与保养 (14)
第八章结论 (17) 谢辞 (18) 参考文献 (22) 摘要 汽车现在已是大众的交通工具，它集机械与电子一体，是当前社会的高科技产品。随着汽车电子技术的快速发展，电子燃油喷射、安全气囊和ABS系统以及各种电控部件的应用技术都日趋成熟，电子智能系统几乎已经应用到汽车的各个领域。 这些高科技的应用使得汽车更趋近完善，但同时也使得在维修汽车上增加了许多难度。本论文针对汽车发动机冷却系统存在的各种典型故障，进行了仔细的故障分析和维修过程，解决发动机冷却系统存在的具体问题。目的就是为了对发动机冷却系统进行深刻透彻的分析，使得在实际维修中得到更好的经验和方法。从而使发动机冷却系统更出色的工作，提高汽车的动力性和经济性，提高汽车的使用寿命。 关键词：发动机发动机冷却系统智能化检测维修 Abstract Cars are now already is public transportation, it integrates mechanical and electrical integration, the present society of high-tech products. Along with the rapid development of automobile electronic technology, electronic fuel injection, airbag and ABS system and various electronic components application technology matures, electronic intelligence system has been applied to the car's almost every field. These high-tech application makes cars more intimate perfect, but also makes the maintenance bus increased a lot of difficulty. This thesis aims to automobile engine cooling system various existing typical fault, the careful fault analysis and maintenance process and resolve the engine cooling system exist specific problems. Purpose to the engine cooling system on deep thorough analysis, make in the actual repairs better experiences and methods. Thus make the engine cooling system more outstanding work, improve the performance and fuel economy car, improve the
题目：论述汽车发动机冷却系统有几种形式，各有什么特点 汽车冷却系统 冷却系统的功用是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。引擎依照冷却的方式可分为风冷系及水冷系，风冷系是靠引擎带动风扇及车辆行驶时的气流来冷却引擎；水冷系则是靠冷却水在引擎中循环来冷却引擎。不论采何种方式冷却，正常的冷却系统必须确保引擎在各样行驶环境都不致过热。 水冷系 水冷系是以冷却液为冷却介质，通过冷却液将高温零件的热量带走，再以一定的方式散发到大气中去，使发动机的温度降低而进行冷却的一系列装置。通常，冷却液在水冷系内的循环流动路线有两条，一条为大循环，另一条是小循环，两者由冷却液是否流经散热器而进行区别，冷却强度也不同。小循环是指冷却水仅在引擎内循环，而大循环则是冷却水在引擎与热交换器 (水箱) 间循环。 冷却系统的循环汽车发动机的冷却系为强制循环水冷系，即利用水泵提高冷却液的压力，强制冷却液在发动机中循环流动。冷却系主要由水泵、散热器、冷却风扇、补偿水箱、节温器、发动机机体和气缸盖中的水套以及附属装置等组成。