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1、浅谈发动机冷却系统故障诊断与排除朱海明（西安外事学院 工学院，陕西 西安 710077）摘要：冷却系统故障可分为三大片：发动机过热、发动机过冷、冷却水消耗过多等。掌握这三项的问题的原因，就是我们掌握冷却系基本故障的入门条件。也让我门对冷却系故障的了解更加深一层，让我么对维修冷却系统也有了信心。关键词：冷却系统 冷却系统维护 冷却系统故障诊断方法一、引言如果一台发动机冷却系统的维修率一直居高不下,往往会引起发动机其他构件损坏,特别是随着车辆行驶里程的增加,冷却系统的工作效率逐渐下降,对发动机的整体工作能力产生较大影响,那么冷却系故障的排除就是必须解决的重中之重。对于我们爱车一族也不会让我们的宝车
2、受到更大的伤害。二、冷却系统的作用汽车冷却系统的作用是保证发动机可以迅速达到理想的工作温度，并且无论环境和工作条件如何变化，始终保持在这一温度范围。无论是在极冷或极热的条件下，无论是在交通堵塞的城市环境中还是在高速公路上全速行驶，发动机必须能够同样高速地运转。现代的高效率发动机对于工作温度有着极其精确的要求。尽可能高效率地利用燃油对于尾气排放的控制系统也很重要。冷却液在缸盖和发动机缸体中的水道中循环流动时可以吸收热量，然后在水泵的作用下，使冷却液流入散热器，而车外的空气穿过散热器栏，是散热器中的冷却液冷却。系统中的冷却液的流量由一个节温器控制，可以保证升温和冷却之间的平衡。三、冷却系统的组成水
3、冷却系统一般由散热器、节温器、水泵、水道、风扇等组成。散热器负责循环水的冷却，它的水管和散热片多用铝材制成，铝制水管做成扁平形状，散热片带波纹状，注重散热性能，安装方向垂直于空气流动的方向，尽量做到风阻要小，冷却效率要高。散热器又分为横流式和垂直流动两种，空调冷凝器通常与其装在一起。1.水泵和节温器 发动机是由冷却液的循环来实现的，强制冷却液循环的部件是水泵，它由曲轴皮带带动，推动冷却液在整个系统内循环。目前最先进的水泵是宝马新一代直六发动机上采用的电动水泵，它能精确的控制水泵的转速，并有效的减少了对输出功率的损耗。这些冷却液对发动机的冷却，要根据发动机的工作情况而随时调节。当发动机温度低的时
4、候，冷却液就在发动机本身内部做小循环，当发动机温度高的时候，冷却液就在发动机散热器之间做大循环。实现冷却液做不同循环的控制部件是节温器。可以将节温器看作一个阀门，其原理是利用可随温度伸缩的材料（石蜡或乙醚之类的材料）做开关阀门，当水温高时材料膨胀顶开阀门，冷却液进行大循环，当水温低时材料收缩关闭阀门，冷却液小循环。2.空气的流动 为了提高散热器的冷却能力，在散热器后面安装风扇强制通风。以前的轿车散热器风扇是由曲轴皮带直接带动的，发动机启动它就要转，不能视发动机温度变化而变化，为了调节散热器的冷却力，要在散热器上装上活动百页窗以控制风力进入。现在已经普遍使用风扇电磁离合器或者电子风扇，当水温比较
5、低时离合器与转轴分离，风扇不动，当水温比较高时由温度传感器接通电源，使离合器与转轴接合，风扇转动。同样，电子风扇由电动机直接带动，由温度传感器控制电动机运转。这两种形式的散热器电扇运转实际上都由温度传感器控制。3.散热器 散热器兼作储水及散热作用，再此之上还装有膨胀水箱。因为单纯依赖散热器有几个缺点，一是水泵吸水一侧因压力低而容易沸腾，水泵的叶轮容易穴蚀；二是气水分离会产生气阻；三是温度高冷却液容易沸腾。因此设计师就加装了膨胀水箱，它的上下两根水管分别与散热器上部和水泵进水口联接，防止上述问题的产生。4.冷却介质 虽然我们称其为水冷但冷却介质并不是单纯的水，而是由水、防冻液和各种专门用途的防腐
