汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)故障診斷及維修關(guān)鍵技術(shù)研究

張偉旗

(江西銅業(yè)集團(tuán)銅材有限公司，江西貴溪 335424)

汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)故障診斷及維修關(guān)鍵技術(shù)研究

張偉旗

(江西銅業(yè)集團(tuán)銅材有限公司，江西貴溪 335424)

在研究汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)功用及主要工作特點(diǎn)的前提下，通過(guò)系統(tǒng)分析冷卻系統(tǒng)故障影響因素及主要表現(xiàn)形式，提出了相應(yīng)的冷卻系統(tǒng)故障診斷及維修關(guān)鍵技術(shù)措施，可保證發(fā)動(dòng)機(jī)在最適宜的溫度下工作，充分發(fā)揮性能更好地保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)，能大幅提升發(fā)動(dòng)機(jī)功率和工效，降低系統(tǒng)故障率，提高車(chē)輛可開(kāi)動(dòng)率，安全節(jié)能省油，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命。

汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)；故障診斷及維修；關(guān)鍵技術(shù)保證

0 引言

現(xiàn)代車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)更緊湊、比功率更大、功能更強(qiáng)大，既要滿足不斷提高輸出功率的需求，又要合理調(diào)節(jié)與控制發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度，保證其各部件在最適宜的溫度下工作，以獲得理想的動(dòng)力輸出及良好的燃油經(jīng)濟(jì)性。而汽車(chē)故障多半來(lái)源于發(fā)動(dòng)機(jī)，且冷卻系統(tǒng)故障約占發(fā)動(dòng)機(jī)故障的50%，對(duì)車(chē)輛的安全可靠性、燃油經(jīng)濟(jì)性、完好率、可開(kāi)動(dòng)率及壽命影響極大。隨著汽車(chē)排放控制技術(shù)的不斷提高，排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)苛，保障發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)安全、高效、可靠、經(jīng)濟(jì)，已成為進(jìn)一步提升發(fā)動(dòng)機(jī)功率、工作效率及燃油經(jīng)濟(jì)性必須突破的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱時(shí)，會(huì)降低充氣系數(shù)，使燃燒不正常，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，早燃和爆燃的傾向加大，也會(huì)使?jié)櫥宛ざ茸冃?、油膜破裂，零件磨損和損壞加劇，工作效率低下，嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、可靠性及經(jīng)濟(jì)性。發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)冷時(shí)，進(jìn)入氣缸的混合氣或空氣溫度太低，會(huì)使混合氣的形成和燃燒惡化，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，油耗增加，且潤(rùn)滑油過(guò)冷黏度太大，會(huì)使零件磨損劇增。而隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的老化，發(fā)動(dòng)機(jī)故障和問(wèn)題凸顯，若發(fā)現(xiàn)和處理不及時(shí)，則安全隱患極大。因而針對(duì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)故障診斷及維修技術(shù)進(jìn)行深入的研究，十分必要。

1 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

1.1 主要設(shè)計(jì)原理

傳統(tǒng)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)僅是可靠地保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)、降低排放及改善燃料經(jīng)濟(jì)性。而先進(jìn)的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)則采用系統(tǒng)化、模塊化的設(shè)計(jì)方法，其綜合考量的影響主因是發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的摩擦損失，冷卻系統(tǒng)水泵的功率，燃燒室溫度、充量密度、充量溫度等燃燒邊界條件等，既能可靠地保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)、降低排放及改善燃料經(jīng)濟(jì)性，又可保證發(fā)動(dòng)機(jī)在最適宜的溫度下工作，有效地提高發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率?，F(xiàn)代汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)常見(jiàn)冷卻方式可分為水冷卻和風(fēng)冷卻。目前以采用封閉式強(qiáng)制循環(huán)水冷系統(tǒng)居多，僅有少數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)采用風(fēng)冷系統(tǒng)；一些高速跑車(chē)則同時(shí)采用水冷系統(tǒng)和風(fēng)冷系統(tǒng)來(lái)提高冷卻系統(tǒng)的冷卻性能。水冷卻系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)原理是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體達(dá)到一定的溫度時(shí)，節(jié)溫器打開(kāi)，作為傳熱介質(zhì)的冷卻液不斷地循環(huán)流動(dòng)，從發(fā)動(dòng)機(jī)水套中吸收多余的熱量，并在水泵的驅(qū)動(dòng)下流經(jīng)散熱器，將熱量散發(fā)至大氣中，冷卻降溫后再返回發(fā)動(dòng)機(jī)，達(dá)到冷卻缸體的目的。

汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)水冷系統(tǒng)冷卻液的循環(huán)方式、路線會(huì)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度的改變而改變，冷卻液不經(jīng)散熱器散熱，僅在引擎內(nèi)循環(huán)，可使發(fā)動(dòng)機(jī)溫度迅速升高的循環(huán)方式稱為“小”循環(huán)。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度大于80 ℃時(shí)，節(jié)溫器將關(guān)閉直接通往水泵的“小”循環(huán)通路，從缸蓋水套流出的冷卻液全部流入散熱器，散熱后的冷卻液在水泵抽吸下，重新回至缸體水套進(jìn)行循環(huán)。在引擎和散熱器(水箱)之間循環(huán)散熱，使冷卻液迅速降溫，可避免發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱的循環(huán)方式稱為“大”循環(huán)。而冷卻液的“大”、“小”循環(huán)由節(jié)溫器根據(jù)冷卻液的溫度來(lái)控制；冷卻液的流量由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)控制；散熱風(fēng)扇則根據(jù)冷卻液的溫度和負(fù)荷來(lái)控制。

汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)冷系統(tǒng)可分為強(qiáng)制風(fēng)冷式和自然風(fēng)冷式兩種。強(qiáng)制風(fēng)冷式是發(fā)動(dòng)機(jī)自身帶動(dòng)風(fēng)扇，提高流經(jīng)散熱片處的氣流速度和流量，經(jīng)過(guò)導(dǎo)風(fēng)扇的合理分配，對(duì)缸體、缸蓋及缸套等進(jìn)行可靠的冷卻，對(duì)保證發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度最為有利；而自然風(fēng)冷式則是利用機(jī)械運(yùn)動(dòng)中迎面吹進(jìn)的氣流來(lái)直接冷卻缸體、缸蓋及缸套等，其氣缸體和氣缸蓋通常由傳熱性能較好的鋁合金鑄成，各缸皆分開(kāi)制造，氣缸體和氣缸蓋表面均設(shè)有很多散熱片，且與氣缸體和氣缸蓋鑄成一體，可擴(kuò)大散熱面積，有利于提高冷卻效果。

1.2 主要結(jié)構(gòu)功用

發(fā)動(dòng)機(jī)水冷系統(tǒng)主要由散熱器、副水箱、節(jié)溫器、冷卻液泵、風(fēng)扇、冷卻水套、冷卻液、管路接頭等部分組成。其中散熱器即水箱由上水室、散熱器芯、下水室等組成，它裝在發(fā)動(dòng)機(jī)前的車(chē)架橫梁上，利用風(fēng)扇的強(qiáng)大抽吸，使散熱器的空氣流量和流速增大，加速水的冷卻，可降溫10～15 ℃；副水箱用于承接、補(bǔ)充散熱器內(nèi)的冷卻液；節(jié)溫器裝在缸蓋出水管出口處，可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷大小和冷卻液溫度高低自動(dòng)改變冷卻液的循環(huán)流動(dòng)路線、流量及范圍，調(diào)節(jié)冷卻強(qiáng)度。

車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)多采用離心式水泵，主要由殼體、葉輪、皮帶輪、泵軸、軸承及水封裝置等構(gòu)成，可對(duì)冷卻水加壓，加速冷卻水的循環(huán)流動(dòng)，保證冷卻系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠；冷卻風(fēng)扇設(shè)于散熱器后且與水泵同軸，可與散熱器配合工作，增加散熱效果，它利用強(qiáng)大抽吸使空氣流沿軸向由前向后流動(dòng)，加速冷卻流經(jīng)散熱器芯的冷卻水；水套是發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的冷卻液通道；冷卻強(qiáng)度調(diào)節(jié)裝置可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)不同的工況及使用條件，通過(guò)改變散熱器的空氣流量或冷卻液的循環(huán)流量、范圍兩種調(diào)節(jié)方式，改變冷卻強(qiáng)度即散熱能力，可保證發(fā)動(dòng)機(jī)常在最有利的溫度狀態(tài)下工作；常用典型冷卻液由水、乙二醇及各種添加劑組成，要求防凍、防沸、防銹、長(zhǎng)效、環(huán)保，為防止氣缸體、氣缸蓋或散熱器等機(jī)件在嚴(yán)寒季節(jié)脹裂，可適量加入甘醇、甘油、酒精等配制成防凍液，以降低冷卻液的冰點(diǎn)。