其工作过程为：水泵将冷却液由机外吸人并加压，使之经分水管流入发动机缸体水套。这样，冷却水从气缸壁吸收热量，温度升高；流到气缸盖水套，再次受热升温后，沿水管进入散热器内。经风扇的强力抽吸，空气流由前向后高速通过散热器。最终使受热后的冷却水在流经散热器的过程中，其热量不断地通过散热器，散发到大气中去。同时，使水本身得到冷却。冷却了的冷却液流到散热器的底部后，又在水泵的加压下，经水管再压入水套，如此不断地循环。从而使得发动机在高温条件下工作的零件不断地得到冷却，从而确保发动机的正常工作。因此水冷却形式具有冷却可靠、布置紧凑、噪声小、使用方便等优点。 风冷系 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。 风冷系以空气为冷却介质，利用汽车行驶时的高速空气流，将高温零件表面的热量吹散到大气中去。风冷系的汽车发动机一般采用由传热性能较好的铝合金铸成的汽缸和汽缸盖，为了增大散热面积，各汽缸一般都分开制造，并且在汽缸和汽缸盖表面分布许多均匀的散热片，以增大散热面积。为了有效地利用空气流和保证各汽缸冷却均匀，有的发动机上装有导流罩及分流板等部件。风冷系具有结构简单、重量轻、故障少、无需特殊保养、维护简便、对地理环境和气候环境
学生毕业论文 汽车工程系 汽车专业 题目：汽车发动机冷却系统的维护 班级：汽车班 学号： 学生姓名： xx 指导教师：xxxx 年月日
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
Abstract This paper discusses the effect of cooling system, composition, main structure, working principle and maintenance, fault detection procedure and method, and discusses the cooling system of systematic, modular design method, and cooling system of intelligent control, and an example is presented. Key words: cooling system; cooling system maintenance; temperature setpoint; cooling system intelligent control
目录 引言 (1) 1 冷却系统的作用与组成 (2) 1.1 冷却系统的作用 (2) 1.2 冷却系统的组成 (2) 1.2.1 水泵和节温器 (2) 1.2.2 空气的流动 (2) 1.2.3 散热器 (2) 1.2.4 冷却介质 (3) 2 冷却系统的构造及维护 (4) 3 冷却系统工作原理 (6) 4 冷却系统的检修 (7) 5 冷却系统智能控制 (8) 5.1 系统组成 (9) 5.2 单片机控制系统工作原理 (9) 5.3 单片机系统控制过程 (9) 6 现代汽车冷却系统应用的发展趋势 (10) 6.1 提高温度设定点 (10) 6.2 降低温度设定点 (11) 6.3 精确冷却系统 (11) 结论 (12) 谢辞........................................................ 错误!未定义书签。参考文献. (13)
汽车发动机冷却系统的发展与现状 发表时间：2017-10-20T14:00:13.917Z 来源：《防护工程》2017年第16期作者：刘洋[导读] 汽车水冷发动机冷却系统主要由发动机冷却水套、冷却水泵、节温器及冷却风扇等部件组成。 国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心 摘要：早期的发动机冷却系统虽能满足汽车的基本使用要求，但在满载或者恶劣的环境中容易出现问题。在当今日益重视环境保护、提倡节能和舒适性的情况下，发动机的结构、性能和汽车整体性能都有很大的发展，冷却系统正朝着轻型化、紧凑化和智能化的方向发展。为此，重点介绍了国内外汽车发动机冷却系统的研究及发展情况，并做了简要分析。 