汽车发动机水温不正常故障分析.docx

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汽车发动机水温不正常故障分析

毕业综合技能训练工作报告

发动机水温不正常故障分析

摘要

发动机水温异常是汽车常见故障之一，发动机冷却系统是发动机的重要组成部分，主要由水泵、风扇、节温器、散热器、水套和水管等零部件组成。

其作用是通过调节冷却系统的冷却强度使发动机工作在较适宜的温度范围内。

传统冷却系统是指水泵直接由发动机通过皮带驱动的冷却系统，水泵的转速随发动机转速升高而增加。

在部分负荷工况下，过大的散热能力而导致发动机功率的浪费。

文章主要分析了发动机水温不正常的几点原因，并提出了相应的处理对策。

关键词：

发动机水温异常汽车检修

前言

为了保证与高温燃气接触的零部件不至于因温度过高而影响正常工作，必须及时将多余的热量散发出去。

根据汽车柴油发动机的热平衡理论，发动机冷却系统放出的热量占其燃烧总发热量的28%-30%，其数值与发动机的轴功率基本相同。

发动机冷却系统是保障发动机正常稳定运行的重要辅助系统，它通过冷却水的循环带走发动机运转过程中散发出来多余的热量，从而保证发动机正常工作，避免发动机各零部件和润滑油因温度过高而顺坏或变质。

冷却水温是柴油机的一个重要使用因素，水温过高或过低对柴油机的零部件、功率、工作噪音、排气质量、工作粗暴性等都会产生许多不利影响，进而影响柴油机的工作效率和使用寿命。

只有当冷却水温保持在最佳工作范围时，才能使柴油机保持在最佳工作状态，与此同时减少耗油率，提高工作效率，减少零部件的磨损，延长使用寿命。

但对某一太柴油机来说，它的最佳冷却水温是多少，冷却水温对发动机的影响有多大，这些都不能从现有的文献资料中找到答案。

因此不同型号的柴油机的最佳冷却水温不同，同时气候、工作条件、运转、负荷对它也有影响。

目前柴油机上使用的冷却水温控制技术，很难保证柴油机在最佳的工作温度工作。

因此，传统冷却系统是一种被动的、结构简单的冷却系统，并不能根据发动机的负荷与转速主动地提供发动机所需的冷却强度。

现在的发动机冷却系统设计标准是根据发动机满负荷运行时的散热问题而确定的。

而与传统冷却系统相对的则是电控冷却系统，它是一种低功耗、智能控制系统，可以有效地避免上述的几种弊端，是未来发动机冷却系统的发展方向。

造成汽油发动机水温高的原因有很多方面，有来自散热系统本身的问题，有来自发动机工作技术状况方面的问题，还有仪表指示方面的问题。

不论是哪些原因造成的，其故障的实质一般有三个方面：

发动机工作时产生的热量过多；散热系统散热能力降低和仪表指示错误。

文章主要分析了几种常见的发动机温度异常的原因，并提出了解决对策。

1发动机冷却系统的组成

目前汽车绝大部分采用水冷式发动机。

水冷式发动机冷却系统（以下简称发动机冷却系统）的作用是为了防止发动机本身热而引起过热现象，通过调节冷却强度将发动机保持在适当的工作范围内。

在汽车实现小型化和发动机高性能化的过程中出现了散热器冷却风入口面积减小，由此产生了热负荷增加以及为力求合理布置而带来的发动机舱容积减小等问题，直接影响发动机冷却，这就对冷却系统的性能提出了更高的要求。

