李若飛 郭 松

(1.國(guó)家能源集團(tuán)準(zhǔn)能設(shè)備維修中心，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300；2.貴州貴航汽車零部件股份有限公司 永紅散熱器公司，貴州 貴陽(yáng) 550009)

0 前言

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，燃料在氣缸內(nèi)燃燒，生成了高溫高壓燃?xì)?，燃?xì)馔苿?dòng)活塞作功，將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。在此過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)迅速升溫并產(chǎn)生了大量的熱量。為使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，必須配置一套冷卻系統(tǒng)來(lái)使發(fā)動(dòng)機(jī)始終處于較為合適的工作溫度。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)一般為水冷系統(tǒng)，但當(dāng)冷卻系統(tǒng)處于非正常工作狀態(tài)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)水溫過(guò)高的現(xiàn)象，從而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作狀態(tài)。本文闡述了發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的工作原理，介紹了發(fā)動(dòng)機(jī)水溫過(guò)高產(chǎn)生的危害，并對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫過(guò)高出現(xiàn)的故障進(jìn)行了分析，提出了合理有效的檢測(cè)和維修方法，以確保汽車發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)

發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的主要作用是將發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)受熱零部件所吸收的熱量及時(shí)傳遞出去，使發(fā)動(dòng)機(jī)在合適的溫度范圍內(nèi)工作。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過(guò)高，發(fā)動(dòng)機(jī)各零部件的機(jī)械強(qiáng)度會(huì)降低，甚至?xí)a(chǎn)生變形，各零部件間的摩擦間隙也會(huì)變小，運(yùn)動(dòng)件間的磨損加劇，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生額外損耗。因此，必須配置一套冷卻系統(tǒng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行降溫處理，使發(fā)動(dòng)機(jī)始終處于可控的溫度區(qū)間。只有發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)正常工作，才能確保發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行平穩(wěn)。

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)一般采用水冷方式。水冷式冷卻系統(tǒng)的整體布局緊湊，冷卻效率高，對(duì)溫度的控制更加容易，其主要構(gòu)成部件有水泵、節(jié)溫器、散熱器、冷卻液、水套、水管和溫控器，各部件間協(xié)同工作，形成了完整的冷卻系統(tǒng)。在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，冷卻系統(tǒng)的溫度傳感器會(huì)對(duì)水溫進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)水溫上升到70 ℃時(shí)，控制單元會(huì)下達(dá)電壓指令給電子節(jié)溫器加熱執(zhí)行部件，執(zhí)行器通過(guò)打開(kāi)主閥門并關(guān)閉副閥門的方式來(lái)使冷卻系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。此時(shí)，冷卻系統(tǒng)處于大循環(huán)狀態(tài)，能夠快速地將發(fā)動(dòng)機(jī)的熱量帶走[1]。在該循環(huán)中，通過(guò)環(huán)繞在氣缸水套中的冷卻液的快速流動(dòng)，高溫冷卻液在散熱器中冷卻，冷卻后的冷卻液再次回到冷卻系統(tǒng)，確保發(fā)動(dòng)機(jī)始終在穩(wěn)定的溫度區(qū)間內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳工作溫度區(qū)間為80～95 ℃。發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2 發(fā)動(dòng)機(jī)水溫過(guò)高原因分析

發(fā)動(dòng)機(jī)水溫過(guò)高是指水箱和冷卻系統(tǒng)中的冷卻液溫度過(guò)高，俗稱“開(kāi)鍋”。冷卻液是冷卻系統(tǒng)中起到溫度傳遞作用的關(guān)鍵介質(zhì)，由水、防凍添加劑和防止金屬產(chǎn)生銹蝕的添加劑混合而成。當(dāng)冷卻液溫度過(guò)高時(shí)，冷卻液的流動(dòng)性變差，冷卻效果降低。如果冷卻系統(tǒng)中的冷卻液溫度過(guò)高，將無(wú)法對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行有效降溫，發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油黏度下降，其潤(rùn)滑效果也隨之降低，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)各零部件間的摩擦增大[2]。冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)異常，會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)溫度不斷上升，造成活塞、氣門等處于高速運(yùn)動(dòng)件出現(xiàn)變形，最終導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障。

