汽车发动机冷却系统原理与维护

汽车发动机冷却系统原理与维护

一、冷却系统组成材质及作用

为了避免发动机过热，燃烧室周围的零部件（缸套、缸盖、气门等）必须进行适当的冷却。内燃机的冷却装置有三种形式，水冷却、油冷却和空气冷却。汽车发动机冷却装置以水冷却为主，用气缸水道内的循环水进行冷却，把水道内受热的水引入散热器（水箱），再通过风冷却后返回到水道内。

为了保证冷却效果，汽车冷却系统主要由散热器、节温器、水泵、缸体水道、缸盖水道、风扇等组成。

1、散热器：

a.散热器主要负责循环水的冷却，它的水管和散热片多用铝材制成，铝制水管做成扁平形状，

散热片带波纹状，注重散热性能，安装方向垂直于空气流动的方向，尽量做到风阻要小，冷却效率要高。

b.当开动一辆汽车的时候，发动机产生的热量足以摧毁汽车本身。因此汽车上安装了一套冷

却系统保护它免受损害，并使发动机处于适当的温度范围内。散热器是冷却系统的主要部分，目的是保护发动机避免因过热造成的破坏。散热器的原理是利用冷空气降低散热器内来自发动机的冷却液温度。

2、节温器

a.大循环就是指冷却液经过水箱再到发动机,它要发机达到一定温度使节温器开启! 小循环

就是内部冷却!

b.节温器功用是根据冷却水温度的高低自动调节进入散热器的水量，改变水的循环范围，

以调节冷却系的散热能力，保证发动机在合适的温度范围内工作。节温器必须保持良好的技术状态，否则会严重影响发动机的正常工作。如节温器主阀门开启过迟，就会引起发动机过热,当发动机的工作温度过高（超过100度）的话，发动机中的冷却水就会达到沸点进而沸腾，这种现象就是我们平常所说的“开锅”，发动机将无法正常运转，会减少发动机的寿命。

主阀门开启过早，就会造成发动机汽缸内的燃油混合物雾化不良，在启动，尤其是冷启动的时候会造成延长热车时间，在极端的情况下甚至永远无法达到正常的工作温度，这不不仅对于发动机会造成损害，甚至会危及到行车安全。

3、水泵：水泵，它由曲轴皮带带动，水泵叶轮推动冷却液在整个系统内循环。

e.冷却液膨胀箱：闭式膨胀水箱一般叫做定压罐，而膨胀水箱一般都指开式的水箱。都有膨胀和定压的作用。闭式膨胀定压罐的控制可以有两种方式，一般常用的是压力控制。当然也可用水位控制，但不如用压力简单。说到系统的定压作用：因为无论是采暖还是空调，水循环系统都是闭式的，系统需要一个恒压点，也就是定压系统的定压点。定压点压力的高低要考虑两个因素，一个是系统运行时任一点都不超压，二是系统停运时系统不倒空。从水压图的分析可以看得很清楚。显然，如果定压点的压力过高，那么系统中的每一点的压力也就相应的高，如果超过了管道、阀门或设备的承压能力，就要出事故。太低的话，一旦停泵（指循环泵），系统顶部就成了负压，系统就会倒空，下一次运行时就要进行放气，不然就会出现气堵。定压罐的内部一般是有一个气囊的，系统亏水时在气囊内气体的压力下就将罐内的水挤到系统里了，气囊

中气体的体积膨胀压力就会降低。系统内的水如果膨胀压力就会升高，水就会被挤到罐内，罐内的水多了就会压迫气囊，使气体的体积压缩，压力升高。因此可以根据气体的压力（或罐内水的压力）来决定是否补水（或者是排水）。一般允许有一个压力波动的范围。这个范围对应于气体体积的变化范围。控制可以用一个电节点压力表实现。

二、冷却系统水垢形成的原因

汽车发动机冷却系统中的水垢与日常生活中所用的电器完全不同，除了具有钙镁离子形成的水垢之外，还有硅胶垢，腐蚀产物形成的金属垢等，形成原因多种多样。具体情况如下：

1）钙、镁离子水垢的形成主要来源与硬水的添加。在使用过程中，冷却液会有一定的损失，需要及时向冷却系统补充冷却液。有些客户不是补加冷却液或蒸馏水，而是直接加入硬水，结果硬水中的钙、镁离子很容易与普通冷却液中的无机盐成分形成水垢。当这些水垢形成于缸体衬里及缸盖水道时，会出现局部高温区，恶化润滑条件，加速发动机系统的磨损，严重时还会造成缸盖开裂。

2）硅胶垢主要来源于无机型冷却掖中的硅酸盐。作为铝合金的特效腐蚀抑制剂硅酸盐被广泛应用于普通无机型冷却掖中，但添加硬水时硅胶很容易析出，形成硅胶垢，堵塞散热管且极难清除。结果大大降低传热效率，使发动机过热。

3）腐蚀产物还会形成金属垢。金属垢以铁和焊锡垢为主，前者是有普通无机型冷却掖中的无机盐与缸体上的铁金属反应生成的保护膜因消耗而脱落形成；后者是由于具有强氧化性的无机盐副食抑制剂加剧锡“开花”腐蚀而形成的蓬松沉淀物，由于该金属垢形成于冷却系统焊缝位置，容易造成水道堵塞及焊缝过热，因强度下降而引起泄露。

