节温器基本知识

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节温器的基本性能
蜡丸的组成：主要是感温蜡和添加剂成分，感温蜡是CnH2n+2 直链异构烷烃混合物，经常会掺有铜粉或铝 粉，作用是增强导热性，使感温蜡及时、均匀地感受到水温变化。
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冷却水循环简介
冷却系统的作用
冷却系统的功用是使发动机在所有的工况下都保持在适当的温度范围内。冷却系统要防止发动机过热，也要防止冬季 发动机过冷。在冷态下的发动机启动之后，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。GEN3发 动机在部分载荷的情况下其冷却液的温度大约为105 ℃，在高速及高载荷的情况下冷却液温度保持在90 ℃左右。 GEN3发动机发动机过热的影响： 发动机过冷的影响： 1）润滑油因为高温而变质，发动机零件之间 1）缸壁温度过低导致燃油蒸发不良， 燃烧品质变坏； 无法保持正常的油膜； 2）受热零件由于膨胀过大而破坏正常的间隙； 2）润滑油粘度加大，无法形成良好的润滑油膜，磨擦 3）高温促使金属材料的力学性能下降，以致 损失加大； 承受不了正常的负载； 3）由于温度低而增加气缸的腐蚀磨损；
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冷却液在节温器中的流动路线
到节气门体
到散热器
到暖风系统
由缸盖流入
到旁通管Hale Waihona Puke Baidu
由暖风系统返回
如上图所示：冷却液由缸盖进入到节温器中，在小循环中冷却液由旁通阀流出到旁通管中，然后流回缸体； 进行大循环时，节温器主阀门开启，冷却液通过主阀门流向散热器，然后再流回缸体；混合循环时主阀门 和旁通阀均处于开启阶段。在循环过程中，冷却液还需要经过节流阀流向节气门体对节气门体进行加热， 另外根据暖风机开启的不同，还有冷却液通过上图中的管路流向暖风机设备。
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节温器的工作原理
节温器是控制冷却液流动路径的阀门。它根据冷却液温度的高低，打开或关闭冷却液通向散热器的通道。 传统的节温器只受冷却液温度的影响，随温度的升高，感温器内的蜡丸融化，压缩胶管，推动推杆上升， 阀座和挡片被固定住，此时衬套高度上升，主阀门打开，冷却液进行大循环，水温达到115 ℃以上时，推 杆上升高度会导致副阀门关闭，此时小循环停止。
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冷却液循环路线
汽车发动机的冷却系统为强制循环水冷系统，即利用水泵提高冷却液的压力，强制冷却液在发动机中循环 流动。强制循环水冷系统由水泵，散热器，冷却风扇，节温器，补偿水桶，发动机缸体和缸盖中的水套以 及其他附属装置等组成。
GEN3节温器的结构
副弹簧 挡片 衬套 主阀门 感温体 连接器 副阀门 推杆 胶管 主弹簧 蜡丸 加热电阻片
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GEN3节温器的电子元件
GEN3的电子节温器的主要电子器件为加热电阻和水温传感器，其工作原理分别如下： 加热电阻：其阻值要求为15±0.6 Ω ，主要是接受发动机控制模块的信号（ECU）的电压信号，ECU根据发 动机的不同载荷以及车速结合冷却液的温度情况，对加热电阻施加直流电压信号（通常为13~14V电压，要 求不高于16V），通过控制占空比来影响电阻的加热情况，从而控制感温体中石蜡的融化情况。 水温传感器：封装一个副温度系数的热敏电阻，利用热敏电阻的温度敏感特性，将环境温度的变化转化为 热 敏电阻阻值的变化，并通过分压电路转化成电压信号输出给电子控制器。常温下其阻值为2000欧左右，随温 度的升高，其阻值按照以下特性曲线变化。
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节温器基本原理介绍
1 冷却水循环简介
冷却系统的作用 冷却介质的组成 冷却液循环路线
2 节温器工作原理
节温器基本知识 电子节温器控制原理 电子节温器的优点
3 GEN3节温器组装工艺
节温器组装过程
4 节温器常见失效模式
加热电阻单元短路 节温器壳体裂纹
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以上是电子节温器加热电阻的电压信号的占空比情况，如上图所示：在水温为95到105 ℃之间时，发 动机控制系统（ECU）所施加的电压信号的占空比（PWM）为100%；当冷却液温度上升到为105至 120 ℃之间时，ECU所施加电压信号的占空比与冷却液温度呈线性关系，如上图中的蓝色直线所示； 当冷却液温度大于120 ℃时，加热电压信号的占空比为零，此时依靠冷却液的温度已经可以确保主阀 门完全开启。
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SGM Confidential 如下图所示：发动机温度升高的整个过程可以分为三个阶段，由冷机到发动机预热的过程，热量由冷却液 迅速传递至发动机各部件的阶段，冷却液温度的不断调节。 由下图可见：带有电子节温器的冷却相对于传统的冷却系统而言，能使冷却液保持在相对较高的温度下， 这样就能在不损坏发动机的情况下，提高发动机的工作温度，减少热量的损失。
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GEN3节温器升程控制
