【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 更是如此。如圖 47所示。電動(dòng)風(fēng)扇由風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)并由蓄電池供 電，所以風(fēng)扇轉(zhuǎn)速與 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 無(wú)關(guān)。在有些電控系統(tǒng)中，電動(dòng)風(fēng)扇由電腦控制。冷卻液溫度傳感器向電腦傳輸與冷卻液溫度相關(guān)的信號(hào)。當(dāng)冷卻液溫度達(dá)到規(guī)定值時(shí)，電腦使風(fēng)扇繼電器搭鐵，繼電器觸點(diǎn)閉合并向風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)供電，風(fēng)扇進(jìn)入工作。電動(dòng)風(fēng)扇的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布置方便，不消耗發(fā)動(dòng)機(jī)功率使燃油經(jīng)濟(jì)性得到改善。此外，采用電動(dòng)風(fēng)扇不需要檢查、調(diào)整或更換風(fēng)扇傳動(dòng)帶，因而減少了維修的工作量。 圖 47 電動(dòng)風(fēng)扇結(jié)構(gòu)示意圖 （ 3） 節(jié)溫器 ① 節(jié)溫器 的功用 節(jié)溫器 是控制冷卻液流動(dòng)路徑的閥門。如圖 48所示。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)時(shí)，冷卻液的溫度較低，這時(shí) 節(jié)溫器 將冷卻液 流向散熱器的通道關(guān)閉，使冷卻液經(jīng)水泵入口直接流入機(jī)體或氣缸蓋水套，以便使冷卻液能夠迅速升溫。如果不裝 節(jié)溫器 ，讓溫度較低的冷卻液經(jīng)過(guò)散熱器冷卻后返回發(fā)動(dòng)機(jī)，則冷卻液的溫度將長(zhǎng)時(shí)間不能升高，發(fā)動(dòng)機(jī)也將長(zhǎng)時(shí)間在低溫下運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)，車廂內(nèi)的暖風(fēng)系統(tǒng)以及用冷卻液加熱的進(jìn)氣管、化油器預(yù)熱系統(tǒng)都在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不能發(fā)揮作用。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 13 圖 48 節(jié)溫器 ② 節(jié)溫器 結(jié)構(gòu)及工作原理 當(dāng)冷卻液溫度低于規(guī)定值時(shí)， 節(jié)溫器 感溫體內(nèi)的石蠟呈固態(tài)， 節(jié)溫器 閥在彈簧的作用下關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)與散熱器間的通道，冷卻液經(jīng)水泵返回發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)行 小循環(huán) 。當(dāng)冷卻液溫度達(dá)到規(guī)定值后，石蠟開(kāi)始熔化逐漸變成 液體，體積隨之增大并壓迫橡膠管使其收縮。在橡膠管收縮的同時(shí)對(duì)推桿作用以向上的推力。由于推桿上端固定，因此，推桿對(duì)膠管和感溫體產(chǎn)生向下的反推力使閥門開(kāi)啟。這時(shí)冷卻液經(jīng)由散熱器和 節(jié)溫器 閥，再經(jīng)水泵流回發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)行 大循環(huán) 。其大小循 環(huán)路線如圖 49所示。 圖 49 節(jié)溫器改變冷卻液流向示意圖 ③ 節(jié)溫器 的布置 一般 水冷系統(tǒng)的冷卻液都是由發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)體流進(jìn)，從氣缸蓋流出。因此大多數(shù) 節(jié)溫器 布置在氣缸蓋出水管路中。這種布置方式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易排除冷卻系統(tǒng)中的氣泡。其缺點(diǎn)是 節(jié)溫器 在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象。例如，在冬季起動(dòng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，由于冷卻 液溫度低， 節(jié)溫器 閥關(guān)閉。