6、剂组成的混合物，也称为冷却液。这些冷却液中的防冻液含量占30%50%，提高了液体的凝固点，防止在低温下结冰而损坏发动机。整个冷却系统并不与大气相通，相当于高压锅的作用，水箱盖则相当于高压阀，一般情况下，轿车冷却液的允许工作温度可达摄氏120度，提高传热能力。四、冷却系统工作原理冷却系的功用就是使发动机在任何工况下都得到适度的冷却,从而保持在适宜的温度(冷却液温度)下工作。夏利TJ376Q型发动机采用闭式强制循环水冷却系,其组成如图所示。图1-1 发动机的冷却系(A)冷却系的布置示意图; (b)发动机机体内的水套l-风扇;2-散热器;3-散热器出水管;4-水泵;5-节温器;6-进气管；7-风扇电
7、机控制开关;8-空阀散热器进水管;9-旁通软管;10-蓄电池;11-点火开关;12-膨胀水箱;13-空调散热器出水管;14-散热器进水管;l5风扇电机;I6-进气管底部水套；17-气缸盖水套;l8-气缸体水套;A-到空调散热器去;B-由空调散热器来 当发动机工作时,在水泵4的作用下,进入水泵4中的冷却液被压入缸体水套l8中,并进入缸盖水套l7中,然后经缸盖侧向水道进入进气管底部的水套16中,对进气管6进行加热,以促进其中的混合气中的汽油蒸发、混合。在进气管6的后端装有节温器5,在冷却液温度低于82时,节温器阀门关闭,冷却液仅经空调散热器进水管8、空调散热器、空调散热器出水管l3流入散热器出水管
8、3。如果空调暖风开关处于关闭,冷却液则不流经空调散热器,而直接由空调散热器进水管8经旁通管9流进散热器出水管3,最后进入水泵4,即进行小循环;在冷却液温度高于82时,节温器阀门打开,冷却液除进行上述小循环外,还经散热器进水管8流入散热器2中冷却降温,再沿散热器出水管3流入水泵4,即进行大循环。冷却液如此不断地循环流动,就使得发动机能在适宜的温度下进行工作。冷却液的循环路线如图2-2所示。图2-2 冷却液循环路线示意图图3-3 散热器盖（A）压力阀打开；（B）真空阀打开1-溢流管；2-压力阀弹簧；3-压力阀；4-散热器加水口；5-真空阀 五、冷却系统的维护人出生就要打预防针，那么车也一样，平时多
9、注意保养，就可避免大的故障，做好预防，防患汽车得病让君一路平安。对于冷却系统的维护，我们看看平时都应该注意那些。1.冷却液数量的检查和补充在正常使用中，每月至少检查一次冷却液的液面高度。在炎热的夏天，检查次数应更多些。没有膨胀水箱的冷却系，检查冷却液液面高度不用打开散热器盖，只需观察膨胀水箱中的液面即可。一般的膨胀水箱上都标有液面高度标记。如上海桑塔纳液面应在“MAX”（上限）和“MIN”（下限）之间；如液面位于下限，即应该往膨胀水箱中加注冷却液，直到液面达到规定位置。补充冷却液时应注意，目前车用冷却液中都加有防腐、防冻、防沸、防垢、防穴蚀和润滑添加剂，尽可能使用厂方推荐的冷却液，并按厂方推荐
10、的使用方法使用，不可随意往冷却液中直接加水；一般情况下，应尽量少打开散热器盖，防止冷却液损失和空气进入冷却系统。按规定使用防冻冷却液，保持冷却液数量充足。正确的冷却液液面高度:当发动机处于冷态时，冷却液液面在膨胀箱内，位于最高和最低标志之间。膨胀箱内装有自动液位报警传感器，当箱内液面过低时、位于仪表板上的冷却液温度报警灯问烁，应及时予以添加。2.冷却系的清洁 保持冷却系的清洁是提高冷却系散热效能的重要条件，冷却系的清洁工作包括内部清洗和外部清洁两部分。.保持冷却系(尤其散热器)外部和内部清洁，是提高散热效能的重要条件。散热器外部沾有泥污或碰撞变形，均合影响风量流通，使冷却液温度过高，必要时清洗
