汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)故障檢測及維修分析

宋忠財 ， 朱風亮

（山東省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院，山東 濟南 250102）

汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)能加大冷卻液的壓力，冷卻液在發(fā)動機內(nèi)循環(huán)流動，有效吸附熱量、減小磨損，該系統(tǒng)由節(jié)溫器、補償水箱、冷卻風扇、散熱器、發(fā)動機機體、水泵、氣缸蓋等部分構成，一旦出現(xiàn)故障將影響車內(nèi)取暖循環(huán)及冷卻系統(tǒng)主循環(huán)。因此，保障汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)安全穩(wěn)定十分重要。然而，在檢修發(fā)動機的過程中卻存在故障排查不徹底、效率低等問題，無法消除該系統(tǒng)的故障隱患[1]?；诖?，為保障汽車行駛安全且系統(tǒng)穩(wěn)定，探析汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)故障檢測及維修方略顯得尤為重要。

1 汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)結(jié)構分析

汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)有以下兩個：一是主循環(huán)。冷卻系統(tǒng)主循環(huán)包括正常循環(huán)、冷車循環(huán)，車輛發(fā)動后發(fā)動機釋放熱量，冷卻液溫度不足以打開節(jié)溫器，冷卻液經(jīng)由水泵驅(qū)動“冷車循環(huán)”系統(tǒng)，達到盡快提高發(fā)動機溫度的目的。發(fā)動機溫度持續(xù)升高，冷卻液隨之升溫并開啟節(jié)溫器，此時車體用“正常循環(huán)”代替“冷車循環(huán)”，冷卻液自發(fā)動機流出經(jīng)過散熱器、水泵再回到發(fā)動機。二是車內(nèi)取暖循環(huán)。對于發(fā)動機來講車內(nèi)取暖循環(huán)亦屬于冷卻循環(huán)，流經(jīng)采暖裝置時冷卻液把熱量傳入車內(nèi)，而后流回發(fā)動機。不同的是節(jié)溫器不控制取暖循環(huán)，打開暖氣就開始循環(huán)，該循環(huán)與冷卻液溫度無關。

在分析汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)結(jié)構的基礎上進行設計，設計依據(jù)是汽車發(fā)動機在所有工況下均能維持在適宜的溫度，發(fā)動機燃油經(jīng)濟性及使用壽命與冷卻系統(tǒng)匹配程度關系緊密，需通過精確的計算與設計優(yōu)化內(nèi)部結(jié)構，降低冷卻系統(tǒng)故障概率。

汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)結(jié)構設計優(yōu)化建立在充分了解各部件的前提下。冷卻液（防凍液）主要成分是添加劑與水，添加劑有防止金屬銹蝕、提升防凍能力的作用，還有不變質(zhì)及熱傳導的性能；節(jié)溫器決定冷卻循環(huán)類型，若節(jié)溫器無法正常關閉則會影響發(fā)動機運轉(zhuǎn)，使之無法盡快達到最適宜的溫度，節(jié)溫器無法正常開啟將減弱冷卻液調(diào)控溫度的能力，發(fā)動機過熱時位于散熱器附近的水管壓力、溫度存在差異，為汽車發(fā)動機故障埋下隱患；水泵給冷卻液加壓，使冷卻液能在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，水泵故障常見原因為水封破損、軸承運轉(zhuǎn)不良，若發(fā)動機過熱應先考慮水泵皮帶是否存在松動或斷裂的故障問題；散熱器為冷卻液流動提供空間條件，發(fā)動機運轉(zhuǎn)時散熱器芯外包裹空氣，冷卻液向空氣散熱并降低溫度，受溫度作用冷卻液會改變體積，散熱器隨之改變壓力，內(nèi)壓達到一定數(shù)值散熱器蓋打開，冷卻液流入蓄液罐，溫度降低冷卻液重回散熱器，若蓄液罐液體保持不變則說明散熱器蓋發(fā)生了故障；散熱風扇通常不會在車輛正常行駛狀態(tài)下工作，汽車原地運動或速度減慢時風扇會轉(zhuǎn)動并達到輔助散熱的目的，風扇開關受水溫感應器調(diào)控；水溫感應器屬于溫度開關，進入發(fā)動機的液體水溫大于90 ℃將連接電路并開啟風扇，在循環(huán)正常的前提下若風扇不轉(zhuǎn)則需率先排查風扇及水溫感應器的故障；蓄液罐具有緩沖冷卻液體積變化及補充冷卻液的作用，無須加液過滿，若蓄液罐內(nèi)無液體需開啟散熱器蓋進行故障排查，在相關結(jié)構無故障的基礎上加液，否則蓄液罐依舊無法正常工作；采暖裝置通常不會出現(xiàn)故障，此循環(huán)無需節(jié)溫器控制，在冷車時開啟暖氣對發(fā)動機會帶來升溫延后的影響，若發(fā)動機過熱可把暖氣開到最大并打開車窗，這利于發(fā)動機降溫，以免發(fā)動機因溫度過高而出現(xiàn)故障[2]。

