浅谈发动机冷却水温过高故障的诊断及解决方法

浅谈发动机冷却水温过高故障的诊断及解决方法


 
本文主要介绍一台丰田1RZ发动机由于散热不良，造成冷却水水温偏高、发动机动力性能下降的现象，通过更换硅油风扇离合器和清洁水箱、缸体水道等方法，使发动机工作性能得到恢复正常。
关键词：冷却水温高；风扇转动缓慢；硅油离合器；沉积水垢过多
二、前言
后制动解除过程延缓，导致制动拖滞。海狮轻型汽车是丰田汽车公司生产的中高级轻型客车，其采用的1RZ发动机结构先进，具有20世纪末国际先进水平，且在我国轻型客车的结构中有一定的代表性，它采用压力循环式水冷系统(图1)。此循环系统含有一个装在进水口侧的节温器，发动机要能正常而连续运转，不仅要设置冷却系统，而且要求冷却系中的冷却强度要适中，因此，分析研究冷却系统的组成及产生故障的原因，对帮助本人及有关维修技术人员，提高维修水平，准确快速地排除汽车故障具有一定的参考意义。

三、正文
(一)发动机大负荷工作时水温偏高的故障现象
1台丰田1HZ小客车，车辆使用了8年，行驶里程在12万km左右。在夏季，气温30℃以上使用时发现发动机水温高出正常值(正常水温70～80℃)，尤其使用空调或爬坡慢行时，即发动机的负荷明显增大时，就会出现冷却水温升至95℃以上，甚至“开锅”的现象。由此造成此车发动机输出功率明显下降，车辆不能正常行驶，而且持续时间长，还会出现当关闭电源开关熄火后，也不能停止发动机工作的现象。
(二)造成发动机故障的原因及分析
汽油发动机在正常温度下工作，进入气缸内的可燃混合气能得到充分雾化蒸发，这时进入发动机的燃料充足并能充分燃烧，能发出足够的动力；但发动机温度过低时，燃油蒸发困难，易形成腐蚀物质，使润滑油粘度过大，加大发动机运转时阻力，使机件磨损加快，引起燃料浪费，使功率下降；而当发动机温度过高时，进入气缸的可燃混合气因受热膨胀使充气量减少，必造成功率下降，而且温度过高，使润滑油的粘度降低，不易形成油膜，造成润滑不良，使金属机械性能降低，加速了发动机的磨损或咬死。由此分析得出，发动机温度过小或过大，都会使发动机工作不正常，燃油经济性差，令其输出功率下降。
这台进修车的故障，正是由于发动机的工作温度过高，造成了发动机气缸的混合气体积膨胀，使发动机功率下降，直接影响了车辆的正常行驶；由于长时间高温，造成发动机气缸内温度很高，这时进入气缸内的可燃混合气在无电火花的情况下仍然不能停转。
造成汽车发动机在行驶中温度高的原因，主要是冷却系统不能正常工作，不能通过它将发动机工作时发出的热量散发到大气中。根据实践分析，造成发动机冷却系水温过高的原因有以下几点：
(1)在冷却系中，如散热器、水泵、气缸体、气缸盖、气缸垫、暖风机水箱、水管，以及橡胶软管和放水开关处有渗漏水，则会减少水量在气缸、气缸盖水套的循环流动，降低吸收气缸内热量的功能，致使冷却水温过高。
(2)散热器和气缸、气缸盖水套内沉积的水垢过多，会降低冷却水散热功能。因为水垢的传热能力只有金属几十分之一，换言之，水垢过多造成冷却系不能很好地将发动机内的热量散发掉。而且水套内沉积的水垢增多也造成循环管路截面减少，使参加冷却循环的水量减少，从而降低了吸收热量的能力；致使冷却水温过高。造成沉积生成水垢的原因，是平时加注的冷却水含有过多矿物质。
(3)水泵损坏或传动皮带打滑造成水泵不良。水泵不能正常转动产生足够水压，也会降低冷却水的流量。因为冷却水的循环流动是通过水泵施加水压，使散热器冷却了的水压进发动机水套内，逼出已吸了热量的冷却水流至散热器去散热的，如果水泵工作不良，产生的水压不高，则冷却水的循环流动的流量减少，散热效果不明显，造成冷却系水温过高。
(4)节温器损坏。在工作温度下，节温器主阀门开度不足或失灵打不开会令冷却系的水不能进入散热器(进行大循环)。为保证发动机起动后能尽快达到正常工作温度，发动机是利用节温器来自动控制冷却水的循环的。当清晨起动时，冷却水温度低于正常工作温度，此时希望水温尽快升高，所以，节温器主阀门关闭，副阀门打开，使循环的冷却水不必流经散热器散热，加快冷却水升温，冷却水的循环路线是：水泵→水套→水泵。当温度高于正常工作温度时，希望此时水温能降至正常温度，所以节温器副阀门关闭，主阀门打开，使循环冷却水流经散热器散热，冷却水的循环路线是：水泵→水套→散热器→水泵。所以若节温器损坏，冷却水则不能通过大循环流经散热器散热，造成发动机冷却系水温过高。
(5)硅油风扇离合器损坏，如图2。汽车低速行驶时，从气缸、气缸盖经节温器流经散热器的冷却水，是通过发动机冷却风扇对空气产生吸力来加速气流，通过散热器来对冷却水进行冷却的。如果控制风扇运转的风扇离合器损坏，不能有效带动风扇运转散热，也会造成冷却水温在发动机高温时过热。

