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      發動機的合理水溫、水溫異常的后果與原因


      1  發動機的合理水溫

      發動機的動力是通過燃燒燃料而產生的,由于燃氣溫度高達1800℃以上,如果不對與燃氣接觸的氣缸蓋、氣缸、活塞和氣門等零部件加以冷卻,這些零部件將被損壞,然而過度冷卻也不利于發動機保護,理想的冷卻結果是讓發動機處于安全狀態并使燃油效率達到最佳水平。當前,汽車發動機均采用水冷系統冷卻,在發動機內部中,有一個稱為水套的冷卻水循環空間,冷卻水的循環是由水泵驅動的,流經水套的冷卻水不斷帶走燃料燃燒所產生的過多熱量。當水溫較低時,節溫器關閉,冷卻水僅在水套內部循環,以便讓水溫盡快達到合理的范圍;而當水溫較高時,節溫器打開,冷卻水被泵入水箱(又稱散熱器),利用自然風和風扇產生的強制風進行冷卻,然后回流至水套中。試驗證明,氣缸壁的溫度大約為197℃至277℃時,既可保證氣缸蓋、氣缸、活塞和氣門等零部件的安全,又可讓燃油效率接近最佳水平,為了讓氣缸壁的溫度達到這個要求,汽油發動機的水溫需要維持在85℃至97℃之間,而柴油發動機的水溫需要維持在80℃至90℃之間,汽油發動機和柴油發動機的上述水溫范圍,是冷卻系統的水溫控制目標,稱為合理的水溫范圍。

      上述合理水溫范圍是常見普通車型的水溫參數,一些高級車型的允許水溫上限可能高達120℃,因此,駕駛員應以具體車型的數據為準,當無法查得該數據時可向相應車型的4S店咨詢。

      注:本文所稱的水溫均指冷卻液的溫度,而冷卻水是冷卻液的代稱。發動機的冷卻液有純水和防凍液兩種,小型車冷卻液的標準配置為防凍液。


      2  水溫異常的后果

      如果水溫顯著高于合理的范圍,甚至因缺水等原因導致發動機機體溫度過高時,會引起以下不良后果:

      ——潤滑油變質,零件之間不能保持正常的油膜,以致潤滑效果變差;

      ——材料性能改變,負荷能力下降,導致零件變形,高溫引起的熱應力甚至造成氣缸蓋和活塞頂產生裂紋;

      ——零件過度膨脹,以致原來設計的正常間隙被打破,進而摩擦加??;活塞環失去彈性,造成燃氣泄漏,引起功率下降;

      ——氣缸壁的溫度過高,以致進氣量減少,使混合氣早燃,造成發動機爆震,引起功率下降;

      ——冷卻水因溫度過高而沸騰,引起水蒸汽從水箱蓋冒出,可能危及人身安全。

      相反,低溫環境下起動發動機時若未進行必要的預熱,或發動機因過度冷卻而長期處于低溫狀態時,則會引起以下不良后果:

      ——潤滑油黏度增加,潤滑效果變差,運動部件的阻力增加,導致發動機起動困難,并加劇零件磨損;

      ——燃油霧化不良,燃燒不充分,油耗增加,并導致內部積碳。

      因此,在寒冷的冬季,對發動機進行預熱是必要的。而在炎熱的夏季,即使在起動之前水溫低于合理的水溫范圍,但因水溫上升很快,有時只需十分鐘左右即可達到合理的水溫范圍,因此起動初期水溫偏低并不會對發動機產生不利影響。


      3 水溫異常的原因檢查

      3.1  水溫過高的原因檢查

      當發動機水溫偏高時,可根據車輛的風扇驅動形式,按照一定的順序進行檢查。

      注:本文按照先易后難、先常見后少見的原則,安排檢查順序。部分項目因需要專業設備和專業人員方可查證,故本文僅提及該項目,而有關的檢查方法從略。

      對于利用電子扇冷卻的車型,檢查順序是:

      1)  檢查冷卻水是否不足

      冷卻水缺乏是水溫偏高的常見原因,平時應在車輛停息時應檢查儲水箱(膨脹水箱)的液位,低于最低線時應予補充。發動機起動后發現液位偏低時,應在停機冷卻后添加,以免冷卻水冒出而燙傷。小型車采用防凍液作為冷卻水的,如果沒有泄露,可能一年都不需補充冷卻水,如果需要頻繁添加冷卻水,則說明冷卻系統的密封不良。一般水箱的進水膠管接頭處最容易漏水。