2 汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)常見故障檢測

2.1 溫度過熱

造成發(fā)動機溫度過熱的原因有以下幾個方面：一是百葉窗開度不足或關閉，散熱器通風量減小，散熱器通風效果不良，絮狀物或泥漿等雜質(zhì)進入散熱片；二是風扇皮帶打滑或散熱器風扇角度不當、葉片損壞、風罩損壞或脫落；三是回水管變形，冷卻系統(tǒng)回水量減少，橡膠管過久未檢修或存在質(zhì)量問題，使散熱器回水出現(xiàn)故障；四是散熱片過多倒伏或芯管阻塞出現(xiàn)通風不暢、冷卻液流通受阻的現(xiàn)象；五是散熱器結(jié)構內(nèi)部水垢過多；六是節(jié)溫器損壞，大循環(huán)閥門無法正常開啟；七是風扇離合器運轉(zhuǎn)不正常，散熱器冷卻效率隨之降低[3]。檢查上述故障需先觀察百葉窗的開合度，若開度達標再檢查風扇松緊度，用手指按壓皮帶，該構件撓度為10 mm～15 mm，若受力后產(chǎn)生較大距離則表示風扇皮帶過松，需對皮帶進行調(diào)整。皮帶在不松的情況下依舊打滑，表示皮帶輪、皮帶磨損或有油漬，需及時更換相關結(jié)構。風扇轉(zhuǎn)動正常且發(fā)動機過熱，需針對風扇離合器、扇風量進行檢查，主要方法為發(fā)動機處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)，把薄紙放在散熱器前面，若能被其吸住說明風量達標，反之需針對風扇離合器及風扇葉片方向進行檢查，關注風扇的角度、形狀、完整性，若葉片變形需用專門工具適度矯正，減小葉片渦流量，形變嚴重則需更換風扇[4]。

2.2 水溫過低

造成發(fā)動機冷卻系統(tǒng)水溫過低的原因有以下幾個方面：一是汽車保溫性能較差，百葉窗無法正常關閉，發(fā)動機溫度很難升高；二是節(jié)溫器受損，小循環(huán)閥門無法正常開啟，大循環(huán)閥門始終處于閉合狀態(tài)，發(fā)動機設計結(jié)構發(fā)生改變；三是溫度控制開關存在無法有效開啟電子風扇的問題，風扇無法在溫度正常時停止旋轉(zhuǎn)；四是風扇離合器運轉(zhuǎn)不正常，風扇旋轉(zhuǎn)速度過快以至于風量較大。檢查上述故障需率先關注汽車保溫防護措施，在此基礎上檢查風扇轉(zhuǎn)速及節(jié)溫器是否正常，針對故障檢修即可[5]。