11、或修复。 冷却系的内部清洗建议使用免拆洗清洗机进行。当冷却系部件内积垢较多时，也可采用化学溶剂手工清洗。 冷却系的外部检查清洁主要检查散热器散热片、百叶窗、风扇和各软管有无变形和脏污，若有则应进行修正和清洗。3.风扇带的检查与调整 风扇带使用一段时间后，因为带磨损或其他原因，带变松，皮带过松影响水循环，加剧其磨损；过紧易损坏轴承。因此应经常检查和调整风扇带的张紧度，使其适中。风扇带张紧度的常用检查方法是用30-40N的压力按压在风扇带轮和发电机带轮之间的带上，测量其下弯距离是否符合标准。若不符合规定，则可调整发电机的安装位置使其合格。此外还要检查带表面有无油污和裂纹，若有油污则应清洗擦拭干净；
12、若有裂纹则应更换带。4.冷却系的密封性检查 检查冷却系的密封性可用人工检视外部有无渗漏和机油是否乳化，或用专用手动压力测试器进行就车检测，其方法详见本章第二节冷却水消耗过多故障部分。若发现冷却系存在渗漏应及时检修排除。利用专用手动压力测试器进行散热器盖的检查，若发现散热器盖阀不密封或阀的开启压力过高或过低都应更换。 5.热敏开关连接良好，若有松动会影响风扇换档变速及正常运转；如果发现冷却系溢水，应及时检查节温器技术状况。 6.防止发动机大负荷、长时间工作，以免水温过高；上坡及时换档，减轻负荷。汽车长时间坡道行驶、挡住低或是环境温度较高时，应注意散热。 更换冷却液时，将仪表板的暖风开关拨至右端使
13、暖风控制阀全开，拆下冷却液膨胀箱盖，松开水泵口软管夹箍，拉出冷却液软管，放出冷却液后再将软管夹箍拧紧。在膨胀箱中加入冷却液，直到液面高度与最高标志齐平为止。拧紧膨胀箱盖。启动发动机，直到风扇运转，将发动机熄火，检查冷却液高度，必要时补充。膨胀箱内冷却液不能注满，加注1/2即可，一般使用2年左右更换一次。六、冷却系统的检修 1.电动风扇热敏温控开关的检查 发动机热态时，即使发动机已熄火，风扇仍可能转动。如果冷却液温度很高但风扇不转应检查熔断器。若熔断器完好，则应停机检查温控开关，必要时检查电动机的功能，或更换有关部件。 一般电动风扇有高、低两挡转速，现以桑塔纳发动机为例说明检查电动风扇热敏温控开
14、关的方法：将电动风扇热敏温控开关放入加热的水中用万用表测量第一挡，当水温达到93-98摄氏度时应能导通，当水温达到88-93摄氏度时，应断开；而第二挡105摄氏度为导通；93-98摄氏度时应断开；否则，应更换电动风扇热敏温控开关。2.节温器的检查 节温器损坏或性能不当，直接影响冷却液大水循环的正确控制，故应定期检查，使其工作性能符合规定。 常用蜡式节温器的检查方法：将节温器放在盛有热水的器皿中，然后加热，检查阀门开始开启和完全开启时的温度，以及全开时阀门的升程。开启温度和升程不符合规定，则应更换节温器。蜡式节温器安全寿命一般为50000KM，要求按照其安全寿命定期更换。3.水泵的检查 起动发动