关键词：冷却系统；冷却介质；冷却机理 １发动机冷却系统向智能化方向发展 发动机冷却系统是汽车的重要构件。汽车水冷发动机冷却系统主要由发动机冷却水套、冷却水泵、节温器及冷却风扇等部件组成。传统冷却系统采用的是冷却风扇或离合器式冷却风扇，两种风扇均由发动机曲轴通过皮带驱动，其冷却调节的灵敏度不高，功率损失也很大。为解决这个问题，就出现了自控电动冷却风扇。２冷却系统的冷却介质 目前，发动机广泛采用液态水作冷却液。水作为内燃机冷却系统的冷却介质具有很多优点：在性能方面，它性能稳定、热容量大、导热性好、沸点较高；在经济性能方面，它资源丰富、容易获取。但另一方面，水作为冷却介质也存在着两个较大的缺点：一是冰点高，在０℃时结冰，造成冬季使用困难；二是水具有一定的腐蚀性，对发动机冷却系统有损害作用。另外，水做冷却液的冷却系统，体积较庞大，不利于汽车内部结构的优化和整体质量的减少，增加了发动机功率的额外消耗。天然水中一般都含有部分矿物盐类（ＭｇＣｌ２、Ｃａ（ＨＣＯ３）２等），当水在发动机冷却系统内受热时，碳酸盐会在冷却系的壁上形成很难除去的水垢。导热性能很差。当水垢聚积过多时，会使发动机冷却性能恶化而导致过热。另外，溶解在水中的某些盐类（如ＭｇＣｌ２）在受热时产生水解作用，生成Ｍｇ（ＯＨ）２和ＨＣｌ。其中ＨＣｌ是一种腐蚀性很强的酸。因此，当水中含矿物盐类过多时，对发动机的冷却系统是很不利的。为了防止水垢的产生和水的腐蚀作用，在冷却水中加入了防腐蚀剂（重铬酸钾Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７）；为了解决水在０℃时结冰的问题，一般采用防冻液来作冷却液，常见的有丙稀二醇、甘醇、硅酸盐、有机酸等。３冷却系统向高效低能耗方向发展 发动机冷却系统效率的提高主要从两个方面来实现：其一，新材料的应用及部件结构的新设计；其二，部件的智能驱动方式。传统冷却系统中，风扇和水泵的效率普遍不高，造成大量能源的浪费。为提高冷却风扇的效率，用塑料翼形风扇取代圆弧型直叶片冷却风扇。从气体动力学的角度分析，翼形风扇能够改善风扇流场，提高风扇的效率和静压，使风扇高效区变宽；另外，塑料表面的光洁度较高。传统的冷却风扇由发动机驱动，装风扇的发动机与装有风罩的散热器必须分别用弹性支座固定在车架。为避免在汽车运行中因振动而引起风扇与风罩相碰，风扇叶轮与风罩的径向间隙的设计数值大于２０ｍｍ，这必然大幅度降低风扇的容积效率。风扇的总效率取决于容积效率、机械效率和液力效率的乘积，即 η总 ??η机 ??η容 ??η液。传统风扇叶片采用薄钢板冲压而成，其液力效率 η液较低，又加上皮带传动存在打滑损失，其机械效率 η杨也不高，从而导致传统冷却风扇的总效率只有３０％左右。采用电控风扇，由电机直接驱动风扇，与原来的皮带传动相比，机械效率 η机提高了。电控冷却风扇完全脱离发动机，与风罩、散热器安装为一体，保证了风扇与风罩的同心度，进一步减小了径向间隙，导致风扇容积效率 η容大幅度提高；另外，采用翼形端面塑料和流线型风罩，使风扇气流入口形成良好的流线型气流，可提高风扇的液力效率 η液，综合各项措施最终使电动风扇的效率达到７８％。４冷却系统新的冷却机理 上世纪７０年代，美国、日本和英国等国家提出了“绝热发动机”，其基本思路是对组成发动机燃烧室的零部件表面，喷涂耐高温的陶瓷覆层或使用陶瓷零部件，从而大大减少散热损失。经过２０年的研制，绝热发动机在高温陶瓷零件（镶块或涂层）方面取得了较大的成功［７、８］。绝热发动机（无外部冷却装置）的整机热效率接近４０％，复合式绝热发动机的整机热效率达到了４０％以上［９］。这种以高度隔热层为主要手段的绝热发动机的有效热效率，较同类常规发动机（水冷或风冷）高出５％～１５％。虽然绝热发动机提高了整机热效率和功率，同时降低了成本，但受材料和镶涂工艺的限制，还不能在普通车辆上使用，而且在高温条件下，发动机的润滑机油粘度降低，润滑效果变差，需要安装专门的散热装置；另外，气缸的充气效率会降低５％～１０％。因此，还需要进一步研究新的冷却技术。 上世纪８０年代，德国的Ｅｌｓｂｅｔｔ公司研制了一种新型车用发动机［１０］，它采用新的燃烧系统与新的冷却系统相结合的方式，以传热系数低的普通金属材料和巧妙的结构设计，大幅度减少了散热损失，取消了外部冷却装置。