汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)故障診斷和維修技術(shù)

勵敏

摘要：冷卻系統(tǒng)是保證發(fā)動機在最適宜溫度下工作的關(guān)鍵，其故障診斷至關(guān)重要，能夠有效延長發(fā)動機壽命，降低其故障率，提升燃油效率，確保發(fā)動機在最優(yōu)的環(huán)境下運行。隨著汽車發(fā)動機技術(shù)的不斷進步，冷卻系統(tǒng)的故障診斷和維修技術(shù)也在不斷更新?lián)Q代，大量智能技術(shù)被引入到系統(tǒng)中，這大大地提升了故障診斷的及時性和維修的準確性。因此，本文的研究對于汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的故障診斷和維修關(guān)鍵技術(shù)進行了探討，希望能夠探索技術(shù)創(chuàng)新。

Abstract： The cooling system is the key to ensure that the engine works at the most suitable temperature， and its fault diagnosis is very important. It can effectively prolong the engine life， reduce the failure rate， improve the fuel efficiency， and ensure the engine running in the optimal environment. With the continuous progress of automobile engine technology， the fault diagnosis and maintenance technology of cooling system is constantly updated. A large number of intelligent technologies are introduced into the system， which greatly improves the timeliness of fault diagnosis and the accuracy of maintenance. Therefore， this paper discusses the key technologies of fault diagnosis and maintenance of automotive engine cooling system， hoping to explore technological innovation.

關(guān)鍵詞：汽車發(fā)動機;冷卻系統(tǒng);故障診斷;維修技術(shù)

Key words： automobile engine;cooling system;fault diagnosis;maintenance technology

中圖分類號：U472? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）24-0152-02

0? 引言

發(fā)動機決定了汽車的動力、經(jīng)濟性和排放性，隨著汽車工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，發(fā)動機技術(shù)不斷進步，發(fā)動機設(shè)計更加緊湊，輸出功率更大，因此對水溫控制的要求更高。近年來，發(fā)動機冷區(qū)系統(tǒng)多種新技術(shù)被大量采用，大大地提升了發(fā)動機的冷卻能力。汽車發(fā)動機故障是汽車最常見的故障，而其中超過一半是冷卻系統(tǒng)的故障，因此對汽車的性能影響巨大。隨著電動車技術(shù)的飛速發(fā)展和對燃油車發(fā)動機排放的要求不斷提高，提高發(fā)動機冷卻技術(shù)已經(jīng)成了必然選擇。目前，大量汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)引入了大量新技術(shù)，比如渦輪增壓技術(shù)的采用結(jié)合了風冷和水冷的優(yōu)勢，并且結(jié)合電氣化和智能化技術(shù)，引入變頻水泵等新設(shè)備，在冷啟動時實現(xiàn)快速升溫的目的。但是目前還不能完全滿足汽車排放的要求，而且發(fā)動機的工作效率等關(guān)鍵問題還需要進一步解決，因此必須要對發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)故障診斷和維修技術(shù)進一步進行研究。

1? 發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的原理和結(jié)構(gòu)

1.1 冷卻系統(tǒng)保障發(fā)動機在適宜溫度下運行? 在汽車運行過程中，如果發(fā)動機溫度過高，充氣系數(shù)就會降低，導致燃燒不充分，進而造成發(fā)動機動力下降。溫度達到一定程度發(fā)動機就會產(chǎn)生早燃和爆燃現(xiàn)象，同時潤滑油的粘度變小，這樣就會加劇發(fā)動機的磨損。如果發(fā)動機溫度過低，混合氣的溫度較低，會導致燃燒惡化，動力下降，機油粘度增大，同樣增加機器磨損。越是老化的發(fā)動機其冷卻系統(tǒng)發(fā)生故障的可能性越大，導致的危害越嚴重，如果發(fā)現(xiàn)不及時甚至會導致發(fā)動機爆瓦等問題。在極端情況下發(fā)動機內(nèi)部溫度可高達2500℃，這樣就會產(chǎn)生較大的熱脹冷縮，從而影響零部件的運轉(zhuǎn)，嚴重時甚至會發(fā)生爆炸。

