发动机冷却系统典型故障分析和排除
目录
引言 1
一、汽车发动机冷却系统原理分析 2
（一）冷却系统的原理 2
（二）风冷和水冷系统 3
（三）闭式和半闭式冷却系统 5
（四）冷却液特性 6
二、发动机冷却系统功能部件特性分析 8
（一）水泵 8
（二）节温器 8
（三）散热器 9
（四）变速器冷却器 11
（五）压力盖 11
（六）膨胀箱 12
（七）可变速风扇 13
（八）温度和液位指示器 14
三、发动机冷却系统典型故障的排除 15
（一）节温器故障导致发动机过热 15
（二）防冻液泄漏 15
（三）硬水导致发动机过热 17
（四）冷却系统腐蚀 18
（五）防冻液用量检查 19
（六）散热器盖故障 19
（七）水泵漏水 19
总结 20
参考文献 21
谢辞 22
引 言
冷却系统是汽车发动机中重要的系统之一。如果冷却系统工作不正常，那么发动机可能会严重损坏。冷却系统的各种部件，包括水泵、节温器、散热器、软管、压力盖、风扇和温度指示器。冷却系统的作用有三个：使发动机内保持最高和最有效的工作温度；从发动机上带走多余的热量；使发动机尽可能快地达到工作温度。如果发动机未处于最高的工作温度，那么它不会高效地运行。每加仑燃油行驶的英里数将降低，发动机部件的磨损将增大。在重载行驶时，理论上一个发动机产生的热量足以在20分钟内熔化一个通常200lb的缸体。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
即使在正常行驶条件下，可燃气温度可高达4500℉。润滑的部件如活塞甚至可以比水的沸点高 200℉以上。
冷却系统使用了各种部件来正确地工作，它们是水泵、水套、节温器、散热器、变速器冷却器、压力盖、膨胀箱、风扇、护罩、皮带和温度指示器。本文结合汽车发动机冷却系统原理，分析各个功能部件运行特性，重点对发动机冷却系统典型故障进行分析和排除。
一、汽车发动机冷却系统原理分析
（一）冷却系统的原理
在汽油发动机内，燃油的能量转换成动力来移动车辆。然而，不是所有的能量都转换成了动力。进入发动机的能量约30%用来推动车辆。由燃油产生的热量的 8% 左右通过散热损失掉了，约 31% 通过排气系统排出。其余的31%由冷却系统带走。如果上面的都正确发挥了作用，那么发动机会处于其最高效的温度。
如果发动机温度太高，那么会出现各种故障，它们是：润滑油过热，这会导致润滑油分解；零部件过热，这会导致金属强度下降；发动机零部件之间应力过大，这会导致摩擦增大，引起过度的磨损。
冷却系统的工作原理是热传递。热量总是从热的物体移向冷的物体。热传递有三种方式：传导、对流和辐射。传导定义为两个固态物体之间的热传递。例
如，在图1-1中，热量从气门杆传递到气门导管。由于两个物体都是固体，热量通过传导从热气门杆传递到冷气门导管。热量通过传导从气门导管传递到缸盖。
图1-1 从气门杆传递到气门导管的热量传导
如图1-2所示冷却液循环流动散热结构图，当车辆起动时，冷却液泵循环冷却液。冷却液从前向后通过缸体。冷却液围绕气缸循环来穿过缸体。然后，冷却液通过缸盖衬垫上的孔上升进入缸盖。从这里，它通过内部通道向前流动到缸盖的前部。这些通道可以冷却高热区域，如火花塞和排气门区域。当冷却液离开缸盖时通过节温器，只要冷却液保持低温度，节温器就保持关闭。在这些条件下，冷却液流过旁通管并回到泵中，以便在发动机中再循环。当冷却液变热时，节温器逐渐地打开来使足够的热冷却液穿过散热器。这会使发动机保持在最高的工作温度。从节温器流出后，冷却液流到散热器内的内部通道。这些内部通道是中心中带有小散热片的管子。冷却液被穿过散热器的空气冷却。从那里，它返回到散热器的出口并回到泵中。接着，它继续在发动机中循环。
