汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)故障診斷和維修技術(shù)

勵(lì)敏

摘要：冷卻系統(tǒng)是保證發(fā)動(dòng)機(jī)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(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命，降低其故障率，提升燃油效率，確保發(fā)動(dòng)機(jī)在最優(yōu)的環(huán)境下運(yùn)行。隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)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(shí)性和維修的準(zhǔn)確性。因此，本文的研究對(duì)于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的故障診斷和維修關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)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(dòng)機(jī);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(hào)：U472? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2020）24-0152-02

0? 引言

發(fā)動(dòng)機(jī)決定了汽車的動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)性和排放性，隨著汽車工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)不斷進(jìn)步，發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)更加緊湊，輸出功率更大，因此對(duì)水溫控制的要求更高。近年來(lái)，發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的冷卻能力。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障是汽車最常見(jiàn)的故障，而其中超過(guò)一半是冷卻系統(tǒng)的故障，因此對(duì)汽車的性能影響巨大。隨著電動(dòng)車技術(shù)的飛速發(fā)展和對(duì)燃油車發(fā)動(dòng)機(jī)排放的要求不斷提高，提高發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻技術(shù)已經(jīng)成了必然選擇。目前，大量汽車發(fā)動(dòng)機(jī)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(fēng)冷和水冷的優(yōu)勢(shì)，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(dòng)時(shí)實(shí)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(dòng)機(jī)的工作效率等關(guān)鍵問(wèn)題還需要進(jìn)一步解決，因此必須要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)故障診斷和維修技術(shù)進(jìn)一步進(jìn)行研究。

1? 發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)在適宜溫度下運(yùn)行? 在汽車運(yùn)行過(guò)程中，如果發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過(guò)高，充氣系數(shù)就會(huì)降低，導(dǎo)致燃燒不充分，進(jìn)而造成發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力下降。溫度達(dá)到一定程度發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)產(chǎn)生早燃和爆燃現(xiàn)象，同時(shí)潤(rùn)滑油的粘度變小，這樣就會(huì)加劇發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損。如果發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過(guò)低，混合氣的溫度較低，會(huì)導(dǎo)致燃燒惡化，動(dòng)力下降，機(jī)油粘度增大，同樣增加機(jī)器磨損。越是老化的發(fā)動(dòng)機(jī)其冷卻系統(tǒng)發(fā)生故障的可能性越大，導(dǎo)致的危害越嚴(yán)重，如果發(fā)現(xiàn)不及時(shí)甚至?xí)?dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)爆瓦等問(wèn)題。在極端情況下發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部溫度可高達(dá)2500℃，這樣就會(huì)產(chǎn)生較大的熱脹冷縮，從而影響零部件的運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生爆炸。

1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行原理? 當(dāng)前汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)越來(lái)越先進(jìn)，結(jié)合智能化技術(shù)和模塊化設(shè)計(jì)，綜合考慮發(fā)動(dòng)機(jī)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(lái)越多的發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)使用風(fēng)冷和水冷系統(tǒng)。水冷系統(tǒng)的原理是當(dāng)達(dá)到溫度閾值時(shí)，節(jié)溫器打開(kāi)，冷卻液循環(huán)流動(dòng)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(guò)散熱器，僅在發(fā)動(dòng)機(jī)引擎內(nèi)部，但是當(dāng)溫度上升到一定程度時(shí)，冷卻液流入散熱器，周而復(fù)始地進(jìn)行循環(huán)。一般來(lái)說(shuō)在發(fā)動(dòng)機(jī)剛開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)的階段，發(fā)動(dòng)機(jī)處于小循環(huán)狀態(tài)，這是為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)在適當(dāng)溫度運(yùn)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(dòng)機(jī)只要高速運(yùn)轉(zhuǎn)就長(zhǎng)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(dòng)機(jī)的溫度就會(huì)持續(xù)降低到三十多度，這樣會(huì)給發(fā)動(dòng)機(jī)造成巨大的損害。因此除了傳統(tǒng)溫度監(jiān)測(cè)之外，還要使用智能監(jiān)測(cè)等系統(tǒng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，避免因?yàn)楣?jié)溫器等溫敏開(kāi)關(guān)的損壞給發(fā)動(dòng)機(jī)帶來(lái)的損害。風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，風(fēng)扇帶走的熱量不如冷卻液系統(tǒng)，因此一般應(yīng)用于簡(jiǎn)單的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，比如摩托車等。但是也有德國(guó)道依茨風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)這樣的老品牌代表，在技術(shù)上有諸多借鑒之處。道依茨風(fēng)冷柴油發(fā)動(dòng)機(jī)依靠強(qiáng)迫風(fēng)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(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞給空氣的熱量少，冷卻風(fēng)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(dòng)機(jī)高出幾十度，不過(guò)這樣其耐腐蝕性更好，壽命更長(zhǎng)。