1.2 發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的運行原理? 當前汽車發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)越來越先進，結(jié)合智能化技術(shù)和模塊化設(shè)計，綜合考慮發(fā)動機性能、功率、排放、磨損、溫度、充量密度等因素，為了提升冷卻能力，越來越多的發(fā)動機同時使用風冷和水冷系統(tǒng)。水冷系統(tǒng)的原理是當達到溫度閾值時，節(jié)溫器打開，冷卻液循環(huán)流動帶走熱量。水冷系統(tǒng)包括大循環(huán)和小循環(huán)兩種方式，小循環(huán)不經(jīng)過散熱器，僅在發(fā)動機引擎內(nèi)部，但是當溫度上升到一定程度時，冷卻液流入散熱器，周而復始地進行循環(huán)。一般來說在發(fā)動機剛開始運轉(zhuǎn)的階段，發(fā)動機處于小循環(huán)狀態(tài)，這是為了保證發(fā)動機在適當溫度運轉(zhuǎn)，但是如果節(jié)溫器或者是溫度傳感器發(fā)生損壞，那么發(fā)動機只要高速運轉(zhuǎn)就長期在40℃以下，只有在怠速狀態(tài)下才能緩慢升溫。如果汽車一直處于高速行駛狀態(tài)，發(fā)動機的溫度就會持續(xù)降低到三十多度，這樣會給發(fā)動機造成巨大的損害。因此除了傳統(tǒng)溫度監(jiān)測之外，還要使用智能監(jiān)測等系統(tǒng)及時發(fā)現(xiàn)故障，避免因為節(jié)溫器等溫敏開關(guān)的損壞給發(fā)動機帶來的損害。風冷發(fā)動機結(jié)構(gòu)較為簡單，風扇帶走的熱量不如冷卻液系統(tǒng)，因此一般應用于簡單的發(fā)動機結(jié)構(gòu)，比如摩托車等。但是也有德國道依茨風冷發(fā)動機這樣的老品牌代表，在技術(shù)上有諸多借鑒之處。道依茨風冷柴油發(fā)動機依靠強迫風原理散熱，低溫系統(tǒng)優(yōu)良，不需要使用防凍液就可以更穩(wěn)定的工作，燃油效率更高。風冷發(fā)動機傳遞給空氣的熱量少，冷卻風量只占三分之二左右，缸壁溫度越高，散發(fā)到空氣中的熱量就越少，由此其熱效率越高。其氣缸壁的溫度也比水冷發(fā)動機高出幾十度，不過這樣其耐腐蝕性更好，壽命更長。

1.3 發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)和功能? 當前汽車發(fā)動機以水冷發(fā)動機為主，包括散熱器、副水箱、冷卻液、風扇、節(jié)溫器等器件。一般發(fā)動機主要采用離心式水泵，可以對冷卻液加壓，冷卻風扇配合散熱器工作，風扇只有溫度達到一定高度時才會轉(zhuǎn)動，在溫度較低的狀態(tài)下風扇不會轉(zhuǎn)動。節(jié)溫器能夠調(diào)節(jié)大循環(huán)和小循環(huán)兩種方式，確保發(fā)動機在適宜的溫度下運行。近年來，發(fā)動機冷卻系統(tǒng)引入了很多新技術(shù)，比如，變頻水泵能夠更加自如的控制冷卻液的工作，在汽車低轉(zhuǎn)速的時候能夠快速升溫，并且降低能耗，在大功率散熱過程中也能夠全負荷工作，不受到發(fā)動機轉(zhuǎn)速的影響。當前發(fā)動機冷卻系統(tǒng)正在從傳統(tǒng)散熱和暖風的簡單功能向智能化溫度管理系統(tǒng)過渡，新系統(tǒng)可通過旋轉(zhuǎn)閥來調(diào)節(jié)冷卻液的流量，智能控制冷卻液的水溫。為了滿足發(fā)動機啟停系統(tǒng)的技術(shù)需求，在冷卻系統(tǒng)中要使用輔助泵、穩(wěn)壓器、各類傳感器識別各類信號。