水冷卻系統(tǒng)主要功用是使發(fā)動(dòng)機(jī)在所有工況下皆保持在最適宜的溫度范圍內(nèi)，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率、減小發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損及燃油消耗。該系統(tǒng)可冷卻高溫工況下運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)零件，強(qiáng)制將發(fā)動(dòng)機(jī)吸收的過(guò)多熱量及時(shí)散走，防止發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱和冬季發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)冷；發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)后，該系統(tǒng)還能保證發(fā)動(dòng)機(jī)迅速升溫，盡快達(dá)到正常的工作溫度。

1.3 主要工作特點(diǎn)

冷卻系統(tǒng)主要通過(guò)熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射等方式傳熱，故循環(huán)冷卻液量、冷卻空氣流量、冷卻液道結(jié)構(gòu)及散熱效率是影響燃燒、提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率的主因。水冷系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：布置緊湊、工作可靠、冷卻效果好、不受環(huán)境影響、噪聲小、使用便利；主要缺點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障率高、功率損耗大、維修復(fù)雜、制造成本高。而風(fēng)冷系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、零件少、質(zhì)量輕，環(huán)境適應(yīng)性好，故障率低，無(wú)須特殊保養(yǎng)，使用維修便利、功率利用率高、制造成本低，冷起動(dòng)后暖機(jī)時(shí)間短，無(wú)結(jié)垢、漏水、冰凍故障等；主要缺點(diǎn)是：對(duì)材質(zhì)要求高、熱負(fù)荷高、冷卻不夠均勻、可靠性差及工作噪聲大等。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)故障診斷及維修關(guān)鍵技術(shù)

2.1 冷卻液滲漏或消耗異常

2.1.1 冷卻液滲漏

該故障主要表現(xiàn)為冷卻液消耗量過(guò)大，需常加注冷卻液。冷卻液滲漏主要有外滲和內(nèi)滲兩種形式。冷卻液外滲易滴落在地上，便于及時(shí)查找排除，危害不大；而內(nèi)滲難以發(fā)現(xiàn)，后果嚴(yán)重，甚至造成因缺水而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱的危險(xiǎn)。正常工況下，由于冷卻系統(tǒng)密封良好，無(wú)須經(jīng)常添加冷卻液，否則判斷為冷卻液消耗異常故障，其故障主因是冷卻液泄漏。判斷該故障可從外表觀察入手，檢查冷卻系統(tǒng)各部分是否有明顯的水跡或滲漏，正常工況下，若年加注冷卻液超過(guò)4次，說(shuō)明系統(tǒng)也存在滲漏或其他故障，必須到特約售后服務(wù)中心檢查。

散熱器或汽缸墊損壞滲漏時(shí)，應(yīng)及時(shí)修復(fù)損壞的散熱器或汽缸墊，無(wú)法修復(fù)者應(yīng)予以更換；散熱器蓋故障時(shí)，需測(cè)定其限壓閥壓力，修復(fù)故障散熱器蓋或更換新件；散熱器軟管損壞、卡箍松曠或滲漏時(shí)，應(yīng)更換損壞的軟管，緊固軟管卡箍；氣缸蓋螺栓松動(dòng)時(shí)，需按規(guī)定力矩?cái)Q緊氣缸蓋螺栓；進(jìn)氣歧管、爆震傳感器襯墊、加熱器芯滲漏時(shí)，應(yīng)更換損壞的襯墊，按規(guī)定力矩?cái)Q緊螺紋；要定期檢查冷卻液膠管表面是否有老化變形、砂眼或裂痕等現(xiàn)象，管路或接頭滲漏時(shí)，需修復(fù)或更換損壞的膠管，更換接頭密封圈和損壞接頭，按規(guī)定力矩?cái)Q緊接頭。

