发动机电子调节冷却系统剖析

吴军　谈杰

【摘要】汽车的节能、环保、安全已成为当今汽车工业面临的三大焦点问题，汽车节能问题更是首当其冲。本文围绕现代汽车发动机电子调节冷却系统工作原理及电子节温器结构进行分析研究，使读者更全面了解和掌握发动机冷却系统新技术。

【关键词】电子调节冷却系统 发动机工况 电子节温器

【中图分类号】G420 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）13-0253-02

发动机冷却系统在汽车动力系统中扮演着重要的角色，冷却系统在发动机工作时对温度进行合理地调节与控制，使发动机各部件保持在正常的工作温度，从而获得理想的动力输出与良好的燃油经济性。

现在汽车几乎全部使用了水冷式散热系统。传统发动机冷却系统为保证发动机在不同工况下更好的工作，设置成两种不同的冷却循环模式来，即冷车循环和正常循环，也就是我们常说的小循环与大循环。冷车循环（小循环）是指在发动机冷启动后，温度较低的冷却液不会将节温器打开，此时冷却液只经过水泵在发动机的水道中进行循环，目的是使发动机尽快达到正常的工作温度，等发动机温度上升，冷却液温度达到节温器设定值（一般为80度）时，节温器阀门打开，冷却液进行正常循环（大循环），这时冷却液从发动机水道中流出，经过车头位置的散热器，进行散热，水泵再将散热冷却后的冷却液送人发动机进行冷却循环，节温器负责控制循环模式的切换，使发动机尽量保持在最佳工作温度，如图1所示。

电子调节冷却系统工作过程：当车辆处于启动工况或部分负荷工况时，温度调节单元F265无电压加载。电子节温器大循环阀门关闭，小循环阀门打开，冷却液经过小阀门直接流回水泵处，再流入水道，使发动机尽快热机，达正常工作温度。当温度逐渐升高时，在温度的作用下，电子节温器内的石蜡开始受热膨胀，在不受集成式加热装置干扰的情况下，节温器处的冷却液温度达到110℃时，冷却系统大循环才打开运行，使冷却液温度有效控制在95℃和110℃范围中。此时发动机冷却系统工作过程与传统冷却系统无异，只不过节温器按不同温度范围进行设计调校。

发动机全负荷运转时，控制单元根据传感器信号得出的计算值对温度调节单元加载电压，加热电阻根据控制单元输入的脉冲性号决定节温器的开启程度。与传统节温器相比，通过加热电阻可以使节温器在冷却液温度较低时打开大循环，使冷却液流经散热器进行散热（节温器调节范围85～95℃）。因此，控制单元进行调节干预时，电子节温器的膨胀元件加热后的温度高于当前流过的冷却液的温度。值得注意的是，根据外界温度或发动机的负荷大小的变化，也不排除冷却系统大小循环并存状态。

电子调节冷却系统由发动机的控制单元J361，传感器与执行器组成，通讯结构如图2所示。

发动机的控制单元J361内部功能已经得到扩展，不仅控制喷油和点火，而且增加了对冷却液温度的控制电子控制冷却系统还具有自诊断功能。

发动机冷却系统节温器（大循环和小循环）是通过特性曲线来控制的。发动机控制单元中共存储了2个特性曲线图，一个是由G28和G70提供的负荷信号；另一个是由车速和进气温度提供的负荷信号。对比特性曲线，控制单元将较低的那个温度作为规定值来使用，按该温度来调节节温器。

实际的温度值由冷却液温度传感器G62和G83提供，G62安装在冷却液分配管上监测发动机水套内冷却液温度，温度传感器G83安装在散热器出口处监测散热器冷却液温度。

发动机运行过程中，发动机控制单元在特性曲线图中调取与发动机工况匹配的规定温度值与实际温度值进行对比，从而得出是否为电子节温器F265加载电压。同时发动机控制单元通过比较冷却液温度传感器G62温度值和散热器出口温度传感器G83温度值，确定散热器电子扇V17和V177是否激活，且确定档位的选择。

应急状态：如果冷却液温度G62损坏，系统以95℃为替代值继续进行冷却液温度调节，并且散热器风扇总以1挡常转；如果散热器出口温度传感器G83损坏，温度调节会继续保持有效，控制功能保持风扇1挡常转；如果其中一个温度超出极限，风扇2挡被激活；如果两个传感器都损坏，最大的电压值被加载于加热电阻，并且风扇2挡常转来工作。

汽车发动机的冷却系统是保持发动机正常工作的重要系统之一，如果发动机冷却系统出现故障，就会引起發动机其他部件的损坏，使发动机的整体工作能力受到影响，如果发动机冷却系统出现故障，如何进行诊断排除呢？本文以一案例对装配有电子调节的冷却系统进行剖析。

车型：一辆2013年出厂的迈腾轿车，装配1.4TCFB发动机，自动变速箱，行驶里程8.5万公里。

故障现象：发动机长时间低温，水温表显示60℃左右，冬季尤其明显。

故障诊断与分析：接车后试车，低温故障确实存在。能够引起水温过低的主要原因有：冷却液过多，节温器故障，冷却风扇故障，控制单元故障等。

本着由简到难的维修原则，先进行外观检查，管路完好，冷却液液位正常，因为该车冷却系统装配了电子节温器，具备有自诊断功能。连接x431诊断仪，进入发动机01，查询故障，显示无故障码。发动机进行怠速运转，进入数据流选项，选择冷却液温度和散热器出口冷却液温度查看数据流，发现第一区和第二区的温度同时上升；且水温到80℃时风扇1挡就开始运转。而如果系统的正常情况下，冷却液温度63℃时，应该是小循环，散热器应该是常温状态，风扇更不会运转。从数据流分析，节温器应该是大循环阀门打开，冷却液流经散热器，所以水温上升的很慢。

为了验证分析结果，接着进行路试，在行驶中继续观察两个温度数据，发现第一区和第二区的水温迅速下降至40～50℃。汽车运行时，迎面风加快散热器的散热，所以冷却液温度下降的更快。

从试车到检查结果分析，冷却系统温度低的故障原因是没有小循环，只有大循环。外围部件完好，且没有故障码。于是决定拆检整个冷却系统的控制中枢——冷却液分配单元。

拆开后发现电子节温器F265两侧的塑料勾已断，因此电子节温器F265无法正常工作，在预紧弹簧的作用下小循环阀门始终关闭，而大循环阀门则始终开着，冷却系统只能进行大循环，在各工况下所有的冷却液都要经过散热器散热，从而导致水温度上升缓慢。行驶时由于迎面风的冷却作用，水温则更低。因为所有的电器元件及线路都没有电气故障，通讯正常，所以没有控制单元内无故障码。

故障排除：更换电子节温器F265。装车后发动机高速运转，发动机水温很快上升，当达到85℃，大循环阀门打开，散热器温度逐渐升高。当冷却液温度达到95℃，电子风扇运转，冷却系统工作一切正常。

参考文献：

[1]孙婉娟，王叔君，姜乐华编著.轿车维护与修理.北京：科学技术文献出版社，2011

[2]王盛良主编.汽车使用、维护与保养技术.汽车使用、维护与保养技术.北京：机械工业出版社，2013

[3]董震，席金波主编.奥迪A6轿车维修手册.北京：机械工业出版社，2013

[4]袁生林主编.汽车维护与修理.南京：汽车维护与修理杂志社，2013-5