莊月芹

摘 要：文章首先闡述了汽車發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的概念，介紹了該系統(tǒng)的設(shè)計原理及工作特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上總結(jié)了系統(tǒng)故障成因，綜合分析了導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)故障的各種因素及其具體表現(xiàn)，針對這些情況，提出針對性的診斷和維修關(guān)鍵技術(shù)。這不僅能顯著提升發(fā)動機(jī)的功率和效率，還能降低系統(tǒng)故障率，提高車輛的可靠性，同時實現(xiàn)安全、節(jié)能和延長發(fā)動機(jī)壽命的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：汽車發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng) 故障診斷及維修 關(guān)鍵技術(shù)

隨著社會的日新月異，民眾的生活質(zhì)量大幅改善，汽車數(shù)量也在持續(xù)上升。汽車發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)作為車輛安全行駛的重要保障，對車輛的性能起到了至關(guān)重要的影響。因此，對系統(tǒng)故障的診斷和維修關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深度研究具有重大的現(xiàn)實價值。

1 汽車發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)概述

1.1 基本情況

該系統(tǒng)的主要功能為冷卻，作用對象為發(fā)動機(jī)散發(fā)的熱量，確保發(fā)動機(jī)始終處于正常的溫度區(qū)間。由于發(fā)動機(jī)需要持續(xù)高速工作，若其溫度未能滿足設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)， 必然會對汽車的正常駕駛功能產(chǎn)生影響。若無法冷卻，缸內(nèi)的溫度可能會迅速上升，最高可能會觸及2500攝氏度的水平。根據(jù)“熱脹冷縮”原理分析，在高溫環(huán)境中會引發(fā)各個組件的膨脹，難以保障各組件正常協(xié)同工作，增加安全隱患，甚至還會引起發(fā)動機(jī)損壞等問題，威脅車內(nèi)人員的安全。所以，在汽車高速行駛的過程中，需要對發(fā)動機(jī)熱量進(jìn)行冷卻，延長使用壽命，提高穩(wěn)定性能。然而，假設(shè)汽車在行駛時的氣缸溫度偏低，這會影響燃燒條件的穩(wěn)定性，致使汽車無法啟動，不但會磨損汽車部件，還會釋放出對人體健康有害的氣體，破壞環(huán)境。因此需要加強(qiáng)對冷卻系統(tǒng)的重視度，充分保障汽車行駛安全。

1.2 系統(tǒng)設(shè)計原理

在設(shè)計傳統(tǒng)汽車發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)時，要求其具備保護(hù)發(fā)動機(jī)、減排以及提高燃油經(jīng)濟(jì)性的功能。而對于先進(jìn)系統(tǒng)而言，在設(shè)計時主要考慮發(fā)動機(jī)內(nèi)部磨損、燃燒室溫度等因素，提高了設(shè)計要求，不僅需要確保先進(jìn)系統(tǒng)實現(xiàn)原有功能，還要確保發(fā)動機(jī)在最適宜的溫度環(huán)境中運(yùn)行，從而顯著提升其工作效率。目前，發(fā)動機(jī)冷卻主要分為水冷、風(fēng)冷兩種模式，且前者的應(yīng)用頻率更高。部分高速跑車會聯(lián)合應(yīng)用兩種模式以優(yōu)化冷卻性能。

