汽車發動機冷卻系統故障診斷及維修關鍵技術探索

莊月芹

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

關鍵詞：汽車發動機冷卻系統 故障診斷及維修 關鍵技術

隨著社會的日新月異，民眾的生活質量大幅改善，汽車數量也在持續上升。汽車發動機冷卻系統作為車輛安全行駛的重要保障，對車輛的性能起到了至關重要的影響。因此，對系統故障的診斷和維修關鍵技術進行深度研究具有重大的現實價值。

1 汽車發動機冷卻系統概述

1.1 基本情況

該系統的主要功能為冷卻，作用對象為發動機散發的熱量，確保發動機始終處于正常的溫度區間。由于發動機需要持續高速工作，若其溫度未能滿足設定的標準， 必然會對汽車的正常駕駛功能產生影響。若無法冷卻，缸內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“熱脹冷縮”原理分析，在高溫環境中會引發各個組件的膨脹，難以保障各組件正常協同工作，增加安全隱患，甚至還會引起發動機損壞等問題，威脅車內人員的安全。所以，在汽車高速行駛的過程中，需要對發動機熱量進行冷卻，延長使用壽命，提高穩定性能。然而，假設汽車在行駛時的氣缸溫度偏低，這會影響燃燒條件的穩定性，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，破壞環境。因此需要加強對冷卻系統的重視度，充分保障汽車行駛安全。

1.2 系統設計原理

在設計傳統汽車發動機冷卻系統時，要求其具備保護發動機、減排以及提高燃油經濟性的功能。而對于先進系統而言，在設計時主要考慮發動機內部磨損、燃燒室溫度等因素，提高了設計要求，不僅需要確保先進系統實現原有功能，還要確保發動機在最適宜的溫度環境中運行，從而顯著提升其工作效率。目前，發動機冷卻主要分為水冷、風冷兩種模式，且前者的應用頻率更高。部分高速跑車會聯合應用兩種模式以優化冷卻性能。

水冷系統的設計原理：當發動機缸體升高到特定的溫度，節溫裝置會被激活，利用冷卻液持續進行循環，它會從發動機水套內部吸取過剩的熱能，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動機，以實現冷卻缸體的效果。當發動機的運行溫度發生變化時，汽車的水冷系統中的冷卻液的流通模式和路徑也將相應調整。這種無需通過散熱設備進行散熱，只是在發動機內部進行的流通模式，能夠讓發動機的溫度快速上升，將其稱之為“小”循環模式。當冷卻液的溫度超過80℃后，節溫器會切斷直接連向水泵的“小”循環途徑，所有由缸蓋水套排放的冷卻液都會被引導到散熱裝置中。經過散熱處理的冷卻液會經由水泵再次返回到缸體水套中繼續循環?！按蟆毖h指的是通過在汽車的引擎與散熱裝置（水箱）之間進行散熱。節溫器依照冷卻液的溫度進行“大”和“小”循環調整；發動機的轉速是決定冷卻液流量的關鍵因素。依照冷卻液的溫度與負荷，可以調整散熱風扇的運行狀態。

汽車發動機風冷系統可分為強制、自然兩種類型。強制風冷式發動機風冷系統通過額外的機械裝置來增加散熱效果，而自然風冷式則依靠空氣流動來達到散熱目的。這兩種系統各有優劣，強制風冷式系統在發動機散熱方面更加高效，但同時也增加了發動機的重量和復雜性。而自然風冷式系統則更加節能，并且安裝和維護更加簡單。在選擇汽車發動機風冷系統時，需要考慮自己的需求和預算。如果需要更高的散熱效果和更強的動力輸出，那么優選強制風冷式系統。而如果追求節能和簡單安裝，那么自然風冷式系統則是更好的選擇。

1.3 工作特點

雖然水冷系統存在構造繁瑣、故障頻發、能源消耗大、維護困難、生產費用高等問題，但在一些特定的使用環境中，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，水冷系統仍然具有其獨特的優勢。例如航天領域、車載發動機等領域，由于其對于冷卻系統的高度要求，水冷系統在提供可靠冷卻效果的同時，還能有效保障其他設備的安全穩定運行。盡管風冷系統擁有結構簡潔、零部件稀少、重量輕盈、環境適應能力強、故障率較低、無需額外維護、操作和修理方便、功率利用率高、生產成本低等優勢，在某些特殊環境中，風冷系統也存在一些缺點，例如對材料的需求較高、熱負荷過大、冷卻效果不均勻、穩定性欠佳以及工作噪音過大等。因此，在選擇冷卻系統時，需要充分考慮實際應用場景的需求和特點，以充分發揮各種冷卻系統的優勢。從全球市場來看，冷卻系統的應用非常廣泛，并且不斷向更多的領域拓展。隨著科技的進步和工業發展的需求，冷卻系統正朝著高效、節能、環保、緊湊等方向發展，以適應各種復雜的應用場景。

