發動機電子調節冷卻系統剖析

吳軍　談杰

【摘要】汽車的節能、環保、安全已成為當今汽車工業面臨的三大焦點問題，汽車節能問題更是首當其沖。本文圍繞現代汽車發動機電子調節冷卻系統工作原理及電子節溫器結構進行分析研究，使讀者更全面了解和掌握發動機冷卻系統新技術。

【關鍵詞】電子調節冷卻系統 發動機工況 電子節溫器

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

發動機冷卻系統在汽車動力系統中扮演著重要的角色，冷卻系統在發動機工作時對溫度進行合理地調節與控制，使發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濟性。

現在汽車幾乎全部使用了水冷式散熱系統。傳統發動機冷卻系統為保證發動機在不同工況下更好的工作，設置成兩種不同的冷卻循環模式來，即冷車循環和正常循環，也就是我們常說的小循環與大循環。冷車循環（小循環）是指在發動機冷啟動后，溫度較低的冷卻液不會將節溫器打開，此時冷卻液只經過水泵在發動機的水道中進行循環，目的是使發動機盡快達到正常的工作溫度，等發動機溫度上升，冷卻液溫度達到節溫器設定值（一般為80度）時，節溫器閥門打開，冷卻液進行正常循環（大循環），這時冷卻液從發動機水道中流出，經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動機進行冷卻循環，節溫器負責控制循環模式的切換，使發動機盡量保持在最佳工作溫度，如圖1所示。

電子調節冷卻系統工作過程：當車輛處于啟動工況或部分負荷工況時，溫度調節單元F265無電壓加載。電子節溫器大循環閥門關閉，小循環閥門打開，冷卻液經過小閥門直接流回水泵處，再流入水道，使發動機盡快熱機，達正常工作溫度。當溫度逐漸升高時，在溫度的作用下，電子節溫器內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，節溫器處的冷卻液溫度達到110℃時，冷卻系統大循環才打開運行，使冷卻液溫度有效控制在95℃和110℃范圍中。此時發動機冷卻系統工作過程與傳統冷卻系統無異，只不過節溫器按不同溫度范圍進行設計調校。

發動機全負荷運轉時，控制單元根據傳感器信號得出的計算值對溫度調節單元加載電壓，加熱電阻根據控制單元輸入的脈沖性號決定節溫器的開啟程度。與傳統節溫器相比，通過加熱電阻可以使節溫器在冷卻液溫度較低時打開大循環，使冷卻液流經散熱器進行散熱（節溫器調節范圍85～95℃）。因此，控制單元進行調節干預時，電子節溫器的膨脹元件加熱后的溫度高于當前流過的冷卻液的溫度。值得注意的是，根據外界溫度或發動機的負荷大小的變化，也不排除冷卻系統大小循環并存狀態。

電子調節冷卻系統由發動機的控制單元J361，傳感器與執行器組成，通訊結構如圖2所示。

發動機的控制單元J361內部功能已經得到擴展，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還具有自診斷功能。

發動機冷卻系統節溫器（大循環和小循環）是通過特性曲線來控制的。發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提供的負荷信號；另一個是由車速和進氣溫度提供的負荷信號。對比特性曲線，控制單元將較低的那個溫度作為規定值來使用，按該溫度來調節節溫器。

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測發動機水套內冷卻液溫度，溫度傳感器G83安裝在散熱器出口處監測散熱器冷卻液溫度。

發動機運行過程中，發動機控制單元在特性曲線圖中調取與發動機工況匹配的規定溫度值與實際溫度值進行對比，從而得出是否為電子節溫器F265加載電壓。同時發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。

應急狀態：如果冷卻液溫度G62損壞，系統以95℃為替代值繼續進行冷卻液溫度調節，并且散熱器風扇總以1擋常轉；如果散熱器出口溫度傳感器G83損壞，溫度調節會繼續保持有效，控制功能保持風扇1擋常轉；如果其中一個溫度超出極限，風扇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，并且風扇2擋常轉來工作。

汽車發動機的冷卻系統是保持發動機正常工作的重要系統之一，如果發動機冷卻系統出現故障，就會引起發動機其他部件的損壞，使發動機的整體工作能力受到影響，如果發動機冷卻系統出現故障，如何進行診斷排除呢？本文以一案例對裝配有電子調節的冷卻系統進行剖析。

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

故障現象：發動機長時間低溫，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，節溫器故障，冷卻風扇故障，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，因為該車冷卻系統裝配了電子節溫器，具備有自診斷功能。連接x431診斷儀，進入發動機01，查詢故障，顯示無故障碼。發動機進行怠速運轉，進入數據流選項，選擇冷卻液溫度和散熱器出口冷卻液溫度查看數據流，發現第一區和第二區的溫度同時上升；且水溫到80℃時風扇1擋就開始運轉。而如果系統的正常情況下，冷卻液溫度63℃時，應該是小循環，散熱器應該是常溫狀態，風扇更不會運轉。從數據流分析，節溫器應該是大循環閥門打開，冷卻液流經散熱器，所以水溫上升的很慢。

為了驗證分析結果，接著進行路試，在行駛中繼續觀察兩個溫度數據，發現第一區和第二區的水溫迅速下降至40～50℃。汽車運行時，迎面風加快散熱器的散熱，所以冷卻液溫度下降的更快。

從試車到檢查結果分析，冷卻系統溫度低的故障原因是沒有小循環，只有大循環。外圍部件完好，且沒有故障碼。于是決定拆檢整個冷卻系統的控制中樞——冷卻液分配單元。

拆開后發現電子節溫器F265兩側的塑料勾已斷，因此電子節溫器F265無法正常工作，在預緊彈簧的作用下小循環閥門始終關閉，而大循環閥門則始終開著，冷卻系統只能進行大循環，在各工況下所有的冷卻液都要經過散熱器散熱，從而導致水溫度上升緩慢。行駛時由于迎面風的冷卻作用，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無故障碼。

故障排除：更換電子節溫器F265。裝車后發動機高速運轉，發動機水溫很快上升，當達到85℃，大循環閥門打開，散熱器溫度逐漸升高。當冷卻液溫度達到95℃，電子風扇運轉，冷卻系統工作一切正常。

參考文獻：

[1]孫婉娟，王叔君，姜樂華編著.轎車維護與修理.北京：科學技術文獻出版社，2011

[2]王盛良主編.汽車使用、維護與保養技術.汽車使用、維護與保養技術.北京：機械工業出版社，2013

[3]董震，席金波主編.奧迪A6轎車維修手冊.北京：機械工業出版社，2013

[4]袁生林主編.汽車維護與修理.南京：汽車維護與修理雜志社，2013-5