汽车发动机过热冷却系统故障分析
刘丹 陈旭杨
摘 要：汽车发动机过热故障是汽车常见的故障之一，发动机产生过热故障对于其正常工作有着很大的负面影响，会造成发动机内部磨损量加大，严重时还会产生“拉缸”。为了保证发动机在正常条件下运行，减少汽车发动机产生过热故障的概率，对汽车发动机过热故障的危害、产生原因以及常见的故障诊断与排除进行了分析。
关键词：汽车;发动机;冷却系统;过热故障
中图分类号：U472 ? ? ? ?文献标识码：A
doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.08.064
0 引言
虽然随着科学技术的快速发展，发动机技术日新月异，使其性能得到了巨大的改善，但发动机运转时的工作效率仍旧非常不理想，尤其是发动机工作时的热损失问题，一直无法找到很好的办法来解决。发动机有三分之二的热量无法转化为机械能做功，需要及时排出，发动机许多的零部件都是为将产生的多余热量排出机体服务的，而这些零部件一旦出问题，那么发动机多余的热量就无法有效排出，从而导致发动机产生过热故障。
发动机过热故障会带来许多负面的影响，严重时影响汽车正常工作。为了保证汽车正常运行，延长发动机的使用寿命，及时找出故障原因和解决办法至关重要。文章通过探讨发动机发热的原因分析了冷却系统故障原因。
1 发动机过热故障概述
汽车发动机过热故障表征为水温表指针指向高温区域，仪表盘温度过高报警，散热器内冷却液沸腾，发动机容易产生爆燃且不易熄火，发动机熄火后重新启动困难等[1]。
1.1 汽车发动机热量来源
现在常见的汽车发动机为四冲程往复式活塞内燃机，它的工作循环由进气、压缩、做功和排气四个过程所组成[2]。汽车发动机的热量来源主要是来自于发动机运转过程中燃料燃烧所释放出的热能。而汽车发动机燃料燃烧所释放的热能大约只有三分之一转化为机械能为发动机所用[3]。剩下的三分之二热能都将以热量的形式被排出机体外，一部分由冷却系统散热器排出，一部分经润滑系統机油散热器排出，还有一部分经排气系统随尾气排出。如果这些多余的热量无法有效的排出发动机外，发动机温度就会越来越高，最终导致发动机产生过热故障。
1.2 过热故障对发动机的影响
发动机工作时机体的温度，反映发动机实时的工作状态。温度过高将导致汽车发动机的充气效率降低，从而使发动机早燃和爆燃的倾向加大，进而导致发动机输出功率降低，油耗增加，最终导致汽车的动力性和经济性下降;温度过高还将导致发动机内部零部件受热膨胀，使零部件之间的配合间隙缩小，导致零部件损坏，严重时将导致零件相互卡死，无法运转;温度过高还会使润滑油的黏度降低，使零件之间无法有效的形成油膜，致使发动机“拉缸”或运转的零件之间润滑不良而磨损加剧;温度过高还会导致发动机金属的零部件的硬度和强度下降，导致早期过度磨损[4]。上述影响都会使发动机处于不正常的工况下工作，对汽车的正常运行带来潜在的安全风险。
2 过热故障的原因分析
发动机产生过热故障的主要原因有两个，第一是发动机冷却系统提供的冷却效果无法达到冷却要求;第二是发动机产生的热量增加。发动机产生过热故障主要跟发动机冷却系统、发动机动力系统和汽车使用状况等因素有关。冷却系统承担着发动机主要散热的责任，以保证发动机正常工作。如果冷却系统发生故障，那么发动机产生的多余热量就无法散发出去，发动机就会产生过热故障，导致发动机不能正常运转。
2.1 冷却系统工作原理
发动机冷却系统主要分为风冷式和水冷式，目前汽车主要采用的是水冷式冷却系统。水冷式冷却系统是以冷却液为冷却介质，冷却液在发动机内部流动将机体吸收的热量带走，再通过风扇和散热器配合将冷却液吸收的热量散发到大气中，从而使发动机保持在合适的温度下工作。
