公交车发动机温度过高的危害和原因分析

常州市公共交通集团公司

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由冷却系引起的公交车发动机高温分析和预防

摘要 本文介绍了冷却系统并论述了发动机温度过高的故障原因，故障危害，故障排除，并联系实际维修情况分析易被忽略的引起发动机温度过高的原因，并提出解决对策与建议。

关键词 冷却系统 故障分析

预防措施 作者：裴明晓导师：于 强

绪论

近年来，常州大力发展公交事业，购置了许多新车，为了方便乘客的乘坐，低地板后置发动机车型已成为常州公交车辆的主力车型。新车型装备的欧Ⅲ、欧Ⅳ发动机，普遍采用进气增压中冷技术。自动变速器和缓速器也在公交车上得到了广泛的应用。为了提高乘坐的舒适性，许多车装备了空调系统。为了节能减排，电磁风扇离合器已成为公交车得的标配装置。上述新技术在公交车上的广泛采用，必然对发动机的冷却系统产生影响。自动变速器、缓速器和空调的应用会增加冷却系统的热负荷，而发动机后置、进气中冷器和风扇离合器的采用，则会影响冷却系统的散热效果。

第一章 冷却系统的概述

1.1冷却系统的作用

冷却系统的功用是使发动机在所有工况下都保持在适当的温度范围内。冷却系统既要防止发动机过热，也要防止冬季发动机过冷。在发动机冷起动之后，冷却系统还要保证发动机迅速升温，尽快达到正常的工作温度。

1.2冷却系统的分类

汽车发动机常见的冷却方式有两种，即水冷却和风冷却。以空气为冷却介质的冷却系称为风冷系；以冷却液为冷却介质的冷却系称为水冷系。不论采用何种方式冷却，正常的冷却系统必须确保发动机在各种行驶环境都不致过热。汽车发动机，大都采用水冷系，只有少数汽车发动机采用风冷系，所以本文就以水冷系为例进行论述。

1.3冷却系统的组成及其工作原理

水冷却系主要由散热器、冷却风扇、冷却水泵和节温器等组成。

现代汽车发动机冷却系水路大致相同，在水泵的强制循环下，冷却液进入各缸周围的水套中，带走发动机产生的热量，流经位于气缸盖出水处的节温器处，由节温器控制进行小循环还是大循环，进入大循环的冷却液再经散热器把热量带到大气中。通过这样不断地循环，以保持发动机在最适宜的温度下工作。

第二章 冷却系统的主要部件、结构及其特点

2.1冷却系统的主要部件

2.1.1散热器

散热器由上水室、散热器芯和下水室等组成。主要作用是将水套中流出的热水分成许多股小水流，以增大散热面积，加速冷却液的冷却。流过散热器的冷却液温度可降低10～15℃。为了更好更快的散热，散热器一般用铜和铝制成，另外在散热器后加装冷却风扇与之配合工作。

图2-1 散热器

1-上水室 2-散热器进水管 3-散热器芯 4-冷却管

5-散热器片 6-散热器出水管 7-下水室 8-放水开关 9-散热器盖

2.1.2冷却风扇

冷却风扇是配合散热器散热的，当风扇旋转时，吸进空气，使其通过散热器，以增强散热能力，加速冷却液的冷却，达到散热目的。在起初，采用硅油液力离合器来传递动力驱动风扇的转动，但由于其准确度低，逐渐被电动风扇所取代。因为电动风扇直接由电动机驱动风扇，不用发动机作为直接动力源，而是使用蓄电池的电能，所以其转速与发动机转速无关。只在冷却液温度超过一定值时才开

始工作，所以电动风扇无动力损失，构造简单，总体布置方便，现常州公交多采用该风扇。

图2-2 电动风扇

1-电动机 2-护风罩 3-风扇叶片4-风扇框架 5-继电器 6-温度传感器（开关）

2.1.3冷却水泵

发动机的冷却由冷却液的不断循环来实现的，而强制冷却液循环的部件就是冷却水泵。发动机上常用的水泵是离心式的，它的泵轴一端连接皮带轮，由发动机的曲轴提供动力，水泵的转速可根据发动机的转速进行变化，从而实现冷却液循环速度的变化。