该机新的燃烧系统减少散热的原理是在球型燃烧室中有强烈的空气涡流，在离心力的作用下，沿燃烧室壁形成一层相对较冷的空气区，“旋流式喷油器”喷出一股雾化锥角很大、射程近、射速慢的空心涡流雾锥［１１～１３］。这股油雾随空气涡流旋转，不与燃烧室壁接触，在燃烧室中心混合燃烧，形成了热的燃烧中心—“热区”和周边温度较低的冷却空气层—“冷区” 这种燃烧系统。有“冷区”包围着“热区”，从而使燃烧室壁接受和传出的燃烧热量大为减少。Ｅｌｓｂｅｔｔ发动机在此基础上进行了进一步减少传热损失的设计［１４］，选用铸铁做活塞顶；将活塞环按内腔设置隔热槽，以截断热流通道，减少传向环槽的热量。上述３项措施使燃烧经活塞传到气缸壁的热量下降了一个数量级；加上以机油循环冷却气缸盖内腔和缸体上部的油道，用机油喷射冷却活塞内腔，实现了无水冷强制风冷的新的冷却机理。目前，还出现了发动机常规冷却机理中的强化冷却措施，如活塞的“内油冷”、排气门的“钠冷”以及喷油嘴的“内油冷”等内冷技术［１５］。另外，采用的一些节油技术也具有内部冷却的功能［１５］，如乳化柴油、进气喷水、进气引汽、代用燃料冷却和过量空气冷却等。 ５结论 （１）冷却系统实现智能化，工作协调性增强。
汽车发动机冷却系统维护 目录 摘要 (1) 关键词 (1) 引言 (2) 第一章冷却系统的作用与组成 1冷却系统的作用 (2) 2冷却系统的组成 (2) 第二章冷却系统的构造与工作原理 1冷却系统的构造及维护 (2) 2 冷却系统的工作原理 (4) 第三章冷却系统的特点与检修 1 冷却系统的特点 (4) 2 冷却系统的检修 (4) 第四章冷却系统智能控制 1冷却系统智能控制 (6) 2 系统组成 (6) 3单片机控制系统工作原理 (6) 4 单片机系统控制工作过程 (6) 结论 (10) 谢辞 (11) 参考文献 (12) 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 1 引言：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。 2 冷却系统的作用 冷却系统的功用是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。引擎依照冷却的方式可分为气冷式引擎及水冷式引擎，气冷式引擎是靠引擎带动风扇及车辆行驶时的气流来冷却引擎；水冷式引擎则是靠冷却水在引擎中循环来冷却引擎。不论采何种方式冷却，正常的冷却系统必须确保引擎在各样行驶环境都不致过热。 3 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。 水泵和节温器 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。 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。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。 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 4 冷却系统的构造及维护
发动机冷却系统的维护 姓名：XXX 部门：XXX 日期：XXX
发动机冷却系统的维护 冷却水温不适时会造成发动机低温运转或过热；水质不良将引起水垢、腐蚀及气蚀；冷却水内漏、水质不良均会引起故障。 1、过冷运转 发动机在水温低于65C下运行叫做冷运转。发动机未曾充分运转使水温达到一定程度就会开始工作，或者当节温器开启温度过低时，冷却水过早进入大循环，都会引起过冷运转。当汽缸壁温度从80 C降至50C时，缸套的磨损增加约5倍。而在汽缸壁温度达到80~85C时，磨损量明显降低。水温过低，柴油在燃烧室温升较慢，滞燃期长，燃烧过程恶化，发动机运转不良。 低温运转的主要原因是节温器失效。检查方法如下：(1) 检查冷却水的温升速度。观察仪表板水温表，如水温升得很慢则说明节温器工作不正常。(2) 检查散热器水温，把数字式温度计的传感器插入水箱，测量上水室与水温表读数(发运机水套温度)并作比较。水温升到68~72C 以前，发动机启动不久，散热器的水温就和水套的水温一同升高，表明节温器不良。(3) 拆检节温器，确认故障。将节温器放在热水中，检查节温器阀门开启和完全开启的温度是否符合修理手册的规定。 节温器失效应及时更换，否则会缩短发动机的使用寿命。 2、过热运转为使发动机处于热平衡状态，要用冷却水把20%~30%的热量带走，使冷却水套中的水温保持在80~90C。发动机水温超过95C 运行叫做过热运转。 (1) 水温过高的运行作业中，应注意水温表和变矩器油温表读数。