發(fā)動(dòng)機(jī)本體密封不良時(shí)，也會(huì)引起滲漏，如襯墊損壞或連續(xù)松曠，水泵水封嚴(yán)重磨損、脹大變形，彈簧壓力不足、折斷，濕式缸套氣蝕小孔、缸體裂紋、缸套水封破損等，后三者既能引起發(fā)動(dòng)機(jī)高溫，又會(huì)因冷卻液漏進(jìn)油底殼，使?jié)櫥妥冑|(zhì)，且與機(jī)油混合形成油淤，引起潤(rùn)滑失效，粘結(jié)活塞環(huán)和氣門(mén)，導(dǎo)致燒瓦、抱軸等嚴(yán)重事故。必須更換損壞的襯墊、水封，按規(guī)定力矩?cái)Q緊螺栓；應(yīng)拔出機(jī)油尺，若未添加機(jī)油，但油底殼油面會(huì)自行升高，且潤(rùn)滑油呈白色，則表明冷卻液已漏進(jìn)曲軸箱，需排查漏油部位且予以修復(fù)，再更換新的機(jī)油。

2.1.2 冷卻液消耗異常

該故障主要表現(xiàn)為發(fā)動(dòng)機(jī)漏水，冷卻液液面下降過(guò)快，需頻繁添加冷卻液。冷卻系統(tǒng)外滲故障主因是散熱器損壞、冷卻液泵密封不良、管路接頭松動(dòng)或損壞等；冷卻系統(tǒng)內(nèi)滲故障主因是氣缸墊損壞、氣缸蓋翹曲、缸體缸蓋水套破裂或缸蓋螺栓松動(dòng)等。自動(dòng)液位報(bào)警器報(bào)警時(shí)，應(yīng)排除冷卻液泄漏原因，按規(guī)定牌號(hào)加足冷卻液；冷卻系統(tǒng)溢水時(shí)，需排查節(jié)溫器的技術(shù)狀況；冷卻系統(tǒng)滲漏時(shí)，應(yīng)先排查機(jī)體、水泵、散熱器及各水管連接處是否滲出冷卻液，再利用熒光檢漏儀檢測(cè)，必要時(shí)加壓檢查并維修；應(yīng)拔出機(jī)油尺，若冷卻液泄漏進(jìn)機(jī)油時(shí)，需檢修發(fā)動(dòng)機(jī)；發(fā)動(dòng)機(jī)行駛無(wú)力、排白煙，散熱器有氣泡，機(jī)油液面升高且呈乳白色時(shí)，說(shuō)明冷卻系存在內(nèi)滲，必須拆檢缸蓋、缸體及缸墊[1]。

2.2 冷卻液溫度過(guò)高或陡升

2.2.1 冷卻液溫度過(guò)高

該故障主要表現(xiàn)為冷卻液溫度報(bào)警燈閃爍，冷卻液溫度大于100 ℃，散熱器加水口排出大量水蒸氣，且伴有散熱器“開(kāi)鍋”、機(jī)體溫度過(guò)高、行車(chē)無(wú)力、突爆、早燃或熄火困難等。節(jié)溫器堵塞、卡死或失效時(shí)，需修復(fù)或更換節(jié)溫器；發(fā)動(dòng)機(jī)剛起動(dòng)時(shí)，若水溫上升速度較快，說(shuō)明節(jié)溫器損壞，使發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱，應(yīng)更換新件；散熱器外部沾有泥污或碰撞變形時(shí)，皆會(huì)影響風(fēng)量流通，使冷卻液溫度過(guò)高，必要時(shí)清洗或修復(fù)[2]；散熱器或氣缸體水套積垢嚴(yán)重堵塞時(shí)，需清除水垢，并選用經(jīng)軟化處理的冷卻液；散熱器風(fēng)扇或雙溫?zé)崦糸_(kāi)關(guān)故障時(shí)，應(yīng)修復(fù)或更換新件；風(fēng)扇皮帶過(guò)緊易損壞軸承，過(guò)松影響水循環(huán)、加劇磨損，需適當(dāng)調(diào)整；冷卻系統(tǒng)壓力過(guò)高時(shí)，應(yīng)將冷卻系統(tǒng)壓力降至正常范圍；冷卻液泵嚴(yán)重堵塞或損壞時(shí)，需修復(fù)或更換新泵；而非冷卻系統(tǒng)故障引起發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱時(shí)，要先排查故障原因，再予以排除。

若以上檢查均正常，說(shuō)明冷卻液過(guò)熱是因燃燒室內(nèi)積碳過(guò)多而引起，需解體查明，并清除積碳；發(fā)動(dòng)機(jī)常在工作粗暴的條件下作業(yè)，必須查明工作粗暴的原因，進(jìn)行有針對(duì)性的排除；寒冬季節(jié)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)水溫突然升高時(shí)，多半是由于散熱器下水室的冷卻水冰凍所致，要及時(shí)加熱解決。