冷却系统的主要组成部分有散热器、冷却风扇、节温器、水泵、水套及水管等。

散热器的功能是增大散热面积，加速水的冷却。

冷却水经过散热器后，其温度可降低10—15℃，为了将散热器传出的热量尽快带走，在散热器后面装有风扇，与散热器配合工作。

散热器上水室顶部有加水口，冷却水由此注入整个冷却系统并用散热器盖盖住。

而汽油机的注水口则是一个与散热器连接的膨胀水箱。

在上水室和下水室分别装有进水管和出水管。

在散热器下面一般装有减震垫，防止散热器受振动损坏。

在散热器下水室的出水管上还有放水开关，必要时可将散热器内的冷却水放掉。

散热器芯由许多冷却管和散热片组成，对于散热器芯应该有尽可能大的散热面积，采用散热片是为了增加散热器芯的散热面积。

散热器芯的构造形式有多样，常用的有管片式和管带式两种。

散热器的要求是，必须有足够的散热面积，而且所有材料导热性能好。

因此，散热器一般用铜或铝制成。

散热器的种类可根据冷却水流动的流向不同而分上下流动的竖流式和左右流动的横流式。

竖流式散热器设置有上下水箱，冷却水上下流动。

因垂直度要求较高，所以不太适合发动机舱较低的汽车。

横流式散热器左右设置有水箱，冷却水左右横向流动。

冷却系统内一般有高于一个大气压的压力。

通过密封来增加系统内的压力，可以提高冷却水的沸点，同时也避免了冷却水的蒸发。

在这样一个密封循环的冷却系统中，散热器盖（汽油机是膨胀水箱盖）是起到了控制系统压力的零部件。

发动机工作时，当系统内的压力和冷却水温度上升到一定程度时，压力阀打开，冷却水通过虹吸管，一部分以蒸汽的状态回到储液箱；发动机停止后，系统内的压力和冷却水温度逐渐下降，这时打开通气阀，储液箱与大气相通使系统压力与大气压力相等，以防止散热器凹瘪变形。

冷却风扇是散热器散热部位的通风装置。

除了高速行驶和低温的情况外，一般都必须利用冷却风扇来给散热器的散热部件通风。

现在都开始使用可以控制转速的冷却风扇。

对冷却风扇要求的提高，源于现代汽车追求低噪音和高性能所带来的热负荷的增加等。

在传统冷却系统中，散热器风扇的驱动有四种形式：

风扇直接由发动机通过皮带；通过流体式离合器（如硅油离合器）与发动机相连，这种风扇的驱动形式将风扇转速的大小有条件的与发动机转速解耦；液压驱动型风扇，该风扇具有运转噪音低的特点；电动风扇，电动风扇目前常见的有单速电机与双速电机驱动型。

在桑塔纳2000GSI车型中使用了双速电动风扇，该电机有三个接线头，组成两种不同转速的接线形式。

如图1--1所示：

图1--1电控风扇电路原理

由发动机直接驱动的风扇，是为了在低速是也能够保证充分的风量而设计的，所以在高速时容易旋转过快。

另外，由于冷却风扇的旋转噪音（尤其在高速旋转下）非常大，所以当高速行驶中不需要冷却风扇时，为了降低动了损耗和减少噪音，就出现了能够控制风扇转速的流体式风扇连轴器，或流体式风扇离合器。