发现发动机过热运转，应停止作业，让发动机转速降到中速 (1000~1100r/min)。切勿在过热时直接加冷却水。温度高达400~500C 的缸盖在急剧降温时容易发生热裂。热机停车前应让发动机怠速几分钟，以防止高温的活塞和其它零件的油膜结胶与焦化。 (2) 过热运转时易引起的故障有:a) 充气系数下降，混合气燃烧不正常，引起敲缸、爆燃，功率下降。b) 缸盖、气门、缸套、活塞、活塞环 等受热零件热应力增大，常产生热裂。c) 破坏滑动配合的正常间隙，稀释油膜，造成活塞拉缸。d)烧坏缸套的防水胶圈。E机油早期劣化变质，造成润滑不良，容易烧瓦。 发动机产生过热的原因有:a) 发热过度。原因是：发动机正时不良，点火过迟：燃烧室中窜入机油或喷入过量柴油：长时间超负荷作业；变矩器或变速器故障引起传动系油温过高：液压油温过高。b)散热不足。原因是：水量不足，缺水运行；水质不良，水中混入机油，降低热传导性；水质过硬产生大量水垢，严重影响散热效果；水中混入气泡降低其冷却能力；节温器不良，大循环开度不够；泥砂、锈皮、水垢等杂质堵水箱；水箱格栅被树枝、泥砂、杂物堵塞; 水泵不良，风扇皮带松驰、风扇叶片变形，造成强制制冷不足等。 3、水质监测 发动机用冷却水主要测试其以下 3 项性能指标: (1)亚硝酸离子浓度测试冷却水长期使用后缓蚀剂耗损，防腐蚀器失效，应控制缓蚀剂含量( 见表1) 。 表1 N02-5000以下500~800800~22402240以上
第2期 汽车发动机冷却系统的发展与现状 卢广峰，郭新民，孙运柱，尹克荣，牟晓玉 （１．山东农业大学机械电子工程学院，山东泰安２７１０１８；２．东营市公路局，山东东营２５７０９１； ３．山东农业大学林学院，山东泰安２７１０１８） ［摘要］早期的发动机冷却系统虽能满足汽车的基本使用要求，但在满载或者恶劣的环境中容易出现问 题。在当今日益重视环境保护、提倡节能和舒适性的情况下，发动机的结构、性能和汽车整体性能都有很 大的发展，冷却系统正朝着轻型化、紧凑化和智能化的方向发展。为此，重点介绍了国内外汽车发动机冷 却系统的研究及发展情况，并做了简要分析。 ［关键词］冷却系统；冷却介质；冷却机理 ［中图分类号］Ｕ４６４．１３８［文献标识码］Ａ［文章编号］１００３─１８８Ｘ（２００２）０２─０１２９─０３ １发动机冷却系统向智能化方向发展 发动机冷却系统是汽车的重要构件。汽车水冷发动机冷却系统主要由发动机冷却水套、冷却水泵、节温器及冷却风扇等部件组成，如图１所示。传统冷却系统采用的是冷却风扇或离合器式冷却风扇，两种风扇均由发动机曲轴通过皮带驱动，其冷却调节的灵敏度不高，功率损失也很大。为解决这个问题，就出现了自控电动冷却风扇。 最早的汽车电动冷却风扇出现在１９８１年３ 月的美国专利文件中（专利号ＵＳ４２５７５５４）。该专利首１９８５年，德国大众汽车公司在中国申请发明利（专利号ＣＮ８５１０９５／Ａ）。该项专利在汽车散热 器，前方设置空气吸入口和辅助通口，加快了散热器的冷却速度，减少了电动风扇的电能消耗。但辅助通风口从下向上吸入冷却空气，很容易将道路上的尘土、杂物吸入，造成散热器脏污和堵塞，使散热器的散热效率降低。 １９８５年，德国大众汽车公司在中国申请发明专利（专利号ＣＮ８５１０９５／Ａ）。该项专利在汽车散热器前，方设置空气吸入口和辅助通口，加快了散热器的冷却速度，减少了电动风扇的电能消耗。但辅助通风口从下向上吸入冷却空气，很容易将道路上的尘土、杂物吸入，造成散热器脏污和堵塞，使散热器 １９８９年，美国发明专利（专利号ＵＳ４８７５５２１）的散热效率降低。次在载重汽车上采用电动单冷却风扇，风扇布置在散热器中部，叶片直径较大，驱动功率也较大。