节温器基本知识

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3GEN3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节温器基本原理介绍(jièshào)共四十五页冷却水循环(xúnhuán)简介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(yǐngxiǎng)：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；冷却系统的作用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。冷却介质的组成共四十五页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(liúdòng)。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。冷却液循环(xúnhuán)路线其循环的路线主要如下所示：共四十五页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(guānbì)，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。共四十五页节温器的工作(gōngzuò)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(xúnhuán)，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。GEN3节温器的结构推杆衬套蜡丸主弹簧挡片感温体胶管副弹簧副阀门主阀门连接器加热电阻片共四十五页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±0.6Ω，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(yǐngxiǎng)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。共四十五页到散热器到旁通管由暖风系统返回到暖风系统到节气门体由缸盖流入冷却液在节温器中的流动(liúdòng)路线如上图所示：冷却液由缸盖进入(jìnrù)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。共四十五页节温器的基本(jīběn)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。初开温度：低分子量的烷烃熔化开始，节温器阀门刚刚(gānggāng)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。共四十五页GEN3节温器升程控制(kòngzhì)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(cèshì)图表示：共四十五页电子(diànzǐ)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(diànyā)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。共四十五页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(xìnhào)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。共四十五页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(quèbǎo)主阀门完全开启。共四十五页电子(diànzǐ)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(gōngzuò)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共四十五页如下图所示：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(qíngkuàng)下，提高发动机的工作温度，减少热量的损失。