1.3 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)和功能? 當(dāng)前汽車發(fā)動(dòng)機(jī)以水冷發(fā)動(dòng)機(jī)為主，包括散熱器、副水箱、冷卻液、風(fēng)扇、節(jié)溫器等器件。一般發(fā)動(dòng)機(jī)主要采用離心式水泵，可以對(duì)冷卻液加壓，冷卻風(fēng)扇配合散熱器工作，風(fēng)扇只有溫度達(dá)到一定高度時(shí)才會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，在溫度較低的狀態(tài)下風(fēng)扇不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。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(dòng)機(jī)在適宜的溫度下運(yùn)行。近年來(lái)，發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)候能夠快速升溫，并且降低能耗，在大功率散熱過(guò)程中也能夠全負(fù)荷工作，不受到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的影響。當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)正在從傳統(tǒng)散熱和暖風(fēng)的簡(jiǎn)單功能向智能化溫度管理系統(tǒng)過(guò)渡，新系統(tǒng)可通過(guò)旋轉(zhuǎn)閥來(lái)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(dòng)機(jī)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(shí)別各類信號(hào)。

2? 發(fā)動(dòng)機(jī)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?yàn)槿彼斐砂l(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱。一般來(lái)說(shuō)正常的發(fā)動(dòng)機(jī)三年也不需要換防凍液，如果發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)老化嚴(yán)重，本體變形，或者嚴(yán)重磨損，彈簧壓力不足，缸體裂紋都會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重消耗，一旦冷卻液流入油底殼，就會(huì)導(dǎo)致機(jī)油變質(zhì)和潤(rùn)滑失敗。如果發(fā)動(dòng)機(jī)行駛無(wú)力，冒白煙，有氣泡，機(jī)油液面升高，說(shuō)明存在內(nèi)滲。

2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)溫度升高? 冷卻液溫度過(guò)高，達(dá)到100℃以上，溫度報(bào)警燈閃爍，有開(kāi)鍋、突暴和行車?yán)щy等現(xiàn)象。如果發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)水溫上升較快，則說(shuō)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(wèn)題，導(dǎo)致出風(fēng)口堵塞，則會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過(guò)高。如果水箱水垢嚴(yán)重堵塞，散熱器風(fēng)扇出現(xiàn)故障，或者溫敏開(kāi)關(guān)損壞，都容易導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過(guò)高。同時(shí)還應(yīng)該注意，如果發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶過(guò)緊，軸承容易損壞，如果皮帶過(guò)松，發(fā)動(dòng)機(jī)磨損加重，水循環(huán)會(huì)受到影響。如果燃燒室積碳過(guò)多，也會(huì)造成冷卻液過(guò)熱，發(fā)動(dòng)機(jī)升溫。如果發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度突然升高，動(dòng)力下降明顯，可能是節(jié)溫器損壞。如果缸墊損壞可能會(huì)使高壓氣體竄入氣缸內(nèi)，就會(huì)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(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)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(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱。

2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過(guò)低? 如果節(jié)溫器失效，冷卻液在低溫下還進(jìn)行大循環(huán)，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足，油耗增加。如果風(fēng)扇出現(xiàn)故障或者低檔運(yùn)轉(zhuǎn)，也會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)溫度低。如果發(fā)動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)之后，長(zhǎng)期溫度達(dá)不到80℃以上，會(huì)導(dǎo)致零件磨損增加。比如節(jié)溫器閥門損壞，導(dǎo)致冷卻液低溫大循環(huán)，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度無(wú)法上升。一般情況下，如果發(fā)動(dòng)機(jī)溫度長(zhǎng)期達(dá)不到65℃，則可判斷發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障。造成發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)冷運(yùn)轉(zhuǎn)的主要原因是冷凝水沒(méi)有正常進(jìn)入冷卻系統(tǒng)，熱量消耗過(guò)早。低溫檢測(cè)一般有三種方法，首先對(duì)比水溫的上升速度，如果上升塊，則說(shuō)明過(guò)冷運(yùn)轉(zhuǎn)，其次在水箱內(nèi)外和散熱器測(cè)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(guò)冷運(yùn)轉(zhuǎn)。

