技師論文-汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)常見故障分析

摘要汽車發(fā)動機是一種將燃料燃燒的熱能轉變?yōu)闄C械能的機器，燃料在發(fā)動機內部燃燒時，溫度能到達2000℃～2800℃，而普遍鋼的熔點大致也就是1450℃左右，因此，為了保證發(fā)動機正常工作，發(fā)動機在工作中必須進行可靠的冷卻，使發(fā)動機始終保持在一個最正確的溫度狀況下工作。本文從發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的構造、工作原理出發(fā)，談談如何開展冷卻系的日常維護以及常見故障的診斷與關鍵詞：冷卻系工作原理故障排除

汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)常見故障分析前言發(fā)動機要想保持正常的工作狀態(tài)，工作溫度必須維持在一定的工作范圍內，如果發(fā)動機冷卻液溫度過低，燃油霧化不良，混合氣混合不均勻，燃油消耗增加，發(fā)動機功率下降。在低溫情況下，潤滑油因溫度低使其泵油能力變差，增加了機件的運動阻力；還會使缸壁的“冷激”效應增強，加劇缸壁和活塞的腐蝕和磨損。反之，發(fā)動機冷卻液溫度過高，發(fā)動機容易出現(xiàn)爆燃和早燃。高溫會使各個零件受熱膨脹過度，使原有的配合間隙發(fā)生變化，破壞了正常的工作狀態(tài)；過熱還會導致潤滑油的粘度下降甚至變質，破壞潤滑油膜，加劇發(fā)動機零件磨損，嚴重會導致拉缸、燒瓦抱軸等嚴重故障。冷卻液溫度過高還會使機件變形增加，非金屬件老化加快，造成漏水、漏油等故障。一、冷卻系統(tǒng)的作用與組成1.冷卻系統(tǒng)的作用冷卻系的作用就是對發(fā)動機進行冷卻，保持發(fā)動機在最適宜的溫度范圍內工作。圖1水冷卻系的組成2.冷卻系的分類根據(jù)所用冷卻介質不同，可分為風冷式和水冷式。目前汽車發(fā)動機廣泛使用水冷式發(fā)動機。3.冷卻系統(tǒng)的組成目前汽車發(fā)動機上采用強制循環(huán)式水冷卻系。它根本由風扇(有的裝風扇離合器或風扇電機)、水套、散熱器、百葉窗、節(jié)溫器、水管、水溫表和傳感器等組成，如圖1所示?！?〕散熱器散熱器〔有稱為水箱〕的作用是將水套出來的熱水自上而下或橫向分成許多小股并將其熱量散給周圍的空氣。為了集中風向，提高冷卻效果，散熱器后面還裝有風扇和導風圈?！?〕水泵水泵的作用是對冷卻水加壓，使之在冷卻系中循環(huán)流動。由于離心式水泵具有尺寸小，出水量大，結構簡單，損壞后不阻礙水在冷卻系中自然循環(huán)的特點，故為強制循環(huán)式冷卻系普遍采用。常見的水泵在機體外安裝與風扇同軸驅動，也有裝在機體內(內藏式)單獨驅動的?！?〕風扇風扇的作用是提高流經(jīng)散熱器的空氣流速和流量，以增強散熱器的散熱能力并冷卻發(fā)動機附件。風扇多裝在發(fā)動機與散熱器之間，與水泵同軸驅動，電動風扇裝在散熱器風扇支架上，由電機驅動。4.冷卻介質冷卻液水冷系使用的冷卻水最好是軟水，即含鹽分較少的水，如雨水、雪水、自來水等，否那么在水套和散熱器中易產(chǎn)生水垢，影響冷卻效果，造成發(fā)動機過熱。5．