冷卻液在進(jìn)行 小循環(huán) 時(shí)，溫度很快升高， 節(jié)溫器 開(kāi)啟。與此同時(shí) ，散熱器內(nèi)的低溫冷卻液流入機(jī)體，使冷卻液又冷了下來(lái)， 節(jié)溫器 閥重新關(guān)閉。等到冷卻液溫度再度升高， 節(jié)溫器 閥又再次打開(kāi)。直到全部冷卻液的溫度穩(wěn)定之后， 節(jié)溫器 閥才趨于穩(wěn)定不再反復(fù)開(kāi)閉。 節(jié)西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 14 溫器 在短時(shí)間內(nèi)反復(fù)開(kāi)閉的現(xiàn)象稱作 節(jié)溫器 振蕩。當(dāng)出現(xiàn)這種現(xiàn)象時(shí)，將增加汽車的燃油消耗量。 節(jié)溫器 也可以布置在散熱器的出水管路中。這種布置方式可以減輕或消除 節(jié)溫器 振蕩現(xiàn)象，并能精確地控制冷卻液溫度，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。多用于高性能的汽車及在冬季經(jīng)常高速行駛的汽車上。奧迪 100型轎車發(fā)動(dòng)機(jī)的 節(jié)溫器 即布置在散熱器出口的管路中。 （ 4)水泵 ① 水泵的功用 水泵的功用是對(duì)冷卻液加壓，保證其在冷卻系統(tǒng)中循環(huán)流動(dòng)。 ② 水泵的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛采用離心式水泵。當(dāng)水泵葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，水泵中的冷卻液被葉輪帶動(dòng)一起旋轉(zhuǎn)，并在離心力的作用下被甩向水泵殼體的邊緣，同時(shí)產(chǎn)生一定的壓力，然后從出水管流出。在葉輪的中心處由于冷卻液被甩出而壓力下降，散熱器中的冷卻液在水泵進(jìn)口與葉輪中心的壓差作用下經(jīng)進(jìn)水管流入葉輪中心。葉輪由鑄鐵或塑料制造，葉輪上通常有 6～ 8個(gè)徑向直葉片或后彎葉片。水泵殼體由鑄鐵或鋁鑄制，進(jìn)、出水管與水泵殼體鑄成一體。 ③ 水泵的典型構(gòu)造如圖 410所示。 ④ 水泵的驅(qū)動(dòng) 水泵一般由曲軸通過(guò) V帶驅(qū)動(dòng)。傳 動(dòng)帶環(huán)繞在曲軸帶輪和水泵帶輪之間，因此水泵轉(zhuǎn)速與 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 成比例。奧迪 100型轎車發(fā)動(dòng)機(jī)的水泵即由曲軸通過(guò) V帶驅(qū)動(dòng)，水泵轉(zhuǎn)速為曲軸轉(zhuǎn)速的 。有些發(fā)動(dòng)機(jī)的水泵由凸輪軸直接驅(qū)動(dòng)。 圖 410 水泵組成 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 15 該車是 2021款別克 GS轎車，已行駛了 10萬(wàn) km，平時(shí)經(jīng)常下牧區(qū)，經(jīng)常水溫過(guò)高而影響使用。 根據(jù)維修經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于夏季 出現(xiàn)的水溫過(guò)高。故障，首先應(yīng)先檢查散熱器和冷凝器外觀。如果散熱器和冷凝器表被雜物堵塞，造成空氣無(wú)法流通，發(fā)動(dòng)機(jī)水溫就會(huì)過(guò)高。經(jīng)仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)散熱器和冷凝器的散熱片間隙已完全被塵土和蜘蛛網(wǎng)狀物堵塞。由于別克 GS轎車車聲前部的碰撞吸能去較大，加之散熱器格柵的空氣導(dǎo)流板是橫向布置的，所以雜物很容易留在散熱器和冷凝器表面。清除堵塞午后試車，情況有所好轉(zhuǎn)，但發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫仍然過(guò)高。 因手上沒(méi)有專用檢測(cè)工具，只好憑經(jīng)驗(yàn)?zāi)恳暡炖鋮s系統(tǒng)的技術(shù)狀況經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)水溫達(dá)到 106℃時(shí)電子風(fēng)扇能夠正常低速運(yùn)轉(zhuǎn)，但水溫達(dá)到 110℃時(shí)， 只有右側(cè)電子風(fēng)扇高速運(yùn)轉(zhuǎn)，左側(cè)電子風(fēng)扇則不轉(zhuǎn)。 檢查電子風(fēng)扇電源線上的熔斷絲，沒(méi)有損壞。