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

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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

目录

摘要2

前言5

1发动机冷却系统的组成7

1.1散热器7

1.2冷却风扇8

1.3节温器9

1.4水泵10

2水温异常对发动机性能的影响11

2.1对发动机本身的影响11

2.1.1温度高对发动机的影响11

2.1.2温度过低对发动机的影响12

2.2对发动机功率的影响13

2.3对润滑油的影响13

2.4对排气质量的影响13

2.5对发动机使用寿命的影响13

3发动机水温高的常见原因15

4发动机温度异常的故障诊断与处理18

4.1电路部分检查18

4.2机械部分检查18

4.3循环情况以及水总量检查19

总结21

参考文献22

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。

1.1散热器

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。

1.2冷却风扇

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。

1.3节温器

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。

1.4水泵

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

2.1对发动机本身的影响

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。

2.1.1温度高对发动机的影响

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。

2.1.2温度过低对发动机的影响

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。

2.2对发动机功率的影响

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。

2.3对润滑油的影响

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。

2.4对排气质量的影响

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。

2.5对发动机使用寿命的影响

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，也可能由水温传感器控制。

（2）冷却介质不足：

水箱盖漏水。

（3）节温器损坏：

如想拆下节温器，此时应把小循环堵上，这样可以保证冷却液全部由水箱散热；装新节温器时应注意有过水孔，如桑塔纳没有过水孔，此时应用6mm钻头钻一个孔。

一是做标记用，另外车子在升温过程中，节温器两边产生温差，使节温器随水温准确的打开。

（4）水箱堵塞：

外部堵塞应用水或气将赃物除掉；内部堵塞会影响冷却液的循环，同时会产生压力，这时会有两种结果，一是水箱漏水，另一种是在高速行驶时水温特别高。

（5）水泵故障：

叶轮打滑或卡死导致正时皮带断掉；叶轮变形。

（6）汽缸损坏：

燃烧室与水道之间漏水，造成水箱经常性缺水；水道与油道之间漏（机油有水呈白色）；水道与水道之间漏，造成缸体散热不良，尤其在高速时影响更大；水道堵。

在分析水温过高的原因时应注意一个重要环节，看其是否急剧升温，对急剧升高的情况应果断、迅速查找原因所在,首先用手触摸机体表面，以确定水温的真实情况，如果水温虚高，那明显是水温表或传感器失灵所致。

不然的话应该立即检查水箱的水位，看其水量是否充足，冷却水是否循环流动或者观察流速的变化现象，加以确定水泵的工作性能以及判断冷却水道内的堵塞情况。

如果缸套壁有沙眼或裂纹的话，那么水箱中的水会产生大量气泡或者有冲浪的感觉。

对节温器失灵与否，可以更换一只节温器进行对比观察，或者在逐渐加温热水中观察，或者在逐渐加温水中观察其阀门在68—72℃时能否开始，在80—83℃时完全开启，以确定节温器的工作性能。

对于因风扇皮带松弛、断裂、张紧轮调节不当，液力耦合器工作不正常，散热水箱散热片或散热铜管表面积垢过多，水箱前面的保温帘未及时打开，柴油机机体内及缸套壁的水垢过多和柴油机长时间超负荷运行的问题，只要采取相应的措施，问题即很快得以解决。

空气滤清器滤芯污堵，进、排气道污堵，中冷器污堵，气门间隙值不符合要求，增压器污堵或工作不正常，排气总管、、消声器不匹配阻力大，高原地区气压低，这些也是导致柴油机水温高的一种原因，由于进气量不足，导致柴油机的功率下降，在此情况下，原有正常的负荷则转变为超负荷运转。

增压器工作是否正常，在柴油机运转时，可用听诊器仔细辨听增压器是否有杂音，柴油机刚刚停车后，用听诊器检查增压器转子惯性持续运转时间，正常情况下一班应持续转动一分钟以上。

供油时间是决定燃烧过程的重要因素，如果供油提前角过迟，就会产生强烈的后燃，部分燃料来不及燃烧就被排出气缸，这样造成柴油机功率下降，燃油消耗率增高，同时气缸、活塞等机件也将过热。

混合气的质量也是决定燃烧过程的重要因素，燃料雾化良好，与空气混合均匀，能缩短点火提前交，保证燃料迅速和完全的燃烧，一旦燃油质量不符合要求，喷油器滴油、漏油、雾化不良，燃油和压缩空气得不到良好的混合，燃烧不完善，柴油机功率的发挥也将直接受到影响。

燃烧室的积碳过多，改变了燃烧室的容积，增大了柴油机的压缩比，气体在气缸内被压缩得更厉害，压力和温度更加升高，使柴油机的机械负荷和热负荷大为增加，降低了柴油机的使用寿命，柴油机的工作性能也受到影响。