2.2.2 冷卻液溫度陡升

該故障主要表現(xiàn)為發(fā)動(dòng)機(jī)突然過(guò)熱，動(dòng)力明顯下降。節(jié)溫器損壞，冷卻液無(wú)法進(jìn)行大循環(huán)，導(dǎo)致水溫迅速攀升或散熱器“開(kāi)鍋”時(shí)，必須更換節(jié)溫器；汽缸墊被沖壞、缸體或缸蓋有裂紋，使高壓氣體竄入冷卻系統(tǒng)，引起冷卻液產(chǎn)生沸騰假象時(shí)，應(yīng)更換汽缸墊，修復(fù)、更換氣缸體或氣缸蓋；發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作時(shí)，用手撥動(dòng)風(fēng)扇葉片，若能撥動(dòng)風(fēng)扇滑轉(zhuǎn)，說(shuō)明風(fēng)扇皮帶過(guò)松引起散熱不良，應(yīng)重新調(diào)整張緊輪，更換斷裂的皮帶；自動(dòng)調(diào)速的風(fēng)扇離合器失靈或損壞，無(wú)法調(diào)速時(shí)，需修復(fù)或更換新件；水泵不工作或冷卻系統(tǒng)嚴(yán)重泄漏，使散熱器水溫低而發(fā)動(dòng)機(jī)溫度高或兩者溫差不大時(shí)，應(yīng)拆檢、修復(fù)或更換水泵，排查并修復(fù)冷卻系統(tǒng)泄漏處等。

2.3 冷卻液溫度過(guò)低

該故障主要表現(xiàn)為冷卻液溫度小于75 ℃，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足，油耗增加。其故障主因是節(jié)溫器失效、卡在全開(kāi)位置，冷卻液在低溫狀態(tài)下也進(jìn)行大循環(huán)；散熱器風(fēng)扇電機(jī)故障或低擋運(yùn)轉(zhuǎn)；冷卻液溫度表或溫度傳感器失效；環(huán)境溫度低且逆風(fēng)行駛等。冷車(chē)起動(dòng)后，應(yīng)打開(kāi)水箱蓋，使發(fā)動(dòng)機(jī)加速，若水流速度很快且流量大，說(shuō)明漏裝節(jié)溫器或閥門(mén)粘結(jié)不能閉合，需加裝或更換節(jié)溫器；冷卻液溫度偏低，觸摸散熱器感覺(jué)燙手，測(cè)量水溫正常時(shí)，說(shuō)明冷卻液溫度表或溫度傳感器故障，指示有誤，應(yīng)修復(fù)或更換新件；嚴(yán)寒季節(jié)，要檢查百葉窗是否關(guān)閉自如或未裝保溫罩，節(jié)溫器主閥是否常開(kāi)，且采取車(chē)身保暖措施；風(fēng)扇離合器接合太早或溫控開(kāi)關(guān)閉合太早時(shí)，應(yīng)檢修、更換風(fēng)扇離合器或溫控開(kāi)關(guān)；冷車(chē)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，若電動(dòng)風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)，說(shuō)明溫控開(kāi)關(guān)失靈，必須更換。

2.4 冷卻液升溫緩慢

該故障主要表現(xiàn)為發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，機(jī)體溫度上升過(guò)慢，冷卻液溫度長(zhǎng)時(shí)間達(dá)不到80～90 ℃正常位置。特別是嚴(yán)寒季節(jié)，發(fā)動(dòng)機(jī)易處于低溫狀態(tài)工作，零部件磨損加劇。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，機(jī)體溫度超過(guò)80 ℃，用手觸摸燙手，若溫度難以上升，則可判斷發(fā)動(dòng)機(jī)升溫緩慢。冷卻液溫度表或冷卻液溫度感應(yīng)塞損壞時(shí)，應(yīng)修復(fù)或更換新件；節(jié)溫器閥門(mén)粘結(jié)無(wú)法閉合，導(dǎo)致冷卻液進(jìn)行低溫大循環(huán)，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度難以升高時(shí)，必須修復(fù)節(jié)溫器閥門(mén)或更換備件。

