浅析发动机冷却系统

-----郝文斌

【论文摘要】简述冷却系统对车辆发动机正常、高效工作的重要意义，分析冷却系统的结构特点，提出保养改善建议。

1 概述

随着汽车工业的发展，发动机采用了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。发动机冷却系统的散热能力一般应满足发动机满负荷时的散热需求，因为此时发动机产生的热量最大。然而，在部分负荷时，冷却系统会发生功率损失，即水泵所提供的冷却液流量超过所需的流量。我们希望发动机冷启动时间尽可能短，因为发动机怠速时排放的污染物较多，油耗也大。冷却系统的结构对发动机的冷启动时间有较大的影响。

一个正常、高效的冷却系统直接影响着发动机的燃油经济性、加速性、可靠性以及使用寿命。

2 现代发动机冷却系统的特点

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。

2.1 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。

2.2 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℃，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%。

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器热传递的效果，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。

2.3 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℃，点火提前角可提前3℃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。

2.4 精确冷却系统

精确冷却系统主要体现在冷却水套的结构设计与冷却液流速的设计中。在精确冷却系统中，热关键区，如排气门周围，冷却液有较大的流速，热传递效率高，冷却液的温度梯度变化小。这样的效果来自缩小这些地方冷却液通道的横截面，提高流速，减少流量。

精确冷却系统的设计关键在于确定冷却水套的尺寸，选择匹配的冷却水泵，保证系统的散热能力能够满足低速大负荷时关键区域工作温度的需求。 发动机冷却液流速的变化范围相当大，从怠速时的1 m/s到最大功率时的5 m/s。故应将冷却水套和冷却系统整体考虑，相互补充，发挥最大潜力。 研究表明，采用精确冷却系统，在发动机整个工作转速范围，冷却液流量可下降

40%。对气缸盖上冷却水套的精确设计，可使普通冷却道的流速从1.4m/s提高到4 m/s，大大提高气缸盖传热性，将气缸盖的金属温度降低到60℃。

2.5 分流式冷却系统

分流式冷却系统为另外一种冷却系统。在这种冷却系统中，气缸盖和气缸体由各自的液流回路冷却，气缸盖和气缸体具有不同的温度。分流式的冷却系统具备特有的优势，可使发动机各部分在最优的温度设定点工作。冷却系统的整体效率达到最大。每个冷却回路将在不同冷却温度设定点或流速下工作，创造理想的发动机温度分布。

理想的发动机热工作状态是气缸盖温度较低而气缸体温度相对较高。气缸盖温度较低可提高充气效率，增大进气量。温度低且进气量大可促进完全燃烧，降低CO，HC和NOx的形成，也提高输出功率。较高气缸体温度会减小摩擦损失，直接改善燃油效率，间接地降低缸内峰值压力和温度。分流式冷却系统可使缸盖和缸体温度相差100℃。气缸温度可高达150℃，而缸盖温度可降低50℃，减少缸体摩擦损失，降低油耗。较高的缸体温度使油耗降低4%-6%，在部分负荷时HC降低20%-35%。节气门全开时，缸盖和缸体温度设定值可调到50℃和90℃，从整体上改善燃油消耗、功率输出和排放。

2.6 可控式发动机冷却系统

传统的发动机冷却系统属于被动式的，结构简单或成本低。可控式冷却系统可弥补目前冷却系统的不足。现在冷却系统的设计标准是解决满负荷时的散热问题，因而部分负荷时过大的散热能力将导致发动机功率浪费。这对轻型车辆来说尤为明显，这些车辆大多数时间都在市区内部分负荷下行驶，只利用部分发动机功率，引起冷却系统较高损耗。为解决发动机在特殊情况下过热的问题，现在的冷却系统体积较大，导致冷却效率降低，增大了冷却系统的功率需求，延长了发动机暖机时间。可控式发动机冷却系统一般包括传感器、执行器和电控模块。可控式冷却系统能够根据发动机工作状况调整冷却量，降低发动机功率损耗。在可控式冷却系统中，执行器为冷却水泵和节温器，一般由电动水泵和液流控制阀组成，可根据要求调整冷却量。温度传感器为系统的一部分，可迅速把发动机的热状态传给控制器。

