汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的原理及維護(hù)

湯濤

針對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)工作需要，從靈敏性、可靠性、以及發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性考慮出發(fā)，應(yīng)使節(jié)溫器、保溫簾和冷卻風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)多元聯(lián)合控制，大量減少發(fā)動(dòng)機(jī)的傳熱損失和功率損失。

現(xiàn)代汽車維修技術(shù)的科技含量已越來越高，從電子產(chǎn)品在汽車上的應(yīng)用，到現(xiàn)代汽車診斷設(shè)備的使用、互聯(lián)網(wǎng)在汽車維修資訊上的應(yīng)用，以及維修管理軟件在汽車維修企業(yè)發(fā)揮的作用等，處處體現(xiàn)現(xiàn)代汽車維修的高科技特征。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的作用是對(duì)在高溫條件下工作的發(fā)動(dòng)機(jī)零件進(jìn)行冷卻，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在適宜的溫度范圍內(nèi)工作。

1 冷卻系簡介

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，氣缸內(nèi)的氣體溫度高達(dá)2500℃，若不及時(shí)冷卻，會(huì)使零部件溫度過高，受熱膨脹過大，影響正常的配合間隙，導(dǎo)致活塞“咬缸”、軸瓦“抱軸”、柴油機(jī)因柱塞卡死而“飛車”等嚴(yán)重事故；還會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程惡化，容易產(chǎn)生爆燃；零部件的機(jī)械強(qiáng)度下降；機(jī)油變質(zhì)，潤滑不良，零件磨損加劇等。最終導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性、耐久性及排放性能的全面下降。發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度過低，又會(huì)造成著火燃燒條件變差，起動(dòng)困難；發(fā)動(dòng)機(jī)工作粗暴；散熱損失及摩擦損失增加；零件磨損加劇；CO及HC排放增加，排放惡化等；導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降及燃油消耗率增加。目前，汽車上廣泛采用的水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作溫度（冷卻液溫度）一般為80～90℃。

冷卻系統(tǒng)的功用是帶走引擎因燃燒所產(chǎn)生的熱量，使引擎維持在正常的運(yùn)轉(zhuǎn)溫度范圍內(nèi)。引擎依照冷卻的方式可分為氣冷式引擎及水冷式引擎，氣冷式引擎是靠引擎帶動(dòng)風(fēng)扇及車輛行駛時(shí)的氣流來冷卻引擎；水冷式引擎則是靠冷卻水在引擎中循環(huán)來冷卻引擎。不論采何種方式冷卻，正常的冷卻系統(tǒng)必須確保引擎在各樣行駛環(huán)境都不致過熱。

2 冷卻系統(tǒng)的構(gòu)造及維護(hù)

正確堆護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)，首先應(yīng)了解常用的水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)的主要部件：

冷卻液，冷卻液指清潔的軟水，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(jìn)行科學(xué)調(diào)和，達(dá)到冬季防凍、夏季防沸、且能防腐蝕、防水垢等作用。

汽缸水套，它相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室周圍的水道，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生大量的熱時(shí)，汽缸水套將發(fā)揮降溫的作用在發(fā)動(dòng)機(jī)中，水和油的管道涇渭分明、互不干涉，如果發(fā)現(xiàn)冷卻液中有油，就說明水路和油路發(fā)生了穿孔現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)這種情況，水溫表的水溫會(huì)急劇上升，這時(shí)一定要及時(shí)采取措施。

散熱水箱和冷卻風(fēng)扇，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(qiáng)散熱效果。

第四、冷卻水泵和節(jié)溫器，冷卻液在冷卻系統(tǒng)中的流動(dòng)，主要依靠冷卻水泵的動(dòng)力；節(jié)溫器能感知發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度，使發(fā)動(dòng)機(jī)保持合適的溫度。

冷卻系統(tǒng)的工作原理。冷卻系的功用就是使發(fā)動(dòng)機(jī)在任何工況下都得到適度的冷卻，從而保持在適宜的溫度（冷卻液溫度）下工作。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，在水泵的作用下，進(jìn)入水泵中的冷卻液被壓入缸體水套中，并進(jìn)入缸蓋水套中，然后經(jīng)缸蓋側(cè)向水道進(jìn)入進(jìn)氣管底部的水套中，對(duì)進(jìn)氣管進(jìn)行加熱，以促進(jìn)其中的混合氣中的汽油蒸發(fā)、混合。

冷卻系統(tǒng)的特點(diǎn)。傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)的作用是可靠地保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)，而還應(yīng)具有改善燃料經(jīng)濟(jì)性和降低排放的作用。為此，現(xiàn)代冷卻系統(tǒng)要綜合考慮下面的因素：發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的摩擦損失；冷卻系統(tǒng)水泵的功率；燃燒邊界條件，如燃燒室溫度、充量密度、充量溫度。

先進(jìn)的冷卻系統(tǒng)采用系統(tǒng)化、模塊化設(shè)計(jì)方法，統(tǒng)籌考慮每項(xiàng)影響因素，使冷卻系統(tǒng)既保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作，又提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率和減少排放。