2.5 散熱器滲漏、淤塞

該故障主要表現(xiàn)為散熱器滲水或漏水明顯；冷卻液消耗異常；發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱，散熱器易“開(kāi)鍋”。用密封試驗(yàn)器直觀檢查散熱器滲漏時(shí)，先加滿冷卻液，封閉散熱器蓋、進(jìn)出水閥口，用試驗(yàn)器皮管連接散熱器放水口，打開(kāi)放氣閥，手捏橡皮球加壓，若壓力表讀數(shù)下降，說(shuō)明散熱器滲漏，應(yīng)標(biāo)記好以便維修；用壓縮空氣法檢查散熱器滲漏時(shí)，先用膨脹式橡皮塞密封散熱器進(jìn)、出水管口，再將散熱器放至水池中，在橡皮塞上的軟管中通入壓縮空氣，若散熱器在水中多處冒氣泡，表明散熱器嚴(yán)重腐蝕；若僅某處冒氣泡，說(shuō)明該處損壞，可標(biāo)記好以便焊補(bǔ)。

散熱器外表裂紋或滲漏，上下水室腐蝕較輕時(shí)，宜采用鍍錫法修理；散熱器芯底板、冷卻管焊縫脫離而滲漏時(shí)，應(yīng)清除干凈損壞或脫焊之處，加熱焊處周?chē)?，采用焊烙鐵烙補(bǔ)法修理，即用電或火烙鐵直接焊接或焊補(bǔ)；少數(shù)散熱器冷卻管損壞時(shí)，除補(bǔ)焊法外，還可采用接管法修理；散熱器軟管凹痕或破裂時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換；因水箱儲(chǔ)水量有限，散熱器芯管損壞漏水時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)因缺冷卻水而過(guò)熱，當(dāng)散熱管堵塞時(shí)則更嚴(yán)重，冷卻水不能循環(huán)流動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)易過(guò)熱，應(yīng)檢查散熱器內(nèi)水垢厚度或堵塞情況，必要時(shí)疏通；散熱器內(nèi)外及芯管皆損壞時(shí)，必須換管。

2.6 節(jié)溫器損壞

該故障主要表現(xiàn)為節(jié)溫器開(kāi)啟不靈活或無(wú)法開(kāi)啟。節(jié)溫器損壞時(shí)，冷卻水則不能通過(guò)大循環(huán)流經(jīng)散熱器散熱，造成冷卻水溫高[3]；節(jié)溫器損壞在關(guān)閉狀態(tài)無(wú)法打開(kāi)，或節(jié)溫器裝反導(dǎo)致節(jié)溫器閥門(mén)不能打開(kāi)，冷卻液只能進(jìn)行小循環(huán)；節(jié)溫器堵塞、卡死或失效時(shí)，應(yīng)修復(fù)或更換新件；節(jié)溫器漏裝或閥門(mén)粘結(jié)不能閉合時(shí)，需加裝或更換節(jié)溫器。節(jié)溫器損壞可采用簡(jiǎn)易判斷法，即將節(jié)溫器浸入70 ℃左右的熱水中，閥門(mén)若開(kāi)始開(kāi)啟，再放進(jìn)80 ℃的熱水中能完全開(kāi)啟，說(shuō)明節(jié)溫器正常，否則為失靈，應(yīng)及時(shí)更換[4]。

2.7 冷卻風(fēng)扇故障

該故障主要表現(xiàn)為發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱或升溫慢。其故障主因是風(fēng)扇因油污打滑或皮帶松弛，葉片變形，風(fēng)扇離合器、溫控開(kāi)關(guān)或電動(dòng)機(jī)損壞等。風(fēng)扇轉(zhuǎn)速慢故障主因是驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障、控制電路產(chǎn)生附加電阻，應(yīng)更換電機(jī)、檢修電路；風(fēng)扇不轉(zhuǎn)故障主因是驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障、控制電路斷路，需更換電機(jī)、檢修電路；風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)不準(zhǔn)故障主因是風(fēng)扇控制電路故障，應(yīng)檢修風(fēng)扇控制電路。風(fēng)扇離合器故障簡(jiǎn)易檢測(cè)方法是高溫時(shí)熄火，用手撥動(dòng)風(fēng)扇，感覺(jué)不費(fèi)力，需檢修。

