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組成部分,如果它出現(xiàn)故障,發(fā)動機的整體工況就會受到影響,甚至引起發(fā)動機其他部件的損壞。在冷卻系統(tǒng)中有兩個冷卻液循環(huán)的散熱路線,分別是冷卻發(fā)動機的主循環(huán)和車內(nèi)取暖循環(huán)。這兩個循環(huán)都以發(fā)動機為中心,使用的是同一冷卻液。
本文對汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的原理做出簡單介紹并加以分析,通過實例給出解決故障的簡易排除方法。
一、冷卻系統(tǒng)工作原理及常見故障
發(fā)動機運轉時燃燒室內(nèi)的混合汽燃燒后會產(chǎn)生高溫的壓縮氣體(約為800~2000℃),運動部件受熱膨脹會破壞正常的配合間隙,不僅降低了機械強度使零件損壞、潤滑失效,甚至導致發(fā)動機“拉缸”、“爆缸”。
如果發(fā)動機溫度過低,還會造成汽缸進氣溫度過低、燃燒不正常、功率下降、油耗增加及潤滑不良等現(xiàn)象。
冷卻系統(tǒng)的主要作用是使發(fā)動機保持在適當?shù)臏囟确秶鷥?nèi)工作。出于對冷卻效果好、冷卻均勻、工作可靠、不受環(huán)境影響以及噪聲低等要求,汽車發(fā)動機的冷卻廣泛采用強制循環(huán)水冷系統(tǒng)。
在整個冷卻系統(tǒng)中(圖1),冷卻介質是冷卻液,主要零部件有節(jié)溫器、水泵、水泵皮帶、散熱器、散熱風扇、水溫感應器、蓄液罐和采暖裝置(類似散熱器)。
水泵將冷卻液從機外散熟器吸入并加壓,發(fā)動機高溫部件的熱量通過缸套、缸蓋傳導給周圍水套內(nèi)的冷卻液,冷卻液吸熱后自身溫度升高,進入車前端的散熱器內(nèi)。由于汽車前進和風扇的抽吸,外界冷空氣通過散熱器帶走散熱器內(nèi)冷卻液的熱量,并將冷卻液所吸收的熱量通過散熱器釋放到外界大氣中。
為了保證發(fā)動機在不同負荷、轉速以及不同季節(jié)下在最適宜的溫度范圍內(nèi)工作,冷卻系統(tǒng)還設置了節(jié)溫器等部件,如此周而復始地循環(huán)冷卻發(fā)動機的高溫部件,使發(fā)動機保持在正常工作水溫(一般在80—95℃左右)。
1節(jié)溫器
從冷卻循環(huán)可以看出節(jié)溫器是決定走“冷車循環(huán)”還是“正常循環(huán)”的。這兩個循環(huán)“并聯(lián)”在同一系統(tǒng)中。節(jié)溫器在80℃后開啟,95℃時開度最大。節(jié)溫器不能關閉,會使循環(huán)從一開始就進入“正常循環(huán)”,這樣就造成發(fā)動機不能盡快達到或無法達到正常溫度。
節(jié)溫器不能開啟或開啟不靈活會使冷卻液無法經(jīng)過散熱器循環(huán),引起溫度過高。如果因節(jié)溫器不能開啟而引起過熱,散熱器上下兩水管的溫度和壓力會有所不同。
2.水泵及水泵皮帶
水泵的作用是保證冷卻液在系統(tǒng)中循環(huán)流動。水泵較常見的故障為水封損壞導致水泵軸承潤滑不良,造成轉動不正?;虬l(fā)出聲響。
發(fā)動機過熱時,應最先注意水泵的皮帶,檢查皮帝是否斷裂或松動。如果水泵內(nèi)部損壞會導致冷卻液無法循環(huán),開啟暖風觀察不會有熱空氣吹出。
3.散熱器
發(fā)動機工作時,冷卻液在散熱器芯內(nèi)流動,空氣在散熱器芯外通過,熱的冷卻液由于向空氣散熱而變冷。
4.散熱風扇