水冷系統(tǒng)的設(shè)計原理：當(dāng)發(fā)動機(jī)缸體升高到特定的溫度，節(jié)溫裝置會被激活，利用冷卻液持續(xù)進(jìn)行循環(huán)，它會從發(fā)動機(jī)水套內(nèi)部吸取過剩的熱能，然后在水泵的推動下通過散熱裝置，把熱能釋放出去，冷卻之后重新回歸發(fā)動機(jī)，以實現(xiàn)冷卻缸體的效果。當(dāng)發(fā)動機(jī)的運(yùn)行溫度發(fā)生變化時，汽車的水冷系統(tǒng)中的冷卻液的流通模式和路徑也將相應(yīng)調(diào)整。這種無需通過散熱設(shè)備進(jìn)行散熱，只是在發(fā)動機(jī)內(nèi)部進(jìn)行的流通模式，能夠讓發(fā)動機(jī)的溫度快速上升，將其稱之為“小”循環(huán)模式。當(dāng)冷卻液的溫度超過80℃后，節(jié)溫器會切斷直接連向水泵的“小”循環(huán)途徑，所有由缸蓋水套排放的冷卻液都會被引導(dǎo)到散熱裝置中。經(jīng)過散熱處理的冷卻液會經(jīng)由水泵再次返回到缸體水套中繼續(xù)循環(huán)?！按蟆毖h(huán)指的是通過在汽車的引擎與散熱裝置（水箱）之間進(jìn)行散熱。節(jié)溫器依照冷卻液的溫度進(jìn)行“大”和“小”循環(huán)調(diào)整；發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速是決定冷卻液流量的關(guān)鍵因素。依照冷卻液的溫度與負(fù)荷，可以調(diào)整散熱風(fēng)扇的運(yùn)行狀態(tài)。

汽車發(fā)動機(jī)風(fēng)冷系統(tǒng)可分為強(qiáng)制、自然兩種類型。強(qiáng)制風(fēng)冷式發(fā)動機(jī)風(fēng)冷系統(tǒng)通過額外的機(jī)械裝置來增加散熱效果，而自然風(fēng)冷式則依靠空氣流動來達(dá)到散熱目的。這兩種系統(tǒng)各有優(yōu)劣，強(qiáng)制風(fēng)冷式系統(tǒng)在發(fā)動機(jī)散熱方面更加高效，但同時也增加了發(fā)動機(jī)的重量和復(fù)雜性。而自然風(fēng)冷式系統(tǒng)則更加節(jié)能，并且安裝和維護(hù)更加簡單。在選擇汽車發(fā)動機(jī)風(fēng)冷系統(tǒng)時，需要考慮自己的需求和預(yù)算。如果需要更高的散熱效果和更強(qiáng)的動力輸出，那么優(yōu)選強(qiáng)制風(fēng)冷式系統(tǒng)。而如果追求節(jié)能和簡單安裝，那么自然風(fēng)冷式系統(tǒng)則是更好的選擇。

1.3 工作特點(diǎn)

雖然水冷系統(tǒng)存在構(gòu)造繁瑣、故障頻發(fā)、能源消耗大、維護(hù)困難、生產(chǎn)費(fèi)用高等問題，但在一些特定的使用環(huán)境中，比如需要高度緊湊的空間布局、對冷卻效果要求極高的場景等，水冷系統(tǒng)仍然具有其獨(dú)特的優(yōu)勢。例如航天領(lǐng)域、車載發(fā)動機(jī)等領(lǐng)域，由于其對于冷卻系統(tǒng)的高度要求，水冷系統(tǒng)在提供可靠冷卻效果的同時，還能有效保障其他設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。盡管風(fēng)冷系統(tǒng)擁有結(jié)構(gòu)簡潔、零部件稀少、重量輕盈、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、故障率較低、無需額外維護(hù)、操作和修理方便、功率利用率高、生產(chǎn)成本低等優(yōu)勢，在某些特殊環(huán)境中，風(fēng)冷系統(tǒng)也存在一些缺點(diǎn)，例如對材料的需求較高、熱負(fù)荷過大、冷卻效果不均勻、穩(wěn)定性欠佳以及工作噪音過大等。因此，在選擇冷卻系統(tǒng)時，需要充分考慮實際應(yīng)用場景的需求和特點(diǎn)，以充分發(fā)揮各種冷卻系統(tǒng)的優(yōu)勢。從全球市場來看，冷卻系統(tǒng)的應(yīng)用非常廣泛，并且不斷向更多的領(lǐng)域拓展。隨著科技的進(jìn)步和工業(yè)發(fā)展的需求，冷卻系統(tǒng)正朝著高效、節(jié)能、環(huán)保、緊湊等方向發(fā)展，以適應(yīng)各種復(fù)雜的應(yīng)用場景。

