公交車發(fā)動機(jī)溫度過高的危害和原因分析

PAGEIIPAGEII常州市公共交通集團(tuán)公司（高級）技師論文論文題目考生姓名指導(dǎo)教師姓名職業(yè)工種報(bào)考等級論文提交日期PAGEPAGE1由冷卻系引起的公交車發(fā)動機(jī)高溫分析和預(yù)防摘要本文介紹了冷卻系統(tǒng)并論述了發(fā)動機(jī)溫度過高的故障原因，故障危害,故障排除，并聯(lián)系實(shí)際維修情況分析易被忽略的引起發(fā)動機(jī)溫度過高的原因,并提出解決對策與建議.關(guān)鍵詞冷卻系統(tǒng)故障分析預(yù)防措施作者：裴明曉導(dǎo)師:于強(qiáng)緒論近年來，常州大力發(fā)展公交事業(yè)，購置了許多新車，為了方便乘客的乘坐，低地板后置發(fā)動機(jī)車型已成為常州公交車輛的主力車型。新車型裝備的歐Ⅲ、歐Ⅳ發(fā)動機(jī)，普遍采用進(jìn)氣增壓中冷技術(shù)。自動變速器和緩速器也在公交車上得到了廣泛的應(yīng)用.為了提高乘坐的舒適性,許多車裝備了空調(diào)系統(tǒng).為了節(jié)能減排，電磁風(fēng)扇離合器已成為公交車得的標(biāo)配裝置.上述新技術(shù)在公交車上的廣泛采用,必然對發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生影響。自動變速器、緩速器和空調(diào)的應(yīng)用會增加冷卻系統(tǒng)的熱負(fù)荷，而發(fā)動機(jī)后置、進(jìn)氣中冷器和風(fēng)扇離合器的采用，則會影響冷卻系統(tǒng)的散熱效果。第一章冷卻系統(tǒng)的概述１.１冷卻系統(tǒng)的作用冷卻系統(tǒng)的功用是使發(fā)動機(jī)在所有工況下都保持在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)。冷卻系統(tǒng)既要防止發(fā)動機(jī)過熱,也要防止冬季發(fā)動機(jī)過冷。在發(fā)動機(jī)冷起動之后,冷卻系統(tǒng)還要保證發(fā)動機(jī)迅速升溫，盡快達(dá)到正常的工作溫度。1。2冷卻系統(tǒng)的分類汽車發(fā)動機(jī)常見的冷卻方式有兩種，即水冷卻和風(fēng)冷卻.以空氣為冷卻介質(zhì)的冷卻系稱為風(fēng)冷系;以冷卻液為冷卻介質(zhì)的冷卻系稱為水冷系。不論采用何種方式冷卻，正常的冷卻系統(tǒng)必須確保發(fā)動機(jī)在各種行駛環(huán)境都不致過熱。汽車發(fā)動機(jī)，大都采用水冷系,只有少數(shù)汽車發(fā)動機(jī)采用風(fēng)冷系,所以本文就以水冷系為例進(jìn)行論述。1．3冷卻系統(tǒng)的組成及其工作原理水冷卻系主要由散熱器、冷卻風(fēng)扇、冷卻水泵和節(jié)溫器等組成?，F(xiàn)代汽車發(fā)動機(jī)冷卻系水路大致相同，在水泵的強(qiáng)制循環(huán)下,冷卻液進(jìn)入各缸周圍的水套中,帶走發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的熱量，流經(jīng)位于氣缸蓋出水處的節(jié)溫器處,由節(jié)溫器控制進(jìn)行小循環(huán)還是大循環(huán),進(jìn)入大循環(huán)的冷卻液再經(jīng)散熱器把熱量帶到大氣中。通過這樣不斷地循環(huán),以保持發(fā)動機(jī)在最適宜的溫度下工作。第二章冷卻系統(tǒng)的主要部件、結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)２。1冷卻系統(tǒng)的主要部件2。