15、机，查看水泵溢水孔是否有渗漏，若渗漏，表明水封已损坏，应更换；查听有无异常响声，若有则应拆解检修。停机后用手扳动水泵带轮，查看带轮与水泵轴配合是否松旷，若松旷则应紧固或检修。七、冷却系统故障冷却系统故障可分为三大片：发动机过热、发动机过冷、冷却水消耗过多等。掌握这三项的问题原因就是我们掌握冷却系基本故障的入门条件。也让我门对冷却系故障的了解更加深一层，让我么对维修冷却系统也有了信心。1. 发动机过热故障现象常见引起发动机过热的原因有:冷却空气流量减少(如散热器阻塞等)；散热风扇不工作；低速上坡，环境温度过高；V型皮带过松，转动效率差；以及缸体有水垢，节温器失效，水泵损坏，热敏开关失灵等。运行中
16、的汽车，在百叶窗完全打开的情况下，水温表指针经常指在100摄氏度以上，且散热器伴随有“开锅”现象；燃烧室内出现“炽热点”，发动机熄火困难；汽油机易发生爆燃或早燃，柴油机易发生早燃使工作粗暴。2. 发动机过热故障主要原因及处理方法（1）冷却液不足。按规定补充冷却液。（2）风扇带松弛、沾油打滑或断裂。调整带的松紧度或更换带。（3）混合气过稀。调整混合气浓度。（4）水套和分水管积垢或堵塞。清理水套和分水管。（5）水泵工作性能不良。检修或更换水泵。（6）点火时间不当。调整点火提前角。（7）燃烧室内积炭过多。清洗燃烧室。（8）风扇离合器接合时间过晚或打滑。检修或更换风扇离合器。（9）散热器的进水管或出水
17、管凹瘪。检修或更换散热器水管。（10）节温器主阀门不能打开或打开时间过迟。检修或更换节温器。（11）散热器内部水垢堵塞或外部过脏。清洗散热器。（12）百叶窗不能完全打开。检修百叶窗及控制机构。（13）电动风扇性能不良。检修或更换电动风扇。（14）温控开关或水温传感器和控制器失效。检修或更换温控开关、水温传感器或控制器。3. 发动机过热故障诊断方法 发动机过热故障诊断流程如图所示4-4发动机过热故障诊断流程图4-4 4. 发动机过冷故障现象冬季运行的汽车，在百叶窗完全关闭，水温表和水温传感器技术状况完好的情况下，发动机达不到正常的工作温度；发动机动力不足，油耗增加。5.发动机过冷故障主要原因及处
18、理方法（1）百叶窗关闭不严。检修百叶窗及控制机构。（2）风扇离合器接合过早。检修或更换风扇离合器。（3）温控开关闭合太早。检修或更换温控开关。6. 发动机过冷故障诊断方法发动机过冷故障诊断过程为首先检查百叶窗关闭情况；如能关严，则检查节温器主阀是否常开；若节温器正常，则让发动机冷机起动，在升温过程中，测量水温，观察风扇离合器或温控开关是否接合或闭合过早。7、冷却水消耗过多 冷却水消耗过多是指冷却水比正常情况下消耗过快的现象。其主要原因有冷却系内部渗漏，冷却系外部渗漏和散热器盖开启压力过低。通常通过目测检查外部有没有漏水的痕迹，确定有无外部渗漏；通过检查机油是否发白（乳化）或在发动机水温正常时排
19、气是否冒白烟确定内部是否渗漏。此外还可用专用手动压力测试器进行就车检测。在冷却系中注满水，用专用接头将测试器和散热器水箱密封连接，用手推测试器，使测试器压力表指示0.1.MPA，保持不动，在5分钟内压力不应下降，同时观察冷却系外部各密封处有无漏水现象。漏水处即为不密封部位，若外部无漏水现象，而压力下降过快，则说明内部有泄漏。若无内外渗漏，则让发动机冷机起动，在升温过程中，观察在水温表或报警器指示水温正常的情况下散热器是否有蒸气逸出，若有则散热器盖蒸气阀有故障。同样也可使用上述专用手动压力测试器进行散热器盖的检查。将盖与测试器装在一起，用手推测试器，使压力升高，检查密封性能和阀的开启压力。在散热
