汽車發(fā)動機過熱冷卻系統(tǒng)故障分析

劉丹 陳旭楊

摘 要：汽車發(fā)動機過熱故障是汽車常見的故障之一，發(fā)動機產(chǎn)生過熱故障對于其正常工作有著很大的負面影響，會造成發(fā)動機內(nèi)部磨損量加大，嚴重時還會產(chǎn)生“拉缸”。為了保證發(fā)動機在正常條件下運行，減少汽車發(fā)動機產(chǎn)生過熱故障的概率，對汽車發(fā)動機過熱故障的危害、產(chǎn)生原因以及常見的故障診斷與排除進行了分析。

關(guān)鍵詞：汽車;發(fā)動機;冷卻系統(tǒng);過熱故障

中圖分類號：U472 ? ? ? ?文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.08.064

0 引言

雖然隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，發(fā)動機技術(shù)日新月異，使其性能得到了巨大的改善，但發(fā)動機運轉(zhuǎn)時的工作效率仍舊非常不理想，尤其是發(fā)動機工作時的熱損失問題，一直無法找到很好的辦法來解決。發(fā)動機有三分之二的熱量無法轉(zhuǎn)化為機械能做功，需要及時排出，發(fā)動機許多的零部件都是為將產(chǎn)生的多余熱量排出機體服務(wù)的，而這些零部件一旦出問題，那么發(fā)動機多余的熱量就無法有效排出，從而導(dǎo)致發(fā)動機產(chǎn)生過熱故障。

發(fā)動機過熱故障會帶來許多負面的影響，嚴重時影響汽車正常工作。為了保證汽車正常運行，延長發(fā)動機的使用壽命，及時找出故障原因和解決辦法至關(guān)重要。文章通過探討發(fā)動機發(fā)熱的原因分析了冷卻系統(tǒng)故障原因。

1 發(fā)動機過熱故障概述

汽車發(fā)動機過熱故障表征為水溫表指針指向高溫區(qū)域，儀表盤溫度過高報警，散熱器內(nèi)冷卻液沸騰，發(fā)動機容易產(chǎn)生爆燃且不易熄火，發(fā)動機熄火后重新啟動困難等[1]。

1.1 汽車發(fā)動機熱量來源

現(xiàn)在常見的汽車發(fā)動機為四沖程往復(fù)式活塞內(nèi)燃機，它的工作循環(huán)由進氣、壓縮、做功和排氣四個過程所組成[2]。汽車發(fā)動機的熱量來源主要是來自于發(fā)動機運轉(zhuǎn)過程中燃料燃燒所釋放出的熱能。而汽車發(fā)動機燃料燃燒所釋放的熱能大約只有三分之一轉(zhuǎn)化為機械能為發(fā)動機所用[3]。剩下的三分之二熱能都將以熱量的形式被排出機體外，一部分由冷卻系統(tǒng)散熱器排出，一部分經(jīng)潤滑系統(tǒng)機油散熱器排出，還有一部分經(jīng)排氣系統(tǒng)隨尾氣排出。如果這些多余的熱量無法有效的排出發(fā)動機外，發(fā)動機溫度就會越來越高，最終導(dǎo)致發(fā)動機產(chǎn)生過熱故障。

1.2 過熱故障對發(fā)動機的影響

發(fā)動機工作時機體的溫度，反映發(fā)動機實時的工作狀態(tài)。溫度過高將導(dǎo)致汽車發(fā)動機的充氣效率降低，從而使發(fā)動機早燃和爆燃的傾向加大，進而導(dǎo)致發(fā)動機輸出功率降低，油耗增加，最終導(dǎo)致汽車的動力性和經(jīng)濟性下降;溫度過高還將導(dǎo)致發(fā)動機內(nèi)部零部件受熱膨脹，使零部件之間的配合間隙縮小，導(dǎo)致零部件損壞，嚴重時將導(dǎo)致零件相互卡死，無法運轉(zhuǎn);溫度過高還會使?jié)櫥偷酿ざ冉档?，使零件之間無法有效的形成油膜，致使發(fā)動機“拉缸”或運轉(zhuǎn)的零件之間潤滑不良而磨損加劇;溫度過高還會導(dǎo)致發(fā)動機金屬的零部件的硬度和強度下降，導(dǎo)致早期過度磨損[4]。上述影響都會使發(fā)動機處于不正常的工況下工作，對汽車的正常運行帶來潛在的安全風險。

2 過熱故障的原因分析

發(fā)動機產(chǎn)生過熱故障的主要原因有兩個，第一是發(fā)動機冷卻系統(tǒng)提供的冷卻效果無法達到冷卻要求;第二是發(fā)動機產(chǎn)生的熱量增加。發(fā)動機產(chǎn)生過熱故障主要跟發(fā)動機冷卻系統(tǒng)、發(fā)動機動力系統(tǒng)和汽車使用狀況等因素有關(guān)。冷卻系統(tǒng)承擔著發(fā)動機主要散熱的責任，以保證發(fā)動機正常工作。如果冷卻系統(tǒng)發(fā)生故障，那么發(fā)動機產(chǎn)生的多余熱量就無法散發(fā)出去，發(fā)動機就會產(chǎn)生過熱故障，導(dǎo)致發(fā)動機不能正常運轉(zhuǎn)。

2.1 冷卻系統(tǒng)工作原理

發(fā)動機冷卻系統(tǒng)主要分為風冷式和水冷式，目前汽車主要采用的是水冷式冷卻系統(tǒng)。水冷式冷卻系統(tǒng)是以冷卻液為冷卻介質(zhì)，冷卻液在發(fā)動機內(nèi)部流動將機體吸收的熱量帶走，再通過風扇和散熱器配合將冷卻液吸收的熱量散發(fā)到大氣中，從而使發(fā)動機保持在合適的溫度下工作。