2? 發(fā)動機冷區(qū)系統(tǒng)故障診斷

2.1 冷卻液消耗異常? 冷卻液消耗量大，存在內(nèi)滲和外滴現(xiàn)象，因為缺水造成發(fā)動機過熱。一般來說正常的發(fā)動機三年也不需要換防凍液，如果發(fā)動機防凍液下降地厲害，每年要加好幾次，那么則是判斷冷卻液異常消耗。冷卻液泄漏一般包括散熱器和缸墊損壞等原因造成，如果發(fā)動機老化嚴重，本體變形，或者嚴重磨損，彈簧壓力不足，缸體裂紋都會導致嚴重消耗，一旦冷卻液流入油底殼，就會導致機油變質(zhì)和潤滑失敗。如果發(fā)動機行駛無力，冒白煙，有氣泡，機油液面升高，說明存在內(nèi)滲。

2.2 發(fā)動機溫度升高? 冷卻液溫度過高，達到100℃以上，溫度報警燈閃爍，有開鍋、突暴和行車困難等現(xiàn)象。如果發(fā)動機啟動時水溫上升較快，則說明是節(jié)溫器損壞，如果散熱器不清潔或者發(fā)生變形等問題，導致出風口堵塞，則會導致發(fā)動機溫度過高。如果水箱水垢嚴重堵塞，散熱器風扇出現(xiàn)故障，或者溫敏開關(guān)損壞，都容易導致發(fā)動機溫度過高。同時還應該注意，如果發(fā)動機皮帶過緊，軸承容易損壞，如果皮帶過松，發(fā)動機磨損加重，水循環(huán)會受到影響。如果燃燒室積碳過多，也會造成冷卻液過熱，發(fā)動機升溫。如果發(fā)動機的溫度突然升高，動力下降明顯，可能是節(jié)溫器損壞。如果缸墊損壞可能會使高壓氣體竄入氣缸內(nèi)，就會產(chǎn)生假沸騰現(xiàn)象。如果水泵不工作，或者散熱器水溫低會導致發(fā)動機溫度陡增。如果水泵出現(xiàn)故障，葉片腐蝕，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性堵塞等都會導致發(fā)動機過熱。

2.3 發(fā)動機溫度過低? 如果節(jié)溫器失效，冷卻液在低溫下還進行大循環(huán)，導致發(fā)動機動力不足，油耗增加。如果風扇出現(xiàn)故障或者低檔運轉(zhuǎn)，也會導致發(fā)動機溫度低。如果發(fā)動機在啟動之后，長期溫度達不到80℃以上，會導致零件磨損增加。比如節(jié)溫器閥門損壞，導致冷卻液低溫大循環(huán)，發(fā)動機溫度無法上升。一般情況下，如果發(fā)動機溫度長期達不到65℃，則可判斷發(fā)動機出現(xiàn)故障。造成發(fā)動機過冷運轉(zhuǎn)的主要原因是冷凝水沒有正常進入冷卻系統(tǒng)，熱量消耗過早。低溫檢測一般有三種方法，首先對比水溫的上升速度，如果上升塊，則說明過冷運轉(zhuǎn)，其次在水箱內(nèi)外和散熱器測量溫度，判斷是否存在故障，第三，直接拆節(jié)溫器判斷冷卻系統(tǒng)是否過冷運轉(zhuǎn)。

3? 汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)維修技術(shù)