共四十五页Exampleofthemaximumacceptablecomponenttemperature关于最大可接受的部件(bùjiàn)温度的举例共四十五页Exampleofthemaximumacceptablecomponenttemperature共四十五页Comparisonoftherealcomponenttemperaturewiththemaximumacceptablecomponenttemperature零件真实温度(wēndù)和最大可接受温度(wēndù)的对比共四十五页共四十五页共四十五页共四十五页共四十五页共四十五页节温器的布置(bùzhì)形式节温器布置在出水口处：当冷却液温度较低时，节温器大循环关闭，冷却液经过小循环流经水泵入口，发动机迅速暖机。当冷却液温度达到石蜡融化温度时，节温器主阀门开启，高温冷却液流入散热器，散热器中的低温冷却液经由水泵直接泵入机体内部，低温冷却液再次对发动机冷却。根据冷却液温度的不同，节温器主阀门升程不同，从而控制流经散热器大循环的冷却液流量，调节发动机的冷却液温度。节温器动态控制这个过程中，如果散热器的冷却液温度很低，而且冷却液容量很大，那么这个动态控制时间会比较长，冷却液温度处于一定范围内波动。节温器的这种布置方式(fāngshì)，对冷却液温度感应敏感，调节迅速，但是如果车辆发动机在低温地带运行，环境温度较低，车辆工况变化复杂，将会导致冷却液温度波动较大，调节周期较长，温度的波动会使发动机冷却液带走更多的热量，造成一定的能量损耗，从而导致油耗升高。发动机冷却液温度的波动情况可以通过节温器动态平衡时间来确定。由图3可以看出，在初始进水温度32℃下，发动机暖机过程约为200s，冷却液温度波动约10℃。共四十五页节温器布置在进水口处：当发动机内循环的冷却液温度达到石蜡(shílà)融化温度时，节温器主阀门开启，散热器中的低温冷却液经节温器后再由水泵泵入机体内部，高温冷却液经出水管流入散热器，进行大循环。当发动机本体内冷却液温度达到节温器开启温度时，节温器主阀门打开，一定量低温冷却液流经节温器，经过发动机加热，进入大循环散热器中，散热器另一端内的低温冷却液进入节温器，发动机温度下降，节温器探测到发动机温度的降低，将主阀门关闭，这样完成第一次开起和关闭。在节温器的这种控制过程中，只有很少的一部分低温冷却液进入机体，冷却液温度控制比较迅速，波动较小。节温器布置在进水管口的工作形式可以减小发动机内冷却液的温度波动，作为调节温度的装置，节温器在进水口的布置更有利于对发动机内冷却液的精确控制，每次进入机体内的低温冷却液的流量相对来说比较少，可以降低发动机机体内冷热冲击的程度，但此种布置形式使节温器波动频繁，控制延迟。从图中可以看到，在初始进水温度34℃下，发动机暖机过程约为125s，冷却液温度波动约6℃，暖机过程相对节温器布置在出水口位置快，冷却液温度控制比较精确，波动较小。共四十五页节温器的组装(zǔzhuānɡ)工艺WS20-1密封圈预装潜在失效模式控制方法漏装密封圈1.100%目视检查。2.在后续WS50-2，WS120工位100%密封检查。密封圈装配不到位1.100%目视检查。2.在后续WS50-2，WS120工位100%密封检查。密封圈装配时安装了杂质1.100%目视检查。2.在后续WS50-2，WS120工位100%密封检查。安装时损坏密封圈1.100%目视检查。2.在后续WS50-2，WS120工位100%密封检查。安装(ānzhuāng)密封圈到铝壳体:手工将密封圈安装到铝壳体共四十五页WS20-1密封圈预装安装(ānzhuāng)密封圈到PF壳体:手动将密封圈安装到PF壳体潜在失效模式控制方法漏装密封圈1.100%目视检查。2.在后续WS120工位100%密封检查。密封圈装配不到位1.100%目视检查。2.在后续WS120工位100%密封检查。密封圈装配时安装了杂质1.100%目视检查。2.在后续WS120工位100%密封检查。安装时损坏密封圈1.100%目视检查。2.在后续WS120工位100%密封检查。共四十五页WS20-2节温器元件负载冲击(chōngjī)和电阻测量1.测量(cèliáng)节温器元件电阻值R12.负载冲击：18V电源冲击3秒停10秒连续3个循环，14.5电源冲击20秒3.冲击完冷至室温后，测量节温器元件电阻值R2，比较R2与R1的差值ΔR≤0.005Ω共四十五页WS20-3密封圈预装安装(ānzhuāng)A型密封圈到节温器芯上潜在失效模式控制方法漏装A型密封圈1.100%目视检查。2.在后续WS120工位100%流量检查。装配A型密封圈时安装了杂质1.100%目视检查。2.在后续WS120工位100%流量检查。A型密封圈装配时扭曲1.100%目视检查。2.在后续WS120工位100%流量检查。共四十五页WS30主阀门(fámén)和衬套装配将主阀门放置到工装(ɡōnɡzhuānɡ)上，启动设备将衬套压入潜在失效模式控制方法主阀门没有安装到位1.班前工装确认。2.100%目视检查。3.在后续WS120工位100%流量检查。