用手晃動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)艙熔斷絲盒中為左側(cè)電子風(fēng)扇提供打鐵的 9號(hào)繼電器，左側(cè)電子風(fēng)扇能工作，因此懷疑線路有虛接現(xiàn)象。檢查風(fēng)扇電機(jī)上的插頭和發(fā)動(dòng)機(jī)線束側(cè) C105插頭，未發(fā)現(xiàn)異常。拆下發(fā)動(dòng)機(jī)艙熔斷絲盒上線束插頭中的 C11插頭及插座燒毀。 冷凝器和散熱器的兩側(cè)帶有密封條，加之表面被雜物堵塞，空氣流通差，因此增加了電子風(fēng)扇的工作負(fù)荷，在成風(fēng)扇電機(jī)啟動(dòng)瞬間電流過(guò)大，進(jìn)而燒毀接觸不實(shí)的線束插頭。比較常見(jiàn)的是燒毀發(fā)動(dòng)機(jī)倉(cāng)容斷絲和后部的線束插頭， 或前橫梁中部的 C105插頭。如果插頭燒毀，就會(huì)早場(chǎng)水溫過(guò)高的故障?？梢?jiàn)，車輛在今日夏季之前清洗散熱器是非常重要的工作。 徹底清洗散熱器表面，更換熔斷絲盒并修理線束，經(jīng)試車故障排除。 線束插反引起的故障 一輛 2021款別克君威 ，行駛里程 km。該車故障指示燈點(diǎn)亮。 用故障診斷儀 Tech2調(diào)取故障碼，故障碼為 P0481，含義為散熱器風(fēng)扇繼電器2控制電路故障。用 Tech2控制散熱器風(fēng)扇，左、右側(cè)電子風(fēng)扇低速運(yùn)轉(zhuǎn)，但高速時(shí)左側(cè)電子風(fēng)扇不轉(zhuǎn)。 檢查電子風(fēng)扇熔絲，發(fā)現(xiàn) 21號(hào)告訴電子風(fēng)扇熔絲（ 15A）損壞。檢查線路，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)短路的地方。測(cè)量左側(cè)電子風(fēng)扇的電阻為 ，右側(cè)為 ，均符合標(biāo)準(zhǔn)。用手轉(zhuǎn)動(dòng)電子風(fēng)扇沒(méi)有卡滯現(xiàn)象。目視檢查電子風(fēng)扇葉片，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異物。 筆者經(jīng)仔細(xì)思考后認(rèn)為，左右側(cè)電子風(fēng)扇電阻不一樣，他們的啟動(dòng)電流也不相同，測(cè)量他們的工作電流或許能夠找到故障所在。用感應(yīng)式電流表測(cè)量正常車西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 16 輛電子風(fēng)扇的電流高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)左側(cè)風(fēng)扇的啟動(dòng)電流為 33A，右側(cè)為 。檢測(cè)故障車電子風(fēng)扇的電流僅為 9A，這么小的電流熔絲就被熔斷，說(shuō)明電子風(fēng)扇電機(jī)與熔絲不匹配。觀察電子風(fēng)扇線束，發(fā)現(xiàn)嫻熟及顏色都不正常，嫻熟 的布置也很不合理，筆者認(rèn)為可能是左右側(cè)電子風(fēng)扇的線束插頭插反了。 將右側(cè)電子風(fēng)扇線束插頭對(duì)調(diào)后試車，故障排除。事后詢問(wèn)客戶，得知該車曾發(fā)生過(guò)碰撞事故，在其他修理廠進(jìn)行過(guò)鈑金和噴漆作業(yè)，看來(lái)是修理時(shí)留下了故障隱患。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 17 水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)通常采用閉式強(qiáng)制循環(huán)冷卻系統(tǒng) ,主要由冷卻水套、水泵、風(fēng)扇、散熱器、節(jié)溫器、循環(huán)管路等組成。由于組成冷卻系統(tǒng)部件眾多且結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ,加上發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況的多樣性 ,其 影響因素也是多方面且錯(cuò)綜復(fù)雜的?？傮w來(lái)說(shuō) ,影響冷卻系統(tǒng)的主要因素主要有循環(huán)冷卻水量、冷卻空氣流量、冷卻水道結(jié)構(gòu)和散熱效率。 循環(huán)冷卻水量和冷卻空氣流量主要由散熱量決定。