2.3 冷卻液異常消耗

冷卻液異常消耗的原因有以下三個方面：一是冷卻系統(tǒng)滲漏或內(nèi)滲；二是散熱器蓋發(fā)生故障；三是冷卻系統(tǒng)結(jié)構內(nèi)部水垢過多，使冷卻液流轉(zhuǎn)管道因此堵塞，出現(xiàn)循環(huán)不良的現(xiàn)象。通常情況下通過清理水垢、更換密封性構件能解決冷卻液異常消耗的故障問題，通過檢修提高冷卻液流通結(jié)構的氣密性[6]。

2.4 冷卻液泄漏

冷卻液在汽車運轉(zhuǎn)中需充滿冷卻系統(tǒng)，若冷卻液缺少5%～7%則會停止冷卻循環(huán)，車輛行駛會因發(fā)動機過熱而出現(xiàn)故障。蒸發(fā)只是冷卻液減少的原因之一，冷卻液異常減少的主因是溢流管液體流失或滲漏。造成滲漏的原因及故障檢修可從以下幾個方面分析：一是外滲。溢流管及水箱芯子水槽有裂縫，進水口、出水口接頭破裂，芯子或上下水槽支撐處存在磨損的問題，水管腐蝕穿透，氣孔、放水開關、橡膠管、軟管夾箍、墊片損壞。通常情況下外滲冷卻液容易被發(fā)現(xiàn)，可及時排查上述故障并更換破損、老化、松動元件，達到規(guī)避故障危害的檢修目的。二是內(nèi)滲。氣缸蓋墊片磨損、緊固螺栓松動，缸蓋、缸體結(jié)合面變形，水套鑄件縮孔或出現(xiàn)裂紋。內(nèi)滲不易被人們發(fā)現(xiàn)，若任其發(fā)展會引起較為嚴重的故障，發(fā)動機因缺水而存在過熱的危險。冷卻液在發(fā)動機暫停時流進并注滿燃燒室，再次啟動發(fā)動機時受活塞運動影響可能會導致氣缸破裂、損壞氣缸蓋、連桿彎曲。液體進入曲軸箱、發(fā)動機接觸部位，黏結(jié)層在內(nèi)部零件表面附著，零件之間的摩擦力加大，不僅影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性還會加速零件的老化與銹蝕。冷卻液流入油底殼將造成機油變質(zhì)的后果，二者混合形成油淤，出現(xiàn)潤滑失效的現(xiàn)象，氣門、活塞環(huán)隨之黏結(jié)，發(fā)動機會因過度磨損而引發(fā)故障。結(jié)合內(nèi)滲對發(fā)動機結(jié)構帶來的影響可在檢修時精準定位，以解決故障問題為指向完成檢修任務[7]。三是快速檢修泄漏故障的常見方法。在檢查時散熱器、補償貯液箱軟管上外接空氣壓縮機橡膠管，把壓縮空氣導進閉式水冷循環(huán)結(jié)構內(nèi)部。檢查外部泄漏點時若下貯水室、散熱器、放水開關、軟管、水泵等部位有漏點則有針狀水柱噴出，能明顯識別漏點，在此基礎上進一步進行檢修處理。機體內(nèi)部泄漏情況排查亦需根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)加以判斷，若氣缸墊水道受損，潤滑油、冷卻液串通，水融入潤滑油，油被稀釋，重量加大，濕式缸套密封欠佳缸體、缸套會破裂。將機油盤拆下來充入壓縮空氣就能檢查發(fā)現(xiàn)漏點。氣缸蓋泄漏檢查可先觀察發(fā)動機運轉(zhuǎn)情況，將火花塞拆下觀察電極的沾水情況，在不拆除火花塞的前提下僅從排氣管接頭判斷是否泄漏，可把壓縮空氣充進冷卻系統(tǒng)并開啟發(fā)動機，此時排氣管會有水流出，說明氣缸蓋內(nèi)部存在漏水故障[8]。