图2-3 离心式冷却水泵

1-水泵壳体 2-水泵轴 3-叶轮4-进水管 5-出水管

2.1.4节温器

要说冷却水泵是用来让冷却液循环，那么节温器就是来控制冷却液流动路径的阀门。它能根据发动机冷却液温度的高低，打开或关闭冷却液通向散热器的通道，使冷却液在散热器和水套之间进行大循环或小循环，调节冷却强度，保证发动机在最适宜的温度下工作。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；主阀门开启过早，则使发动机预热时间延长，使发动机温度过低。此时可判断节温器的工作状态是否良好，当发动机开始冷车运转时，水箱的上水室进水管处如还有冷却水流出，则说明节温器的主阀门不能关闭；当发动机冷却水温度超过70摄氏度时，水箱的上水室进水管处无冷却水流出，则说明节温器主阀门不能正常开启，这时就需要进行修理。

图2-2 蜡式节温器的构造

1-支架 2-主阀门 3-推杆 4-石蜡 5-胶管

6-副阀门 7-节温器壳体 8-弹簧

蜡式节温器的工作原理

（1）当水温低于349K （76℃）时，主阀门完全关闭，旁通阀完全开启，由气缸盖出来的冷却水经旁通管直接进入水泵，故称小循环。由于水只是在水泵和水套之间流动，不经过散热器，且流量小，所以冷却强度弱。

（2）当冷却水温度在349K~359K（76℃~86℃）之间时，大小循环同时进行，当柴油机水温达349K （76℃）左右时，石蜡逐渐变成液态，体积随之增大，迫使

橡胶管收缩，从而对中心杆下部锥面产生向上的推力。由于杆的上端固定，故中心杆对橡胶管及感应体产生向下的反推力，克服弹簧张力使主阀门逐渐打开，旁通阀开度逐渐减小。

（3）当柴油机内水温升高到359K （86℃），主阀门完全开启，旁通阀完全关闭，冷却水全部流经散热器，称为大循环。由于此时冷却水流动路线长，流量大，冷却强度强。

第三章 发动机高温产生的原因、危害及预防

3.1导致发动机冷却水温度过高的原因主要有以下几点：

1. 风扇，水泵皮带过松，引起皮带打滑，从而影响风扇的正常工作；风扇电磁离合器或风扇电动机的温控开关作用时机过迟，关闭过早：风扇始终不转；风扇硅油式离合器失效。

2.水箱散热片大面积倒伏；散热片间有杂物堵塞；水箱前部的百叶窗未能完全打开。

3.冷却水不足，内消耗能过大，具体原因有：汽缸垫损坏；汽缸盖和燃烧室空间腐蚀串通；部分冷却水流出燃烧室后经气管排出。

4.冷却水循环量过小，具体原因有：水泵轮与轴间滑动；水泵内有空气；节温器损坏；在冬季下部循环管内的冷却水被冻结；水箱或机体水道内水沟过多。

5.发动机工作不良，主要有点火时间过晚，混合气过稀、燃烧室积炭过多、发动机燃烧，这些方面也容易造成机温升高。

6：水温表或警告灯指示有误，如感应塞损坏，线路搭铁或指示表失灵。

7：润滑油量不足，致使各运动机件得不到足够的润滑，使摩擦阻力增加、磨损加剧，发热量增多：同时使润滑油温度上升，相应润滑油的粘度下降，更促进摩擦、发热、散热不良，从而使发动机过热。

3.2发动机温度过高的危害

若发动机冷却不够而温度过高，将会引起下列不良后果：

1. 气缸壁温度过高会破坏缸壁的润滑油膜降低润滑性能，加速机件的磨损。

2. 气缸中的活塞和活塞环因温度过高而膨胀破坏配合间歇，造成磨损阻力增加，严重时可能发生咬死现象。

3. 发动机运行温度过高，吸入可燃混合气热膨胀，进入发动机的混合气数量减少，导致发动机功率下降，还会引起爆震和早燃等现象，破坏发动机的正常工作。

3.3怎样防止发动机温度过高

1.正确使用封闭式冷却系

现代汽车发动机都采用封闭式冷却系，散热器盖是密封的，并增添了一个膨胀水箱。发动机工作时，冷却液蒸汽进入膨胀水箱内，冷却后又流回散热器，可防止冷却液大量蒸发损失，并可提高冷却液的沸点温度。该冷却系应使用具有防腐蚀，防沸，防冻和防水垢的优质冷却液，并且在使用中必须保证密封，才能收到效果。

2.保持冷却系外部和内部清洁

这一点是提高散热效能的重要条件之一。散热器外部沾有泥土，油污或散热片因碰撞变形时，均会影响风的通过，散热器散热效果变差，造成冷却液温度。因此散热器出现这种情况应及时清洗或者修整。另外，冷却系内积有水垢，泥沙或油污时，都会影响冷却液的传热。加注劣质冷却液或水，将会造成冷却系积垢增多，而水垢的传热成立只有金属的几十分之一，从而冷却效果变差。所以冷却系中应该加注优质的冷却液。

