柴油机水温异常的排查分析

张小康 李朝勇 王德华

合适的发动机水温是确保发动机良好运行的一个重要参数。水温偏低会导致冬季热车速度降低、机油粘度升高进而摩擦功升高，最终导致发动机油耗偏高；水温偏低也会导致尿素箱加热速度降低、引起尿素结晶进而导致排放不达标。因此,出现水温异常偏低时应迅速找出原因并解决，以消除对发动机运行的负面影响。

下面通过对某重卡柴油机水温异常偏低问题的数据分析，找出引起此问题的故障零部件，再通过对故障件的拆解分析找出问题的根源，为解决此类问题提供一种现实样本。

1 整车数据分析

1.1 数据分析

为找出水温异常偏低的原因，我们借助车联网数据平台，调取整车运行相关数据。如图1。

图1 整车运行相关数据

对故障持续时间段内风扇转速、发动机转速、发动机水温、发动机进气温度的运行数据进行分析：发动机水温普遍在80 ℃以下，个别点接近90 ℃；进气温度普遍在60 ℃以下，个别点接近70 ℃。风扇转速与发动机转速基本一致。说明此段时间内风扇实际处于直连状态。

1.2 原因分析

根据整车风扇离合器控制逻辑，水温在94 ℃及以下、进气温度在70 ℃及以下风扇均应自由随动(300 r/min左右)而非直连状态，且故障时间段内无直接激活风扇直连的空调、缓速器等开关信号，因此应为风扇离合器故障引起风扇异常直连，进而导致发动机水温无法正常升高。

2 故障件拆解分析

针对风扇离合器故障，我们对风扇离合器进行了深入拆解分析及性能测试，以便找出问题的根源。

2.1 外观检查

故障件外观正常无磕碰，主动轴转动有阻尼但无刮擦声音，风扇线束完好，初步判定非外力损坏导致。

2.2 性能测试

对风扇离合器进行ON-OFF性能测试(如图2)，风扇输入转速保持2 300 r/min不变的情况下，风扇控制信号在由1%到99%再到1%的过程中(先分离后啮合)，风扇转速由2 200 r/min到350 r/min(分离过程)再到2 200 r/min (啮合过程)，与控制信号基本保持一致，但在2 200 r/min到350 r/min的分离过程中有50 s转速维持在650 r/min而无法分离，此现象最终导致风扇离合器在整车使用过程中无法及时分离进而导致发动机水温异常偏低。

图2 风扇离合器性能测试

2.3 电器排查

对风扇(离合器)电路进行检测，线路电流、电阻均符合要求：

(1)电流值：要求45±5 A，实测46 A，合格；

(2)电阻值：要求20～32 Ω，实测30.8 Ω，合格。

2.4 拆解分析

第一步：拆开风扇离合器前盖(如图4)，硅油呈现正常的金黄色，离合器内部没有刮擦卡滞现象，主动轴转动灵敏；按压离合器阀片并转动主动板，有轻微刮擦手感。

图4 风扇离合器拆解

第二步：分离主动板、壳体、主动轴，检查各零件，均未发现异常。

图3 风扇离合器电路检查

第三步：拆解离合器阀片，发现阀片外缘有轻微刮擦痕迹，手指触摸主动板出油孔，有明显翻边异常。

2.5 原因分析

正常情况下，风扇离合器可以正常工作，但线圈长时间工作发热以及使用环境温度长期偏高时会导致电阻增大、电流减小，进而导致电磁力降低，无法克服主动板翻边产生的刮擦阻力，硅油无法顺利流回硅油腔，最终出现离合器分离不彻底或不分离的现象。

针对此问题，通过对离合器生产批次的追溯审查，系主动板供应商临时调整主动板出油孔加工工序所致。此微小缺陷在一般情况下不会影响离合器正常工作，仅在所有尺寸公差同向累积或使用环境温度长期偏高等个别情况下会出现问题。

3 整改措施

综上分析，本次发动机水温异常偏低问题，主要是风扇离合器分离不彻底导致，在实车更换新的风扇离合器后故障消除。

针对风扇离合器问题，通过改善离合器主动板出油孔加工工艺，彻底消除主动板出油孔翻边隐患，同时增加主动板生产及入库质量检查频次。

4 结论

本文针对发动机水温异常偏低问题，首先利用车联网大数据平台，分析故障时间段内水温相关的数据，初步判定为风扇异常直连所致；实车更换全新风扇离合器后故障消除。然后对风扇离合器旧件进行性能试验及拆解分析，最终找出问题的根本原因，并制定切实有效的整改方案，彻底消除故障隐患。本次发动机水温异常问题的排查经验及方法，可以为后期类似问题分析解决提供指导和借鉴。