發(fā)動機電子調(diào)節(jié)冷卻系統(tǒng)剖析

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)進行分析研究，使讀者更全面了解和掌握發(fā)動機冷卻系統(tǒng)新技術(shù)。

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

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

發(fā)動機冷卻系統(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)動機工作時對溫度進行合理地調(diào)節(jié)與控制，使發(fā)動機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)動機冷卻系統(tǒng)為保證發(fā)動機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)動機冷啟動后，溫度較低的冷卻液不會將節(jié)溫器打開，此時冷卻液只經(jīng)過水泵在發(fā)動機的水道中進行循環(huán)，目的是使發(fā)動機盡快達到正常的工作溫度，等發(fā)動機溫度上升，冷卻液溫度達到節(jié)溫器設(shè)定值（一般為80度）時，節(jié)溫器閥門打開，冷卻液進行正常循環(huán)（大循環(huán)），這時冷卻液從發(fā)動機水道中流出，經(jīng)過車頭位置的散熱器，進行散熱，水泵再將散熱冷卻后的冷卻液送人發(fā)動機進行冷卻循環(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，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)動機盡快熱機，達正常工作溫度。當(dāng)溫度逐漸升高時，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到110℃時，冷卻系統(tǒng)大循環(huán)才打開運行，使冷卻液溫度有效控制在95℃和110℃范圍中。此時發(fā)動機冷卻系統(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行設(shè)計調(diào)校。

發(fā)動機全負(fù)荷運轉(zhuǎn)時，控制單元根據(jù)傳感器信號得出的計算值對溫度調(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打開大循環(huán)，使冷卻液流經(jīng)散熱器進行散熱（節(jié)溫器調(diào)節(jié)范圍85～95℃）。因此，控制單元進行調(diào)節(jié)干預(yù)時，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)動機的控制單元J361內(nèi)部功能已經(jīng)得到擴展，不僅控制噴油和點火，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)動機控制單元中共存儲了2個特性曲線圖，一個是由G28和G70提供的負(fù)荷信號；另一個是由車速和進氣溫度提供的負(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)動機運行過程中，發(fā)動機控制單元在特性曲線圖中調(diào)取與發(fā)動機工況匹配的規(guī)定溫度值與實際溫度值進行對比，從而得出是否為電子節(jié)溫器F265加載電壓。同時發(fā)動機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)；如果其中一個溫度超出極限，風(fēng)扇2擋被激活；如果兩個傳感器都損壞，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)動機的冷卻系統(tǒng)是保持發(fā)動機正常工作的重要系統(tǒng)之一，如果發(fā)動機冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障，就會引起發(fā)動機其他部件的損壞，使發(fā)動機的整體工作能力受到影響，如果發(fā)動機冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障，如何進行診斷排除呢？本文以一案例對裝配有電子調(diào)節(jié)的冷卻系統(tǒng)進行剖析。

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

故障現(xiàn)象：發(fā)動機長時間低溫，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，先進行外觀檢查，管路完好，冷卻液液位正常，因為該車?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，進入發(fā)動機01，查詢故障，顯示無故障碼。發(fā)動機進行怠速運轉(zhuǎn)，進入數(shù)據(jù)流選項，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)的溫度同時上升；且水溫到80℃時風(fēng)扇1擋就開始運轉(zhuǎn)。而如果系統(tǒng)的正常情況下，冷卻液溫度63℃時，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。

為了驗證分析結(jié)果，接著進行路試，在行駛中繼續(xù)觀察兩個溫度數(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℃。汽車運行時，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。行駛時由于迎面風(fēng)的冷卻作用，水溫則更低。因為所有的電器元件及線路都沒有電氣故障，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)動機高速運轉(zhuǎn)，發(fā)動機水溫很快上升，當(dāng)達到85℃，大循環(huán)閥門打開，散熱器溫度逐漸升高。當(dāng)冷卻液溫度達到95℃，電子風(fēng)扇運轉(zhuǎn)，冷卻系統(tǒng)工作一切正常。

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