4发动机温度异常的故障诊断与处理

4.1电路部分检查

（1）将点火开关置于“ON”档。

（2）拔下散热风扇温控开关插头，用短接线短接1、3脚和2、3脚。

如果风扇以两种不同转速运转，说明线路和风扇正常，可检查机械方面。

否则根据电路图检查线路或更换散热电机。

（3）检查保险是否正常。

如若保险正常，短接继电器的30和87脚。

如果风扇以两种不同速度转动，则说明继电器损坏，如果风扇不转或只有一种转速，需检查风扇、调速电阻以及线路。

4.2机械部分检查

（1）发动机熄火，打开正时齿轮罩，用扳手转动发动机，检查水泵轮是否转动灵活，如水泵在皮带带动下不转或虽然转动，但水泵壳体处有铁沫，说明泵轮与泵体相互摩擦，需要更换。

另外，水泵内叶轮打滑，但从外表很难看出来，这也需要更换水泵。

如果水泵转动灵活，可初步认为水泵正常。

（2）如果发动机很热，可先进行温控开关检查。

如电路检查正常，视情况启动发动机，用手触摸或用温度计测量温控开关表面温度。

若温度达到100℃左右，而风扇不转，则断定开关损坏。

（3）如温控开关表面温度与水温表指示有很大差别，说明冷却系统循环不正常，则需要进一步检查水泵、水箱、节温器。

由于从车上拆卸以上部件较费事，且此时发动机经过反复运转，各部件温度很高，容易给判断故障部位造成错觉，因此建议从冷车开始，在发动机运转过程中，结合水温高低与时间长短的变化来断定具体部位。

（4）启动发动机运转几分钟后，如水温很高，且没有暖风，说明水泵损坏或有缸垫冲坏现象，需视情况进行修理。

（5）如果经过十几分钟的运转，水温表指示达100℃，而上下水管温差较大，这时将发动机熄火，等几分钟后再启动运转，使水温达100℃，反复2--3次，其目的是消除冷却系统中有空气存在因素。

但这样做的次数也不要太多，以免热传导作用影响判断。

如果下水管依然不烫手，证明节温器打不开，需要更换（注意：

安装节温器最好在热水中试一下，约87℃开始打开，102℃开至最大，行程约8mm）。

如图4--1所示：

图4--1节温器性能的检测

1节温器；2温度计；3加热装置

（6）如上、下水管都烫手，补水罐小水管已经开始出冷却液，说明大循环基本正常，可检查水箱与温控开关周围温度的差别。

如相差较大，说明水箱底部有沉积物堵塞水箱底部冷却液的流动，使温控开关感受不到温度。

（7）拆下温控开关，若冷却液流的很慢，说明水箱堵了，若水温表指示大于100℃，而风扇刚刚进行正常的起动，而且很快停转，这也说明水箱有故障。

通过以上步骤，就能很快地将引起水温过高的故障部位找到了。

4.3循环情况以及水总量检查

应检查风扇，若风扇正常可触试散热器和发动机的温度，若散热器温度低而发动机温度高，说明冷却水循环不良，应检查散热器出水胶管是否被吸瘪及内层有无脱层、堵塞，若出水胶管良好可拆下散热器进水管，此时起动发动机，冷却水应有力地排出，若不排水，说明节温器或水泵有故障。

若发现冷却系统容纳不了规定的冷却水，说明散热器和缸体水套内水垢沉积太多，应用化学方法给予清除。

总结

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的升高而增加。

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。

传统冷却系统存在下列四种弊端：

发动机低速大负荷时，传统的冷却系统不能满足发动机较大的散热需求；发动机高速中小负荷时及汽车高速行驶时，迎面的风量足以起到散热的作用而无需风扇工作，水泵也没必要具有很高的转速，此时传统冷却系统将导致发动机功率的浪费；发动机低温运转时间长短对发动机动力、经济、使用寿命和排放有着较大的影响，使发动机冷却水温度迅速升至理想的工作温度，对提高发动机性能及延长使用寿命将起到积极的作用。

由于传统冷却系统中水泵与发动机的耦合以及安装了开度只随温度而变化的节温器，导致在发动机低温运行过程中，水泵仍然以比发动机转速还高的转速运转，使得发动机低温运行时间长；热机停车易“开锅”。

特别是老式发动机，风扇与水泵同轴。

当发动机温度快达到冷却水沸点时，发动机突然“熄火”，此时水泵与风扇都停止运转，发动机没有得到良好的冷却而导致“开锅”

在有些发动机冷却系统中，散热器风扇采用直流电机驱动，当发动机在热机状态下停车时，风扇仍然在运转，此时利用发动机冷却水的对流传热方式进行冷却，由于水泵没有运转，冷却效果并不是十分理想。

随着高科技的不断普及，光靠人工去检查、诊断、维修已经不能适应现代技术要求。

只有通过先进的检测、诊断设备才可以有效的提高故障诊断率，缩短维修时间，增加经济效益。

参考文献

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