2.8 氣缸體裂紋或氣缸墊泄漏

氣缸體裂紋故障主要表現(xiàn)為發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱、冷卻水進(jìn)入潤(rùn)滑系統(tǒng)。其故障主因是材料腐蝕、修理時(shí)不規(guī)范操作，必須更換發(fā)動(dòng)機(jī)缸體；氣缸墊泄漏故障主要表現(xiàn)為發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱、冷卻水進(jìn)入潤(rùn)滑系統(tǒng)，其故障原因是氣缸體或氣缸蓋翹曲、氣缸墊老化、氣缸墊裝配錯(cuò)誤等，應(yīng)酌情進(jìn)行修理或更換發(fā)動(dòng)機(jī)缸體及缸蓋、更換氣缸墊。

2.9 水泵故障

水泵泵水能力下降故障主要表現(xiàn)為發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱，故障主因是水泵葉片腐蝕、結(jié)構(gòu)性堵塞等，應(yīng)疏通或更換水泵；水泵泄漏故障主要表現(xiàn)為冷卻液減少、發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱，故障主因是密封件老化、殼體腐蝕等，應(yīng)更換水泵。軸頸嚴(yán)重磨損或軸端螺紋損壞時(shí)，需更換；葉輪葉片破碎、水封和膠木墊圈磨損超過(guò)極限值時(shí)，應(yīng)更換新件；水封磨損起槽時(shí)，可用砂布磨平，磨損過(guò)甚時(shí)，需更換；水封座有毛糙刮痕時(shí)，可用平面鉸刀或在車(chē)床上修理，大修時(shí)應(yīng)更換新的水封組件；泵體、皮帶輪嚴(yán)重磨損或損傷時(shí)，必須更換；水泵軸彎曲大于0.05 mm時(shí)，必須更換新件；水泵軸承轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活、松曠、有異響或軸承磨損間隙大于0.10 mm時(shí)，要更換新軸承；軸孔嚴(yán)重磨損時(shí)，應(yīng)鑲套修復(fù)或更換。

拆卸冷卻液泵后，需按順序分解、清洗零件，逐一排查磨損、裂紋及損壞等缺陷，泵體損傷如油封座孔損傷、與氣缸蓋接合的突緣破缺、裂紋長(zhǎng)度小于30 m且未伸展至軸承座孔時(shí)，皆允許進(jìn)行缺陷焊修。用手轉(zhuǎn)動(dòng)裝配好的水泵，葉輪與泵殼應(yīng)無(wú)磕碰，泵軸應(yīng)無(wú)卡滯現(xiàn)象，皮帶松緊度應(yīng)適當(dāng)，再就車(chē)檢測(cè)泵水能力，手握缸蓋與散熱器連接的出水管，使發(fā)動(dòng)機(jī)由怠速逐漸加至高速，若覺(jué)得冷卻液的流量也在加大，說(shuō)明泵工作正常；若手對(duì)冷卻液量并無(wú)感覺(jué)，說(shuō)明泵已損壞，應(yīng)拆卸泵檢修，查明原因并排除故障。

2.10 水垢堵塞嚴(yán)重

該故障主要表現(xiàn)為散熱不良而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱，約占系統(tǒng)故障的6%。其故障主因是水垢會(huì)腐蝕金屬部件，一旦水垢沉積過(guò)多、散熱不暢，易導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)抱死，對(duì)車(chē)輛危害極大，且極易忽視。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)中的水垢與日常生活中的水壺水垢不盡相同，可分為鈣鎂離子水垢、硅膠垢、腐蝕產(chǎn)物形成的金屬垢，常形成于缸體襯里、缸蓋水道及水套內(nèi)壁，且極難消除。

水垢導(dǎo)熱系數(shù)極低，分別為黃銅、鑄鐵的1/50、1/25，它與添加的水質(zhì)、冷卻液中腐蝕抑制劑密切相關(guān)。如直接添加硬水而非冷卻液或蒸餾水，硬水中的鈣鎂離子與冷卻液中的無(wú)機(jī)鹽成分形成水垢，易出現(xiàn)局部高溫區(qū)，惡化了潤(rùn)滑條件，使發(fā)動(dòng)機(jī)磨損加劇，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致缸蓋開(kāi)裂。硅膠垢主要來(lái)源于無(wú)機(jī)型冷卻液中的硅酸鹽。作為鋁合金的特效腐蝕抑制劑，硅酸鹽已廣泛應(yīng)用于普通無(wú)機(jī)型冷卻液中，但添加硬水硅膠易析出，硅膠垢堵塞散熱管且清除難，使傳熱效率驟降，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱。腐蝕金屬垢主要來(lái)源于缸體上的鐵與普通無(wú)機(jī)型冷卻液中的無(wú)機(jī)鹽反應(yīng)生成的保護(hù)膜，且腐蝕脫落的產(chǎn)物以鐵垢、焊錫垢居多，或無(wú)機(jī)鹽腐蝕抑制劑因具有強(qiáng)氧化性易加劇腐蝕，使焊錫“開(kāi)花”形成蓬松沉淀物。該腐蝕金屬垢形成于冷卻系統(tǒng)的焊縫位置，易堵塞水道，導(dǎo)致焊縫過(guò)熱，因強(qiáng)度下降而引起泄漏。