１９９２年，美国发明专利“机动车发动机的通风系统”（专利号ＵＳ５２６９２６４）［４］将电动冷却风扇布置在散热器前方，根据发动机温度的高低，冷热气阀可以交替开闭。 韩国现代汽车公司生产的奏鸣曲（ＳＯＮＡＴＡ）牌轿车，用两个相对独立而又相互联系的电子控制的冷 却风扇—散热器冷却风扇和冷凝器冷却风扇，对冷却液温度和空调冷凝器温度进行多级联合控制。该系统可以根据冷却水温度和空调系统的工作状态，综合调节冷却能力［５］，减少了在低温时发动机的传热损失、功率损失和过度磨损，抑制了发动机过热 的发生，降低了燃油消耗率。冷却风扇由传统控制方式转化为智能控制方式，散热风扇的冷却能力随着发动机散热的需要而自动精确地调节，提高了发动机的预热速度，使其始终保持最佳工作温度，而且避免了能源的大量浪费，其中减少风扇功率消耗９０％，节省燃油１０％。 １９９９年，法雷奥（Ｖａｌｅｏ）公司提出了在发动机上配置名为Ｔｈｅｍｉｓ（智能热调节系统）的新型电子调节系统，来改善发动机的冷却性能。它实现了水泵和缸体的分离，泵的流量和通风装置都通过发动机的ＥＣＵ 来进行调 整和控制，便于水泵的安装，而且远离缸体这一热源后，水泵可以用塑料制成，既降低了成本，又减轻了水泵的重量，达到了水泵 的转速随水温的变化而变化，进一步降低传热损失和机械损失，降低了污染和油耗的目的。 １９９４年，台湾裕隆汽车公司申请专利（专利号９４１１９８１９），提出了在冷却系统中装置可调转速电动水泵的设计。以反馈控制水泵冷却液流量，其主要是根据水温、节气门位置、车速等的传感器所传给ＥＣＵ（微处理器）的信号，以反馈控制的方式，调整电动水泵的转速，使得引擎水套中流动的冷却液流量能随着不同的驾驶状况而作调整，保持发动 机的正常温度，以减少ＨＣ污染的排放。 ［收稿日期］２００１－１２－１７ ［指导教师］山东农业大学郭新民教授 ［作者简介］卢广锋（１９７７－），男，山东济南人，山东农业大学机械电子工程学院９９级研究生，研究方向为内燃机冷却系统的智能控制。
汽车发动机冷却系
汽车发动机冷却系系统维护摘要：汽车的发动机是动力的来源，它的出现给汽车带来了强劲的动 力，它就像人的心脏一样那样重要，但是人不只是有心脏，还有别的器官，心脏在这些器官的辅助下，才能发挥它原本的能力。这器官就是冷却系。它让工作中的发动机得到适度的冷却，从而保持发动机在最适宜的温度范围内工作。本文论述了冷却系的作用、组成、主要结构、工作原理、日常维护、故障检测步骤和排除方法。 关键词：冷却系统；过热、过冷的危害；冷却系统维护； 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。 一、冷却系的组成与作用 （一）作用 冷却系统的功用是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。引擎依照冷却的方式可分为气冷式引擎及水冷式引擎，气冷式引擎是靠引擎带动风扇及车辆行驶时的气流来冷却引擎；水冷式引擎则是靠冷却水在引擎中循环来冷却引擎。不论采何种方式冷却，正常的冷却系统必须确保引擎在各样行驶环境都不致过热。 （二）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。 1.水泵和节温器 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
发动机冷却系统的日常维护 冷却水温不适时会造成发动机低温运转或过热;水质不良将引起水垢、腐蚀及气蚀;冷却水内漏、水质不良均会引起故障。 故障原因及处理方法 1、过冷运转 发动机在水温低于65℃下运行叫做冷运转。发动机未曾充分运转使水温达到一定程度就会开始工作，或者当节温器开启温度过低时，冷却水过早进入大循环，都会引起过冷运转。当汽缸壁温度从80℃降至50℃时，缸套的磨损增加约5倍。而在汽缸壁温度达到80~85℃时，磨损量明显降低。水温过低，柴油在燃烧室温升较慢，滞燃期长，燃烧过程恶化，发动机运转不良。 低温运转的主要原因是节温器失效。 检查方法如下： （1）检查冷却水的温升速度。观察仪表板水温表，如水温升得很慢则说明节温器工作不正常。 （2）检查散热器水温，把数字式温度计的传感器插入水箱，测量上水室与水温表读数(发运机水套温度)并作比较。