2.1 冷卻液

汽車長(zhǎng)時(shí)間行駛，未及時(shí)更換冷卻液，冷卻液會(huì)出現(xiàn)變質(zhì)問(wèn)題，引發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫過(guò)高。與普通水不同，冷卻液具有防凍性、防蝕性及良好的熱傳導(dǎo)性。冷卻液在使用一段時(shí)間后，冷卻液中的添加劑會(huì)出現(xiàn)變質(zhì)，冷卻液的傳熱效率下降。冷卻液流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)受到高溫加熱，在冷卻系統(tǒng)中又未得到有效降溫，其冷卻效果會(huì)大幅降低，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)溫度持續(xù)上升，并最終造成發(fā)動(dòng)機(jī)因水溫過(guò)高出現(xiàn)故障。長(zhǎng)時(shí)間使用，冷卻液中的雜質(zhì)含量會(huì)增多，在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水水道外壁上形成水垢，影響冷卻液的傳熱效率，也會(huì)影響到水道的通暢性，導(dǎo)致冷卻液流速降低，熱傳導(dǎo)性能下降，造成發(fā)動(dòng)機(jī)故障。因此，定期對(duì)冷卻液進(jìn)行更換，保障冷卻系統(tǒng)的熱傳遞性能非常重要[3]。

2.2 散熱器

散熱器是對(duì)冷卻液進(jìn)行有效降溫和散熱的零部件，通過(guò)對(duì)流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液進(jìn)行降溫，可使冷卻液反復(fù)參與到冷卻系統(tǒng)的循環(huán)。散熱器通過(guò)散熱風(fēng)扇和汽車行駛時(shí)進(jìn)入進(jìn)氣格柵的空氣來(lái)進(jìn)行降溫，其構(gòu)成材料具有極佳的導(dǎo)熱性。但因與空氣長(zhǎng)期接觸，散熱器表面會(huì)被灰塵逐漸覆蓋，導(dǎo)致散熱器對(duì)冷卻液無(wú)法進(jìn)行有效降溫。此外，冷卻液的長(zhǎng)時(shí)間使用也會(huì)使散熱器水道內(nèi)壁形成水垢，使冷卻液無(wú)法將熱量傳遞到散熱器，降低了散熱器的散熱效果，導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障[4]。冷卻系統(tǒng)的工作循環(huán)如圖2所示。

圖2 冷卻系統(tǒng)工作循環(huán)示意圖

2.3 水泵

水泵是冷卻系統(tǒng)的重要零部件之一，通過(guò)對(duì)冷卻液進(jìn)行加壓，確保冷卻液在冷卻系統(tǒng)中的循環(huán)流動(dòng)，加速熱量散發(fā)。汽車在長(zhǎng)時(shí)間行駛后，水泵的傳動(dòng)裝置可能會(huì)出現(xiàn)磨損，導(dǎo)致水泵壓力不足，冷卻液流速下降，使冷卻系統(tǒng)工作效率降低。此外，在長(zhǎng)期使用后，水泵內(nèi)部如葉片等零部件也會(huì)磨損，葉片與水泵內(nèi)壁間隙增大，水泵壓力下降，無(wú)法對(duì)冷卻液進(jìn)行有效泵壓，使冷卻液流速減慢，導(dǎo)致無(wú)法對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行有效降溫。因此，應(yīng)按照水泵使用年限及時(shí)更換水泵，避免因水泵停止工作導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)過(guò)熱停機(jī)。

2.4 節(jié)溫器

在冷卻系統(tǒng)中，節(jié)溫器通過(guò)對(duì)冷卻液流動(dòng)路線及流量的調(diào)節(jié)控制，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在合適的溫度范圍內(nèi)工作。在正常情況下，溫度傳感器將高溫信號(hào)發(fā)送到節(jié)溫器控制單元，由控制單元給節(jié)溫器中的執(zhí)行器下達(dá)輸入電壓的指令。當(dāng)節(jié)溫器開(kāi)始工作時(shí)，冷卻系統(tǒng)的冷卻循環(huán)開(kāi)始運(yùn)行。節(jié)溫器的運(yùn)行狀況是調(diào)控冷卻液溫度的關(guān)鍵。如果節(jié)溫器出現(xiàn)了故障，無(wú)法調(diào)節(jié)節(jié)溫器的閥門開(kāi)度，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度會(huì)不受控制，冷卻系統(tǒng)將無(wú)法對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行有效降溫。