冷卻系統(tǒng)的檢修。常見引起發(fā)動(dòng)機(jī)過熱的原因有：冷卻空氣流量減少（如散熱器阻塞等）；散熱風(fēng)扇不工作；低速上坡，環(huán)境溫度過高；V型皮帶過松，轉(zhuǎn)動(dòng)效率差；以及缸體有水垢，節(jié)溫器失效，水泵損壞，熱敏開關(guān)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(shù)量充足、風(fēng)扇皮帶張緊適當(dāng)，以防發(fā)動(dòng)機(jī)在負(fù)荷工作時(shí)間過長。必須注意以下要點(diǎn)：

保持冷卻系（尤其散熱器）外部和內(nèi)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(fēng)量流通，使冷卻液溫度過高，必要時(shí)清洗或修復(fù)。

按規(guī)定使用防凍冷卻液，保持冷卻液數(shù)量充足。正確的冷卻液液面高度：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于冷態(tài)時(shí)，冷卻液液面在膨脹箱內(nèi)，位于最高和最低標(biāo)志之間。膨脹箱內(nèi)裝有自動(dòng)液位報(bào)警傳感器，當(dāng)箱內(nèi)液面過低時(shí)、位于儀表板上的冷卻液溫度報(bào)警燈問爍，應(yīng)及時(shí)予以添加。

應(yīng)保持風(fēng)扇皮帶張緊力適當(dāng)，風(fēng)扇正常工作。皮帶過松影響水循環(huán)，加劇其磨損；過緊易損壞軸承。

熱敏開關(guān)連接良好，若有松動(dòng)會(huì)影響風(fēng)扇換檔變速及正常運(yùn)轉(zhuǎn)；如果發(fā)現(xiàn)冷卻系溢水，應(yīng)及時(shí)檢查節(jié)溫器技術(shù)狀況。

防止發(fā)動(dòng)機(jī)大負(fù)荷、長時(shí)間工作，以免水溫過高；上坡及時(shí)換檔，減輕負(fù)荷。汽車長時(shí)間坡道行駛、擋住低或是環(huán)境溫度較高時(shí)，應(yīng)注意散熱。

更換冷卻液時(shí)，將儀表板的暖風(fēng)開關(guān)撥至右端使暖風(fēng)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(biāo)志齊平為止。擰緊膨脹箱蓋。啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，直到風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)，將發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，檢查冷卻液高度，必要時(shí)補(bǔ)充。膨脹箱內(nèi)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。

冷卻系統(tǒng)智能控制。系統(tǒng)由于汽車運(yùn)行過程中產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)、熱輻射和電磁干擾，因此對(duì)該系統(tǒng)電路有特殊要求：電路要有較高的抗振動(dòng)能力，以適應(yīng)不同路況、車況的要求。提高系統(tǒng)整體的可靠性和穩(wěn)定性。電路應(yīng)采取有效的防護(hù)隔離措施，以提高其抗干擾能力。

系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)由電控冷卻風(fēng)扇、電控節(jié)溫器、電控導(dǎo)風(fēng)板、微控制機(jī)構(gòu)組成。電控冷卻風(fēng)扇由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)；電控節(jié)溫器利用電加熱引起雙金屬片變形，由雙金屬片變形帶動(dòng)節(jié)溫閥旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，來改變大小循環(huán)；電控導(dǎo)風(fēng)板由雙向電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使之打開或關(guān)閉；微控制機(jī)構(gòu)是利用89C51開發(fā)的單片機(jī)控制系統(tǒng)。

單片機(jī)控制系統(tǒng)工作原理。由溫度傳感器感受發(fā)動(dòng)機(jī)水溫的變化，同時(shí)把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橥涑煞幢汝P(guān)系的電壓模擬信號(hào)。這些信號(hào)經(jīng)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(zhuǎn)換器（ADC0809）中INO信號(hào)通道。由A/D轉(zhuǎn)換器把采集來的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并讀入單片機(jī)，89C510單片機(jī)89C51根據(jù)不同的輸入信號(hào)分析處理去控制驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)溫器繼電器、導(dǎo)風(fēng)板繼電器和風(fēng)扇繼電器的控制。即可實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻能力的智能控制。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱時(shí)（發(fā)動(dòng)機(jī)水溫（70℃），單片機(jī)根據(jù)檢測來的溫度數(shù)據(jù)處理分析向執(zhí)行元件發(fā)出控制信號(hào)，使其完成如下操作：a.電控冷卻風(fēng)扇不工作；b.電控導(dǎo)風(fēng)板關(guān)閉狀態(tài)；c.電控節(jié)溫器處于小循環(huán)狀態(tài)。

汽車?yán)鋮s系統(tǒng)對(duì)汽車來說是至關(guān)重要的，在以后的汽車發(fā)展中，智能控制代表著未來冷卻系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)方向，將在冷卻系統(tǒng)中將占主導(dǎo)位置，從而使汽車得到更好的冷卻和溫度控制，保持在一個(gè)良好的工作環(huán)境中。

（作者單位：遼河石油勘探局興隆臺(tái)公用事業(yè)處）