可想而知，发动机冷却系统在使用过程中，由于水温的升高，水中的碳氢根与钙、镁离子相结合，而一些钙镁盐类受热分解 , 从溶于水的物质转变成难溶于水的物质, 附着于金属表面上结为水垢；由于水分的不断蒸发和浓缩，水中的溶解盐类含量不断增加，超过了其溶解度达到饱和时，也会结水垢；另外，水循环系统中的硅胶和水在运行过程中一起受热，当水温超过60℃时候也会形成水垢。

三、冷却系统水垢的危害

广大司机朋友通常会忽视“水垢”的危害，其实水垢对车的危害非常大，水垢的导热系数很低，是铸铁的1/25，黄铜的1/50。如果我们检查拆下的发动机旧缸盖，就可以发现水套内壁有厚厚的一层水垢。这些水垢形成于缸体衬里及缸盖水道，极难清除。

分析认为，结垢不但降低了热传导效率，使局部区域因散热性变差而温度上升，导致与邻近区域产生温差或温差加大。热应力因温差的加大而增大，会在应力集中的薄弱部位产生裂纹，而

发动机缸盖的排气门就属于这样的部位。它温度高、散热条件差、结构单薄，水垢的隔热作用使散热条件进一步恶化，因而在应力集中的作用下会产生缸体裂纹。

另外，结垢不仅使冷却系统散热性能变差，还会出现局部高温区，恶化润滑条件，使发动机温度升高，加速发动机系统的磨损。严重的还会堵塞散热管、堵塞冷却系统管路等，结果大大降低传热效率，使发动机过热，造成更大的事故，严重危害驾驶人员的行驶安全。

据国内有关资料报导，在正常使用的汽车发动机的维修中，有6%是水循环系统水垢造成的发动机冷却系统出现故障，而故障的主要原因是水垢导致金属部件被腐蚀，由此可见水垢对汽车的危害有多大！人们更没有想到汽车水箱中的水垢给我们带来多么大的隐患，一旦水垢沉积过多，散热不畅会导致发动机抱死，后果不堪设想。

四、冷却系统清洗原因

根据以上所述，汽车冷却系统产生水垢后，给我们的爱车带来的危害；关键体现在以下

1.由于发动机水循环系统（水箱）在汽车的冷却、散热中有着重要的作用。因为汽车的冷却

系统是用来为发动机散发热量的，一般常见的发动机过热问题，都出现在水箱身上。

2.为了起到提高沸点、防止产生水垢、锈蚀及提升散热效果、使水泵产生润滑作用、避免与

消除气泡引起瞬间高温所造成的引擎伤害。

3.人们更没有想到汽车水箱中的水垢给我们带来多么大的隐患，一旦水垢沉积过多，散热不

畅会导致发动机抱死，后果不堪设想。

注意：定期清洗汽车水箱系统内水垢非常重要！请大家千万不要忽视！

五、普通清理水垢的方法

人工清理法：这种方法需要把汽车水箱拆卸下来，进行人工锤、刮、铲等清除水垢 , 最后冲洗排尽。此方法除垢效率低、且劳动强度大，不易清除干净，还容易造成二次损害。

水垢清洗剂：一般的清洗剂，无法彻底清除水道内的水垢和酸性物质，有时也能泡下来大片脱落的水垢，但这样会堵塞水道，有时要拆下水箱进行清洗；此种方法不能彻底清除顽固的水垢，也需要把汽车水箱拆卸下来，加入水垢清洗剂进行人工清除。此除垢方法能清除得很干净，但是效率低、劳动强度大。

六、汽车冷却系统专业除垢方法

1）清洗工具：工程套装工具、清洁桶、毛巾、照明工具、橡胶手套。

2）清洗药剂：汽车水箱专业除垢剂。

3）清洗方法：

1、清洗前检查整个水循环系统的完好性及了解使用时间并作记录。

2、汽车发动机及水箱应在静止冷却状态。

3、将汽车水箱排水口打开放净水后关闭，然后打开散热器水箱盖。

4、将汽车水箱专业除垢剂与清水按1：5—10的比例混合，或按实际情况稀释加入汽车水

箱，让其加速循环10—15分钟、侵泡或行驶20—30分钟（视结垢程度可适当延长时间，一般清洗不会超过一小时）。

5、侵泡同时加速运转2-4次循环清洗后，将药剂从排水口放出，排干药剂后关闭。

6、将水箱注满水后带速运转3—5分钟，把水从排水口放出再用清水反复冲洗干净关闭排

水口，最后换上新水或防冻液。

注意事项：1.必须确保本品参与冷却系大循环。

2.切勿在发动机高温时打开水箱盖。

3.药剂避免儿童接触，如不慎粘染皮肤衣物，请立即用水冲洗可无伤害。

4.注意本品避免阳光直晒，贮存于阴凉、通风、干燥处。

汽车发动机怠速运转时通常800转左右/每分钟时，节温器和水泵不启动冷却系小循环。发动机加速运转至1500转以上/每分钟时，节温器和水泵打开启动冷却系大循环。在清洗操作时必须确保除垢剂参与冷却系大循环。

因为不锈钢、合成金属、电镀金属等材质种类繁多，直观不易分辨。针对不锈钢、合成金属、电镀金属等材质设备清洗时，注意：在清洗操作前，要对材质局部药剂实验确定。在药剂配比时浓度不要过高，清洗时间不要过长，除垢后及时排放药剂，反复用清水冲洗干净。清洗设备表面时，药剂的配比浓度不要过高，喷洒药剂后用毛巾擦洗，干净后用清水反复冲洗，而且要用干毛巾把设备表面水擦干净，防止留下水痕且会形成印记。

天然石材：如大理石、花岗岩等天然石材不可使用除垢剂清洗。因为天然石材的主要成分就是水垢的主要成分。