图1-2 冷却液循环流动实现散热
（二）风冷和水冷系统
(1)风冷系统
多缸风冷发动机（图1-3），需要采用大流量冷却风扇和通风槽。从而确保所有的汽缸冷却均匀。汽缸和汽缸头还要设置散热片，在接近汽缸排气口的热区域，要有较大散热片。冷空气经冷却风扇增压后进入风压室，它与热区域非常接近。用恒温控制式活门控制气流方向。当发动机暖机时，活门关闭以限制空气流动。当发动机达到工作温度后，活动板打开，允许冷空气流向发动机。冷却风扇是个大功率装置，直接由发动机的皮带驱动。皮带不能打滑或损坏，否则将发生重大事故。采用风冷发动机的汽车，取暖系统不易设置，为此，在排气管周围装上热交换器。当冷空气流过热交热器时，就被加热，热空气可用于除霜和取暖。
图1-3 多缸风冷发动机
(2)水冷系统
水冷系统的主要部件：水套、水泵、节温器、散热器、冷却风扇。如图1-4所示。水冷系统的工作原理是：在发动机内部的热区域设有一个水套，水吸收发动机中的热量后，经过出水管流进散热器，从而将热量散发到大气中去。由于热量聚集在发动机的上部所以必须设置一个水泵，以使冷却水进行循环。当节温器打开时，水泵使冷却水在散热器和发动机之间进行循环。当节温器关闭时，水仅在发动机内部循环而不经过散热器。使水沿发动机循环，可防止在热区域中形成蒸汽水泡，这个循环是在热虹作用下完成的。热虹作用可使水进行循环，这是因为当水受热时，热水不断上升并运动到散热器的顶部，将下部的水压入发动机中，热水继续上移流出，如此循环往复下去。
图1-4 水冷却系统组成
来自发动机水套的冷却液经过一个软管流到散热器上部，然后经过散热器芯片流到散热器下部，再流回发动机。为了增大散热强度，散热器上部水箱和下部水箱之间的水道均被分流用。为了增加散热器散热性能，可采用散热片，以增加散热表面积。冷却风扇迫使空气流动，使冷空气通过散热器，冷却液的热量先传到散热器芯管和散热片，再被传到空气中去，就像有一个风扇吹在散热片上。
新式散热器由铝制芯管、铝制散热片、上下水室或左右水室组成。对于横流式散热器，冷却液是横向流过散热器，目前大多数汽车均采用此形式。传统的散热器芯是由黄铜或青铜制造的。节温器是一个温度控制阀，其目的是让冷却液迅速加热，并保持恒温。由于冷却容积大，要花很长时间才能使冷却液加热。发动机只有在正确工作温度下，运转工作效率才能达到最佳。
节温器在冷却液温度低时，阻止冷却液从发动机流到散热器，只有当冷却液温度达到某一设定温度后才可流入散热器。当节温器阀门打开时，冷却液完全流经散热器，进行大循环，这时冷却强度最大。节温器的作用是确保发动机温度为一恒值，现代大多数发动机采用的节温器均是蜡式节温器。如果节温器有故障，需更换相同型号的节温器，否则会引起发动机工作温度不同。
图2-4横流式散热器
散热器由几个部件组成。散热器上的芯由黄铜、纯铜或铝制成，或者由这些金属结合制成。这些金属之所以被使用，是因为它们能非常快地将热传递给散热片，这个特性使散热器更加有效。根据发动机的规格和冷却需求，可使用一个、两个、三个、四个或五个芯，还有进口和出口罐，它们可由金属或塑料制成。在冷却液进入散热器或缸体前，由这些罐容纳。进口罐有一个软管接头，以使冷却液从发动机流入散热器。出口罐有一个软管接头，以使冷却液流回发动机。另外，其中一个罐上有一个加注管。散热器压力盖就装在这里。
引言 1
一、汽车发动机冷却系统原理分析 2