2.2 冷卻系統(tǒng)故障分析

2.2.1 冷卻液變質(zhì)或不足

冷卻液（即冷卻介質(zhì)）是發(fā)動機冷卻系統(tǒng)熱交換的載體[5]。發(fā)動機的散熱情況與冷卻液的液量和質(zhì)量有著密切的關(guān)系。冷卻液損耗主要是冷卻過程中水蒸發(fā)導(dǎo)致冷卻液不足，或者是水管連接處、水泵的水封密封不嚴和水管老化出現(xiàn)裂紋產(chǎn)生滲漏。為了提高冷卻液的冷卻效果，冷卻液中通常會添加許多添加劑，如防腐蝕添加劑、抗泡沫添加劑等。但由于冷卻液處于升溫或降溫的極端溫度當中會變質(zhì)而品質(zhì)降低，會使冷卻液失去冷卻效果，讓發(fā)動機溫度失衡發(fā)生故障。針對冷卻液變質(zhì)或不足導(dǎo)致發(fā)動機過熱的情況，可以采取對冷卻液的液量和質(zhì)量做定期檢查或者定期更換冷卻液的方法來避免。

2.2.2 散熱風扇故障

散熱風扇主要是通過空氣流將散熱器芯表面的熱量轉(zhuǎn)移來實現(xiàn)冷卻液加速冷卻的作用。導(dǎo)致散熱風扇故障的原因主要有兩方面，一是熱風扇皮帶故障，皮帶太松、皮帶打滑和皮帶老化都會導(dǎo)致風扇不轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)速過低故障的原因;二是溫控開關(guān)出現(xiàn)故障，造成無法控制風扇離合器結(jié)合，從而導(dǎo)致散熱風扇故障。針對這兩種故障，需要定期對皮帶的松緊度和耐久度進行檢查來避免故障的發(fā)生。

2.2.3 散熱器故障

散熱器俗稱水箱，主要是通過儲存冷卻液熱循環(huán)來散熱。散熱器故障的主要原因有兩方面，一是由于散熱器表面臟污或散熱片傾倒導(dǎo)致散熱不良;二是由于散熱器內(nèi)部水垢積累太多甚至造成堵塞，水垢的形成不僅會減小冷卻液流動的管道截面面積，還會影響冷卻液的散熱，導(dǎo)致傳熱能力降低，阻礙熱量的轉(zhuǎn)換。針對散熱器水垢積累過多造成過熱故障，可以通過加入發(fā)動機冷卻液的值與標準值的比值來判斷是否積垢過多。如果積垢太多，可以通過在冷卻液中添加水垢去除劑來清理。

2.2.4 水泵故障

水泵是冷卻液循環(huán)流動的動力源，是冷卻系統(tǒng)可靠性保證。長期使用以后水泵軸和水泵軸軸承都會產(chǎn)生磨損、葉輪會有破裂，這直接導(dǎo)致水泵轉(zhuǎn)速減慢。失去動力源的冷卻系統(tǒng)沒有足夠的壓力來促使冷卻液循環(huán)流動，發(fā)動機將發(fā)生過熱故障。水泵工作過程中磨損無法避免，所以解決辦法就是定期檢修，及時更換受損部件。

2.2.5 節(jié)溫器故障

節(jié)溫器根據(jù)發(fā)動機所處的環(huán)境溫度來控制冷卻液進行大小循環(huán)，即通過控制閥門的開啟和關(guān)閉來實現(xiàn)冷卻液的散熱功能。當發(fā)動機溫度較低時，節(jié)溫器閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，冷卻液進行小循環(huán)，以減少機體熱量的損失，使發(fā)動機盡快達到合適的工作溫度;當發(fā)動機溫度較高時，節(jié)溫器閥門處于開啟狀態(tài)，冷卻液進行大循環(huán)，冷卻液進入散熱器進行散熱。節(jié)溫器故障主要有兩種，第一種是節(jié)溫器失效，當發(fā)動機溫度達到閥門開啟溫度時，閥門無法打開，導(dǎo)致冷卻液無法進入散熱器進行散熱;第二種是節(jié)溫器的主閥門脫落導(dǎo)致冷卻液無法進行大循環(huán)。如果冷卻液無法進行大循環(huán)，其熱量就無法排出機體，導(dǎo)致發(fā)動機過熱故障。

3 總結(jié)

發(fā)動機過熱故障影響汽車的使用壽命，同時也直接關(guān)系到人的生命財產(chǎn)安全。文章通過對發(fā)動機發(fā)熱機理及控制其散熱核心部件的發(fā)動機冷卻液循環(huán)系統(tǒng)研究，明確了發(fā)動機冷卻系統(tǒng)發(fā)熱故障易損部件，并對易損部件故障原因進行了詳細闡述。

參考文獻：

[1] 劉永領(lǐng).汽車維修中發(fā)動機過熱現(xiàn)象研究[J].民營科技，2018（2）：128-129.

[2] 江峰，杜飛龍，李佳民，等.汽車發(fā)動機構(gòu)造與維修[M].保定：河北大學(xué)出版社，2015.

[3] 李向明.汽車發(fā)動機過熱的因素及解決方法[J].牡丹江大學(xué)學(xué)報，2008（4）：77-79.

[4] 尹華.汽車發(fā)動機工作溫度較高及相關(guān)故障診斷探討[J].現(xiàn)代營銷（學(xué)苑版），2011（10）：232.

[5] 劉案榕.汽車發(fā)動機過熱的探究[J].汽車維修，2017（6）：12-14.