2 冷卻系統(tǒng)故障成因檢測

2.1 過冷運(yùn)轉(zhuǎn)

過冷運(yùn)轉(zhuǎn)指的是發(fā)動機(jī)的工作溫度低于65度。針對此狀況，通常有三種不同的檢測方法。首先，需要觀察冷卻水的升溫速率，并將其與正常水溫進(jìn)行比較。如果水溫迅速上升，那么這就表明已出現(xiàn)了過冷運(yùn)轉(zhuǎn)問題。其次，需要測量水箱外的溫度，通過比較散熱器和水室的水溫，以判斷是否存在過冷運(yùn)轉(zhuǎn)故障。最后，可以拆卸節(jié)溫器，檢查其是否存在過冷運(yùn)行的情況。

2.2 過熱運(yùn)轉(zhuǎn)

過熱運(yùn)轉(zhuǎn)的根源在于缺乏充足的冷卻水，這導(dǎo)致無法有效地對發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的熱量進(jìn)行冷卻降溫。同時，由于冷卻系統(tǒng)的容水率不滿足規(guī)定，導(dǎo)致冷卻水的供應(yīng)不足，無法有效保障降溫冷卻的效果，進(jìn)一步干擾發(fā)動機(jī)的正常工作。在處理此類狀況時，需要首先檢查冷卻水的容量，分析其是否達(dá)到了規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。同時，也需要評估冷卻系統(tǒng)的破損程度，以便找出汽車過熱運(yùn)轉(zhuǎn)的原因。當(dāng)發(fā)動機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)時，若水量過多，無法迅速冷卻，可能導(dǎo)致發(fā)動機(jī)產(chǎn)生該故障。因此，需要通過測量百葉窗的開度來找出故障的根源，并且需要對固定的風(fēng)扇葉片進(jìn)行檢查。如果風(fēng)扇能夠正常運(yùn)行，則要對散熱器進(jìn)行檢查，以便最后找出故障成因。

3 發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)故障診斷及維修關(guān)鍵技術(shù)

3.1 冷卻液故障

3.1.1 滲漏或消耗異常

（1）冷卻液滲漏

這是一種非常嚴(yán)重的故障，需要立即采取措施加以處理。當(dāng)冷卻液滲漏時，會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)溫度過高，從而影響發(fā)動機(jī)的正常工作。嚴(yán)重時，冷卻液滲漏還可能導(dǎo)致發(fā)動機(jī)損壞，甚至引發(fā)安全事故。這個故障的核心是冷卻液的用量過多，需要頻繁地添加冷卻液。該故障可以分為兩類，即內(nèi)滲、外滲。外滲容易落在地面上，便于快速找出并解決問題，其危害程度不高。內(nèi)滲難以察覺，且造成的后果極其嚴(yán)重，甚至可能引發(fā)由于缺水而導(dǎo)致發(fā)動機(jī)過熱風(fēng)險。在一般的運(yùn)行狀態(tài)中，如果冷卻系統(tǒng)的密封性較佳，則不需要頻繁地增加冷卻液。對于這種故障，可以通過觀察其外觀來進(jìn)行判斷。首先，需要檢查冷卻系統(tǒng)的各個部分是否存在明顯的水漬或者滲漏。在正常的工作條件下，若每年添加冷卻液的次數(shù)過多（超過4次），則表示發(fā)生滲漏的可能性較大，需要前往特定的售后服務(wù)中心進(jìn)行檢查。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)散熱器或汽缸墊出現(xiàn)破裂和滲漏的情況時，必須立即進(jìn)行修理，如果無法修理，則要及時更換。當(dāng)發(fā)現(xiàn)散熱器蓋出現(xiàn)問題時，應(yīng)該檢查并確認(rèn)它的限壓閥的壓力，然后進(jìn)行維修或者更換。當(dāng)氣缸蓋的螺栓出現(xiàn)松動時，必須根據(jù)設(shè)定的扭矩來調(diào)整氣缸蓋的螺栓。若是發(fā)動機(jī)的密封性不佳，可能會出現(xiàn)滲漏的情況，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)過熱。根據(jù)經(jīng)驗分析，需要替換受損的襯墊和水封，并且根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)力矩擰緊螺栓。檢測并修補(bǔ)漏油部位，更換新的機(jī)油。在處理冷卻液滲漏時，還需要注意以下幾點(diǎn)：首先，操作人員需要佩戴防護(hù)用品，以防止冷卻液滲漏時濺到皮膚或眼睛；其次，操作過程需要在通風(fēng)良好的環(huán)境下進(jìn)行，以防止有害氣體泄漏；最后，處理完畢后，需要將車輛開往安全地帶，并檢查發(fā)動機(jī)是否正常工作。