2 冷卻系統故障成因檢測

2.1 過冷運轉

過冷運轉指的是發動機的工作溫度低于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行比較。如果水溫迅速上升，那么這就表明已出現了過冷運轉問題。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轉故障。最后，可以拆卸節溫器，檢查其是否存在過冷運行的情況。

2.2 過熱運轉

過熱運轉的根源在于缺乏充足的冷卻水，這導致無法有效地對發動機產生的熱量進行冷卻降溫。同時，由于冷卻系統的容水率不滿足規定，導致冷卻水的供應不足，無法有效保障降溫冷卻的效果，進一步干擾發動機的正常工作。在處理此類狀況時，需要首先檢查冷卻水的容量，分析其是否達到了規定的標準。同時，也需要評估冷卻系統的破損程度，以便找出汽車過熱運轉的原因。當發動機處于運行狀態時，若水量過多，無法迅速冷卻，可能導致發動機產生該故障。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扇葉片進行檢查。如果風扇能夠正常運行，則要對散熱器進行檢查，以便最后找出故障成因。

3 發動機冷卻系統故障診斷及維修關鍵技術

3.1 冷卻液故障

3.1.1 滲漏或消耗異常

（1）冷卻液滲漏

這是一種非常嚴重的故障，需要立即采取措施加以處理。當冷卻液滲漏時，會導致發動機溫度過高，從而影響發動機的正常工作。嚴重時，冷卻液滲漏還可能導致發動機損壞，甚至引發安全事故。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。內滲難以察覺，且造成的后果極其嚴重，甚至可能引發由于缺水而導致發動機過熱風險。在一般的運行狀態中，如果冷卻系統的密封性較佳，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行判斷。首先，需要檢查冷卻系統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過多（超過4次），則表示發生滲漏的可能性較大，需要前往特定的售后服務中心進行檢查。

當發現散熱器或汽缸墊出現破裂和滲漏的情況時，必須立即進行修理，如果無法修理，則要及時更換。當發現散熱器蓋出現問題時，應該檢查并確認它的限壓閥的壓力，然后進行維修或者更換。當氣缸蓋的螺栓出現松動時，必須根據設定的扭矩來調整氣缸蓋的螺栓。若是發動機的密封性不佳，可能會出現滲漏的情況，導致發動機過熱。根據經驗分析，需要替換受損的襯墊和水封，并且根據標準力矩擰緊螺栓。檢測并修補漏油部位，更換新的機油。在處理冷卻液滲漏時，還需要注意以下幾點：首先，操作人員需要佩戴防護用品，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良好的環境下進行，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，并檢查發動機是否正常工作。

（2）冷卻液消耗異常

該故障的典型表現包括發動機漏水、冷卻液液面迅速下降以及頻繁更換冷卻液。經過深入分析，我們發現系統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。分析內滲的原因，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。當自動液位警報器發出警告時，必須立即找出冷卻液泄露的根源。根據規定牌號適量添加冷卻液，確保冷卻系統正常運行。當冷卻系統出現溢水問題時，需要檢查節溫器的技術性能是否正常。一旦發現冷卻系統發生滲漏，首先檢查機體、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備進行檢測，必要時進行壓力檢測和修復。如果冷卻液滲進機油中，需要對發動機進行維修，以確保車輛安全。當發動機運轉不暢、排放出白煙，散熱器產生氣泡，并且機油的液面上升并變為乳白色時，表示冷卻系統發生了內部滲漏故障，因此需要對缸蓋、缸體和缸墊進行拆卸檢查。