3 故障檢測(cè)與維修對(duì)策

3.1 檢測(cè)方法

對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和冷卻系統(tǒng)進(jìn)行故障檢測(cè)時(shí)，應(yīng)遵循先降溫后檢查的安全原則。在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)溫度降低后，采用先觀察后分析、由表及里、先易后難的檢查順序。首先觀察冷卻系統(tǒng)是否存在泄漏現(xiàn)象，如果出現(xiàn)冷卻液泄漏，則應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充冷卻液，并將汽車緩慢行駛至最近的維修站進(jìn)行檢修。如果沒(méi)有備用冷卻液，則需要呼叫拖車進(jìn)行救援，切不可駕駛車輛強(qiáng)行上路，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)因高溫而報(bào)廢。在冷卻液未出現(xiàn)泄漏的前提下，應(yīng)對(duì)散熱器進(jìn)行檢查。如果流經(jīng)散熱器的冷卻液已經(jīng)被有效降溫，則基本可以判斷是節(jié)溫器或水泵出現(xiàn)了問(wèn)題。如果冷卻液流經(jīng)散熱器卻沒(méi)有被有效降溫，則需要進(jìn)一步對(duì)散熱器進(jìn)行檢查[5]。此時(shí)，應(yīng)對(duì)散熱器進(jìn)行拆卸檢查，并對(duì)整個(gè)冷卻系統(tǒng)的工作狀況進(jìn)行全面在線檢測(cè)。

3.2 維修對(duì)策

當(dāng)發(fā)現(xiàn)冷卻液不足時(shí)，應(yīng)對(duì)水箱、水管、接頭等周圍零部件進(jìn)行檢查，確保這些零部件沒(méi)有出現(xiàn)冷卻液泄漏問(wèn)題，再進(jìn)行冷卻液補(bǔ)充。此外，應(yīng)將汽車送至專業(yè)維修點(diǎn)對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，在對(duì)冷卻系統(tǒng)中的各零部件進(jìn)行詳細(xì)的故障排查后，才能重新啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，確保車輛不會(huì)因?yàn)樾?wèn)題而出現(xiàn)重大事故。如果冷卻液并未減少，則應(yīng)根據(jù)最近一次更換冷卻液的時(shí)間來(lái)判斷冷卻液是否出現(xiàn)變質(zhì)，選用的冷卻液應(yīng)符合使用要求和標(biāo)準(zhǔn)，避免因冷卻液自帶雜質(zhì)對(duì)冷卻系統(tǒng)造成損壞。同時(shí)，在維修過(guò)程中，應(yīng)對(duì)散熱器進(jìn)行全面清理，保證散熱器正常工作。

當(dāng)冷卻系統(tǒng)遭受到物理?yè)p壞時(shí)，應(yīng)盡快將汽車送至專業(yè)維修點(diǎn)進(jìn)行檢修和測(cè)試，并更換符合使用要求和標(biāo)準(zhǔn)的零部件，確保冷卻系統(tǒng)能夠正常工作。

4 結(jié)語(yǔ)

冷卻系統(tǒng)是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作必不可少的，其正常運(yùn)轉(zhuǎn)可有效避免發(fā)動(dòng)機(jī)因高溫出現(xiàn)磨損。在汽車行駛過(guò)程中，如果出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫過(guò)高的情況，應(yīng)根據(jù)冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行故障檢測(cè)，并根據(jù)故障原因判斷采用何種維修方式。在對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行檢修時(shí)，應(yīng)充分了解冷卻系統(tǒng)的構(gòu)成和運(yùn)行原理，按照正確的檢測(cè)順序進(jìn)行故障排查，可采用與原系統(tǒng)相匹配的零部件進(jìn)行修復(fù)和替換，確保冷卻系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠正常運(yùn)行，保障汽車的行駛安全。