3.1 傳統(tǒng)發(fā)動機故障維修? 針對漏水和發(fā)動機密封的故障，具體分析原因予以解決，比如散熱器和密封性不好，會出現(xiàn)外滲，氣缸蓋翹曲以及氣缸墊泄漏會出現(xiàn)內(nèi)滲，如果報警器提示冷卻水缺乏，能夠排除冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏問題。如果確定冷卻系統(tǒng)存在滲透到問題，就要使用熒光檢漏儀器等設(shè)備對水泵、散熱器、水箱等進行檢查。對于溢水的情況，要對節(jié)溫器進行檢查，同時拔出機油尺進行檢查，如果發(fā)現(xiàn)了冷卻水，就要對發(fā)動機冷卻系統(tǒng)全面排查。如果在行駛期間，發(fā)現(xiàn)散熱器冒白煙同時有氣泡，機油呈現(xiàn)乳白色，這表明內(nèi)部滲漏，應該對發(fā)動機缸體及其部件進行全面檢查。對于冷卻液升溫較慢的現(xiàn)象，應該及時修復水溫表和溫度感應塞。如果冷卻液的溫度過低，在水溫沒升高的時候就出現(xiàn)大循環(huán)，應該及時修復或者更換節(jié)溫器連接閥。

3.2 汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的維護技術(shù)? 當前人們對發(fā)動機維護重視機油潤滑系統(tǒng)，對冷卻系統(tǒng)缺乏關(guān)注，但是拉缸、爆震、噪聲、動力不足等現(xiàn)象一般都因為發(fā)動機溫度異常造成的，因此在日常保養(yǎng)維護中，要做好檢查。首先要檢查副水箱的水箱是否在上下限間，橡膠墊圈是否存在硬化，如果已經(jīng)失去彈性要立即更換。要定期對水箱和冷卻管路進行清洗，選擇優(yōu)質(zhì)的防凍液，冰點和沸點都要滿足當?shù)匦熊嚟h(huán)境的需要。要注意的是不同品牌的冷凍液不同混合使用，而且不要加入自來水，如果防凍液出現(xiàn)大量的顆粒沉淀就要立即更換，這說明防凍液已經(jīng)變質(zhì)。為了確保行車安全，要選擇防腐防銹的四季防凍液，避免腐蝕和開鍋現(xiàn)象發(fā)生。要及時清理水垢，尤其是硅酸鹽和金屬垢，要使用清洗劑進行處理。同時在進行清洗時，發(fā)動機溫度不能低于85℃，必須要在大循環(huán)環(huán)境下進行。清洗后，應該檢查散熱器口是否有氣泡，避免空氣進入到系統(tǒng)當中。發(fā)動機過熱一般是由于污垢過多而引起，因此必須要重視污垢處理，使用酸性清洗產(chǎn)品。針對滲漏故障，可以使用堵漏劑和止漏劑，這也是一種有效的保養(yǎng)措施。目前市場有很多新興的保養(yǎng)產(chǎn)品，比如無水冷卻液，能夠有效降低發(fā)動機故障多的問題，提升發(fā)動機的動力，并且將沸點提升到190℃以上，在風扇不工作的情況下也能保持良好的工作狀態(tài)。

3.3 發(fā)動機冷卻系統(tǒng)維修的新技術(shù)? 智能檢測和控制技術(shù)正在大規(guī)模應用發(fā)動機冷區(qū)系統(tǒng)檢測和維修中，使用智能設(shè)備能夠通過故障碼更好更快地識別故障。新技術(shù)改變過去被動系統(tǒng)的狀況，通過精確冷卻系統(tǒng)取代傳統(tǒng)節(jié)溫器，確保發(fā)動機的溫度始終在最佳范圍內(nèi)。比如采用點也比例控制技術(shù)，實現(xiàn)節(jié)流變速的目的。具體設(shè)計中可以采用水箱和中冷的獨立并聯(lián)設(shè)置，降低維護成本，用模塊化設(shè)計讀取溫度信號，對傳統(tǒng)皮帶輪結(jié)構(gòu)進行改裝。在維修中也要多使用電子設(shè)備進行檢修，通過電信號采集發(fā)現(xiàn)故障，比如單片機檢測到節(jié)溫器故障，系統(tǒng)發(fā)出故障信號，就可以及時更換，改變了傳統(tǒng)人工判斷的模式。

4? 結(jié)語

冷卻系統(tǒng)是關(guān)系到汽車發(fā)動機性能、安全和環(huán)保的關(guān)鍵，因此在日常維修中要使用檢測、保養(yǎng)和維修的技術(shù)，不斷提升冷卻系統(tǒng)的運行水平。

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