1。１散熱器散熱器由上水室、散熱器芯和下水室等組成。主要作用是將水套中流出的熱水分成許多股小水流,以增大散熱面積,加速冷卻液的冷卻。流過散熱器的冷卻液溫度可降低10～15℃.為了更好更快的散熱,散熱器一般用銅和鋁制成，另外在散熱器后加裝冷卻風(fēng)扇與之配合工作。圖2－１散熱器1－上水室2－散熱器進(jìn)水管３-散熱器芯４－冷卻管5－散熱器片６-散熱器出水管7—下水室８—放水開關(guān)9－散熱器蓋２。１.2冷卻風(fēng)扇冷卻風(fēng)扇是配合散熱器散熱的，當(dāng)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)時(shí),吸進(jìn)空氣，使其通過散熱器，以增強(qiáng)散熱能力，加速冷卻液的冷卻,達(dá)到散熱目的。在起初,采用硅油液力離合器來傳遞動力驅(qū)動風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動，但由于其準(zhǔn)確度低，逐漸被電動風(fēng)扇所取代。因?yàn)殡妱语L(fēng)扇直接由電動機(jī)驅(qū)動風(fēng)扇,不用發(fā)動機(jī)作為直接動力源,而是使用蓄電池的電能,所以其轉(zhuǎn)速與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速無關(guān)。只在冷卻液溫度超過一定值時(shí)才開始工作，所以電動風(fēng)扇無動力損失,構(gòu)造簡單，總體布置方便,現(xiàn)常州公交多采用該風(fēng)扇。圖2-2電動風(fēng)扇１-電動機(jī)2—護(hù)風(fēng)罩３—風(fēng)扇葉片4-風(fēng)扇框架5-繼電器6－溫度傳感器（開關(guān))2．１．3冷卻水泵發(fā)動機(jī)的冷卻由冷卻液的不斷循環(huán)來實(shí)現(xiàn)的，而強(qiáng)制冷卻液循環(huán)的部件就是冷卻水泵。發(fā)動機(jī)上常用的水泵是離心式的，它的泵軸一端連接皮帶輪,由發(fā)動機(jī)的曲軸提供動力，水泵的轉(zhuǎn)速可根據(jù)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行變化,從而實(shí)現(xiàn)冷卻液循環(huán)速度的變化.圖２－3離心式冷卻水泵1－水泵殼體２—水泵軸３-葉輪4—進(jìn)水管５-出水管2.1。４節(jié)溫器要說冷卻水泵是用來讓冷卻液循環(huán)，那么節(jié)溫器就是來控制冷卻液流動路徑的閥門。它能根據(jù)發(fā)動機(jī)冷卻液溫度的高低,打開或關(guān)閉冷卻液通向散熱器的通道，使冷卻液在散熱器和水套之間進(jìn)行大循環(huán)或小循環(huán),調(diào)節(jié)冷卻強(qiáng)度,保證發(fā)動機(jī)在最適宜的溫度下工作.節(jié)溫器必須保持良好的技術(shù)狀態(tài)，否則會嚴(yán)重影響發(fā)動機(jī)的正常工作。如節(jié)溫器主閥門開啟過遲，就會引起發(fā)動機(jī)過熱；主閥門開啟過早，則使發(fā)動機(jī)預(yù)熱時(shí)間延長，使發(fā)動機(jī)溫度過低。此時(shí)可判斷節(jié)溫器的工作狀態(tài)是否良好，當(dāng)發(fā)動機(jī)開始冷車運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，水箱的上水室進(jìn)水管處如還有冷卻水流出，則說明節(jié)溫器的主閥門不能關(guān)閉；當(dāng)發(fā)動機(jī)冷卻水溫度超過7０攝氏度時(shí)，水箱的上水室進(jìn)水管處無冷卻水流出,則說明節(jié)溫器主閥門不能正常開啟，這時(shí)就需要進(jìn)行修理.