其他調節(jié)裝置〔1〕百葉窗的作用是在冷卻水溫度較低時改變吹過散熱器的空氣流量，從而控制冷卻強度。〔2〕風扇離合器風扇離合器安裝在風扇和水泵之間，根據(jù)發(fā)動機的溫度自動控制風扇的轉速，以到達改變通過散熱器的空氣流量的目的。這不僅能夠減少發(fā)動機的功率損失，節(jié)省燃油，而且能夠提高發(fā)動機的使用壽命，降低噪聲。〔3〕節(jié)溫器節(jié)溫器用來控制通過散熱器冷卻水的流量。節(jié)溫器裝在冷卻水循環(huán)的通路中，一般裝在氣缸蓋出水口處。目前，大多數(shù)汽車發(fā)動機采用蠟式節(jié)溫器。有些高級轎車采用電子控制節(jié)溫器，節(jié)溫器大小閥門的動作均由發(fā)動機電子控制單元控制電磁閥來控制冷卻水循環(huán)水路，如圖2所示。圖2電控節(jié)溫器的原理二、冷卻系統(tǒng)的常見故障分析1.冷卻液消耗異常故障診斷故障現(xiàn)象①冷卻液消耗過多，需經(jīng)常補充。②在停車位有水跡，停車后，明顯看到有冷卻液滴落到地面上。③有時候發(fā)現(xiàn)在油底殼內有水。故障原因冷卻系統(tǒng)是密封的，在正常情況下，不需要經(jīng)常補充冷卻液，否那么說明有冷卻液消耗異常故障。冷卻液消耗異常的主要原因是系統(tǒng)有泄漏。具體原因如下：①放水開關關閉不嚴。②水泵水封損壞。③氣缸體變形或裂紋。④散熱器泄漏。⑤氣缸襯墊燒蝕，冷卻液漏到外部或油底殼內。⑥系統(tǒng)管道老化泄漏或接頭松動泄漏。⑦缸體水堵不嚴。⑧濕式缸套阻水圈密封不良。故障診斷與排除冷卻液消耗異常應先檢查外部有無泄漏痕跡，采用追蹤尋源法找尋泄漏點，根據(jù)泄漏部位查明原因。如果外部無明顯的泄漏痕跡，應檢查潤滑油中是否有水，如有水滲入，可能是氣缸襯墊損壞、氣缸蓋或氣缸體有裂紋、濕式缸套阻水圈密封不良等造成。2.發(fā)動機過熱故障診斷故障現(xiàn)象①發(fā)動機運行過程中，水溫表指示超過最高值，或報警燈亮。②散熱器有“開鍋”現(xiàn)象。③發(fā)動機動力下降，加速不良。④汽油機易爆燃和早燃，柴油機易工作粗暴。故障原因①系統(tǒng)內缺水。風扇皮帶打滑或斷裂。②水泵葉輪損傷或水泵軸與葉輪松脫③節(jié)溫器失效。散熱器內部堵塞或外部堵塞。缺機油。④系統(tǒng)內水垢過多。電控風扇溫控開關損壞或風扇電機燒壞。⑤風扇離合器失效。點火過早或過晚。⑥混合氣過濃或過稀。冷卻液溫度傳感器損壞。⑦氣缸襯墊燒穿。水溫表失準。⑧散熱器回水管凹癟或凍堵。燃燒室積炭嚴重。故障診斷假設發(fā)動機突然過熱，一般為風扇突然不轉、節(jié)溫器失效、水泵失效或冷卻液嚴重泄漏所致。假設發(fā)動機經(jīng)常過熱，一般為冷卻系冷卻強度下降或發(fā)動機傳熱過多，診斷流程如圖3所示。圖3發(fā)動機過熱診斷流程3.發(fā)動機溫度過低〔過冷〕故障診斷故障現(xiàn)象汽車經(jīng)長時間行駛或發(fā)動機經(jīng)長時間工作，冷卻液的溫度表長時間指示在正常溫度以下；發(fā)動機動力缺乏，加速無力。故障原因發(fā)動機溫度過低，通常是自然因素的影響或冷卻系冷卻強度調節(jié)裝置失效所致。具體原因如下：①在冬季沒采取保溫措施，或保溫不良。②用發(fā)動機冷卻液取暖用量過大。③發(fā)動機下的擋風板失落或變形嚴重。