汽车冷却系统构成与常见故障维修技术

青袂婉约 2021-05-11 17:42:11

摘要:发动机的冷却系统是保障汽车动力持续稳定输出的重要部分,冷却系统的故障识别与检修是目前汽车维修领域极为热门的一项内容。本文首先介绍了汽车发动机冷却系统主要组成,并对冷却系统的原理简要分析,重点分析了汽车发动机冷却系统常见故障的检修方法,以实例的方式分析了汽车发动机过热的原因与检修方式,为相关发动机冷却系统检修实践工作提供参考。


发动机是一种把热能转化为机械能的装置,高温运行下的汽车发动机通过冷却系统进行冷却,确保汽车发动机在适当的工作温度条件下运转。冷却系统的作用是保证发动机不会过热运行,而且也要防止发动机在寒冷季节温度过低。发动机的工作水温一般保持在80~95℃为最佳。本文以汽车发动机水冷系统为例,分析冷却系统构成与常见故障维修技等内容。


1、冷却系统的组成与工作原理


1.1冷却系统组成


汽车发动机的水冷系统多采用的是强制循环水冷,冷却液在发动机中循环发生运动。水冷系统的组成及主要部件如图1所示。

汽车冷却系统构成与常见故障维修技术

冷却液是水与防冻剂的混合物。冷却液用水最好是软水。否则会在发动机水套和水管内产生水垢,阻碍传热,使发动机过热。现代轿车普遍采用防冻液,以提高冷却液的防冻和防沸能力。一些冷却液含有防锈剂或者泡沫制剂等成分,避免了冷却系统的锈蚀现象发生以及泡沫的出现,进而提升了冷却性能。


1.2工作原理


冷却液由水泵从机外吸入,在压力促使下冷却液由分水管进入发动机水套中。冷却液吸收汽缸壁温度进而升温,经过汽缸盖的水套时继续吸收热量,吸收到大量热量的冷却液通过出水管进入散热器中[1]。当汽车运行时,车外空气右前向后高速从散热器通过;在散热器后部风扇强力抽吸作用下,温度较高的冷却液流经散热器,将热量释放到大气里,达到冷却效果。冷却后的冷却液在水泵的驱动下,又一次流入汽缸体与汽缸盖水套吸收热量,往复循环,使得发动机零件始终保持合适的工作温度。


2、冷却系统常见故障分析


2.1冷却液渗漏


在汽车运行中,冷却系统中的冷却液应充满系统。假如冷却液少于6%左右时,汽车的冷却液循环将不再进行,容易引起发动机的过热损坏。通常条件下,冷却液由于蒸发发生的损失很少,渗漏才是冷却液损失的重要环节,还有一部分通过散热器溢流管流失。


冷却液发生外渗的主要原因:第一是水槽与溢流管出现裂纹,水路位置的接头部位出现破裂。第二是水槽或者芯子的支撑处的磨损。第三是放水开关与放水塞部位的损伤等。冷却液的外渗通过观察便可以发现,方便对其渗漏过程的排查,及时发现危害减少损失。

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内渗的主要原因有以下几方面:第一是发动机的气缸盖紧固螺栓出现了松动,缸盖与缸体的结合面翘曲也是内渗主要原因。第二是水套铸件上出现了裂纹与缩孔等现象。冷却液的内渗通常不容易被发现,但常会引发严重后果,比如发动机因缺少冷却液导致的损坏风险。冷却液内渗进入燃烧室,在发动机不工作状态下会充满整个燃烧室,当发动机启动时,由于气缸内活塞的运动会增加气缸内部作用力,从而破坏发动机的气缸盖及内部的活塞,引起断裂现象,以及导致的连杆弯曲故障。当冷却液进入曲轴箱与内部运动组件接触后,会在内部零件表面形成厚度不一的黏结层,进而引起了组件的锈蚀,增大了组件运行中的摩擦阻力,造成极为严重车辆运行安全事故[2-3]。


2.3发动机过热


运行中的汽车发动机,如果冷却液額温度一直处于高温(90℃以上)区间,同时出现了冷却液沸腾现象,也称为发动机过热现象。这种过热可以分为汽车运行中的突然过热与发动机的经常过热。突然过热的发生通常与发动机冷却系统的风扇传动带断裂有关,也可能是由于风扇电路故障等故障所引起,冷却液的严重泄漏也会引起过热,经常过热是汽车发动机运行中出现的持续过热。