（一）冷却系统的原理 2
（二）风冷和水冷系统 3
（三）闭式和半闭式冷却系统 5
（四）冷却液特性 6
二、发动机冷却系统功能部件特性分析 8
（一）水泵 8
（二）节温器 8
（三）散热器 9
（四）变速器冷却器 11
（五）压力盖 11
（六）膨胀箱 12
（七）可变速风扇 13
（八）温度和液位指示器 14
三、发动机冷却系统典型故障的排除 15
（一）节温器故障导致发动机过热 15
（二）防冻液泄漏 15
（三）硬水导致发动机过热 17
（四）冷却系统腐蚀 18
（五）防冻液用量检查 19
（六）散热器盖故障 19
（七）水泵漏水 19
总结 20
参考文献 21
谢辞 22
引 言
冷却系统是汽车发动机中重要的系统之一。如果冷却系统工作不正常，那么发动机可能会严重损坏。冷却系统的各种部件，包括水泵、节温器、散热器、软管、压力盖、风扇和温度指示器。冷却系统的作用有三个：使发动机内保持最高和最有效的工作温度；从发动机上带走多余的热量；使发动机尽可能快地达到工作温度。如果发动机未处于最高的工作温度，那么它不会高效地运行。每加仑燃油行驶的英里数将降低，发动机部件的磨损将增大。在重载行驶时，理论上一个发动机产生的热量足以在20分钟内熔化一个通常200lb的缸体。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
即使在正常行驶条件下，可燃气温度可高达4500℉。润滑的部件如活塞甚至可以比水的沸点高 200℉以上。
冷却系统使用了各种部件来正确地工作，它们是水泵、水套、节温器、散热器、变速器冷却器、压力盖、膨胀箱、风扇、护罩、皮带和温度指示器。本文结合汽车发动机冷却系统原理，分析各个功能部件运行特性，重点对发动机冷却系统典型故障进行分析和排除。
一、汽车发动机冷却系统原理分析
（一）冷却系统的原理
在汽油发动机内，燃油的能量转换成动力来移动车辆。然而，不是所有的能量都转换成了动力。进入发动机的能量约30%用来推动车辆。由燃油产生的热量的 8% 左右通过散热损失掉了，约 31% 通过排气系统排出。其余的31%由冷却系统带走。如果上面的都正确发挥了作用，那么发动机会处于其最高效的温度。
如果发动机温度太高，那么会出现各种故障，它们是：润滑油过热，这会导致润滑油分解；零部件过热，这会导致金属强度下降；发动机零部件之间应力过大，这会导致摩擦增大，引起过度的磨损。
冷却系统的工作原理是热传递。热量总是从热的物体移向冷的物体。热传递有三种方式：传导、对流和辐射。传导定义为两个固态物体之间的热传递。例
如，在图1-1中，热量从气门杆传递到气门导管。由于两个物体都是固体，热量通过传导从热气门杆传递到冷气门导管。热量通过传导从气门导管传递到缸盖。
图1-1 从气门杆传递到气门导管的热量传导
如图1-2所示冷却液循环流动散热结构图，当车辆起动时，冷却液泵循环冷却液。冷却液从前向后通过缸体。冷却液围绕气缸循环来穿过缸体。然后，冷却液通过缸盖衬垫上的孔上升进入缸盖。从这里，它通过内部通道向前流动到缸盖的前部。这些通道可以冷却高热区域，如火花塞和排气门区域。当冷却液离开缸盖时通过节温器，只要冷却液保持低温度，节温器就保持关闭。在这些条件下，冷却液流过旁通管并回到泵中，以便在发动机中再循环。当冷却液变热时，节温器逐渐地打开来使足够的热冷却液穿过散热器。这会使发动机保持在最高的工作温度。从节温器流出后，冷却液流到散热器内的内部通道。这些内部通道是中心中带有小散热片的管子。冷却液被穿过散热器的空气冷却。从那里，它返回到散热器的出口并回到泵中。接着，它继续在发动机中循环。