可控式装置，如电动水泵，可将冷却系温度设定点从90℃提高到110℃，

节省2%-5%的燃油，CO减少20%，HC减少10%。稳定状态时，金属温度比传统冷却系统的高10℃，可控式冷却系统具有较快的响应能力，可将冷却温度保持在设定点的±2℃范围。从110℃下降到100℃只需2 s。发动机暖机时间减少到200s，冷却系统工作范围更贴近工作极限区域，能够缩小发动机冷却温度和金属温度的波动范围，减少循环热负荷造成的金属疲劳，延长部件寿命。 3 结论

前面介绍的几种先进冷却系统具有改善冷却系统性能的潜力，能够提高燃油经济性和排放性能。冷却系统的能控性是改善冷却系统的关键，能控性表示对发动机结构保护的关键参数，如金属温度、冷却液温度和机油温度等能够控制，确保发动机在安全限度范围内工作。冷却系统能够对不同工况作出快速反应，最大程度地节省燃料、降低排放，而不影响发动机整体性能。

从设计和使用性能角度看，分流式冷却与精密冷却相结合具有很好的发展前景，既能提供理想的发动机保护，又能提高燃油经济性和排放性。这种结构有利于形成发动机理想的温度分布。直接向气缸盖排气门周围供给冷却液，减少了气缸盖温度变化，使缸盖温度分布更加均匀，也能将机油和缸体温度保持在设计的工作范围，具有较低的摩擦损失和污染排放量。

【结尾】冷却系统的维护保养：

汽车的诞生是人类科技文明的结晶，发展到今天已有120余年的历史，各大系统也是推陈出新，日臻完善；冷却系统的结构设计也有了质的提高。但作为冷却系统重要组成部分的冷却介质却没有发生根本性的变化，仍然是以水为主要成分的防冻液。水作为自然界中最优质的冷却介质的观念已根深蒂固。

 

第二篇：汽车修理工技师论文

汽车修理工技师论文范文

近年来，随着我国经济的快速发展，汽车保有量迅猛增加，社会对汽车使用与维修方面的人才需求也直线上升，在这种情况下，全国各地许多高职院校都争相办起了汽车运用专业。但是，由于专业创办时间短，加之高职教育相对来说本身就是一种新兴的教育模式，人们对它的教学体系和教学方法还处于逐渐摸索阶段，以至于高职汽修专业的教学体制不是很完善。目前，高等职业院校的汽车专业存在这样一些问题：

第一，虽经这几年的专业教学改革，但仍然留有传统专业培养模式的痕迹。如对人才培养的目标与当前汽车行业对人才要求的适应性有待提高；在对课程设置方面，或是理论性、系统性过强，或是片面的理解“理论教育以实用、必须、够用为原则”而使课程体系失去了应有的系统性。

第二，专业理论课程的教学模式大多沿用传统的“三段式”，即从《汽车构造》到《发动机原理与汽车理论》再到《汽车维修》、《汽车检测与故障诊断》。如何更好地适应当今高职汽车专业对学生的培养还有待商榷。

第三，教材建设跟不上行业的发展。汽车作为一机电产品，其技术含量极高，同时发展极快，尽管这几年新版的教材不断涌现，但与当今汽车技术的快速发展还落后很多。

第四，师资队伍还不能完全适应高职教育注重对学生专业技能培养的要求。尽管这几年各院校都受香港职业训练局“质素保证制度”的启示进行师资队伍建设，建立了一支“双师型”的师资队伍，但不少“双师型”教师在实践能力方面还比较薄弱。

第五，作为高职专业教学的重点环节——实践教学仍比较薄弱。大多由于实验设备不全或台套数不足、实训计划有待进一步完善、实习指导教师经验不足或人员缺乏以及实习基地建设(有些虽有较多的校外实习基地但徒有虚名)等原因所致。暑期有幸去深圳职业技术学院参加了教育部组织的全国师资培训，在该校汽车与交通学院半个月的学习过程中，亲身感受了他们的教学方法与授课方式,总结起来,收获颇丰.