(6)汽车空调系统的冷凝器散热不良。在夏天使用空调制冷，制冷系统的制冷剂热量，靠流经冷凝器进行散热，如果冷凝器散热片粘有尘土、油污，则会影响其散热效果，造成使用空调制冷时车厢内温度下降不大，制冷压缩机不停运转，加大发动机工作负荷，造成冷却水温度有过热的现象。
(7)供油系调整不当，使可燃混合气过稀。混合气过稀会使燃烧速度缓慢，而且燃烧后所产生的热能大部分散失于气缸壁，致使发动机冷却水温升高。
(8)点火系统调整不当，点火提前角调整过迟，使混合气不能及时燃烧和充分燃烧，未燃烧的燃料在排气喉内补燃，既影响发动机的动力输出，又会使发动机冷却系温度升高。
从以上原因分析得出，如果发动机在大负荷工作时，如果出现冷却系的水量不足、水泵工作不正常、气缸盖气缸水套和散热器内沉积的水垢过多、风扇离合器损坏、供油系或点火系调整不当等，都会使发动机冷却水温不能降温且升至很高，影响发动机正常工作。
(三)故障排除的措施和方法
根据以上原因分析，围绕着冷却系水温高的这一问题，我反复学习了有关的汽车冷却系维修保养资料，并虚心向有经验的师傅请教，对逐个可能产生的原因进行检查分析，对可能会发生故障的部位采取先易后难的方法进行检查。首先从外表检查，包括散热器、水泵、气缸体、暖风机水箱、水管，以及橡胶软管和放水开关等，观察其是否有漏水，检查水泵皮带是否太松，风扇叶片是否有损烂。经外表检查，没有发现漏水部位，水泵皮带处没有过松打滑的现象，风扇叶也没有变形损坏。再检查节温器有否工作不良导致冷却水的水量循环不足，把节温器拆下来，将节温器放在装有水的铁盘上，然后加热，同时把玻璃温度计放在水中测试，观察温度计上的读数与节温气额定开启温度是否相符，升程是否在95℃时＞8mm，如图3。结果当温度计读数为90℃时节温器才开始张开工作，比额定开启温度82℃高了8℃。所以，我就安装了一个新的节温器(额定开启)温度为82℃。起动发动机并开空调观察水温表的情况，结果水温表的指针略比以前低些，行驶车辆进行路试，经过10min高速行驶，水温表的指针很快就过中线，仍然有冷却水温过高的现象。我又对空调冷凝器进行淋水降温，检查水温，虽有好转，但效果仍然不明显，说明与冷凝器散热情况关系不大。我又重新检查调整供油系和点火系，结果也收效不大，说明水温过高的现象，主要不是以上的情况所致。

再次起动发动机，开大空调制冷，控制发动机转速，以低速直升到高速运转来观察此时冷却风扇的转速，在发动机冷却水温度超过90℃时，仔细倾听风扇响声和风扇的转速，仍无变化。将发动机熄火，随即用手拨动风扇叶，较为轻松，与冷车时拨动风扇的感觉相差不大。硅油风扇离合器是根据发动机冷热状态自动调节冷却强度，使发动机始终保持最佳的热工作的状态。发动机温度高，风扇转动就快，风量就大；发动机温度低，风扇转动就慢，风量就小。风扇转速应该是随着发动机的温度升高而提高。其出现故障必然影响散热器的冷却散热，造成发动机温度过高。由此可见，水温高是硅油风扇离合器损坏造成风扇工作不良所致。我于是更换了风扇离合器，更换后，风扇的转速能随着温度的升高而加快转动，噪音明显增大，在水温达到95℃时风扇更是全速运转。
我又通过使用清洗水垢的清洗剂来清洗散热器和缸体、缸盖的水套，将清洗剂加注到冷却水中，经过运转发动机后，再浸泡8h，放出清洗液，发现液体内有不少污垢，证明是散热器、气缸、气缸盖水套内的沉积水垢过多，经以上修复后试验冷却系水温明显下降，此车在夏季和负荷增大时，再无出现冷却水水温高的情况。车辆回复正常技术状况。
(四)结论
综上所述，此车发动机水温过高的主要原因是硅油风扇离合器损坏和散热器、气缸、气缸盖水套内的沉积水垢过多，而其他的故障虽有影响，但不是主要原因。伴随着发动机的结构更为复杂，精度更高，故障的多样化隐蔽性，给车辆的维修工作带来了一定的难度。因此，我们应尽快熟练掌握专业维修知识，提高工作效能，这对现代汽车实施科学地、合理地保养和维修，就显得十分重要。
(五)防发动机水温高的几点建议
从以上情况分析，汽车发动机水温过高的现象，在车辆使用一定的时间后是比较容易产生的，根据故障的原因去做好预防措施，是可以防止发动机水温过高的。所以，我们在曰常的维护保养中，要有针对性地做好以下工作。
(1)勤检查气缸、散热器、水泵、橡胶软管和放水开关等处有否漏水，发现渗漏的部位应及时检修。
(2)加注冷却水时要加注软水和加一些水箱宝以减少水垢的沉积生成，要定期清洗来，希望同行之间交流。此故障修复表明，提高企业管理水平，重视维修技术人员的培训，提高从业人员的素质，提高设备、工艺技术水平的迫切性。零件生产厂要严把质量关，不合格产品得坚决烧毁，提高质量，提高竞争力，这样我们的汽车行业才有出路，维修行业才有质的飞跃