圖2—2蠟式節(jié)溫器的構(gòu)造１—支架2—主閥門3-推桿４—石蠟5-膠管6—副閥門7—節(jié)溫器殼體8—彈簧蠟式節(jié)溫器的工作原理(１）當(dāng)水溫低于34９K(７６℃）時(shí)，主閥門完全關(guān)閉,旁通閥完全開啟，由氣缸蓋出來的冷卻水經(jīng)旁通管直接進(jìn)入水泵，故稱小循環(huán)。由于水只是在水泵和水套之間流動,不經(jīng)過散熱器，且流量小，所以冷卻強(qiáng)度弱.（2）當(dāng)冷卻水溫度在349K～359K(76℃～86℃)之間時(shí),大小循環(huán)同時(shí)進(jìn)行,當(dāng)柴油機(jī)水溫達(dá)３49K（7６℃)左右時(shí)，石蠟逐漸變成液態(tài),體積隨之增大，迫使橡膠管收縮，從而對中心桿下部錐面產(chǎn)生向上的推力。由于桿的上端固定，故中心桿對橡膠管及感應(yīng)體產(chǎn)生向下的反推力，克服彈簧張力使主閥門逐漸打開，旁通閥開度逐漸減小。（3）當(dāng)柴油機(jī)內(nèi)水溫升高到３59K（86℃），主閥門完全開啟，旁通閥完全關(guān)閉,冷卻水全部流經(jīng)散熱器，稱為大循環(huán)。由于此時(shí)冷卻水流動路線長，流量大,冷卻強(qiáng)度強(qiáng)。第三章發(fā)動機(jī)高溫產(chǎn)生的原因、危害及預(yù)防３.1導(dǎo)致發(fā)動機(jī)冷卻水溫度過高的原因主要有以下幾點(diǎn)：1。風(fēng)扇,水泵皮帶過松,引起皮帶打滑，從而影響風(fēng)扇的正常工作;風(fēng)扇電磁離合器或風(fēng)扇電動機(jī)的溫控開關(guān)作用時(shí)機(jī)過遲,關(guān)閉過早:風(fēng)扇始終不轉(zhuǎn)；風(fēng)扇硅油式離合器失效。２.水箱散熱片大面積倒伏；散熱片間有雜物堵塞；水箱前部的百葉窗未能完全打開。3。冷卻水不足，內(nèi)消耗能過大，具體原因有：汽缸墊損壞;汽缸蓋和燃燒室空間腐蝕串通;部分冷卻水流出燃燒室后經(jīng)氣管排出.4。冷卻水循環(huán)量過小,具體原因有：水泵輪與軸間滑動；水泵內(nèi)有空氣;節(jié)溫器損壞；在冬季下部循環(huán)管內(nèi)的冷卻水被凍結(jié);水箱或機(jī)體水道內(nèi)水溝過多。５。發(fā)動機(jī)工作不良,主要有點(diǎn)火時(shí)間過晚，混合氣過稀、燃燒室積炭過多、發(fā)動機(jī)燃燒，這些方面也容易造成機(jī)溫升高。６:水溫表或警告燈指示有誤，如感應(yīng)塞損壞，線路搭鐵或指示表失靈.7:潤滑油量不足，致使各運(yùn)動機(jī)件得不到足夠的潤滑，使摩擦阻力增加、磨損加劇，發(fā)熱量增多：同時(shí)使?jié)櫥蜏囟壬仙?相應(yīng)潤滑油的粘度下降,更促進(jìn)摩擦、發(fā)熱、散熱不良，從而使發(fā)動機(jī)過熱。３.2發(fā)動機(jī)溫度過高的危害若發(fā)動機(jī)冷卻不夠而溫度過高，將會引起下列不良后果：1。氣缸壁溫度過高會破壞缸壁的潤滑油膜降低潤滑性能，加速機(jī)件的磨損。２.氣缸中的活塞和活塞環(huán)因溫度過高而膨脹破壞配合間歇，造成磨損阻力增加，嚴(yán)重時(shí)可能發(fā)生咬死現(xiàn)象.３．發(fā)動機(jī)運(yùn)行溫度過高,吸入可燃混合氣熱膨脹，進(jìn)入發(fā)動機(jī)的混合氣數(shù)量減少，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)功率下降，還會引起爆震和早燃等現(xiàn)象，破壞發(fā)動機(jī)的正常工作。