對(duì)于諸如發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室等嚴(yán)重受熱的零部件以及一些關(guān)鍵的區(qū)域 ,循環(huán)水量的控制就顯得尤為重要 ,這不僅與水泵的特性、冷卻水套結(jié)構(gòu)密切相關(guān) ,同時(shí)還與冷卻水水溫有關(guān) ,因?yàn)槔鋮s水高溫沸騰產(chǎn)生的氣泡阻力對(duì)循環(huán)水量有著顯著的影響?？諝饬髁恐饕c風(fēng)扇直徑、轉(zhuǎn)速、葉片形狀、流阻特性、水箱與風(fēng)扇葉片相對(duì)位置以及機(jī)艙背壓等因素有關(guān)。合理而有效的冷卻水道結(jié)構(gòu)能減少流動(dòng)過(guò) 程的渦流、節(jié)流等損失 ,提高關(guān)鍵區(qū)域流速的同時(shí)避免非關(guān)鍵區(qū)域的過(guò)度冷卻 ,從而大大提高冷卻效率。散熱效率則主要與散熱器、中冷器等主要散熱部件有關(guān) ,要求散熱器具有足夠的散熱面積。以上幾個(gè)因素并非孤立的 ,而是相互影響和相互制約的 ,需要綜合考慮。目前 ,高功率密度的增壓柴油機(jī)由于熱負(fù)荷和熱應(yīng)力過(guò)高 ,依然存在關(guān)鍵區(qū)域冷卻不足、零件熱疲勞失效、過(guò)熱產(chǎn)生裂紋等問(wèn)題。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)冷卻過(guò)度和冷卻不足都會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性下降 ,零部件磨損加劇 ,熱量不平衡等問(wèn)題 ,影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。因此 ,現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)要求能滿足各種工 況下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的散熱需要 ,保證關(guān)鍵區(qū)域具有足夠的冷卻 ,又要降低整機(jī)的散熱量 ,減小對(duì)冷卻系統(tǒng)的散熱要求 ,提高能量利用率 ,使發(fā)動(dòng)機(jī)具有良好的經(jīng)濟(jì)性。 由于冷卻系統(tǒng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響日益顯著 ,通過(guò)對(duì)冷卻系統(tǒng)的不斷改進(jìn)來(lái)提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能已成為一種有效的手段。對(duì)柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)的研究有兩個(gè)方面 :一方面是以提高冷卻效率為目的的系統(tǒng)本身的研究 ,包括系統(tǒng)各缸水流分布、各部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、冷卻散熱系統(tǒng)合理匹配、系統(tǒng)控制等 ,稱為外冷卻研究 。另一方面是研究冷卻系統(tǒng)關(guān)鍵零部件的熱負(fù)荷及其可靠性 ,它更 注重研究固 — 液耦合問(wèn)題 ,稱為內(nèi)冷卻研究。目前 ,發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)主要有以下幾個(gè)方面。 冷卻系統(tǒng)的智能化和可控化 目前 ,大部分發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)仍屬于傳統(tǒng)的被動(dòng)系統(tǒng) ,只能有限地調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車的熱分布狀態(tài)。但隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展 ,電控零部件西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 18 技術(shù)成熟 ,冷卻系統(tǒng)的智能化和自動(dòng)化成為可能。 傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)中采用機(jī)械驅(qū)動(dòng)的冷卻水泵和冷卻風(fēng)扇 ,冷卻介質(zhì)流量取決于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 ,而非發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)冷卻量需求 ,顯然無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫在全運(yùn)行工況內(nèi)的合理控制。