汽车发动机冷却系统故障诊断及维修关键技术探索

庄月芹

摘 要：文章首先阐述了汽车发动机冷却系统的概念，介绍了该系统的设计原理及工作特点，在此基础上总结了系统故障成因，综合分析了导致冷却系统故障的各种因素及其具体表现，针对这些情况，提出针对性的诊断和维修关键技术。这不仅能显著提升发动机的功率和效率，还能降低系统故障率，提高车辆的可靠性，同时实现安全、节能和延长发动机寿命的目标。

关键词：汽车发动机冷却系统 故障诊断及维修 关键技术

随着社会的日新月异，民众的生活质量大幅改善，汽车数量也在持续上升。汽车发动机冷却系统作为车辆安全行驶的重要保障，对车辆的性能起到了至关重要的影响。因此，对系统故障的诊断和维修关键技术进行深度研究具有重大的现实价值。

1 汽车发动机冷却系统概述

1.1 基本情况

该系统的主要功能为冷却，作用对象为发动机散发的热量，确保发动机始终处于正常的温度区间。由于发动机需要持续高速工作，若其温度未能满足设定的标准， 必然会对汽车的正常驾驶功能产生影响。若无法冷却，缸内的温度可能会迅速上升，最高可能会触及2500摄氏度的水平。根据“热胀冷缩”原理分析，在高温环境中会引发各个组件的膨胀，难以保障各组件正常协同工作，增加安全隐患，甚至还会引起发动机损坏等问题，威胁车内人员的安全。所以，在汽车高速行驶的过程中，需要对发动机热量进行冷却，延长使用寿命，提高稳定性能。然而，假设汽车在行驶时的气缸温度偏低，这会影响燃烧条件的稳定性，致使汽车无法启动，不但会磨损汽车部件，还会释放出对人体健康有害的气体，破坏环境。因此需要加强对冷却系统的重视度，充分保障汽车行驶安全。

1.2 系统设计原理

在设计传统汽车发动机冷却系统时，要求其具备保护发动机、减排以及提高燃油经济性的功能。而对于先进系统而言，在设计时主要考虑发动机内部磨损、燃烧室温度等因素，提高了设计要求，不仅需要确保先进系统实现原有功能，还要确保发动机在最适宜的温度环境中运行，从而显著提升其工作效率。目前，发动机冷却主要分为水冷、风冷两种模式，且前者的应用频率更高。部分高速跑车会联合应用两种模式以优化冷却性能。

水冷系统的设计原理：当发动机缸体升高到特定的温度，节温装置会被激活，利用冷却液持续进行循环，它会从发动机水套内部吸取过剩的热能，然后在水泵的推动下通过散热装置，把热能释放出去，冷却之后重新回归发动机，以实现冷却缸体的效果。当发动机的运行温度发生变化时，汽车的水冷系统中的冷却液的流通模式和路径也将相应调整。这种无需通过散热设备进行散热，只是在发动机内部进行的流通模式，能够让发动机的温度快速上升，将其称之为“小”循环模式。当冷却液的温度超过80℃后，节温器会切断直接连向水泵的“小”循环途径，所有由缸盖水套排放的冷却液都会被引导到散热装置中。经过散热处理的冷却液会经由水泵再次返回到缸体水套中继续循环。“大”循环指的是通过在汽车的引擎与散热装置（水箱）之间进行散热。节温器依照冷却液的温度进行“大”和“小”循环调整；发动机的转速是决定冷却液流量的关键因素。依照冷却液的温度与负荷，可以调整散热风扇的运行状态。

汽车发动机风冷系统可分为强制、自然两种类型。强制风冷式发动机风冷系统通过额外的机械装置来增加散热效果，而自然风冷式则依靠空气流动来达到散热目的。这两种系统各有优劣，强制风冷式系统在发动机散热方面更加高效，但同时也增加了发动机的重量和复杂性。而自然风冷式系统则更加节能，并且安装和维护更加简单。在选择汽车发动机风冷系统时，需要考虑自己的需求和预算。如果需要更高的散热效果和更强的动力输出，那么优选强制风冷式系统。而如果追求节能和简单安装，那么自然风冷式系统则是更好的选择。

