汽車發動機冷卻系統故障檢測及維修分析

宋忠財 ， 朱風亮

（山東省產品質量檢驗研究院，山東 濟南 250102）

汽車發動機冷卻系統能加大冷卻液的壓力，冷卻液在發動機內循環流動，有效吸附熱量、減小磨損，該系統由節溫器、補償水箱、冷卻風扇、散熱器、發動機機體、水泵、氣缸蓋等部分構成，一旦出現故障將影響車內取暖循環及冷卻系統主循環。因此，保障汽車發動機冷卻系統安全穩定十分重要。然而，在檢修發動機的過程中卻存在故障排查不徹底、效率低等問題，無法消除該系統的故障隱患[1]。基于此，為保障汽車行駛安全且系統穩定，探析汽車發動機冷卻系統故障檢測及維修方略顯得尤為重要。

1 汽車發動機冷卻系統結構分析

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

在分析汽車發動機冷卻系統結構的基礎上進行設計，設計依據是汽車發動機在所有工況下均能維持在適宜的溫度，發動機燃油經濟性及使用壽命與冷卻系統匹配程度關系緊密，需通過精確的計算與設計優化內部結構，降低冷卻系統故障概率。

汽車發動機冷卻系統結構設計優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，還有不變質及熱傳導的性能；節溫器決定冷卻循環類型，若節溫器無法正常關閉則會影響發動機運轉，使之無法盡快達到最適宜的溫度，節溫器無法正常開啟將減弱冷卻液調控溫度的能力，發動機過熱時位于散熱器附近的水管壓力、溫度存在差異，為汽車發動機故障埋下隱患；水泵給冷卻液加壓，使冷卻液能在系統內循環，水泵故障常見原因為水封破損、軸承運轉不良，若發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，發動機運轉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，內壓達到一定數值散熱器蓋打開，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生了故障；散熱風扇通常不會在車輛正常行駛狀態下工作，汽車原地運動或速度減慢時風扇會轉動并達到輔助散熱的目的，風扇開關受水溫感應器調控；水溫感應器屬于溫度開關，進入發動機的液體水溫大于90 ℃將連接電路并開啟風扇，在循環正常的前提下若風扇不轉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，若蓄液罐內無液體需開啟散熱器蓋進行故障排查，在相關結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故障，此循環無需節溫器控制，在冷車時開啟暖氣對發動機會帶來升溫延后的影響，若發動機過熱可把暖氣開到最大并打開車窗，這利于發動機降溫，以免發動機因溫度過高而出現故障[2]。

2 汽車發動機冷卻系統常見故障檢測

2.1 溫度過熱

造成發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，冷卻系統回水量減少，橡膠管過久未檢修或存在質量問題，使散熱器回水出現故障；四是散熱片過多倒伏或芯管阻塞出現通風不暢、冷卻液流通受阻的現象；五是散熱器結構內部水垢過多；六是節溫器損壞，大循環閥門無法正常開啟；七是風扇離合器運轉不正常，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，若受力后產生較大距離則表示風扇皮帶過松，需對皮帶進行調整。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，需及時更換相關結構。風扇轉動正常且發動機過熱，需針對風扇離合器、扇風量進行檢查，主要方法為發動機處于運轉狀態，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

造成發動機冷卻系統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，發動機溫度很難升高；二是節溫器受損，小循環閥門無法正常開啟，大循環閥門始終處于閉合狀態，發動機設計結構發生改變；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；四是風扇離合器運轉不正常，風扇旋轉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速及節溫器是否正常，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：一是冷卻系統滲漏或內滲；二是散熱器蓋發生故障；三是冷卻系統結構內部水垢過多，使冷卻液流轉管道因此堵塞，出現循環不良的現象。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構的氣密性[6]。

2.4 冷卻液泄漏

冷卻液在汽車運轉中需充滿冷卻系統，若冷卻液缺少5%～7%則會停止冷卻循環，車輛行駛會因發動機過熱而出現故障。蒸發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現，可及時排查上述故障并更換破損、老化、松動元件，達到規避故障危害的檢修目的。二是內滲。氣缸蓋墊片磨損、緊固螺栓松動，缸蓋、缸體結合面變形，水套鑄件縮孔或出現裂紋。內滲不易被人們發現，若任其發展會引起較為嚴重的故障，發動機因缺水而存在過熱的危險。冷卻液在發動機暫停時流進并注滿燃燒室，再次啟動發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、發動機接觸部位，黏結層在內部零件表面附著，零件之間的摩擦力加大，不僅影響系統的穩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的后果，二者混合形成油淤，出現潤滑失效的現象，氣門、活塞環隨之黏結，發動機會因過度磨損而引發故障。結合內滲對發動機結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結構內部。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。機體內部泄漏情況排查亦需根據內部狀態加以判斷，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現漏點。氣缸蓋泄漏檢查可先觀察發動機運轉情況，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并開啟發動機，此時排氣管會有水流出，說明氣缸蓋內部存在漏水故障[8]。

3 汽車發動機冷卻系統維修路徑

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，能對冷卻系統故障問題作出大致的判斷。遵循分段檢查、先外后內、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，打開汽車發動機冷卻系統后內部污垢一覽無余，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”能大致了解發動機的溫度，判斷其是否處于“過熱”狀態，為進一步制定維修方案提供依據。在安靜的環境中開啟發動機，使之加速及怠速運行，通過“聽”的方式判斷發動機冷卻系統是否正常，若發動機能發出有規律的低沉聲音則說明其運轉正常，若發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驗支持下提升汽車發動機冷卻系統維修水平[9]。

3.2 定期清理冷卻系統

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

3.3 重視車輛日常保養

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

4 結語

綜上所述，汽車發動機冷卻系統發生故障會縮短發動機的壽命、埋下安全隱患、降低系統的穩定性，甚至會引發交通事故。基于此，人們需重視發動機冷卻系統故障檢查及維修，在了解汽車發動機冷卻系統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，注重車輛日常保養，有效保障汽車發動機冷卻系統安全穩定。