３.3怎樣防止發(fā)動機(jī)溫度過高1.正確使用封閉式冷卻系現(xiàn)代汽車發(fā)動機(jī)都采用封閉式冷卻系,散熱器蓋是密封的，并增添了一個膨脹水箱.發(fā)動機(jī)工作時(shí)，冷卻液蒸汽進(jìn)入膨脹水箱內(nèi)，冷卻后又流回散熱器，可防止冷卻液大量蒸發(fā)損失，并可提高冷卻液的沸點(diǎn)溫度。該冷卻系應(yīng)使用具有防腐蝕,防沸，防凍和防水垢的優(yōu)質(zhì)冷卻液，并且在使用中必須保證密封，才能收到效果。2．保持冷卻系外部和內(nèi)部清潔這一點(diǎn)是提高散熱效能的重要條件之一.散熱器外部沾有泥土，油污或散熱片因碰撞變形時(shí)，均會影響風(fēng)的通過,散熱器散熱效果變差，造成冷卻液溫度.因此散熱器出現(xiàn)這種情況應(yīng)及時(shí)清洗或者修整。另外,冷卻系內(nèi)積有水垢，泥沙或油污時(shí),都會影響冷卻液的傳熱.加注劣質(zhì)冷卻液或水,將會造成冷卻系積垢增多，而水垢的傳熱成立只有金屬的幾十分之一,從而冷卻效果變差。所以冷卻系中應(yīng)該加注優(yōu)質(zhì)的冷卻液.3。保持冷卻液兩充足當(dāng)發(fā)動機(jī)處于冷態(tài)時(shí)，冷卻液面應(yīng)該位于膨脹水箱的最高和最低標(biāo)志之間，如果液面低于膨脹水箱的最低標(biāo)志時(shí),應(yīng)及時(shí)添加。注意,膨脹水箱內(nèi)的冷卻液不能注滿,應(yīng)該留有膨脹余地.４．保持風(fēng)扇膠帶張緊力適度風(fēng)扇膠帶過松，使水泵轉(zhuǎn)速過低,影響冷卻液的循環(huán)，并會加速膠帶的磨損。但膠帶過緊,又會使水泵軸承磨損。另外，膠帶上不能沾有油污.因此，應(yīng)定期檢查調(diào)整風(fēng)扇膠帶的張緊力。檢查時(shí)，用拇指按壓膠帶中部,如圖2所示，約98Ｎ的力。如果膠帶撓度約為10-15mｍ，表明風(fēng)扇膠帶張緊力合適。否則，應(yīng)給予調(diào)整.調(diào)整時(shí)，可以移動發(fā)電及定位螺栓位置,來改變膠帶張緊力，如圖3所示。如果更換新的風(fēng)扇膠帶，檢測張緊力時(shí)，膠帶擾度約為８—１０mｍ合適.５。避免發(fā)動機(jī)在發(fā)負(fù)荷工作時(shí)間過長發(fā)動機(jī)負(fù)荷很大時(shí)，會引起冷卻液溫度過高。例如有些功率小的車,車主為了多拉快跑而加大油門,有些車在夏季使空調(diào)長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)等，都容易造成發(fā)動機(jī)“開鍋”現(xiàn)象。因此，汽車需要大功率運(yùn)行（如爬坡)時(shí)，為防止發(fā)動機(jī)溫度過高，應(yīng)及時(shí)換入低速檔，以適當(dāng)減輕發(fā)動機(jī)負(fù)荷。第四章案例分析新型公交車現(xiàn)有發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)在正常情況下，其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)完全可以滿足發(fā)動機(jī)散熱需要。那么影響發(fā)動機(jī)散熱不好，造成有些車輛出現(xiàn)發(fā)動機(jī)溫度過高的原因又有哪些呢？筆者認(rèn)為,造成發(fā)動機(jī)溫度過高的因素除了發(fā)動機(jī)本身有故障（點(diǎn)火時(shí)刻不對、燃燒不良、缸墊燒穿等）外，在冷卻系統(tǒng)中主要由以下兩個方面的原因造成：1。