2.2 冷却系统故障分析
2.2.1 冷却液变质或不足
冷却液（即冷却介质）是发动机冷却系统热交换的载体[5]。发动机的散热情况与冷却液的液量和质量有着密切的关系。冷却液损耗主要是冷却过程中水蒸发导致冷却液不足，或者是水管连接处、水泵的水封密封不严和水管老化出现裂纹产生渗漏。为了提高冷却液的冷却效果，冷却液中通常会添加许多添加剂，如防腐蚀添加剂、抗泡沫添加剂等。但由于冷却液处于升温或降温的极端温度当中会变质而品质降低，会使冷却液失去冷却效果，让发动机温度失衡发生故障。针对冷却液变质或不足导致发动机过热的情况，可以采取对冷却液的液量和质量做定期检查或者定期更换冷却液的方法来避免。
2.2.2 散热风扇故障
散热风扇主要是通过空气流将散热器芯表面的热量转移来实现冷却液加速冷却的作用。导致散热风扇故障的原因主要有两方面，一是热风扇皮带故障，皮带太松、皮带打滑和皮带老化都会导致风扇不转或转速过低故障的原因;二是温控开关出现故障，造成无法控制风扇离合器结合，从而导致散热风扇故障。针对这两种故障，需要定期对皮带的松紧度和耐久度进行检查来避免故障的发生。
2.2.3 散热器故障
散热器俗称水箱，主要是通过储存冷却液热循环来散热。散热器故障的主要原因有两方面，一是由于散热器表面脏污或散热片倾倒导致散热不良;二是由于散热器内部水垢积累太多甚至造成堵塞，水垢的形成不仅会减小冷却液流动的管道截面面积，还会影响冷却液的散热，导致传热能力降低，阻碍热量的转换。针对散热器水垢积累过多造成过热故障，可以通过加入发动机冷却液的值与标准值的比值来判断是否积垢过多。如果积垢太多，可以通过在冷却液中添加水垢去除剂来清理。
2.2.4 水泵故障
水泵是冷却液循环流动的动力源，是冷却系统可靠性保证。长期使用以后水泵轴和水泵轴轴承都会产生磨损、叶轮会有破裂，这直接导致水泵转速减慢。失去动力源的冷却系统没有足够的压力来促使冷却液循环流动，发动机将发生过热故障。水泵工作过程中磨损无法避免，所以解决办法就是定期检修，及时更换受损部件。
2.2.5 节温器故障
节温器根据发动机所处的环境温度来控制冷却液进行大小循环，即通过控制阀门的开启和关闭来实现冷却液的散热功能。当发动机温度较低时，节温器阀门处于关闭状态，冷却液进行小循环，以减少机体热量的损失，使发动机尽快达到合适的工作温度;当发动机温度较高时，节温器阀门处于开启状态，冷却液进行大循环，冷却液进入散热器进行散热。节温器故障主要有两种，第一种是节温器失效，当发动机温度达到阀门开启温度时，阀门无法打开，导致冷却液无法进入散热器进行散热;第二种是节温器的主阀门脱落导致冷却液无法进行大循环。如果冷却液无法进行大循环，其热量就无法排出机体，导致发动机过热故障。
3 总结
发动机过热故障影响汽车的使用寿命，同时也直接关系到人的生命财产安全。文章通过对发动机发热机理及控制其散热核心部件的发动机冷却液循环系统研究，明确了发动机冷却系统发热故障易损部件，并对易损部件故障原因进行了详细阐述。
参考文献：
[1] 刘永领.汽车维修中发动机过热现象研究[J].民营科技，2018（2）：128-129.
[2] 江峰，杜飞龙，李佳民，等.汽车发动机构造与维修[M].保定：河北大学出版社，2015.
[3] 李向明.汽车发动机过热的因素及解决方法[J].牡丹江大学学报，2008（4）：77-79.
[4] 尹华.汽车发动机工作温度较高及相关故障诊断探讨[J].现代营销（学苑版），2011（10）：232.
[5] 刘案榕.汽车发动机过热的探究[J].汽车维修，2017（6）：12-14.