20、器检修中也可使用该测试器进行散热器密封性的检查。八、冷却系故障案例分析现在我们对几例冷却系统的故障进行分析学习，从中掌握冷却系统的故障排除的方法。1.大宇王子水温传感器失效引起的发动机故障故障现象：一辆大宇王子轿车，起动困难，将加速踏板踩到底，多次接通起动机方可起动发动机；怠速不稳，类似缺缸、断火故障；加速困难，踩加速踏板加速，转速上不去，消声器冒黑烟且发出“突突”声；故障指示灯亮。检修过程：估计是因混合气过浓或缺缸、断火而产生的故障。首先进行常规检查：起动发动机，用“试火”法检查各缸工作情况，结果是4个气缸都工作。发动机熄火后拆下火花塞，发现电极上有大量积炭，而且电极间隙也较大。通过常规检查
21、，证实了故障是因混合气过浓和断火所致。然后用连接线短接诊断端子的两个插孔，打开点火开关观察仪表板上故障指示灯的闪烁次数，得到故障代码为14。经查询该代码含义为水温传感器输出电压过低。脱开水温传感器插接器，用万用表电阻档测量其电阻值为，证明水温传感器已经失效。起动时，由于电子控制模块（ECM）得到的水温信号是一个冷车信号，所以加大喷油量以利起动。结果由于空燃比失调，火花塞被燃油浸湿，发动机难以起动；起动后在火花塞上又形成大量积炭，引起了断火故障，进而影响发动机的怠速运转和加速性能。换上4个新火花塞和一个水温传感器后，发动机起动顺利，怠速和加速性能良好。2.凌志ES300冷却系统故障排除车型: 凌
22、志ES300、发动机型号:3vz-FE故障现象:跑高速时冷却水温过高. 冷却风扇噪音过大.超出发动机的噪音.(本车采用电子液压控制冷却系统；注：凌志ES300与佳美采用了同样的冷却系统)系统组成. 机械系统:液压泵(与转向助力泵合为一体). 冷却风扇.(摆线齿轮液压马达). 液压油滤清器.液压油冷却器及相关管路组成.电器系统:液压冷却风扇电子控制单元. 水温传感器. 节气门位置传感器. 空调压力传感器.转速调节电磁阀. 发动机转速信号和负荷信号组成.工作过程：系统根据以上的电子信号来自动调节风扇的转速.使引擎始终保持在80-90的最佳工作温度之间. 当液压泵工作的时候. 液压油流经摆线式马达-
23、滤清器-冷却器-通过转速调节电磁阀-最后流回到液压泵. 电脑控制转速调节电磁阀的通断电时间来控制回油量的大小.从尔控制风扇的转速.故障排除:(此车经几处维修未果.我也修了一小天)本人对此车的冷却系统做了全面的检查.没有发现任何异常情况.与车主聊天的时候得知前不久前曾经撞过.前面的部件几乎都换了.按照车主的线索又从新检查了一便. 着重检查车辆的前部.仔细一看发现这车的散热器与其他同类车型有很大的不同. 从长 /宽 / 高 都要比同类车型小了很多. 就这样更换了散热器后故障排除.故障分析:该车在跑高速的时候负荷较大.由于散热器散热不好.造成发动机温度迅速升高.当冷却系统控制电脑接收到水温传感器温度
24、过高信号的时候.便控制转速控制电磁阀工作在最大位置.这样冷却风扇也就以最高的转速运转. 造成噪音过大.(其实就是与 空气/风 摩擦的声音)结 论汽车冷却系统对汽车来说是至关重要的,发动机就如同人类的心脏,如果不好好保护就会受到威胁,随着人民生活水平的提高,汽车的逐渐普及,汽车的维修也成为主导力量, 让自己的汽车不受到疾病的折磨,保障汽车的安全行驶,提高人身安全等原因,了解基本的汽车保养和维修是必备知识。参考文献1 汽车构造/王世震。北京：机械工业出版社，2004.72 汽车故障诊断与维修技术/闵永军、万茂松、周良主。北京：高等教育出版社，2004.73 汽车机构造与原理实训/蔡兴旺。北京：机械工业出版社，2008.14 汽车维修技术与经验集锦/宋福昌。北京：科学技术文献出版社，2008.9