（2）冷卻液消耗異常

該故障的典型表現(xiàn)包括發(fā)動機(jī)漏水、冷卻液液面迅速下降以及頻繁更換冷卻液。經(jīng)過深入分析，我們發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)外滲的原因主要與冷卻液泵密封性能下降、散熱裝置受損以及管道連接處松動甚至損壞等因素密切相關(guān)。分析內(nèi)滲的原因，多和氣缸墊破損、氣缸蓋翹曲、缸體和缸蓋水套破裂等原因相關(guān)。當(dāng)自動液位警報器發(fā)出警告時，必須立即找出冷卻液泄露的根源。根據(jù)規(guī)定牌號適量添加冷卻液，確保冷卻系統(tǒng)正常運(yùn)行。當(dāng)冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)溢水問題時，需要檢查節(jié)溫器的技術(shù)性能是否正常。一旦發(fā)現(xiàn)冷卻系統(tǒng)發(fā)生滲漏，首先檢查機(jī)體、水泵、散熱器以及所有水管連接部位是否有冷卻液流出。使用熒光泄漏檢測設(shè)備進(jìn)行檢測，必要時進(jìn)行壓力檢測和修復(fù)。如果冷卻液滲進(jìn)機(jī)油中，需要對發(fā)動機(jī)進(jìn)行維修，以確保車輛安全。當(dāng)發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不暢、排放出白煙，散熱器產(chǎn)生氣泡，并且機(jī)油的液面上升并變?yōu)槿榘咨珪r，表示冷卻系統(tǒng)發(fā)生了內(nèi)部滲漏故障，因此需要對缸蓋、缸體和缸墊進(jìn)行拆卸檢查。

3.1.2 冷卻液溫度異常

（1）冷卻液溫度過高

該故障的具體表現(xiàn)包括：冷卻液的溫度報警燈不停閃爍、冷卻液的溫度超過100℃、散熱器的加水口有大量水蒸氣，還存在散熱器“開鍋”等情況。當(dāng)節(jié)溫器出現(xiàn)堵塞、卡住或失效的情況時，需要進(jìn)行修復(fù)或替換節(jié)溫器。汽車啟動初期，如果水溫增長得很快，可能是因為節(jié)溫器出現(xiàn)了故障，導(dǎo)致汽車發(fā)動機(jī)過熱，需要替換舊的部件。當(dāng)散熱器的表面被污染或受到?jīng)_擊而發(fā)生變形時，可能會對風(fēng)量流通產(chǎn)生影響，導(dǎo)致冷卻液的溫度升高，因此在必要的情況下需要進(jìn)行清潔和修復(fù)。當(dāng)散熱器或者氣缸的水套被大量的污垢阻塞時，必須清掉這些污垢，同時使用已進(jìn)行了軟化處理的冷卻液。當(dāng)散熱器風(fēng)扇或雙溫?zé)崦糸_關(guān)出現(xiàn)問題時，需要進(jìn)行修理或替換舊的部件；如果風(fēng)扇皮帶過于緊繃，可能會導(dǎo)致軸承受損，而如果過于松弛，則可能會阻礙水循環(huán)效果，增加磨損程度，因此需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。當(dāng)冷卻系統(tǒng)的壓力超過正常水平時，應(yīng)該將其降至正常水平。當(dāng)冷卻液泵遭遇嚴(yán)重阻塞或破損時，必須進(jìn)行修復(fù)或替換舊的泵。當(dāng)非冷卻系統(tǒng)故障導(dǎo)致發(fā)動機(jī)過熱時，需首先找出問題的根源，然后進(jìn)行解決。

