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浅析汽车冷却系统毕业论文

2021-01-28 来源:乌哈旅游
1 引言 :

冷却系统的维修率一直居高不下 , 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 温下正常工作 ,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,所以冷却系统的维修非常重要。

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

4 冷却系统的特点 冷却系统的作用是可靠地保护发动机,而还应具有改善燃料经济

性和降低排放的作 用。为此,现代冷却系统要综合考虑下面的因素:发动机内部的摩擦损失;冷却系统水泵 的功率;燃烧边界条件,如燃烧室温度、充量密度、充量温度。

先进的冷却系统采用系统化、模块化设计方法,统筹考虑每项影响因素,使冷却系统既 保证发动机正常工作,又提高发动机效率和减少排放。

4.1 温度设定点 发动机工作温度的极限值取决于排气门周围区域最高温度。最理想的

情况是按金属温 度而不是冷却液温度控制冷却系统,这样才能更好地保护发动机。由于冷却系统设定的冷 却温度是以满负荷时最大散热率为基础,因此,发动机和冷却系统在部分负荷时处于不太 理想状态,如市区行驶和低速行驶时,会产生高油耗和排放。

通过改变冷却液温度设定点可改善发动机和冷却系统在部分负荷时的性能。根据排气 门周围区域温度极限值,可升高或降低冷却液或金属温度设定点。升高或降低温度点都各 有特点,这取决于希望达到的目的。

4.2 提高温度设定点

提高工作温度设定点是一种比较受欢迎的方法。提高温度有许多优点,它直接影响发 动机损耗和冷却系统的效果以及发动机排放物的形成。提高工作温度将提高发动机机油温 度,降低发动机摩擦磨损,降低发动机燃油消耗。

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 机油的最高温度为140 C,则油耗在部分负荷时下降10% 。

提高工作温度也明显影响冷却系统的效能。提高冷却液或金属温度会改善发动机和散 热气热传递传递的效果,降低冷却液的流速,减小水泵的额定功率,从而降低发动机的功 率消耗。此外,可采用不同的方式,进一步减小冷却液的流速。

150 C,使

气缸温度升高到195 C,油耗则下降4%-6%。将冷却液温度保持在90-115 C范围内, 使发动机

4.3 降低温度设定点

降低冷却系统的工作温度可提高发动机充气效率,降低进气温度。这对燃烧过程、燃 油效率及排放有利。降低温度设定点可以节省发动机运行成本,提高部件使用寿命。

研究表明,若气缸盖温度降低到50 C,点火提前角可提前3 C A而不发生爆震,充气效率 提高 2% ,发动机工作特性改善,有助于优化压缩比和参数选择,取得更好的燃油效率和 排放性能。

5、冷却系统的构造及维护 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,那么,怎样才能使汽车发动机的冷却 系统保持良好的状态呢?驰耐普的汽车美容养护专家告诉我们,正确堆护发动机的冷却系 统,首先应了解常用的水冷式发动机的主要部件:

第一、冷却液,冷却液指清洁的软水,不是什么水都可以当作冷却液的,越娇贵的车 对

水质的要求越高。比如,清澈的泉水,虽然清澈,看起来也干净,但泉水中含有大量的 矿物质,如果加入发动机的冷却系统中,就会产生大量的水垢,影响冷却系统正常作用的 发挥,可见,冷却液水质的好坏是相当重要的,国际上普遍使用的乙二醇型冷却液是在软 化水中按比例

添加防冻剂乙二醇, 配以适量的金属缓蚀剂、 阻垢剂等添加剂进行科学调和, 达到冬季防冻、夏季防沸、且能防腐蚀、防水垢等作用。

1、防冻。用乙二醇配制的冷却液最低可在-70 C环境下使用。市场上销售的冷却液, 乙二醇浓度一般保持在33〜50 %之间,也就是冰点在-20 C〜-45 C之间,往往根据不同 地域的实际需要合理选择,以满足使用要求。