这种机构的工作原理是在风扇的皮带轮与叶轮之间安装了流体式离合器，其内部的流体大多为硅油。

液压泵产生的油压可以通过计算机控制的控制阀来调节转速。

冷却风扇控制计算机根据冷却水温度、空调开关和发动机转速等传感器送来的信号老控制冷却风扇的转速。

电动风扇是依靠蓄电池的电力提供，与发动机的转速无关，所以动了损耗小，布局随意，结构简单。

可分为固定转速型和多级可变转速型。

节温器装在冷却水循环的通路中，有两种安装位置：

位于发动机出水处；位于发动机进水处。

根据水温的高低自动改变水的循环流动路线，以达到调节冷却系的冷却强度。

节温器有蜡式和乙醚皱纹筒式两种，膨胀筒式节温器是由具有弹性的、折叠式的密闭圆筒（用黄铜制成），内装有易于挥发的乙醚。

主阀门和侧阀门随膨胀筒上端一起上下移动，膨胀筒内液体的蒸发压力随着周围温度的变化而变化，故圆筒高度也随温度而变化。

水泵的功用是对冷却水加压，加速冷却水的循环流动，保证冷却可靠。

车用发动机上多采用离心式水泵，离心式水泵具有结构简单、尺寸小、排水量大、维修方便等优点。

离心式水泵主要由泵体、叶轮和水泵轴组成，叶轮一般是径向或向后弯曲的，其数目一般为6—9片。

当叶轮旋转时，水泵中的水被叶轮带动一起旋转，在离心力的作用下，水被甩向叶轮边缘，然后经离心式水泵外壳上与叶轮成切线方向的出水管压送到发动机水套内。

与此同时，叶轮中心处的压力降低，散热器中的水便经水管被吸进叶轮中心部分。

如此连续的工作，使冷却水在水路中不断地循环。

如果水泵因故障停止工作时，冷却水仍然能从叶轮叶片之间流过，进行热流循环，不至于很快过热。

2水温异常对发动机性能的影响

当其他条件一定时，柴油机水温在85℃左右时，气缸、活塞的磨损量最小；冷却水温增高至100℃时，气缸、活塞等零件磨损速度增加5%--10%。

原因是水温过高加快润滑油老化，气缸积碳增多，机油粘度下降，润滑条件恶化从而加速零件磨损。

当水温降低至30℃时，柴油机零件磨损速率增加1—2倍。

原因是低温促使产生腐蚀磨损，特别燃气中的酸根和水蒸汽结合成酸类物质，使气缸腐蚀磨损增加，并且低温使润滑油粘度增加，恶化了气缸和活塞环的润滑条件。

另外，燃气中得水蒸气冷凝后冲洗油膜，加剧了气缸、活塞等零件间的配合间隙失常，引起零件拉伤、卡死等故障。

温度过低致使零件间隙失常，零件在运动中相互撞击，噪声增加，磨损增加。

同时水蒸气冷凝水流入机油壳内，加速机油变质。

高温容易使发动机零部件发生膨胀变形，破坏原来的配合关系，从而加剧了零部件的机械磨损。

高温易将热量传导给润滑油，使之温度上升。

润滑油温度高，分子间距离远，引力较小，固体烃充分溶解，粘度值降低，流动性增加，发动机各运动件配合间隙的泄油量加大，使油膜变薄，成膜性变差。

尤其是工作温度高、条件苛刻的汽缸壁、活塞环，靠激溅不能形成良好的油膜，使磨损量剧增。

散热器周围的大气温度较高，与冷却水的温差较小，导致散热效果不好，容易使发动机温度过高。

所带来的影响有：

发动机充气效率下降。

气温的升高，使空气密度减小，导致发动机实际进气量减少，从而使发动机功率下降。

同时发动机充气效率的下降使混合气浓度增大，对排放不利;发动机燃烧不正常。

由于高温使发动机处于过热状态，燃烧室内末端混合气接受的热量多，加剧焰前反应，易产生爆燃。

另外过热的发动机易使积存于活塞顶部、汽缸壁、气门顶部及火花塞上的积碳形成炽热点，使混合气早燃。

这种不正常的燃烧加剧了发动机的过热状况，形成恶性循环。

气缸体及气缸盖易产生热变形甚至裂纹；供油系统易产生气阻。

发动机过热易使供油系统升温，产生气阻现象。

供油系统受热后，部分燃油蒸发成气体状态，存在于油管及汽油泵中，由于气体的可压缩性，存在于汽油泵出油管的油蒸汽随汽油泵的脉动压力不断地被压缩和膨胀，造成供油不足甚至中断。

温度过低易使机油粘度增大，导致发动机汽缸壁的磨损，这是发动机汽缸壁的主要磨损形式。

当发动机在低温条件下运行时，应保持冷却水温度在70℃以上，以使汽缸壁温度高于酸性燃烧产物的露点，减少因腐蚀而造成的磨损程度，此外，也能避免因温度过低而引起的润滑油劣化而造成的粘着磨损以及磨粒磨损。

为了控制日益加剧的空气污染，世界各国都在制定严格的汽车排放法规。

这在某种程度上促进了发动机排放控制技术的发展。

采用无铅汽油及电控系统，再配合三元催化转换装置（TWC）技术，可以很好地减少有害排放量，但往往还不能满足更高排放要求。

主要是由于各部分温度较低，燃在低温条件下运行，发动机油雾化效果不佳，燃烧不充分，导致ＣＯ、ＨＣ的大量产生。

温度过高会使充气量减少，燃烧过程恶化，功率下降，而且由于零件过热引起膨胀变形，使活塞与缸套间隙变小，摩擦阻力增大，动力下降。

温度过低时，散热量增加，燃烧转换为有效功率的热量减少，燃烧过程不良或迟缓，冒黑烟，功率消耗增加。

水温过低，冷却水带走的热量增多，热损失增大，油耗增高，经济性下降。

温度过高使润滑油过稀，润滑油压力过低，从而使用压力润滑的零件表面润滑不良或得不到润滑。

而且温度过高加快润滑油老化，润滑油的消耗增加，反之温度过低，润滑油粘度增大，通过滤清器的阻力增大，进而使润滑油压力过高，不必要地增加机油泵的负荷，使机油泵早期损坏。

在气门杆尾端与摇臂之间的间隙，称为气门间隙，若温度过高，零件受热膨胀过多，使得间隙过小，气门关不严，柴油机功率下降，并烧损气门。

温度过低时，零件遇冷收缩严重，使得气门间隙过大，气门最大开度减小，排气质量不良同时使传动件之间撞击加剧，增大零件损坏和噪声。

同时不完全燃烧现象严重，排放污染增多。

冷却水温度过低，一般是指水温低于60℃。

水温过低使燃烧过程产生酸性物质，呈液态出现，容易粘附在气门、活塞、活塞环、汽缸壁上，使其受到腐蚀，严重的影响使用寿命。

温度过高过低都加剧了零件的磨损，降低了发动机的使用寿命。

3发动机水温高的常见原因

夏季发动机散热系统易发生故障，表现为水温高，水温表指针达到红线，严重影响安全行车。

造成发动机水温高有以下几种原因：

（1）冷却风扇不转：

冷却风扇可能由温控开关控制，也可能由水温传感