如果上述檢查都沒問題，則意味著冷卻液過熱可能是由于燃燒室中的積碳太多導(dǎo)致的，應(yīng)該清除積碳。在寒冷的冬天，如果發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的時候，水溫突然提高，那么通常是散熱器底部的冷卻液冰凍所致，應(yīng)該立即加熱來解決這個問題。

（2）冷卻液溫度過低

這種故障表現(xiàn)為：冷卻水的溫度低于75℃，發(fā)動機(jī)的動力下降，油耗上升。這類故障的發(fā)生根源在于節(jié)溫器失效以及卡在全開位置，冷卻液在低溫條件下進(jìn)行大循環(huán)；散熱器風(fēng)扇電機(jī)出現(xiàn)故障或者處于低速運(yùn)行狀態(tài)；冷卻液測溫計或者對應(yīng)的傳感器出現(xiàn)故障；在寒冷的環(huán)境中，逆風(fēng)前進(jìn)。冷車啟動之后，必須打開水箱，讓汽車發(fā)動機(jī)的運(yùn)行速度提高。如果水流速過快并且流量過大，那么可能是因為沒有安裝節(jié)溫設(shè)備，或者是閥門的粘連無法關(guān)閉，此時需要安裝或者替換節(jié)溫設(shè)備。當(dāng)冷卻液的溫度過低，接觸到散熱器會感到發(fā)燙，測量水溫沒有異常，則表示冷卻液的溫度計或者是溫度傳感器發(fā)生了問題，其顯示的信息可能存在錯誤，需要進(jìn)行維修或者替換舊的部分。當(dāng)風(fēng)扇離合器的接合過早或者溫度控制開關(guān)閉合過快時，需要進(jìn)行檢查維修，或者替換風(fēng)扇離合器/溫度控制開關(guān)。

3.2 散熱器滲漏、淤塞

該故障的具體表現(xiàn)包括：散熱器滲水、漏水，冷卻液消耗異常，發(fā)動機(jī)過熱，散熱裝置易“開鍋”，這些問題嚴(yán)重影響著車輛的性能和安全。為了解決這些問題，建議使用專業(yè)的檢測方法。首先，可以使用密封測試儀器來檢測散熱器是否存在滲漏。倒?jié)M冷卻液后，關(guān)閉散熱器的蓋子和進(jìn)出水閥門，利用測試儀的皮帶將散熱器的排水口連接起來，打開排氣閥門，然后用手捏住橡皮球施加壓力。如果壓力計的數(shù)值下降，那就意味著散熱器有滲漏，此時需要做好標(biāo)記以方便后續(xù)的維護(hù)工作。另外，還可以采用壓縮空氣方法來檢測散熱器是否有滲漏。首先使用膨脹型橡皮塞對散熱器的進(jìn)、出水口進(jìn)行封閉，然后把散熱器置于水池內(nèi)，并在橡皮塞的軟管里注入壓縮空氣。如果散熱器在水中產(chǎn)生大量的氣泡，那就說明散熱器已經(jīng)遭受嚴(yán)重腐蝕。如果只有一個地方出現(xiàn)氣泡，則表示這個部位有損壞，可以將其標(biāo)注出來，方便進(jìn)行焊接修復(fù)。對于散熱器的維護(hù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)散熱器的表面出現(xiàn)裂紋或者滲漏，且上下水道的腐蝕程度相對較低時，建議使用鍍錫方法進(jìn)行維護(hù)。當(dāng)部分散熱器的冷卻管出現(xiàn)破裂時，除了使用補(bǔ)焊方式外，也可以通過接管方式進(jìn)行維護(hù)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)散熱器的軟管有損壞或者出現(xiàn)裂紋時，必須立即進(jìn)行修復(fù)。此外，還需要注意檢測散熱器中的水垢和阻塞狀態(tài)。如果發(fā)現(xiàn)水垢過多或者阻塞嚴(yán)重，需要及時進(jìn)行清理。如果散熱器的內(nèi)部和外部以及芯管都出現(xiàn)損壞，需要及時更換。