2、防沸。加到水中的乙二醇会改变冷却液的沸点。乙二醇浓度越高,冷却液的沸点 也就越高,-20 C时冷却液的沸点为104.5 C,而-50 C时沸点达到108.5 C。如果冷却 系统采用压力盖,冷却液的实际沸点会更高,即使在炎热的夏天,也能有效的防止冷却液 “开锅 ”。

3、防腐。冷却液最主要的功能是防腐蚀。腐蚀是一种化学、电化学和浸蚀作用,逐 步破坏冷却系统内的金属表面,严重时可使冷却系统的壁穿孔,引起冷却液漏失,导致发 动机损坏。使用去离子水及适当的添加剂能防止各种腐蚀的出现。

4、 防锈。锈蚀是由于冷却系统内的氧化作用造成的。 热量和湿气使锈蚀的过程加速。 锈蚀留下的残余物会阻塞冷却系统,加速磨损和降低热传导的效率。冷却液中的添加剂有 助于防止冷却系统通道内锈蚀的出现。

5、 防垢。水源中所含的各种杂质,其中包括金属离子、无机盐等,决定了结垢和沉 淀的形成,会大大地降低冷却系统的导热效率,在许多情况下会对发动机造成严重损害。 冷却液所使用的去离子水,可以避免结垢和沉淀的形成,从而保护发动机。

第二、汽缸水套,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,汽 缸

水套将发挥降温的作用在发动机中,水和油的管道泾渭分明、互不干涉,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。

第三 、散热水箱和冷却风扇,散热水箱从外观看状似蜂窝,做成这种形状是为了增

加水箱的散热面积,以增强散热效果;冷却风扇有在正面安装的,也有在侧面安装的,汽 车在高速行驶过程中,冷却风扇将外面的空气吸引进来,利用自然风,起到冷却的作用。 冷却系和空调冷凝器共同的风扇是直流永磁电动机风扇,用装在散热器上的温度控制开关 来控制,当散热器中冷却液温度下降至93 C-98 C时风扇停转。由于电动风扇的电源不受 点火开关的控制,因此发动机熄火后,散热器中液温若高于

88 C-93 C,电动风扇运转是

不正常的。如果低于88 C时风扇仍转,则是不正常的;而温度高于 98 C时,仍不转也是 不正常的。当温度高于105 °C时,温控开关高温部分接通,电源接通电动机便高速运转; 当温度达到120 C时,冷却水温过高,报警指示灯闪亮,为风扇有故障或冷却液不足。如 电动机风扇不转, 先检查和更换熔断丝, 或检修温控开关, 必要时再查看电风扇有无损坏。

第四、冷却水泵和节温器,冷却液在冷却系统中的流动,主要依靠冷却水泵的动力; 节

温器能感知发动机的工作温度,低温时,它封住水套中的水,令其在水套内流动,当达 到一定温度时再打开,让水经过散热水箱,发挥散热作用。这里值得说明的是,切勿将节 温器摘掉,否则会导致发动机过冷而难以启动。正确维护发动机的冷却系统,应了解经常 出现的几种冷却系统故障:

1 、由于冷却液水质不好,水箱中经常会出现锈污和水垢,它们积聚在水箱通道结合 处、弯角处,阻碍水流畅通,造成散热不良,如果出现这种情况,应及时清洗干净,日常 加水时,尽量加清洁软水,如果用除垢防锈液,养护效果会更好,这里给您推荐驰耐普的 S-510 冷却系快速除垢剂,它可以迅速溶解冷却系统中形成的水垢、油泥和锈皮,恢复冷 却系统的功能,使冷却液循环顺畅,防止过热、开锅而引发的发动机损坏及动力不足;另 外,驰耐普的 S-520 冷却系防锈润滑剂也是一款不错的产品,它能防止冷却系统锈蚀和 腐蚀,有效抑制水垢生成,润滑水泵、节温器,消除水泵异响,保护铜、铝、锡和其它金 属部件,延长水箱寿命,防止水箱开锅,使发动机在正常温度下工作。维护时清除冷却系 水垢措施:可采用 2% 苛性钠水溶液加入冷却系统, 使汽车行驶一天后全部放出, 再用清水 冲洗;然后再加入同样苛性钠溶液,使用一天后放净,最后用清水冲净即可。也可在冷却 系统中加满清水后, 从膨胀箱的加水口加入 1kg 苏打,使发动机低速运行, 让汽车行驶一 天放净后,并不断从加水口加入清水,即可彻底清除水垢。