此外 ,這些部件耗功嚴(yán)重 ,比如風(fēng)扇消耗的功 率可以達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)總功率輸出的 10%。采用電子驅(qū)動(dòng)及控制的冷卻水泵、風(fēng)扇、節(jié)溫器等部件 ,可以通過(guò)傳感器和計(jì)算機(jī)芯片根據(jù)實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度控制運(yùn)行 ,提供最佳的冷卻介質(zhì)流量 ,實(shí)現(xiàn)冷卻系統(tǒng)部件的智能化和可控化 ,同時(shí)降低能耗 ,提高效率。 ElenaCortona等人開(kāi)發(fā)出的電動(dòng)冷卻系統(tǒng)中 ,除了用電動(dòng)冷卻水泵取代傳統(tǒng)機(jī)械冷卻水泵 ,同時(shí)還用電控智能節(jié)溫器取代傳統(tǒng)的節(jié)溫器 ,并開(kāi)發(fā)出與這些電動(dòng)部件相應(yīng)的優(yōu)化控制策略。通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)對(duì)比研究發(fā)現(xiàn) ,在冷機(jī)起動(dòng)的情況下 ,新的冷卻系統(tǒng)能夠顯著縮短暖機(jī)時(shí)間 ,大大提高暖機(jī)溫度。另外 ,智能節(jié)溫 器對(duì)冷卻液的良好控制允許冷卻系統(tǒng)有較高的出水溫度。在相同的配置和冷卻要求下 ,電動(dòng)水泵的能量消耗僅為機(jī)械水泵的 16%,即使考慮到電能的轉(zhuǎn)換效率只有機(jī)械能效率的一半 ,整個(gè)冷卻系統(tǒng)的能量消耗仍可降低 2/3左右 ,優(yōu)勢(shì)十分明顯。 HoonCho等人用電控冷卻水泵取代傳統(tǒng)機(jī)械水泵 ,利用試驗(yàn)和模擬對(duì)比分析發(fā)現(xiàn) ,通過(guò)控制水泵轉(zhuǎn)速并提高電控水泵效率 ,功率消耗降低量超過(guò) 87%,若將水泵轉(zhuǎn)速提高至最大值時(shí) ,可降低散熱器尺寸超過(guò) 27%,對(duì)提升發(fā)動(dòng)機(jī)性能和燃料經(jīng)濟(jì)性潛力很大。 ValeoEngineCooling公司較早開(kāi)發(fā)出了 一種可變速冷卻風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī) ,其風(fēng)扇速度能根據(jù)冷卻液溫度和空氣調(diào)節(jié)循環(huán)參數(shù)來(lái)調(diào)整 ,從而能夠降低噪聲和燃料消耗。國(guó)內(nèi)郭新民等人對(duì)汽車智能化聲明 ,這對(duì)于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率等很有幫助。 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻介質(zhì)流動(dòng)的合理組織 發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻介質(zhì)主要包括水腔內(nèi)冷卻液和空氣側(cè)冷卻空氣。 水腔內(nèi)冷卻水流動(dòng)的組織 閉式強(qiáng)制循環(huán)冷卻方式中 ,水腔內(nèi)冷卻水流動(dòng)的組織是直接影響冷卻效果的主要因素。改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水套結(jié)構(gòu) ,尋求適當(dāng)?shù)睦鋮s水流量、壓力以及合理的流場(chǎng)分布成為高強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)研究開(kāi)發(fā)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。 1992年提出了“精確冷卻”的概念，即利用最少的冷卻以達(dá)最佳的溫度分配。精確冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于確定冷卻水套的尺寸，選擇匹配的冷卻水泵，保證系統(tǒng)的散熱能力能夠滿足發(fā)動(dòng)機(jī)低速大負(fù)荷是關(guān)鍵區(qū)域工作溫度的需求。研究表明，采用精確冷卻冷卻系統(tǒng)，在發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)工作轉(zhuǎn)速范圍，冷卻液流量可下降40％。尤其適用于機(jī)體內(nèi)縱向流動(dòng)的精確冷卻，體現(xiàn)在冷卻水套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與冷西安航