冷卻液循環(huán)不好；2.散熱器通風(fēng)不良。影響冷卻液循環(huán)不好的因素有:1）冷卻液不足；2)節(jié)溫器失效;3）水泵失效；4)水箱立管堵塞;5）膨脹水箱通氣管堵塞等。影響散熱器通風(fēng)不良的因素有：1)風(fēng)扇皮帶打滑；2)風(fēng)扇離合器失效；3)風(fēng)扇損壞；4）散熱器散熱片堵塞;5)散熱器進(jìn)風(fēng)艙與發(fā)動機(jī)機(jī)艙隔離不好等.上述原因廣大汽車修理工都很熟悉,但其中有兩點(diǎn)往往被許多駕駛員、修理工忽略:一個是膨脹水箱通氣管的作用;另一個是散熱器進(jìn)風(fēng)艙與發(fā)動機(jī)機(jī)艙的密封隔離。下面重點(diǎn)從這兩方面分析發(fā)動機(jī)溫度過高的原因。在冷卻系統(tǒng)中,連接散熱器上方的通氣管主要起到液氣分離的作用,而連接到發(fā)動機(jī)節(jié)溫器之前的通氣管則主要起到防止發(fā)生氣阻的作用.兩根通氣管一般采用橡膠或塑料軟管，其內(nèi)徑較細(xì)，通常為Φ6mm～Φ8mm,而其兩端的接頭內(nèi)徑僅有Φ4mm～Φ6mｍ,很容易發(fā)生堵塞、折彎、斷裂等情況。而且通氣管發(fā)生堵塞、折彎等情況后，往往在短時(shí)間內(nèi)沒有明顯故障現(xiàn)象，容易被駕駛員和修理工忽略.蒸汽、空氣流向冷卻液流向圖1冷卻系及膨脹水箱示意圖通氣管其實(shí)膨脹水箱通氣管堵塞，尤其是連接到發(fā)動機(jī)節(jié)溫器前方的通氣管堵塞,會嚴(yán)重影響冷卻系統(tǒng)的正常工作。首先,當(dāng)發(fā)動機(jī)冷車加注冷卻液時(shí)，由于通氣管堵塞會造成發(fā)動機(jī)水套和散熱器中的空氣不能及時(shí)排出,使冷卻液不能注滿整個系統(tǒng)，看似膨脹水箱中冷卻液已經(jīng)加滿,實(shí)際上發(fā)動機(jī)水套和散熱器中處于半空狀態(tài)，造成冷卻液不能正常循環(huán),發(fā)動機(jī)溫度上升很快，經(jīng)常發(fā)生冷卻系“蒸汽、空氣流向冷卻液流向圖1冷卻系及膨脹水箱示意圖通氣管對于膨脹水箱通氣管堵塞故障，主要是通過在車輛維護(hù)中經(jīng)常檢查通氣管來防止.連接軟管應(yīng)該平順、無彎折、無破損，通氣管接頭內(nèi)孔應(yīng)該無雜質(zhì)堵塞。而適當(dāng)加粗通氣管和通氣管接頭，也是防止通氣管堵塞的有效途徑。二、散熱器進(jìn)風(fēng)艙與發(fā)動機(jī)機(jī)艙的密封隔離問題現(xiàn)代后置發(fā)動機(jī)大客車的散熱器大都安裝在客車后部發(fā)動機(jī)機(jī)艙內(nèi),依靠風(fēng)扇產(chǎn)生的空氣流動來帶走冷卻液的熱量。其散熱效果的好壞與流經(jīng)散熱器的空氣流量大小和流經(jīng)散熱器前后的空氣溫度差成正比。圖2散熱器空氣流經(jīng)路線示意圖１．流經(jīng)散熱器的空氣流量大小與風(fēng)扇的工作情況有關(guān)。如：風(fēng)扇的形狀尺寸、風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速、風(fēng)扇皮帶的松緊、風(fēng)扇離合器的狀態(tài)、導(dǎo)風(fēng)罩的狀態(tài)等，還與散熱器的風(fēng)阻情況有關(guān)。如:散熱片的狀態(tài)、散熱片的清潔、散熱器濾網(wǎng)的清潔等。圖2散熱器空氣流經(jīng)路線示意圖2。流經(jīng)散熱器前后的空氣溫度差則直接與車輛后機(jī)艙設(shè)計(jì)和散熱器安裝工藝有關(guān)。其關(guān)鍵點(diǎn)是散熱器進(jìn)風(fēng)艙與發(fā)動機(jī)機(jī)艙的有效密封隔離。