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。當節溫器出現堵塞、卡住或失效的情況時，需要進行修復或替換節溫器。汽車啟動初期，如果水溫增長得很快，可能是因為節溫器出現了故障，導致汽車發動機過熱，需要替換舊的部件。當散熱器的表面被污染或受到沖擊而發生變形時，可能會對風量流通產生影響，導致冷卻液的溫度升高，因此在必要的情況下需要進行清潔和修復。當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，同時使用已進行了軟化處理的冷卻液。當散熱器風扇或雙溫熱敏開關出現問題時，需要進行修理或替換舊的部件；如果風扇皮帶過于緊繃，可能會導致軸承受損，而如果過于松弛，則可能會阻礙水循環效果，增加磨損程度，因此需要進行適當的調節。當冷卻系統的壓力超過正常水平時，應該將其降至正常水平。當冷卻液泵遭遇嚴重阻塞或破損時，必須進行修復或替換舊的泵。當非冷卻系統故障導致發動機過熱時，需首先找出問題的根源，然后進行解決。

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致的，應該清除積碳。在寒冷的冬天，如果發動機運轉的時候，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

這種故障表現為：冷卻水的溫度低于75℃，發動機的動力下降，油耗上升。這類故障的發生根源在于節溫器失效以及卡在全開位置，冷卻液在低溫條件下進行大循環；散熱器風扇電機出現故障或者處于低速運行狀態；冷卻液測溫計或者對應的傳感器出現故障；在寒冷的環境中，逆風前進。冷車啟動之后，必須打開水箱，讓汽車發動機的運行速度提高。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溫設備，或者是閥門的粘連無法關閉，此時需要安裝或者替換節溫設備。當冷卻液的溫度過低，接觸到散熱器會感到發燙，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生了問題，其顯示的信息可能存在錯誤，需要進行維修或者替換舊的部分。當風扇離合器的接合過早或者溫度控制開關閉合過快時，需要進行檢查維修，或者替換風扇離合器/溫度控制開關。

3.2 散熱器滲漏、淤塞

該故障的具體表現包括：散熱器滲水、漏水，冷卻液消耗異常，發動機過熱，散熱裝置易“開鍋”，這些問題嚴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。倒滿冷卻液后，關閉散熱器的蓋子和進出水閥門，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。如果壓力計的數值下降，那就意味著散熱器有滲漏，此時需要做好標記以方便后續的維護工作。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、出水口進行封閉，然后把散熱器置于水池內，并在橡皮塞的軟管里注入壓縮空氣。如果散熱器在水中產生大量的氣泡，那就說明散熱器已經遭受嚴重腐蝕。如果只有一個地方出現氣泡，則表示這個部位有損壞，可以將其標注出來，方便進行焊接修復。對于散熱器的維護，當發現散熱器的表面出現裂紋或者滲漏，且上下水道的腐蝕程度相對較低時，建議使用鍍錫方法進行維護。當部分散熱器的冷卻管出現破裂時，除了使用補焊方式外，也可以通過接管方式進行維護。當發現散熱器的軟管有損壞或者出現裂紋時，必須立即進行修復。此外，還需要注意檢測散熱器中的水垢和阻塞狀態。如果發現水垢過多或者阻塞嚴重，需要及時進行清理。如果散熱器的內部和外部以及芯管都出現損壞，需要及時更換。

3.3 冷卻風扇故障

這類故障主要表現在發動機過熱或升溫速度緩慢方面。其根本原因在于風扇被油漬污染導致打滑，或者皮帶松散導致葉子變形，還有風扇離合器、溫度調節器和電動機等關鍵部件受損。針對風扇轉速慢的問題進行分析，主要與驅動電機故障和控制電路附加電阻等因素相關，因此需要更換新電機并對電路進行檢查維修。對于風扇不轉動的原因，主要與驅動電機故障、控制電路斷路等因素相關，處理方法同樣需要更換新電機并對電路進行檢查維修。如果風扇的運轉時機無規律，則多與風扇控制系統故障相關，需要對相應的電路進行檢查和修理。

3.4 水垢堵塞嚴重

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

4 總結

綜上所述，伴隨著汽車產業的快速崛起與不斷擴張，當前的汽車發動機正在逐步走向“高功率、節能、緊湊結構”的路線。這個趨勢提高了發動機冷卻系統的需求標準。但是，隨著汽車的駕駛距離增加，冷卻系統的運行效率逐步下滑，這對發動機的總體運行性能造成了明顯的影響。在進行冷卻系統的故障檢測和維修時，需要遵守“從簡單到復雜、從容易到困難、從外部到內部”的準則。通過對可能存在的故障點進行檢測、鎖定和信息篩選，以便及時修復故障車輛，從而提高車輛的完好性和可操作性。確保車輛的安全和穩定運行。

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