3.保持冷却液两充足当发动机处于冷态时，冷却液面应该位于膨胀水箱的最高和最低标志之间，如果液面低于膨胀水箱的最低标志时，应及时添加。注意，膨胀水箱内的冷却液不能注满，应该留有膨胀余地。

4.保持风扇胶带张紧力适度

风扇胶带过松，使水泵转速过低，影响冷却液的循环，并会加速胶带的磨损。但胶带过紧，又会使水泵轴承磨损。另外，胶带上不能沾有油污。因此，应定期检查调整风扇胶带的张紧力。检查时，用拇指按压胶带中部，如图2所示，约98N 的力。如果胶带挠度约为10-15mm ，表明风扇胶带张紧力合适。否则，应给予调整。调整时，可以移动发电及定位螺栓位置，来改变胶带张紧力，如图 3所示。如果更换新的风扇胶带，检测张紧力时，胶带扰度约为8-10mm 合适。

5.避免发动机在发负荷工作时间过长发动机负荷很大时，会引起冷却液温度过高。例如有些功率小的车，车主为了多拉快跑而加大油门，有些车在夏季使空调长时间运转等，都容易造成发动机“开锅”现象。因此，汽车需要大功率运行（如爬坡）时，为防止发动机温度过高，应及时换入低速档，以适当减轻发动机负荷。

第四章 案例分析

新型公交车现有发动机的冷却系统在正常情况下，其设计结构完全可以满足发动机散热需要。那么影响发动机散热不好，造成有些车辆出现发动机温度过高的原因又有哪些呢？

笔者认为，造成发动机温度过高的因素除了发动机本身有故障（点火时刻不对、燃烧不良、缸垫烧穿等）外，在冷却系统中主要由以下两个方面的原因造成：

1. 冷却液循环不好；2. 散热器通风不良。

影响冷却液循环不好的因素有：1）冷却液不足；2）节温器失效；3）水泵失效；4）水箱立管堵塞；5）膨胀水箱通气管堵塞等。

影响散热器通风不良的因素有：1）风扇皮带打滑；2）风扇离合器失效；3）风扇损坏；4）散热器散热片堵塞；5）散热器进风舱与发动机机舱隔离不好等。 上述原因广大汽车修理工都很熟悉，但其中有两点往往被许多驾驶员、修理

工忽略：一个是膨胀水箱通气管的作用；另一个是散热器进风舱与发动机机舱的密封隔离。下面重点从这两方面分析发动机温度过高的原因。

在冷却系统中，连接散热器上方的通气管主要起到液气分离的作用，而连接到发动机节温器之前的通气管则主要起到防止发生气阻的作用。

两根通气管一般采用橡胶或塑料软管，其内径较细，通常为Φ6mm ～Φ8mm ，而其两端的接头内径仅有Φ4mm ～Φ6mm ，很容易发生堵塞、折弯、断裂等情况。而且通气管发生堵塞、折弯等情况后，往往在短时间内没有明显故障现象，容易被驾驶员和修理工忽略。

其实膨

连接到发动器前方的通系统的正常通气管堵塞发动机水套器中的空气能注满整个系统，看似膨胀水箱中冷却液已经加满，实际上发动机水套和散热器中处于半空状态，造成冷却液不能正常循环，发动机温度上升很快，经常发生冷却系“开锅”、喷水，但又补充不了多少冷却液的故障现象。其次，发动机虽然已经注满冷却液，但在使用中由于通气管发生堵塞，尤其是连接到发动机节温器前方的通气管堵塞时，在发动机运行过程中，随着冷却液温度的逐渐升高，会产生一些蒸气，如果这些蒸气聚集在散热器上方会妨碍冷却液的流动并影响散热效果；如果这些蒸气聚集在节温器前方则会使节温器脱离冷却液，节温器主阀门不能随着冷却液温度的升高而及时打开，形成气阻造成冷却液大循环不能有效进行，因此发动机经常会出现温度过高现象。蒸汽的聚集还会排挤冷却液，形成膨胀水箱

溢水情况。

对于膨胀水箱通气管堵塞故障，主要是通过在车辆维护中经常检查通气管来防止。连接软管应该平顺、无弯折、无破损，通气管接头内孔应该无杂质堵塞。而适当加粗通气管和通气管接头，也是防止通气管堵塞的有效途径。