图1-2 冷却液循环流动实现散热
（二）风冷和水冷系统
(1)风冷系统
多缸风冷发动机（图1-3），需要采用大流量冷却风扇和通风槽。从而确保所有的汽缸冷却均匀。汽缸和汽缸头还要设置散热片，在接近汽缸排气口的热区域，要有较大散热片。冷空气经冷却风扇增压后进入风压室，它与热区域非常接近。用恒温控制式活门控制气流方向。当发动机暖机时，活门关闭以限制空气流动。当发动机达到工作温度后，活动板打开，允许冷空气流向发动机。冷却风扇是个大功率装置，直接由发动机的皮带驱动。皮带不能打滑或损坏，否则将发生重大事故。采用风冷发动机的汽车，取暖系统不易设置，为此，在排气管周围装上热交换器。当冷空气流过热交热器时，就被加热，热空气可用于除霜和取暖。
图1-3 多缸风冷发动机
(2)水冷系统
水冷系统的主要部件：水套、水泵、节温器、散热器、冷却风扇。如图1-4所示。水冷系统的工作原理是：在发动机内部的热区域设有一个水套，水吸收发动机中的热量后，经过出水管流进散热器，从而将热量散发到大气中去。由于热量聚集在发动机的上部所以必须设置一个水泵，以使冷却水进行循环。当节温器打开时，水泵使冷却水在散热器和发动机之间进行循环。当节温器关闭时，水仅在发动机内部循环而不经过散热器。使水沿发动机循环，可防止在热区域中形成蒸汽水泡，这个循环是在热虹作用下完成的。热虹作用可使水进行循环，这是因为当水受热时，热水不断上升并运动到散热器的顶部，将下部的水压入发动机中，热水继续上移流出，如此循环往复下去。
图1-4 水冷却系统组成
来自发动机水套的冷却液经过一个软管流到散热器上部，然后经过散热器芯片流到散热器下部，再流回发动机。为了增大散热强度，散热器上部水箱和下部水箱之间的水道均被分流用。为了增加散热器散热性能，可采用散热片，以增加散热表面积。冷却风扇迫使空气流动，使冷空气通过散热器，冷却液的热量先传到散热器芯管和散热片，再被传到空气中去，就像有一个风扇吹在散热片上。
新式散热器由铝制芯管、铝制散热片、上下水室或左右水室组成。对于横流式散热器，冷却液是横向流过散热器，目前大多数汽车均采用此形式。传统的散热器芯是由黄铜或青铜制造的。节温器是一个温度控制阀，其目的是让冷却液迅速加热，并保持恒温。由于冷却容积大，要花很长时间才能使冷却液加热。发动机只有在正确工作温度下，运转工作效率才能达到最佳。
节温器在冷却液温度低时，阻止冷却液从发动机流到散热器，只有当冷却液温度达到某一设定温度后才可流入散热器。当节温器阀门打开时，冷却液完全流经散热器，进行大循环，这时冷却强度最大。节温器的作用是确保发动机温度为一恒值，现代大多数发动机采用的节温器均是蜡式节温器。如果节温器有故障，需更换相同型号的节温器，否则会引起发动机工作温度不同。
图2-4横流式散热器
散热器由几个部件组成。散热器上的芯由黄铜、纯铜或铝制成，或者由这些金属结合制成。这些金属之所以被使用，是因为它们能非常快地将热传递给散热片，这个特性使散热器更加有效。根据发动机的规格和冷却需求，可使用一个、两个、三个、四个或五个芯，还有进口和出口罐，它们可由金属或塑料制成。在冷却液进入散热器或缸体前，由这些罐容纳。进口罐有一个软管接头，以使冷却液从发动机流入散热器。出口罐有一个软管接头，以使冷却液流回发动机。另外，其中一个罐上有一个加注管。散热器压力盖就装在这里。
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