水温升到68~72℃以前，发动机启动不久，散热器的水温就和水套的水温一同升高，表明节温器不良。 （3）拆检节温器，确认故障。将节温器放在热水中，检查节温器阀门开启和完全开启的温度是否符合修理手册的规定。 节温器失效应及时更换，否则会缩短发动机的使用寿命。 2过热运转 为使发动机处于热平衡状态，要用冷却水把20%~30%的热量带走，使冷却水套中的水温保持在80~90℃。发动机水温超过95℃运行叫做过热运转。 (1)水温过高的运行作业中，应注意水温表和变矩器油温表读数。发现发动机过热运转，应停止作业，让发动机转速降到中速(1000~1100r/min)。切勿在过热时直接加冷却水。温度高达400~500℃的缸盖在急剧降温时容易发生热裂。热机停车前应让发动机怠速几分钟，以防止高温的活塞和其它零件的油膜结胶与焦化。 (2)过热运转时易引起的故障有: a)充气系数下降，混合气燃烧不正常，引起敲缸、爆燃，功率下降。
本科课程论文 题目发动机冷却系统研究状况及发展趋势 学院工程技术学院 专业 年级2011级 学号 姓名 指导教师 成绩 2013年12月25 日发动机冷却系统研究状况及发展趋势
摘要：简要介绍了目前国内外前沿的发动机冷却系统研究及应用状况,如智能化电控冷却系统、精确冷却理念、分流式冷却等;指出了现代发 动机冷却系统高效、低耗、智能、环保的发展方向,还指出采用电控冷却部件实现精确冷却和分流式冷却的有效整合是最佳手段。 关键词：汽车发动机冷却系统智能控制发展趋势 1、概述 冷却系统对发动机性能的影响日益显著。目前，几乎所有的发动机强化都面临着如何解决高功率密度下的冷却及热平衡问题,既在提高输出功率的同时,又要兼顾油耗的经济性和排放的环保性。这些都对冷却系统的性能提出了新的要求，开发高效、可靠、经济、环保的冷却系统,已成为发动机进一步实现技术突破的关键所在。因此,采用先进的冷却系统设计理念,应用柴油机现代设计技术提出设计规范与策略,对推动柴油机冷却系统技术进步具有重要的研究价值。 目前,发动机冷却系统的发展趋势主要有以下几个方面： 2、冷却系统的能控化 目前,随着电子技术和计算机技术的广泛应用和飞速发展,电部件技术日趋成熟，传统被动式的发动机冷却系统正在走向智能化和自动化。传统冷却系统不能更全面的适应发动机实际运行时的冷却需求，从而无法实现对发动机水温在全运行工况内的合理控制。然而，采用电子驱动及控制技术，可以通过传感器和计算机芯片根据实际的发动机温度控制运行,从而提供最佳的冷却介质流量,降低能耗,提高效率。例如，HoonCho等人用电控冷却水泵取代传统机械水泵,利用试验和模拟对比分析发现,通过控制水泵转速并提高电控水泵效率,功率消耗降低量超过87%,若将水泵转速提高至最大值时,可降低散热器尺寸超过27%,对提升发动机性能和燃料经济性潜力很大。 可见，电控冷却系统一方面可以通过精确、自动地调节冷却液的温度,把发动机的工作温度控制在最佳范围,延长发动机的使用寿命,提高发动机的工作效率,降低发动机的故障率；另一方面，还可根据汽车的行驶速度、发动机的冷却水温来综合控制冷却系统,从而达到降低油耗和提高发动机可靠性的效果。 3、温度设定点的合理调节 冷却系统设定的冷却温度是以满负荷时最大散热率为基础，因此，可以通过改变冷却液温度设定点来改善发动机和冷却系统在部分负荷时处于不太理想状态时的性能。升高或降低温度点在不同情况下各有优长。 3.1提高温度设定点 提高温度的优点是：于提高了发动机的运行温度和机油温度,减少了发动机的散热量和摩擦损失,提高冷却液和金属温度会改善发动机和散热器热传递效果,降低冷却液流速,减少水泵的标定功率而改善发动机的燃油经济性从而降低发动机的辅机功率损耗。这种方法直接影响发动机损耗和冷却系统的效果以及发动机排放物的形成。研究表明，发动机工作温度对摩擦损失有很大影响。将冷却液排出温度提高到150℃，使气缸温度升高到195℃，油耗则下降4%--6%。将冷却液温度保持在90--115℃范围内，使发动机机油的最高温度为140℃，则油耗在部分负荷时下降10%。同时，提高发动机运行温度对发动机热承载能力提出了更高要求,对NOx排放也有负面影响,同为燃烧室中NOx的生成对温度的变化十分敏感。因此,在排放要求较严格的情况下,提高温度设定点的做法对于柴油机不适合；但是对于汽油机则很