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        發(fā)動機(jī)電子調(diào)節(jié)冷卻系統(tǒng)剖析

        2017-05-18 14:45:07吳軍談杰
        課程教育研究 2017年13期

        吳軍 談杰

        【摘要】汽車的節(jié)能、環(huán)保、安全已成為當(dāng)今汽車工業(yè)面臨的三大焦點(diǎn)問題,汽車節(jié)能問題更是首當(dāng)其沖。本文圍繞現(xiàn)代汽車發(fā)動機(jī)電子調(diào)節(jié)冷卻系統(tǒng)工作原理及電子節(jié)溫器結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析研究,使讀者更全面了解和掌握發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)新技術(shù)。

        【關(guān)鍵詞】電子調(diào)節(jié)冷卻系統(tǒng) 發(fā)動機(jī)工況 電子節(jié)溫器

        【中圖分類號】G420 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089(2017)13-0253-02

        發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)在汽車動力系統(tǒng)中扮演著重要的角色,冷卻系統(tǒng)在發(fā)動機(jī)工作時(shí)對溫度進(jìn)行合理地調(diào)節(jié)與控制,使發(fā)動機(jī)各部件保持在正常的工作溫度,從而獲得理想的動力輸出與良好的燃油經(jīng)濟(jì)性。

        現(xiàn)在汽車幾乎全部使用了水冷式散熱系統(tǒng)。傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)為保證發(fā)動機(jī)在不同工況下更好的工作,設(shè)置成兩種不同的冷卻循環(huán)模式來,即冷車循環(huán)和正常循環(huán),也就是我們常說的小循環(huán)與大循環(huán)。冷車循環(huán)(小循環(huán))是指在發(fā)動機(jī)冷啟動后,溫度較低的冷卻液不會將節(jié)溫器打開,此時(shí)冷卻液只經(jīng)過水泵在發(fā)動機(jī)的水道中進(jìn)行循環(huán),目的是使發(fā)動機(jī)盡快達(dá)到正常的工作溫度,等發(fā)動機(jī)溫度上升,冷卻液溫度達(dá)到節(jié)溫器設(shè)定值(一般為80度)時(shí),節(jié)溫器閥門打開,冷卻液進(jìn)行正常循環(huán)(大循環(huán)),這時(shí)冷卻液從發(fā)動機(jī)水道中流出,經(jīng)過車頭位置的散熱器,進(jìn)行散熱,水泵再將散熱冷卻后的冷卻液送人發(fā)動機(jī)進(jìn)行冷卻循環(huán),節(jié)溫器負(fù)責(zé)控制循環(huán)模式的切換,使發(fā)動機(jī)盡量保持在最佳工作溫度,如圖1所示。

        電子調(diào)節(jié)冷卻系統(tǒng)工作過程:當(dāng)車輛處于啟動工況或部分負(fù)荷工況時(shí),溫度調(diào)節(jié)單元F265無電壓加載。電子節(jié)溫器大循環(huán)閥門關(guān)閉,小循環(huán)閥門打開,冷卻液經(jīng)過小閥門直接流回水泵處,再流入水道,使發(fā)動機(jī)盡快熱機(jī),達(dá)正常工作溫度。當(dāng)溫度逐漸升高時(shí),在溫度的作用下,電子節(jié)溫器內(nèi)的石蠟開始受熱膨脹,在不受集成式加熱裝置干擾的情況下,節(jié)溫器處的冷卻液溫度達(dá)到110℃時(shí),冷卻系統(tǒng)大循環(huán)才打開運(yùn)行,使冷卻液溫度有效控制在95℃和110℃范圍中。此時(shí)發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)工作過程與傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)無異,只不過節(jié)溫器按不同溫度范圍進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)校。

        發(fā)動機(jī)全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),控制單元根據(jù)傳感器信號得出的計(jì)算值對溫度調(diào)節(jié)單元加載電壓,加熱電阻根據(jù)控制單元輸入的脈沖性號決定節(jié)溫器的開啟程度。與傳統(tǒng)節(jié)溫器相比,通過加熱電阻可以使節(jié)溫器在冷卻液溫度較低時(shí)打開大循環(huán),使冷卻液流經(jīng)散熱器進(jìn)行散熱(節(jié)溫器調(diào)節(jié)范圍85~95℃)。因此,控制單元進(jìn)行調(diào)節(jié)干預(yù)時(shí),電子節(jié)溫器的膨脹元件加熱后的溫度高于當(dāng)前流過的冷卻液的溫度。值得注意的是,根據(jù)外界溫度或發(fā)動機(jī)的負(fù)荷大小的變化,也不排除冷卻系統(tǒng)大小循環(huán)并存狀態(tài)。

        電子調(diào)節(jié)冷卻系統(tǒng)由發(fā)動機(jī)的控制單元J361,傳感器與執(zhí)行器組成,通訊結(jié)構(gòu)如圖2所示。

        發(fā)動機(jī)的控制單元J361內(nèi)部功能已經(jīng)得到擴(kuò)展,不僅控制噴油和點(diǎn)火,而且增加了對冷卻液溫度的控制電子控制冷卻系統(tǒng)還具有自診斷功能。

        發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)節(jié)溫器(大循環(huán)和小循環(huán))是通過特性曲線來控制的。發(fā)動機(jī)控制單元中共存儲了2個(gè)特性曲線圖,一個(gè)是由G28和G70提供的負(fù)荷信號;另一個(gè)是由車速和進(jìn)氣溫度提供的負(fù)荷信號。對比特性曲線,控制單元將較低的那個(gè)溫度作為規(guī)定值來使用,按該溫度來調(diào)節(jié)節(jié)溫器。