④風扇離合器結合過早。⑤節(jié)溫器忘裝或失效。⑥電控風扇溫控開關失效，觸點粘住。⑦水溫傳感器損壞或信號不準。⑧水溫表失準。故障診斷冬季行車，在水溫表和水溫傳感器技術狀況完好的情況下，發(fā)動機達不到正常工作溫度，診斷流程如圖4所示。三、案例分析 1.故障現(xiàn)象圖4發(fā)動機過低診斷流程一臺豐田1HZ小客車，車輛使用了8年，行駛里程在12萬公里左右。在夏季，氣溫30℃以上使用時發(fā)現(xiàn)發(fā)動機水溫高出正常值(正常水溫70～80℃)，尤其使用空調或爬坡慢行時，出現(xiàn)以①發(fā)動機的負荷明顯增大時，出現(xiàn)冷卻水溫升至95℃以上，甚至“開鍋”②發(fā)動機輸出功率明顯下降，車輛不能正常行駛，而且持續(xù)時間長，還會出現(xiàn)當關閉電源開關熄火后，也不能停止發(fā)動機工作的現(xiàn)象。2.故障原因分析及排除這臺車的故障，正是由于發(fā)動機的工作溫度過高，造成了發(fā)動機氣缸的混合氣體積膨脹，使發(fā)動機功率下降，直接影響了車輛的正常行駛；由于長時間高溫，造成發(fā)動機氣缸內溫度很高，這時進入氣缸內的可燃混合氣在無電火花的情況下仍然不能停轉。根據(jù)冷卻系構造和原理分析，圍繞著冷卻系水溫高的這一問題，對逐個可能產(chǎn)生的原因進行檢查分析，對可能會發(fā)生故障的部位采取先易后難的方法進行檢查。①先從外表檢查，包括散熱器、水泵、氣缸體、暖風機水箱、水管，以及橡膠軟管和放水開關等，觀察其是否有漏水，檢查水泵皮帶是否太松，風扇葉片是否有損爛。經(jīng)外表檢查，沒有發(fā)現(xiàn)漏水部位，水泵皮帶處沒有過松打滑的現(xiàn)象，風扇葉也沒有變形損壞。②檢查節(jié)溫器有否工作不良導致冷卻水的水量循環(huán)缺乏，把節(jié)溫器拆下來，將節(jié)溫器放在裝有水的鐵盤上，然后加熱，同時把玻璃溫度計放在水中測試，觀察溫度計上的讀數(shù)與節(jié)溫氣額定開啟溫度是否相符，升程是否在95℃時＞8mm。結果當溫度計讀數(shù)為90℃時節(jié)溫器才開始張開工作，比額定開啟溫度82℃高了8③對空調冷凝器進行淋水降溫，檢查水溫，雖有好轉，但效果仍然不明顯，說明與冷凝器散熱情況關系不大。④重新檢查調整供油系和點火系，結果也收效不大，說明水溫過高的現(xiàn)象，主要不是以上的情況所致。⑤再次起動發(fā)動機，開大空調制冷，控制發(fā)動機轉速，以低速直升到高速運轉來觀察此時冷卻風扇的轉速，在發(fā)動機冷卻水溫度超過90℃由此可見，水溫高是硅油風扇離合器損壞造成風扇工作不良所致。于是更換了風扇離合器，更換后，風扇的轉速能隨著溫度的升高而加快轉動，噪音明顯增大，在水溫到達95℃⑥通過使用清洗水垢的清洗劑來清洗散熱器和缸體、缸蓋的水套，將清洗劑加注到冷卻水中，經(jīng)過運轉發(fā)動機后，再浸泡8h，放出清洗液，發(fā)現(xiàn)液體內有不少污垢，證明是散熱器、氣缸、氣缸蓋水套內的沉積水垢過多。經(jīng)以上修復后試驗，水溫明顯下降，此車在夏季和負荷增大時，再未出現(xiàn)水溫高的情況。車輛回復正常技術狀況。

參考文獻1．趙英勛主編．汽車檢測與診斷技術．北京：機械工業(yè)出版社,20082．蔡興旺主編．