3.3 冷卻風(fēng)扇故障

這類故障主要表現(xiàn)在發(fā)動機(jī)過熱或升溫速度緩慢方面。其根本原因在于風(fēng)扇被油漬污染導(dǎo)致打滑，或者皮帶松散導(dǎo)致葉子變形，還有風(fēng)扇離合器、溫度調(diào)節(jié)器和電動機(jī)等關(guān)鍵部件受損。針對風(fēng)扇轉(zhuǎn)速慢的問題進(jìn)行分析，主要與驅(qū)動電機(jī)故障和控制電路附加電阻等因素相關(guān)，因此需要更換新電機(jī)并對電路進(jìn)行檢查維修。對于風(fēng)扇不轉(zhuǎn)動的原因，主要與驅(qū)動電機(jī)故障、控制電路斷路等因素相關(guān)，處理方法同樣需要更換新電機(jī)并對電路進(jìn)行檢查維修。如果風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)時機(jī)無規(guī)律，則多與風(fēng)扇控制系統(tǒng)故障相關(guān)，需要對相應(yīng)的電路進(jìn)行檢查和修理。

3.4 水垢堵塞嚴(yán)重

這類故障的主因是水垢對金屬部件造成腐蝕，致使散熱不暢及發(fā)動機(jī)過熱。而傳統(tǒng)的水垢清理方式往往效果不盡如人意，不但工作負(fù)擔(dān)重，且再堵塞風(fēng)險高。為解決這一問題，推薦采用微循環(huán)法進(jìn)行水垢清除。此法利用酸性溶液對水垢進(jìn)行初步清洗，隨后以堿性溶液進(jìn)行沖洗與中和，全程僅需耗時5分鐘。相較于傳統(tǒng)方法，微循環(huán)法不僅清除水垢更為徹底，而且效率更高、勞動強(qiáng)度更低。

4 總結(jié)

綜上所述，伴隨著汽車產(chǎn)業(yè)的快速崛起與不斷擴(kuò)張，當(dāng)前的汽車發(fā)動機(jī)正在逐步走向“高功率、節(jié)能、緊湊結(jié)構(gòu)”的路線。這個趨勢提高了發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的需求標(biāo)準(zhǔn)。但是，隨著汽車的駕駛距離增加，冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行效率逐步下滑，這對發(fā)動機(jī)的總體運(yùn)行性能造成了明顯的影響。在進(jìn)行冷卻系統(tǒng)的故障檢測和維修時，需要遵守“從簡單到復(fù)雜、從容易到困難、從外部到內(nèi)部”的準(zhǔn)則。通過對可能存在的故障點(diǎn)進(jìn)行檢測、鎖定和信息篩選，以便及時修復(fù)故障車輛，從而提高車輛的完好性和可操作性。確保車輛的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。

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