3? 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)維修技術(shù)

3.1 傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)故障維修? 針對(duì)漏水和發(fā)動(dòng)機(jī)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(huì)出現(xiàn)外滲，氣缸蓋翹曲以及氣缸墊泄漏會(huì)出現(xiàn)內(nèi)滲，如果報(bào)警器提示冷卻水缺乏，能夠排除冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏問(wèn)題。如果確定冷卻系統(tǒng)存在滲透到問(wèn)題，就要使用熒光檢漏儀器等設(shè)備對(duì)水泵、散熱器、水箱等進(jìn)行檢查。對(duì)于溢水的情況，要對(duì)節(jié)溫器進(jìn)行檢查，同時(shí)拔出機(jī)油尺進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)了冷卻水，就要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)有氣泡，機(jī)油呈現(xiàn)乳白色，這表明內(nèi)部滲漏，應(yīng)該對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體及其部件進(jìn)行全面檢查。對(duì)于冷卻液升溫較慢的現(xiàn)象，應(yīng)該及時(shí)修復(fù)水溫表和溫度感應(yīng)塞。如果冷卻液的溫度過(guò)低，在水溫沒(méi)升高的時(shí)候就出現(xiàn)大循環(huán)，應(yīng)該及時(shí)修復(fù)或者更換節(jié)溫器連接閥。

3.2 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的維護(hù)技術(shù)? 當(dāng)前人們對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)重視機(jī)油潤(rùn)滑系統(tǒng)，對(duì)冷卻系統(tǒng)缺乏關(guān)注，但是拉缸、爆震、噪聲、動(dòng)力不足等現(xiàn)象一般都因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)溫度異常造成的，因此在日常保養(yǎng)維護(hù)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(duì)水箱和冷卻管路進(jìn)行清洗，選擇優(yōu)質(zhì)的防凍液，冰點(diǎn)和沸點(diǎn)都要滿足當(dāng)?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(lái)水，如果防凍液出現(xiàn)大量的顆粒沉淀就要立即更換，這說(shuō)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(kāi)鍋現(xiàn)象發(fā)生。要及時(shí)清理水垢，尤其是硅酸鹽和金屬垢，要使用清洗劑進(jìn)行處理。同時(shí)在進(jìn)行清洗時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度不能低于85℃，必須要在大循環(huán)環(huán)境下進(jìn)行。清洗后，應(yīng)該檢查散熱器口是否有氣泡，避免空氣進(jìn)入到系統(tǒng)當(dāng)中。發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱一般是由于污垢過(guò)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(duì)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(chǎng)有很多新興的保養(yǎng)產(chǎn)品，比如無(wú)水冷卻液，能夠有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)故障多的問(wèn)題，提升發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，并且將沸點(diǎn)提升到190℃以上，在風(fēng)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(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)維修的新技術(shù)? 智能檢測(cè)和控制技術(shù)正在大規(guī)模應(yīng)用發(fā)動(dòng)機(jī)冷區(qū)系統(tǒng)檢測(cè)和維修中，使用智能設(shè)備能夠通過(guò)故障碼更好更快地識(shí)別故障。新技術(shù)改變過(guò)去被動(dòng)系統(tǒng)的狀況，通過(guò)精確冷卻系統(tǒng)取代傳統(tǒng)節(jié)溫器，確保發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度始終在最佳范圍內(nèi)。比如采用點(diǎn)也比例控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)流變速的目的。具體設(shè)計(jì)中可以采用水箱和中冷的獨(dú)立并聯(lián)設(shè)置，降低維護(hù)成本，用模塊化設(shè)計(jì)讀取溫度信號(hào)，對(duì)傳統(tǒng)皮帶輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行改裝。在維修中也要多使用電子設(shè)備進(jìn)行檢修，通過(guò)電信號(hào)采集發(fā)現(xiàn)故障，比如單片機(jī)檢測(cè)到節(jié)溫器故障，系統(tǒng)發(fā)出故障信號(hào)，就可以及時(shí)更換，改變了傳統(tǒng)人工判斷的模式。

4? 結(jié)語(yǔ)

冷卻系統(tǒng)是關(guān)系到汽車發(fā)動(dòng)機(jī)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(cè)、保養(yǎng)和維修的技術(shù)，不斷提升冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行水平。

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