2、漏水,只要是流体,都有泄漏的可能,汽缸水套中的水一旦发生泄漏,水温表的 水温就会急剧上升,出现这种情况,您一定要及时采取必要的措施,以免发生不必要的麻 烦,这里给您介绍驰耐普的 S-530 冷却系止漏剂,它对于冷却系统的修复和保护作用等 同于99超强修复剂”和S-201 ”对于发动机的修复和保护,对于阻止水箱、散热器、水 泵、节温器等部件的渗漏是独到的,它可与任何冷却液相融使用,并可减缓冷却系统杂质 的产生。

5 冷却系统工作原理 冷却系的功用就是使发动机在任何工况下都得到适度的冷

却 ,从而保持在适宜的温度 (冷却液温度 ) 下工作。

6 冷却系统的特点

传统冷却系统的作用是可靠地保护发动机,而还应具有改善燃料经济性和降低排放的 作用。为此,现代冷却系统要综合考虑下面的因素:发动机内部的摩擦损失;冷却系统水 泵的功率;燃烧边界条件,如燃烧室温度、充量密度、充量温度。

先进的冷却系统采用系统化、模块化设计方法,统筹考虑每项影响因素,使冷却系统 既保证发动机正常工作,又提高发动机效率和减少排放。

6.1 温度设定点 发动机工作温度的极限值取决于排气门周围区域最高温度。最理想的

情况是按金属温 度而不是冷却液温度控制冷却系统,这样才能更好地保护发动机。由于冷却系统设定的冷 却温度是以满负荷时最大散热率为基础,因此,发动机和冷却系统在部分负荷时处于不太 理想状态,如市区行驶和低速行驶时,会产生高油耗和排放。

通过改变冷却液温度设定点可改善发动机和冷却系统在部分负荷时的性能。根据排气 门周围区域温度极限值,可升高或降低冷却液或金属温度设定点。升高或降低温度点都各 有特点,这取决于希望达到的目的。

6.2 提高温度设定点 提高工作温度设定点是一种比较受欢迎的方法。提高温度有许多

优点,它直接影响发 动机损耗和冷却系统的效果以及发动机排放物的形成。提高工作温度将提高发动机机油温 度,降低发动机摩擦磨损,降低发动机燃油消耗。

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 C,使

气缸温度升高到195 C,油耗则下降4%-6%。将冷却液温度保持在90-115 C范围内, 使发动机机油的最高温度为140 C,则油耗在部分负荷时下降10% 。

提高工作温度也明显影响冷却系统的效能。提高冷却液或金属温度会改善发动机和散 热气热传递传递的效果,降低冷却液的流速,减小水泵的额定功率,从而降低发动机的功 率消耗。此外,可采用不同的方式,进一步减小冷却液的流速。

6.3 降低温度设定点

降低冷却系统的工作温度可提高发动机充气效率,降低进气温度。这对燃烧过程、燃 油效率及排放有利。降低温度设定点可以节省发动机运行成本,提高部件使用寿命。 研究表明,若气缸盖温度降低到50 C,点火提前角可提前3 C A而不发生爆震,充气效率 提高 2% ,发动机工作特性改善,有助于优化压缩比和参数选择,取得更好的燃油效率和 排放性能。

7 冷却系统的检修

常见引起发动机过热的原因有 : 冷却空气流量减少 (如散热器阻塞等 ) ;散热风扇不工 作;低速上坡,环境温度过高; V 型皮带过松,转动效率差;以及缸体有水垢,节温器失 效,水泵损坏,热敏开关失灵等。

为防止冷却液温度过高,在使用中必须保持散热器和水套清洁、冷却液数量充足、风 扇皮带张紧适当,以防发动机在负荷工作时间过长。必须注意以下要点 :

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