发动机出现过热受以下几方面因素影响:第一是节温器发生泄漏或者反接,冷却液只发生小循环,风扇处于低转速状态。第二是混合气的过稀或者过浓,过稀的混合气,降低的燃烧速率,燃烧室做功过程中释放出更多的热量,引起发动机出现过热。第三,过迟或者过早的发动机点火时间均会导致发动机的过热,另外燃烧室的积炭、车辆超载等因素也是引起发动机过热的主要原因[4]。


2.4发动机工作温度过低


当汽车在行驶时,如果发现冷却液的温度长期低于正常工作温度,便可以认为是发动机工作温度低。就发动机来说,不可能是由于发生了故障而引起冷却强度提升,减少了传热损失。通常发动机过低的工作温度,分为自然因素与冷却系统的冷却强度调节装置故障两个方面原因。


3、冷却系统故障诊断实例分析


3.1故障诊断思路分析


诊断发动机的冷却系统故障通常要在特定的思路和诊断流程作用下进行。冷却系统的外部检查包括的部件有冷却液的储水室、冷却系统的散热器、连接软管、放水开关、水泵等的泄漏状况,泄漏的地方存在针状水柱,能够很明确的发现泄漏发生的位置[5]。


内部检测的内容主要是对气缸的垫水道损坏程度进行查看,检查湿式缸套的密封性能以及气缸盖内部有没有出现漏水现象。


3.2冷却系统故障实例分析


故障车辆是桑塔纳2000轿车,发动机运转正常,当提升发动机转速至2500r/min时没有异常出现。当汽车行驶过程时,当车速超过100km/h,保持车速约半分钟,可以发现车辆冷却液温度迅速升高,报警灯闪烁显示冷却液温度过高,如图2所示。

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通过一一检查后发现并未有前述问题。在道路上当汽车速度上升到100km/h,冷却液温度过高警示灯闪烁,车辆路边停靠后熄火,检查发动机及冷却系统,发现冷却液的储罐中液面下降,连接的水管未发现有渗漏现象,基于这个检查判定冷却系统可能为内漏,也就是水道冷却液流入气缸燃烧室[6]。


采用举升器提升车身使车轮悬空,空转情况下对汽车尾气进行检测,当车速上升至110km/h转态,汽车尾气检测结果显示的HC值明显偏高,随着油门的加大HC值也在同步增长。运用断油法对发动机进行逐缸检测,取下第四缸的喷油器接头,观察到HC值快速回到正常水平,显示出第四缸存在故障,仔细检查发现这个缸的火花塞存在一些铁锈,表明燃烧室存在水分。检查气缸内部缺陷时,发现这个缸的燃烧室存在着约1.5mm凹痕,进而维修方式是加工处理第四缸盖,更换新的气缸垫,安装完毕后试车,故障排除。


4、结语


如果汽车使用频次比较高,例如出租车、拉货车辆等,使用优质的冷却液的话需要每年定期更换冷却液,对于使用频次低的车辆可以每两年更换一次冷却液。当冷却液中出现了悬浮物、沉淀物等异物,以及冷却液颜色异常时,需要及时对冷却系统进行清理并更换冷却液。在汽车冷却系统的检查维修时,要做到理论结合实际,需要多方面考虑故障问题。日常的车辆保养,需要认真仔细检查车辆出现的各种问题,防止小问题所引发的交通事故等大危害发生。


参考文献:


[1]王庆年,韩彪,王鹏宇,等.电动汽车冷却系统设计及电机最优冷却温度控制[J].吉林大学学报:工学版,2015.


[2]滕怀钰,刘佳鑫,邢梦龙,等.车用发动机冷却系统研究进展[J].车用发动机,2018,239(06):89-95.


[3]袁新.基于CFD技术汽车发动机冷却系统匹配性设计[J].机械设计与制造,2020,350(04):163-167.


[4]王俊昌,王飞.汽车高低温散热器连接方式对散热影响的研究[J].机械设计与制造,2019(3).


[5]董涛,张国方.发动机冷却液温度监控系统设计及仿真[J].电子设计工程,2016,334(08):58-62.


[6]王庆年,韩彪,王鹏宇,等.电动汽车冷却系统设计及电机最优冷却温度控制[J].吉林大学学报:工学版,2015,176(01):1-6.


来源:时代汽车张诺

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