二、散热器进风舱与发动机机舱的密封隔离问题

现代后置发动机大客车的散热器大都安装在客车后部发动机机舱内，依靠风扇产生的空气流动来带走冷却液的热量。其散热效果的好坏与流经散热器的空气流量大小和流经散热器

比。

1. 转速、热器的风阻情况有关。如：散热片的状态、散热片的清洁、散热器滤网的清洁等。

2. 流经散热器前后的空气温度差则直接与车辆后机舱设计和散热器安装工艺有关。其关键点是散热器进风舱与发动机机舱的有效密封隔离。

发动机正常工作时，冷却液的温度一般为85℃～95℃，车辆一般行驶状态下环境大气温度一般为-10℃～35℃，发动机机舱内散热器出风口处的空气温度可达到65℃～80℃。正常情况下，流经散热器空气流的温度差可达30℃～90℃，可以有效满足发动机冷却系散热的需要。

但是，如果散热器进风舱与发动机机舱隔离不好，在散热器进风面与出风面空气压力差的作用下（其压力差可达10mm ～30mm 水柱以上），发动机机舱内的高温热风会源源不断地流向散热器进风舱，造成散热器进风温度从一般大气温度升

高到45℃～60℃，使流经散热器空气流的温度差只剩下5℃～35℃，明显降低了散热效果。

在发动机负荷较轻，车辆行驶速度较高，散热器通风流量较大，环境温度较低时，冷却系统尚可勉强维持发动机温度正常；一旦发动机负荷较重，车速较低，散热器通风流量较低，环境温度较高时，如夏季高温季节、车辆爬坡行驶、怠速空调运转等工况下，就会出现发动机温度过高现象。

散热器进风舱与发动机机舱的隔离不好，散热器进风面空气温度过高导致的冷却系统工作不良，主要是客车制造厂家设计和安装工艺不合理造成的；在车辆维修中也存在为了维修方便，随意拆除隔离板、密封件的现象。

在目前常州公交使用的后置发动机车辆中，常见影响散热器进风舱与发动机机舱隔离不好的现象主要有：

1. 散热器直接安装在发动机机舱中，未作任何隔离；

2. 散热器侧面与发动机机舱进行了隔离，而上下面未作隔离；

3. 散热器进风舱做了隔离，但中冷器的进出气管周围密封隔离不好；

4. 中冷器前方进风舱隔离良好，但是散热器与中冷器之间形成宽大的热风进入通道；

5. 发动机检修门经常敞开或关闭不严等。

对于散热器进风舱与发动机机舱的密封隔离问题，最主要的是需要提高对其

影响的认识，在车辆的设计、制造、维修、改造等诸多环节中做好密封隔离工作。 另外，鉴于中冷器与散热器安装在一起时，往往会加大散热器进风舱与发动机机舱密封隔离的难度；增加了灰尘、柳絮对散热器堵塞的几率；同时还使散热器清洁、维修、拆装困难。因此，可以在车辆设计、制造时，考虑将中冷器与散热器分别设置，中冷器需要的散热强度较低，采用温控电动风扇可以满足其冷却的需要。

结论

在发动机冷却系统中，通过对它的结构与工作原理的分析，让我们更好的了解冷却系统；通过一些故障，让我们明白了在哪些方面去更好的保养它，使发动机保持“清醒的头脑”，更好的为汽车提供动力；通过对一些常见的故障案例的介绍、分析，让我们对故障的排除更有针对性。最后通过对电子控制发动机冷却系统的介绍，让我们看清了冷却系统在今后的发展方向，相信会有更好的技术来保障发动机冷却系统的正常运转，延长发动机的使用寿命。

另外，本文中还有一些不足之处，恳请批评指正。

致 谢

历时将近两个星期的时间终于将这篇论文写完，在论文的写作过程中遇到了无数的困难和障碍，都在各位老师和同事的帮助下度过了。尤其要强烈感谢我的论文指导老师于强老师，他对我进行了无私的指导和帮助，不厌其烦的帮助进行论文的修改和改进。在此向帮助和指导过我的各位老师表示最中心的感谢！

感谢这篇论文所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。

感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给予我了很多你问素材，还在论文的撰写和排版灯过程中提供热情的帮助。

由于本人的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正！

最后，祝老师们工作顺利！

参考文献

[1]蔡兴旺．汽车构造与原理（上册 发动机）．机械工业出版社，2009

[2]蔡兴旺. 晓光．汽车构造与原理实训．第2版．机械工业出版社，2009

[3]张子波．汽车故障诊断技术．机械工业出版社，2009

[4]代洪，吴东平．汽车发动机构造与维修．化学工业出版社，2009

[5]侯庆鑫 汽油发动机水温高的原因分析 工程科技.2008（9）