3 汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)維修路徑

3.1 有效應用維修方法

在使用車輛代步時需掌握一些故障維修方法，能對冷卻系統(tǒng)故障問題作出大致的判斷。遵循分段檢查、先外后內(nèi)、先簡后繁、先易后難、范圍逐漸縮小的維修原則，靈活選用儀器設備法、人工直觀法、故障樹分析法等舉措在維修前判斷故障，確保冷卻系統(tǒng)維修有的放矢。通常情況下人工直觀法最為常用，以“觀”為例，打開汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)后內(nèi)部污垢一覽無余，可判斷故障是否與污物堵塞有關，通過“嗅”可判斷水是否與潤滑油融合，通過“摸”能大致了解發(fā)動機的溫度，判斷其是否處于“過熱”狀態(tài)，為進一步制定維修方案提供依據(jù)。在安靜的環(huán)境中開啟發(fā)動機，使之加速及怠速運行，通過“聽”的方式判斷發(fā)動機冷卻系統(tǒng)是否正常，若發(fā)動機能發(fā)出有規(guī)律的低沉聲音則說明其運轉(zhuǎn)正常，若發(fā)出尖銳的聲響則需盡快送去維修廠檢修，繼而在簡便的檢修方法及駕駛經(jīng)驗支持下提升汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)維修水平[9]。

3.2 定期清理冷卻系統(tǒng)

水垢不及時清理會影響發(fā)動機冷卻系統(tǒng)散熱效能，通常維修人員會利用除垢劑清理冷卻系統(tǒng)，先用稀酸初步清理，再添加堿性溶液，達到酸堿中和的目的，水泵在冷卻系統(tǒng)清潔過程中維持一定的壓力狀態(tài)，確保系統(tǒng)整體徹底沖刷，優(yōu)化冷卻系統(tǒng)的除垢效果。若冷卻系統(tǒng)部分構件水垢過多無法常規(guī)清洗則需考慮更換或拆卸清洗。在清洗的同時要做好結(jié)構檢修工作，關鍵在于及時替換破損、老舊、不牢固的元件，使散熱器、水泵、節(jié)溫器等部件均能處于穩(wěn)定狀態(tài)，實現(xiàn)冷卻系統(tǒng)維修目標。

3.3 重視車輛日常保養(yǎng)

發(fā)動機保養(yǎng)常見舉措有以下四個方面：一是定期清潔水箱，以免水垢、銹跡給冷卻系統(tǒng)運轉(zhuǎn)帶來不良影響，使系統(tǒng)散熱作用更佳，降低發(fā)動機過熱現(xiàn)象發(fā)生概率；二是定期更換濾芯及機油，以免發(fā)動機因油質(zhì)變化而引發(fā)故障；三是制定良好的保養(yǎng)計劃，根據(jù)汽車行駛的公里數(shù)提出養(yǎng)護要求，恰當選擇發(fā)動機機油，冷卻液需保持清潔，其目的是優(yōu)化發(fā)動機的散熱性能，定期清潔氣路及油路，保障進氣及進油管路暢通；四是冷車狀態(tài)下開啟發(fā)動機需預熱，使發(fā)動機能盡快達到理想的運轉(zhuǎn)溫度，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性并降低冷卻系統(tǒng)內(nèi)部元件受損概率[10-16]。

4 結(jié)語

綜上所述，汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)發(fā)生故障會縮短發(fā)動機的壽命、埋下安全隱患、降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性，甚至會引發(fā)交通事故?；诖耍藗冃柚匾暟l(fā)動機冷卻系統(tǒng)故障檢查及維修，在了解汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)構成的基礎上從溫度過熱、水溫過低、冷卻液異常消耗、冷卻液泄漏角度切入有針對性地檢測故障，在維修中需有效運用簡單且高效的方法，定期清理冷卻系統(tǒng)，注重車輛日常保養(yǎng)，有效保障汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)安全穩(wěn)定。