        實(shí)際的溫度值由冷卻液溫度傳感器G62和G83提供,G62安裝在冷卻液分配管上監(jiān)測發(fā)動機(jī)水套內(nèi)冷卻液溫度,溫度傳感器G83安裝在散熱器出口處監(jiān)測散熱器冷卻液溫度。

        發(fā)動機(jī)運(yùn)行過程中,發(fā)動機(jī)控制單元在特性曲線圖中調(diào)取與發(fā)動機(jī)工況匹配的規(guī)定溫度值與實(shí)際溫度值進(jìn)行對比,從而得出是否為電子節(jié)溫器F265加載電壓。同時(shí)發(fā)動機(jī)控制單元通過比較冷卻液溫度傳感器G62溫度值和散熱器出口溫度傳感器G83溫度值,確定散熱器電子扇V17和V177是否激活,且確定檔位的選擇。

        應(yīng)急狀態(tài):如果冷卻液溫度G62損壞,系統(tǒng)以95℃為替代值繼續(xù)進(jìn)行冷卻液溫度調(diào)節(jié),并且散熱器風(fēng)扇總以1擋常轉(zhuǎn);如果散熱器出口溫度傳感器G83損壞,溫度調(diào)節(jié)會繼續(xù)保持有效,控制功能保持風(fēng)扇1擋常轉(zhuǎn);如果其中一個(gè)溫度超出極限,風(fēng)扇2擋被激活;如果兩個(gè)傳感器都損壞,最大的電壓值被加載于加熱電阻,并且風(fēng)扇2擋常轉(zhuǎn)來工作。

        汽車發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)是保持發(fā)動機(jī)正常工作的重要系統(tǒng)之一,如果發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障,就會引起發(fā)動機(jī)其他部件的損壞,使發(fā)動機(jī)的整體工作能力受到影響,如果發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障,如何進(jìn)行診斷排除呢?本文以一案例對裝配有電子調(diào)節(jié)的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行剖析。

        車型:一輛2013年出廠的邁騰轎車,裝配1.4TCFB發(fā)動機(jī),自動變速箱,行駛里程8.5萬公里。

        故障現(xiàn)象:發(fā)動機(jī)長時(shí)間低溫,水溫表顯示60℃左右,冬季尤其明顯。

        故障診斷與分析:接車后試車,低溫故障確實(shí)存在。能夠引起水溫過低的主要原因有:冷卻液過多,節(jié)溫器故障,冷卻風(fēng)扇故障,控制單元故障等。

        本著由簡到難的維修原則,先進(jìn)行外觀檢查,管路完好,冷卻液液位正常,因?yàn)樵撥嚴(yán)鋮s系統(tǒng)裝配了電子節(jié)溫器,具備有自診斷功能。連接x431診斷儀,進(jìn)入發(fā)動機(jī)01,查詢故障,顯示無故障碼。發(fā)動機(jī)進(jìn)行怠速運(yùn)轉(zhuǎn),進(jìn)入數(shù)據(jù)流選項(xiàng),選擇冷卻液溫度和散熱器出口冷卻液溫度查看數(shù)據(jù)流,發(fā)現(xiàn)第一區(qū)和第二區(qū)的溫度同時(shí)上升;且水溫到80℃時(shí)風(fēng)扇1擋就開始運(yùn)轉(zhuǎn)。而如果系統(tǒng)的正常情況下,冷卻液溫度63℃時(shí),應(yīng)該是小循環(huán),散熱器應(yīng)該是常溫狀態(tài),風(fēng)扇更不會運(yùn)轉(zhuǎn)。從數(shù)據(jù)流分析,節(jié)溫器應(yīng)該是大循環(huán)閥門打開,冷卻液流經(jīng)散熱器,所以水溫上升的很慢。

        為了驗(yàn)證分析結(jié)果,接著進(jìn)行路試,在行駛中繼續(xù)觀察兩個(gè)溫度數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)第一區(qū)和第二區(qū)的水溫迅速下降至40~50℃。汽車運(yùn)行時(shí),迎面風(fēng)加快散熱器的散熱,所以冷卻液溫度下降的更快。

        從試車到檢查結(jié)果分析,冷卻系統(tǒng)溫度低的故障原因是沒有小循環(huán),只有大循環(huán)。外圍部件完好,且沒有故障碼。于是決定拆檢整個(gè)冷卻系統(tǒng)的控制中樞——冷卻液分配單元。

        拆開后發(fā)現(xiàn)電子節(jié)溫器F265兩側(cè)的塑料勾已斷,因此電子節(jié)溫器F265無法正常工作,在預(yù)緊彈簧的作用下小循環(huán)閥門始終關(guān)閉,而大循環(huán)閥門則始終開著,冷卻系統(tǒng)只能進(jìn)行大循環(huán),在各工況下所有的冷卻液都要經(jīng)過散熱器散熱,從而導(dǎo)致水溫度上升緩慢。行駛時(shí)由于迎面風(fēng)的冷卻作用,水溫則更低。因?yàn)樗械碾娖髟熬€路都沒有電氣故障,通訊正常,所以沒有控制單元內(nèi)無故障碼。

        故障排除:更換電子節(jié)溫器F265。裝車后發(fā)動機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn),發(fā)動機(jī)水溫很快上升,當(dāng)達(dá)到85℃,大循環(huán)閥門打開,散熱器溫度逐漸升高。當(dāng)冷卻液溫度達(dá)到95℃,電子風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn),冷卻系統(tǒng)工作一切正常。

        參考文獻(xiàn):

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