节温器内的石蜡受热后融化，促使推杆上升，节温器主阀门开启。对于传统节温器，主阀门的升程主要取 决于冷却液的温度，GEN3节温器为电子式节温器，在受冷却液温度影响的同时，还可以接受发动机控制模 块的信号，通过加热电阻进行预加热。其主阀门要求105度时开始打开，冷却液温度为120度时完全打开， 完全打开时升程不小于8mm，主阀门升程与冷却液温度的关系可用以下测试图表示：
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SGM Confidential 如下图所示为典型的节温器内部标定温度的控制图，随发动机载荷以及车速的不同，加热电阻开始加热 时的冷却液的温度是不一样的。以蓝色区域为例，在高速以及高负荷的情况下，发动机控制系统（ECU） 内设定的电阻片加热温度为80~90度之间，即此温度下，仅靠冷却液的温度是无法打开主阀门的，但 ECU感应到载荷和车速信号后，会通过加热电阻片，提前将主阀门打开，防止冷却液温度的突然升高。
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电子节温器的控制逻辑
如上图所示为电子节温器的控制逻辑，ECU内部设定了节温器的标定载荷（TL），车速（VFZG），同时还 有空气温度（TA），发动机上的传感器会向ECU反馈测定的信号，ECU将其与之前标定的数值进行比较之 后，会通过改变电压输出信号的占空比来控制电阻片的加热情况，从而起到控制节温器主阀门开启的作用， 最终改变冷却液的温度。 诚信 敬业 专业 创新
其循环的路线主要如下所示：
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SGM Confidential 节温器用来控制冷却液循环路线，传统节温器主要水温来控制自身开关，在此种情况下，冷却液的循环路 线可以根据温度分为以下三种情况： 1）当冷却液的温度低于105度时，节温器感温体内的石蜡呈固态，节温器主阀门在弹簧的作用下关闭，冷 却液无法流向散热器的，此时冷却液进行小循环； 2）当冷却液的温度大于115度时，石蜡熔化，体积膨胀，压迫胶管收缩。在胶管收缩的同时，对推杆作用 以向上的推力，由于推杆上端固定，因此推杆对胶管和感温体产生向下的反推力，使节温器主阀门阀开启， 且促使旁通阀关闭，冷却液流向散热器，只进行大循环。 3）当冷却液的温度介于二者之间时，节温器推杆上升高度有限，促使主阀门和旁通阀均开启，冷却液进 行混合循环。
初开温度：低分子量的烷烃熔化开始 ，节温器阀门刚刚开启时的冷却液温度 ，它的公差范围一般为4℃， 如105℃的节温器，初开温度为105±2 ℃ ，指在温度在（103-107 ）℃时节温器开始开启。 全开温度：高分子量的烷烃熔化完毕，节温器阀门完全打开时的冷却液温度。
阀门升程：感温蜡由固态变为液态后体积膨胀，挤压胶管，促使推杆上升，推动主阀门上升的高度。 全开升程：是指节温器在温度达到全开温度时，主阀门的上升高度，节温器的最小升程，一般为8毫米， 如GEN3的电子节温器，其全开温度是120℃，就是指在120 ℃的温度下，节温器的升程最小为8毫米。 常态下，不考虑加热电阻加热的情况下，GEN3节温器在推杆上升5.5~6mm时，副阀门完全关闭，此时冷 却液的温度大致为112~115 ℃之间。 节温器还有如下性能指标： 耐久性：调温器从低温槽（阀门关闭状态）进入高温槽（阀门开启状态），再回到低温槽（阀门关闭状态） 为一次循环。 在耐久性指标规定的循环次数之后，调温器基本性能：初开温度和全开升程的变化必须在一 定的范围之内。 滞后性：在全开升程中，节温器的测试点在升温和降温过程所对应的两个温度数值之间的差值。GEN3节 温器在升程为2mm处，开启曲线和关闭曲线的温度最大差值为6 ℃。 灵敏度：节温器在规定的温度下主阀门由关闭达到全开升程所需要的时间，GEN3节温器的灵敏度定义为 70S。
冷却介质的组成
根据冷却介质的不同可以将冷却系统分为水冷系统和风冷系统，汽车发动机大都采用水冷系统，用以传递热量的介质 为冷却液。冷却液是水与防冻剂的混合物，其中冷却液用水最好是软水，最常见的防冻剂是乙二醇，冷却液中水与乙 二醇的比例不同，其冰点也不同，如下表所示。另外，防冻剂也有防止冷却液过早沸腾的附加作用，且其中含有防锈 剂和泡沫抑制剂。GEN3发动机的冷却液为50%的水和50%冷却液的混合，按照下表其冰点为-35.5 ℃，常压下的沸 点为108 ℃左右。
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电子节温器的优点
传统节温器：以石蜡作为感温介质，依靠冷却液的温度调节阀门的开关，具有响应延迟的缺点。 电子节温器：发动机控制系统程序中编有电子控制冷却系统的特性图，与传统的发动机控制单元相 比功能有所增加。它接受电子控制冷却系统的传感器送来的信号并驱动电子控制系统的执行器，并 且设计了电子控制冷却系统的监控电路，因此电子控制冷却系统具有自诊断功能。 输入发动机控制单元的信号有：散热器回流温度，加热器控制电位计； 发动机控制单元输出的信号有：温度调节单元加载电压，散热风扇控制信号。 电子节温器的基本工作原理为系统的传感器采集必要的信息，发动机控制单元对这些信息时刻进行 计算，并根据计算结果进行相应控制： 1）激活加热电阻，打开大循环调节冷却液温度 2）激活冷却风扇，迅速降低冷却液温度 相比之下使用电子节温器有以下的优点： 1）在相同工况下，使发动机在相对于传统节温器更高的温度下进行工作 2）能够使燃油的燃烧更充分，有利于改善废气的排放，减少CO和CH的排放 3）能够减少燃油的消耗，特别是当发动机在低负荷的状态下运行时