風扇的啟動由水溫感應器控制,在正常行駛中,高速氣流已足以散熱,風扇一般不會在這時候工作;但在慢速和怠速時,風扇就可能轉動來協(xié)助散熱器散熱。
5.水溫感應器
水溫感應器其實是一個溫度開關,當發(fā)動機進水溫度超出90℃,水溫感應器將接通風扇電路。如果循環(huán)正常而溫度升高時,風扇不轉,水溫感應器和風扇本身就需要檢查。
6.膨脹水箱和膨脹水箱蓋
膨脹水箱的作用是補充冷卻液和緩沖“熱脹冷縮”的變化,所以不要加液過滿。如果蓄液罐完全用空,就不能僅僅在罐中加液,需要開啟散熱器蓋檢查液面并添加冷卻液,不然蓄液罐會失去功用。
膨脹水箱上還有一個重要的零件,就是膨脹水箱蓋,這個小零件很容易被忽略。隨著溫度變化,冷卻液會“熱脹冷縮”,散熱器內(nèi)因冷卻液的膨脹而內(nèi)壓增大,內(nèi)壓到一定數(shù)值時,散熱器蓋開啟,冷卻液流到蓄液罐,當溫度降低,冷卻液回流入散熱器。如果蓄液罐中的冷卻液不見減少,散熱器液面卻有降低,那么散熱器蓋就沒有工作。
7.采暖裝置
采暖裝置在車內(nèi),工作較穩(wěn)定一般不出問題。從循環(huán)路線可以看出,采暖循環(huán)利用發(fā)動機小循環(huán)不受節(jié)溫器控制。與發(fā)動機循環(huán)“并聯(lián)”在一起。
二、應急處理實例
故障現(xiàn)象
一輛捷達轎車以110km/h的速度正常行駛于高速公路,10min后發(fā)現(xiàn)發(fā)動機機械噪音增大,觀察儀表發(fā)現(xiàn)紅色水溫指示燈亮,指示發(fā)動機水溫過高報警。
故障診斷與排除
發(fā)現(xiàn)紅色水溫指示燈亮后,駕駛員立即打開危險警告燈停車檢查,打開發(fā)動機蓋,觀察發(fā)動機艙膨脹水箱液面在正常范圍內(nèi),沒有冷卻液泄漏現(xiàn)象;仔細觀察水箱冷卻風扇旋轉情況,發(fā)現(xiàn)旋轉速度較低,未啟動高速擋,上、下水管溫度差異較小,開始懷疑水溫開關高速擋觸點損壞。打開暖風,出風口有長時間的熱氣吹出,并且出風溫度較高,這說明水泵良好。用隨身攜帶的鑰匙環(huán)制作跨接工具(圖2),短接水溫開關高速擋(見圖3),風扇開始高速旋轉,以為已經(jīng)發(fā)現(xiàn)故障點,停車待發(fā)動機溫度降低到正常溫度后繼續(xù)行駛。
繼續(xù)行駛5km后,水溫指示燈再次高溫報警。此時停車后發(fā)現(xiàn)上、下水管溫度有明顯差異,故障點凸顯,結合剛剛的診斷過程,判斷為典型的節(jié)溫器未能開啟造成冷卻液不能進行大循環(huán)的故障。此時因遠離服務區(qū)無法現(xiàn)場更換節(jié)溫器維慘。
分析冷卻系統(tǒng)循環(huán)路線原理,采暖循環(huán)利用發(fā)動機小循環(huán),不受節(jié)溫器控制。將車內(nèi)暖風開啟,打開外循環(huán),待水溫下降到正常范圍后啟動發(fā)動機,觀察冷卻液溫度至穩(wěn)定。行駛到服務區(qū)咨詢后得知該服務區(qū)沒有小型轎車的備件儲備,就地更換需要很長的等待時間,同時維修費用相對較高。
于是將四個車窗玻璃完全打開,繼續(xù)行駛,雖然駕駛條件相對艱苦,但還是以不低于70km/h的車速駕駛車輛行駛百余千米,到達目的地更換節(jié)溫器后車輛水溫正常。
維修小結
隨著私家車數(shù)量的增加,機動靈活的自駕游給忙碌的生活增添了許多樂趣,很多的私家車都參與到了這項活動中。在自駕游出游的過程中會出現(xiàn)各種問題,本文使用的應急處理方法可以應對因節(jié)溫器、散熱器、散熱器風扇損壞造成的故障,但利用暖風裝置散熱時要注意行駛速度不宜過快,要根據(jù)發(fā)動機的水溫進行駕駛。