柴油機水溫異常的排查分析

張小康 李朝勇 王德華

合適的發動機水溫是確保發動機良好運行的一個重要參數。水溫偏低會導致冬季熱車速度降低、機油粘度升高進而摩擦功升高，最終導致發動機油耗偏高；水溫偏低也會導致尿素箱加熱速度降低、引起尿素結晶進而導致排放不達標。因此,出現水溫異常偏低時應迅速找出原因并解決，以消除對發動機運行的負面影響。

下面通過對某重卡柴油機水溫異常偏低問題的數據分析，找出引起此問題的故障零部件，再通過對故障件的拆解分析找出問題的根源，為解決此類問題提供一種現實樣本。

1 整車數據分析

1.1 數據分析

為找出水溫異常偏低的原因，我們借助車聯網數據平臺，調取整車運行相關數據。如圖1。

圖1 整車運行相關數據

對故障持續時間段內風扇轉速、發動機轉速、發動機水溫、發動機進氣溫度的運行數據進行分析：發動機水溫普遍在80 ℃以下，個別點接近90 ℃；進氣溫度普遍在60 ℃以下，個別點接近70 ℃。風扇轉速與發動機轉速基本一致。說明此段時間內風扇實際處于直連狀態。

1.2 原因分析

根據整車風扇離合器控制邏輯，水溫在94 ℃及以下、進氣溫度在70 ℃及以下風扇均應自由隨動(300 r/min左右)而非直連狀態，且故障時間段內無直接激活風扇直連的空調、緩速器等開關信號，因此應為風扇離合器故障引起風扇異常直連，進而導致發動機水溫無法正常升高。

2 故障件拆解分析

針對風扇離合器故障，我們對風扇離合器進行了深入拆解分析及性能測試，以便找出問題的根源。

2.1 外觀檢查

故障件外觀正常無磕碰，主動軸轉動有阻尼但無刮擦聲音，風扇線束完好，初步判定非外力損壞導致。

2.2 性能測試

對風扇離合器進行ON-OFF性能測試(如圖2)，風扇輸入轉速保持2 300 r/min不變的情況下，風扇控制信號在由1%到99%再到1%的過程中(先分離后嚙合)，風扇轉速由2 200 r/min到350 r/min(分離過程)再到2 200 r/min (嚙合過程)，與控制信號基本保持一致，但在2 200 r/min到350 r/min的分離過程中有50 s轉速維持在650 r/min而無法分離，此現象最終導致風扇離合器在整車使用過程中無法及時分離進而導致發動機水溫異常偏低。

圖2 風扇離合器性能測試

2.3 電器排查

對風扇(離合器)電路進行檢測，線路電流、電阻均符合要求：

(1)電流值：要求45±5 A，實測46 A，合格；

(2)電阻值：要求20～32 Ω，實測30.8 Ω，合格。

2.4 拆解分析

第一步：拆開風扇離合器前蓋(如圖4)，硅油呈現正常的金黃色，離合器內部沒有刮擦卡滯現象，主動軸轉動靈敏；按壓離合器閥片并轉動主動板，有輕微刮擦手感。

圖4 風扇離合器拆解

第二步：分離主動板、殼體、主動軸，檢查各零件，均未發現異常。

圖3 風扇離合器電路檢查

第三步：拆解離合器閥片，發現閥片外緣有輕微刮擦痕跡，手指觸摸主動板出油孔，有明顯翻邊異常。

2.5 原因分析

正常情況下，風扇離合器可以正常工作，但線圈長時間工作發熱以及使用環境溫度長期偏高時會導致電阻增大、電流減小，進而導致電磁力降低，無法克服主動板翻邊產生的刮擦阻力，硅油無法順利流回硅油腔，最終出現離合器分離不徹底或不分離的現象。

針對此問題，通過對離合器生產批次的追溯審查，系主動板供應商臨時調整主動板出油孔加工工序所致。此微小缺陷在一般情況下不會影響離合器正常工作，僅在所有尺寸公差同向累積或使用環境溫度長期偏高等個別情況下會出現問題。

3 整改措施

綜上分析，本次發動機水溫異常偏低問題，主要是風扇離合器分離不徹底導致，在實車更換新的風扇離合器后故障消除。

針對風扇離合器問題，通過改善離合器主動板出油孔加工工藝，徹底消除主動板出油孔翻邊隱患，同時增加主動板生產及入庫質量檢查頻次。

4 結論

本文針對發動機水溫異常偏低問題，首先利用車聯網大數據平臺，分析故障時間段內水溫相關的數據，初步判定為風扇異常直連所致；實車更換全新風扇離合器后故障消除。然后對風扇離合器舊件進行性能試驗及拆解分析，最終找出問題的根本原因，并制定切實有效的整改方案，徹底消除故障隱患。本次發動機水溫異常問題的排查經驗及方法，可以為后期類似問題分析解決提供指導和借鑒。