發(fā)動機(jī)正常工作時(shí),冷卻液的溫度一般為8５℃～9５℃，車輛一般行駛狀態(tài)下環(huán)境大氣溫度一般為－10℃~3５℃,發(fā)動機(jī)機(jī)艙內(nèi)散熱器出風(fēng)口處的空氣溫度可達(dá)到65℃～８0℃.正常情況下，流經(jīng)散熱器空氣流的溫度差可達(dá)30℃～９0℃,可以有效滿足發(fā)動機(jī)冷卻系散熱的需要。但是，如果散熱器進(jìn)風(fēng)艙與發(fā)動機(jī)機(jī)艙隔離不好,在散熱器進(jìn)風(fēng)面與出風(fēng)面空氣壓力差的作用下(其壓力差可達(dá)1０mm～３0mm水柱以上)，發(fā)動機(jī)機(jī)艙內(nèi)的高溫?zé)犸L(fēng)會源源不斷地流向散熱器進(jìn)風(fēng)艙，造成散熱器進(jìn)風(fēng)溫度從一般大氣溫度升高到45℃～60℃，使流經(jīng)散熱器空氣流的溫度差只剩下5℃～３5℃,明顯降低了散熱效果。在發(fā)動機(jī)負(fù)荷較輕，車輛行駛速度較高,散熱器通風(fēng)流量較大,環(huán)境溫度較低時(shí)，冷卻系統(tǒng)尚可勉強(qiáng)維持發(fā)動機(jī)溫度正常;一旦發(fā)動機(jī)負(fù)荷較重,車速較低,散熱器通風(fēng)流量較低,環(huán)境溫度較高時(shí)，如夏季高溫季節(jié)、車輛爬坡行駛、怠速空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)等工況下,就會出現(xiàn)發(fā)動機(jī)溫度過高現(xiàn)象。散熱器進(jìn)風(fēng)艙與發(fā)動機(jī)機(jī)艙的隔離不好，散熱器進(jìn)風(fēng)面空氣溫度過高導(dǎo)致的冷卻系統(tǒng)工作不良,主要是客車制造廠家設(shè)計(jì)和安裝工藝不合理造成的;在車輛維修中也存在為了維修方便,隨意拆除隔離板、密封件的現(xiàn)象。在目前常州公交使用的后置發(fā)動機(jī)車輛中，常見影響散熱器進(jìn)風(fēng)艙與發(fā)動機(jī)機(jī)艙隔離不好的現(xiàn)象主要有：1．散熱器直接安裝在發(fā)動機(jī)機(jī)艙中,未作任何隔離；2.散熱器側(cè)面與發(fā)動機(jī)機(jī)艙進(jìn)行了隔離,而上下面未作隔離；３．散熱器進(jìn)風(fēng)艙做了隔離,但中冷器的進(jìn)出氣管周圍密封隔離不好；4.中冷器前方進(jìn)風(fēng)艙隔離良好,但是散熱器與中冷器之間形成寬大的熱風(fēng)進(jìn)入通道；５．發(fā)動機(jī)檢修門經(jīng)常敞開或關(guān)閉不嚴(yán)等.對于散熱器進(jìn)風(fēng)艙與發(fā)動機(jī)機(jī)艙的密封隔離問題，最主要的是需要提高對其影響的認(rèn)識，在車輛的設(shè)計(jì)、制造、維修、改造等諸多環(huán)節(jié)中做好密封隔離工作。另外,鑒于中冷器與散熱器安裝在一起時(shí)，往往會加大散熱器進(jìn)風(fēng)艙與發(fā)動機(jī)機(jī)艙密封隔離的難度；增加了灰塵、柳絮對散熱器堵塞的幾率；同時(shí)還使散熱器清潔、維修、拆裝困難。因此，可以在車輛設(shè)計(jì)、制造時(shí)，考慮將中冷器與散熱器分別設(shè)置，中冷器需要的散熱強(qiáng)度較低,采用溫控電動風(fēng)扇可以滿足其冷卻的需要。結(jié)論在發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)中,通過對它的結(jié)構(gòu)與工作原理的分析