威志所用的电喷发动机故障诊断的难点和误区

随着汽车工业的发展，电子控制系统在汽车上的应用越来越普遍。电控系统在提高汽车性能的同时，也使汽车的故障诊断变得复杂起来。汽车故障自诊断系统的开发应用，对于及时发现故障以及故障维修提供了方便。汽车维修人员通过解读故障代码，大多数都能判明故障可能发生的原因和部位。然而，在对汽车维修时，若仅仅靠故障代码寻找故障，往往会出现判断上的失误。实际上，故障代码仅仅是电控汽车电脑（ECU）认可的一个是或否的界定结论，不一定是汽车真正的故障部位。因此，在对电控汽车进行维修时应综合分析判断，结合汽车故障的现象来寻找故障部位。

电控汽车故障自诊断系统，一般有电子控制器（ECU）中的识别故障及故障运行控制软件、故障监测电路和故障运行后备电路等组成。不同厂家生产的汽车，其故障自诊断系统的故障检测项目不尽相同，故障代码储存和显示方式也有所不同。故障代码储存在随机储存器（RAM）中，随机储存器与蓄电池直接相连，故障代码可长期保存，清除故障代码需要断开专门的随机储存器连接电路或者直接断开蓄电池。目前，解读电控汽车故障代码大多是通过三种方式来获取的。一种是靠仪表盘上的故障指示灯间隔闪烁次数来读取；第二种是借助于专用的车型解码仪直接读取故障码；第三种是靠国内厂家生产的故障代码分析仪，以汉显的方式读取故障代码的汉语文字说明。显而易见，以汉语文字的方式获得故障代码故障含义，是广大汽车维修者普遍青睐的一种方式。而前两种读码方式还需查有关的资料，才能懂得故障代码的含义。但是，无论采用何种方式解读故障代码，一旦电喷汽车的控制电脑出现纪录和储存错误的故障代码，则对电控汽车维修带来许多不便。在以下三种情况时，故障代码易出现错误信息，希望引起维修人员注意。

1、 汽车运行时故障明显，传感器有故障而自诊断系统没有监测到。

电控汽车控制电脑（ECU）对传感器信号进行检测时，只能接受其设定范围之内的传感器非正常信号，从而判别传感器的好与坏，记录或不记录故障代码。一旦解读故障代码故障后，只要对相应的传感器、导线连接器、导线进行检查，找到并排除短路、断路的故障即可。但是，若因某种原因致使传感器灵敏度下降、反应迟钝、输出特性偏移等，则自诊断系统就测不出来了。尽管发动机确有故障表现，但是自诊断系统却输出了正常的无故障码（故障指示灯不闪烁）。这时就应该依据发动机的故障征兆进行分析判断，继而对传感器单体进行针对性检测，以便找到并排除传感器故障。例如，当发动机转速失准并伴有行驶中发动机怠速不稳，但自诊断系统又没有故障代码输出时，首先值得考虑和怀疑的便是空气流量传感器或者进气压力传感器出了故障，因为这两者传感器性能的好坏，直接影响ECU所控制的发动机基本的燃油喷射量。尽管此时没有显示相应的故障代码，也应该对它们进行检查。比如，当翼板式空气流量壳体产生裂纹漏气时，便会导致空气流量传感器计量不准，使发动机运转失调，而控制电脑ECU的自诊断系统并不能检测到这种故障现象。因此，无错误故障码输出。

2、由于发动机工况故障现象相似，ECU监测失误，自诊断系统可能显示错误的故障代码。 例如，对于装有三元催化转换器的电控汽车，一旦使用过含铅汽油，这类故障特性有时较为明显。在汽车进行检修时，经常会发现故障代码显示的是“水温传感器断路或短路”故障，而发动机故障症状却是：无论发动机在冷车状态下或者热车状态下都不好起动，并且拌有怠速不稳和回火现象，发动机的转速始终提不高。显然这些故障与水温传感器的关系并不十分密切，在对水温传感器进行单体测量后并未发现任何故障。但是，当从汽车上拆下三元催化转换器并剖开后发现，三元催化转换器内部严重堵塞，因此可以断定发动机故障是由此而引起。因此当自诊断系统出现故障代码以后，还应该与发动机的实际故障症状进行分析比较，以得到正确合理的判断，不应该将故障代码当作排除故障的唯一依据。

3、电控汽车使用维修不当也可能引发错误的故障代码。

在对电控汽车实施维修时，由于维修人员维修不当或者操作失误，也会导致自诊断系统输出错误的故障办法。例如，在发动机运转过程中，随意或者无意把传感器插接头拔下，每拔下一次传感器插接头，自诊断系统就会记录一次故障代码。另外，若在上一次汽车维修时，由于操作不当而未能完全清除掉旧的故障代码，那么电脑也同样将原来旧的故障代码保存其内，因此在对电控汽车维修时也要加以注意，不应造成不必要的人为故障代码，给维修工作带来混乱和困难。