      2)  檢查水箱前方散熱片是否被塵土、雜物堵塞,以及水箱散熱片是否變形

      散熱片被堵塞或受外力作用而變形時,通風面積變小,會降低散熱效果。

      3)  檢查水箱芯管是否堵塞

      發動機工作一段時間后,檢查水箱上部與下部的溫度差,正常情況下,水箱上部溫度略高于下部溫度,但差異不大,若差異較大,說明芯管被水垢堵塞,以致冷卻水的大循環被阻斷。采用未經提純的普通水作冷卻水的車輛,經多年使用后可能出現上述情況。

      4)  檢查高溫時風扇是否轉動

      當水溫表顯示的水溫偏高時,電子扇應該轉動,若未轉動,應檢查風扇保險片、風扇繼電器(二者均處于保險與繼電器盒中)是否損壞。由于繼電器問題不易被非專業人員分辨,駕駛員可將一個暫時不用的繼電器(如除霜繼電器)調換至風扇繼電器位置,以替代的方式查找問題。另外,電子扇通內部含有電刷,電刷過度磨損以致接觸不良時,電子扇就會停轉,但這種情況必須更換風扇。少數情況下,發動機已經出現冷卻水沸騰的現象,但水溫表未顯示高溫,電子扇也未被接通,這時應檢查水溫傳感器是否存在問題。

      5)  檢查水泵皮帶張力是否合適、皮帶是否斷裂

      水泵皮帶松弛、斷裂,均會導致水泵不能正常運轉,冷卻水的大循環無法進行。

      6)  檢查節溫器是否正常開啟

      如果儀表顯示的水溫偏高,而水箱的溫度卻較低,且膨脹水箱的液面平靜(無冷卻水進出引起的波動),電子扇卻已經轉動,當出現上述情況時,可能是節溫器不能正常打開,以致冷卻水的大循環無法進行。

      7)  檢查水泵是否損壞

      當發動機起動幾分鐘后就出現水溫過高的問題時,如果不是冷卻水缺乏,可能是水泵已經損壞。

      8)  檢查氣缸墊是否損壞

      氣缸墊損壞以致密封不良時,氣缸中的高壓氣體會進入冷卻系統,使冷卻水翻滾,呈現沸騰狀態,如果發動機工作時膨脹水箱有大量氣泡冒出,而且發動機排氣管有小水珠隨廢氣排出,可能是汽缸墊已損壞。

      9)  檢查點火正時

      汽油發動機點火提前角或柴油發動機供油提前角過早或滯后,均會導致水溫過高。

      10)  檢查排氣管是否因銹蝕而堵塞

      一些車輛停用時間過長,發動機排氣管嚴重銹蝕,以致排氣不暢時,也會引起水溫過高。


      對于采用傳動帶(皮帶)驅動式風扇的車型,檢查順序是:

      1)  檢查冷卻水是否不足

      2)  檢查水箱前方散熱片是否被塵土、雜物堵塞,以及水箱散熱片是否變形

      3)  檢查水箱芯管是否堵塞

      以上三項的檢查方法同前。

      4)  檢查高溫時風扇是否轉動

      當水溫表顯示的水溫偏高時,風扇應該轉動,若未轉動,則問題可能在風扇離合器上。采用硅油離合器的,可能是硅油離合器已損壞;采用電磁離合器的,有可能是電磁離合器已損壞,也可能是控制電磁離合器的電路已損壞。少數情況下,發動機已經出現冷卻水沸騰現象,但水溫表未顯示高溫,采用電磁離合器的風扇仍未轉動,則可能是水溫傳感器損壞了。

      5)  檢查水泵皮帶張力是否合適、皮帶是否斷裂

      6)  檢查節溫器是否正常開啟

      7)  檢查水泵是否損壞

      8)  檢查氣缸墊是否損壞

      以上第5項至第8項的檢查方法同前。

      9)  檢查點火正時

      汽油發動機點火提前角或柴油發動機供油提前角過早或滯后,均會導致水溫過高。

      10)  檢查預熱器是否不能斷開

      少數情況下,柴油發動機的預熱器不能正常斷開,也會導致水溫過高。


      3.2  水溫偏低的原因檢查

      在冬季,發動機工作二十分鐘以后,如果水溫仍為進入正常范圍,則可能是節溫器不能正常關閉所致,這種情況下,發動機冷卻水總是處于大循環狀態。

       

       

      郴州市金通電器有限公司技術部

      2014年8月18日   第1版

       

      參考文獻:

      1)《汽車發動機機械系統檢修》,楊連福、劉毅主編,人民郵電出版社,2014年1月第1版。

      2)《車用內燃機》,孫業保主編,北京理工大學出版社,1997年10月第1版。

      3)《發動機冷卻系統工作原理及故障分析》,韋凱軍編,《裝備制造技術》雜志,2007年第9期。

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