共四十五页WS40芯体总成(zǒnɡchénɡ)装配1安装衬套总成到工装(ɡōnɡzhuānɡ)上，将挡片放置到磁力压头上，主弹簧放置在衬套上2按启动开关，压下主弹簧3依次将副弹簧和副阀门装到铝衬套上双手按压操作开关，启动设备，完成装配4共四十五页潜在失效模式控制方法副弹簧漏装传感器防错副弹簧方向装反传感器防错副阀门漏装部件不能被装配副阀门方向装反传感器防错挡片漏装传感器防错挡片方向装反传感器防错副弹簧卡环没有安装到位1.班前工装确认。2.100%目视检查。WS40的失效模式以及(yǐjí)控制方法：共四十五页WS50芯体总成(zǒnɡchénɡ)、元件总成(zǒnɡchénɡ)及铝壳体装配，密封测试1节温器元件通电(tōngdiàn)测试2组装O型圈到节温器元件4组装节温器元件、芯体总成到铝壳体内将芯体总成压入铝壳体5气密测试6二维码扫描3粘贴二维码标签7共四十五页潜在失效模式控制方法节温器芯体加热电阻损坏采用14.5V电源在线通电测试加热电阻通电功能损坏节温器元件导线100%目视检查WS120100%高压测试漏装导线O型密封圈WS50和后续WS120工位100%密封检查气密性测试结果误判每班用标准样件效验不合格品混入合格品中不合格品通道感应器防错不合格品不打印标签，WS120无法工作WS50的失效模式以及控制(kòngzhì)方法：共四十五页WS60连接器和元件(yuánjiàn)焊接1放置(fàngzhì)O型圈到连接器座内,同时在导线上加装绝缘套管2放置连接器和壳体总成到工装上，整理导线到连接器上3按启动按钮，进行焊接潜在失效模式控制方法元件导线短路连接器焊接点加装绝缘护套管，隔离导线和焊点绝缘保护套管漏装后续WS80工位光感防错漏装连接器O型密封圈后续WS70工位光感防错虚焊/导线焊点拉力小于30N每班导线拉力测试共四十五页WS70树脂(shùzhī)灌注将工件放置到工装上，按启动开关进行(jìnxíng)树脂灌注潜在失效模式控制方法树脂量多于2.13g首件确认，测量检查树脂量少于1.13g首件确认，测量检查共四十五页WS80连接器安装(ānzhuāng)1放置(fàngzhì)工件到工装2放置卡环到工装内3按启动按钮，将卡环压入潜在失效模式控制方法连接器方向装反夹具防错连接器卡环安装不到位班前工装确认100％目视检查连接器卡环漏装传感器防错共四十五页WS90树脂(shùzhī)固化将工件(gōngjiàn)放置到托盘上，托盘放入料架进行固化共四十五页WS100壳体堵头、传感器安装(ānzhuāng)1将堵头装上密封圈，放置(fàngzhì)到PF壳体上234将卡环放置到工装，启动设备将其压入将传感器放置到PF壳体槽内将卡环放入工装，启动设备进行压装潜在失效模式控制方法漏装堵头卡环传感器防错漏装传感器卡环传感器防错传感器角度偏差夹具防错共四十五页WS110铝罩盖总成(zǒnɡchénɡ)和PF壳体总成装配将PF壳体总成和铝罩盖总成放入工装，启动电动(diàndònɡ)枪将螺栓拧紧（动态扭矩设置为6.8NM）潜在失效模式控制方法漏装螺栓设备系统防错螺栓扭矩偏差1.定期对电子扭矩枪进行校准2.每班次检查3次螺栓没有对角安装夹具防错共四十五页WS120综合测试、贴标签将工件放入设备，进行电阻、高压绝缘、密封和流量测试(cèshì)，测试(cèshì)合格后贴标签，放入包装箱潜在失效模式控制方法泄露量偏差1.标准件校验，每班次开机检查2.

Xbar-R图电阻值偏差标准件校验，每班次开机检查绝缘失效标准件校验，每班次开机检查错将不合格件放入合格件箱内不合格件料箱防错不合格品不打印标签标签字迹不清定期更换色带100％目视检查漏贴标签100%目视检查共四十五页GP12点检(diǎnjiǎn)包装(bāozhuāng)共四十五页加热电阻(diànzǔ)单元短路节温器常见(chánɡjiàn)失效模式案例：2012-6-8中班北盛DVT发现发动机2H0*121430422报码P0599，节温器加热器控制电路电压过高，测量加热电阻阻值为0.6欧姆（正常为15欧姆）根本原因：产生原因:一个焊接pin脚上漏装了绝缘保护套管,致使Element导线在连接器压装时被漏绝缘套管的pin脚破损,在破损部位发生短接,导致短路.管理原因:2012年4月中旬由于焊接工序原操作人员离职,从其他岗位调一名老员工接替该工序工作,增加了漏装绝缘套管的可能风险.其他材料,设备/方法等均未发生变更.供应商长期措施及断点：1）工序中增加一个专人进行element导线外观检查,并专门负责绝缘护套管套装状态确认检查,以杜绝类似问题再次发生；2）

在连接器压装工位增加绝缘漏装防错装置,避免连接器焊接点裸漏金属部位同element导线发生短接3）改进导线绕线方法,在连接器压装之前,将导线辨绕后在塞入cover空腔内,保证导线在压装后分布规律4）焊接和连接器压装工位操作人员，定岗定员制,需要经过充分的培训才可上岗操作5）贝洱引进绝缘套管切断设备,控制绝缘套管的长度,并在料头和料尾采用标识以确保料头料尾的套管不被混入合格品中共