傳統(tǒng)的人工清理法利用刮、鏟、錘等清除水垢，再?zèng)_洗排凈，除垢效率低，難以清除干凈，易造成二次損害，勞動(dòng)強(qiáng)度大；若采用一般的水垢清洗劑，難以徹底清除水道內(nèi)的水垢和酸性物質(zhì)，有時(shí)泡下來(lái)的水垢呈大片脫落，易堵塞水道，需人工清除頑固水垢，雖清除徹底，但效率較低、勞動(dòng)強(qiáng)度較大。目前以微循環(huán)法清除水垢效果最佳，先用酸性溶液清洗，再用堿性溶液沖洗中和，清洗時(shí)除垢劑以0.1 MPa的壓力在水箱內(nèi)循環(huán)，僅5 min 即可清洗完畢，清除水垢徹底、效率高、勞動(dòng)強(qiáng)度低。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著汽車(chē)工業(yè)的日益發(fā)展和不斷壯大，現(xiàn)代汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)朝“大功率、省燃料、結(jié)構(gòu)緊湊”的方向發(fā)展，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的要求將更加苛刻。但汽車(chē)行駛里程的增加，會(huì)使冷卻系統(tǒng)的工作效率逐步降低，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)整體工作能力影響較大。因而在冷卻系統(tǒng)故障診斷及維修過(guò)程中，必須遵循“由簡(jiǎn)到繁、由易到難、由外到內(nèi)”的原則，針對(duì)具體故障征兆進(jìn)行縝密分析和研究，對(duì)疑似故障點(diǎn)進(jìn)行排查、鎖定和信息篩選，實(shí)現(xiàn)故障車(chē)輛及時(shí)維修，提升車(chē)輛的完好率和可開(kāi)動(dòng)率。

【1】張偉旗.大型礦山電動(dòng)輪發(fā)動(dòng)機(jī)異常排煙機(jī)制及故障控制研究[J].汽車(chē)零部件,2015(12)：77-80. ZHANG W Q.Exhaust Smoke Abnormal Mechanism and Fault Control Research for Large Mine Electric Wheel Engine[J].Automobile Parts,2015(12)：77-80.

【2】朱海明.淺談發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)故障診斷與排除[OL].http://www.docin.com/p-395539800.html.

【3】張偉旗.礦用汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷與維修關(guān)鍵技術(shù)研究[J].重型汽車(chē),2015(12)：42-44.

【4】梁建玲，吳志敏，梁偉登.發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)常見(jiàn)故障原因分析與排除[J].機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新,2009,22(5)：71-72.

Key Techniques Research of Fault Diagnosis and Maintenance for Vehicle Engine Cooling System

ZHANG Weiqi

(Copper Co.,Ltd., of Jiangxi Copper Corporation, Guixi Jiangxi 335424,China)

On the premise of research for vehicle engine cooling system design principle, structure, functions and main characteristics，through systematic analysis of cooling system failure factors and main forms，corresponding cooling system fault diagnosis and maintenance key technical measures were put forward. They can be used to ensure that the engine works under optimum temperature，to give full play to performance to protect engine better，to significantly improve engine power and the work efficiency，to reduce the system failure rate，to improve actuating rate of the vehicle，to ensure security and energy saving and fuel-efficient，to prolong the service life of the engine.

Vehicle engine cooling system；Diagnosis and maintenance; Key technology

2016-11-19

張偉旗(1965—)，男，工學(xué)學(xué)士，高級(jí)工程師，中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員，主要研究方向?yàn)榈V山機(jī)械、銅加工、有色冶金、機(jī)電設(shè)備工程、教育教學(xué)研究。E-mail:Zhangwq678@126.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.03.019

U464

B

1674-1986(2017)03-074-04