1.3 工作特点

虽然水冷系统存在构造繁琐、故障频发、能源消耗大、维护困难、生产费用高等问题，但在一些特定的使用環境中，比如需要高度紧凑的空间布局、对冷却效果要求极高的场景等，水冷系统仍然具有其独特的优势。例如航天领域、车载发动机等领域，由于其对于冷却系统的高度要求，水冷系统在提供可靠冷却效果的同时，还能有效保障其他设备的安全稳定运行。尽管风冷系统拥有结构简洁、零部件稀少、重量轻盈、环境适应能力强、故障率较低、无需额外维护、操作和修理方便、功率利用率高、生产成本低等优势，在某些特殊环境中，风冷系统也存在一些缺点，例如对材料的需求较高、热负荷过大、冷却效果不均匀、稳定性欠佳以及工作噪音过大等。因此，在选择冷却系统时，需要充分考虑实际应用场景的需求和特点，以充分发挥各种冷却系统的优势。从全球市场来看，冷却系统的应用非常广泛，并且不断向更多的领域拓展。随着科技的进步和工业发展的需求，冷却系统正朝着高效、节能、环保、紧凑等方向发展，以适应各种复杂的应用场景。

2 冷却系统故障成因检测

2.1 过冷运转

过冷运转指的是发动机的工作温度低于65度。针对此状况，通常有三种不同的检测方法。首先，需要观察冷却水的升温速率，并将其与正常水温进行比较。如果水温迅速上升，那么这就表明已出现了过冷运转问题。其次，需要测量水箱外的温度，通过比较散热器和水室的水温，以判断是否存在过冷运转故障。最后，可以拆卸节温器，检查其是否存在过冷运行的情况。

2.2 过热运转

过热运转的根源在于缺乏充足的冷却水，这导致无法有效地对发动机产生的热量进行冷却降温。同时，由于冷却系统的容水率不满足规定，导致冷却水的供应不足，无法有效保障降温冷却的效果，进一步干扰发动机的正常工作。在处理此类状况时，需要首先检查冷却水的容量，分析其是否达到了规定的标准。同时，也需要评估冷却系统的破损程度，以便找出汽车过热运转的原因。当发动机处于运行状态时，若水量过多，无法迅速冷却，可能导致发动机产生该故障。因此，需要通过测量百叶窗的开度来找出故障的根源，并且需要对固定的风扇叶片进行检查。如果风扇能够正常运行，则要对散热器进行检查，以便最后找出故障成因。

3 发动机冷却系统故障诊断及维修关键技术

3.1 冷却液故障

3.1.1 渗漏或消耗异常

（1）冷却液渗漏

这是一种非常严重的故障，需要立即采取措施加以处理。当冷却液渗漏时，会导致发动机温度过高，从而影响发动机的正常工作。严重时，冷却液渗漏还可能导致发动机损坏，甚至引发安全事故。这个故障的核心是冷却液的用量过多，需要频繁地添加冷却液。该故障可以分为两类，即内渗、外渗。外渗容易落在地面上，便于快速找出并解决问题，其危害程度不高。内渗难以察觉，且造成的后果极其严重，甚至可能引发由于缺水而导致发动机过热风险。在一般的运行状态中，如果冷却系统的密封性较佳，则不需要频繁地增加冷却液。对于这种故障，可以通过观察其外观来进行判断。首先，需要检查冷却系统的各个部分是否存在明显的水渍或者渗漏。在正常的工作条件下，若每年添加冷却液的次数过多（超过4次），则表示发生渗漏的可能性较大，需要前往特定的售后服务中心进行检查。

当发现散热器或汽缸垫出现破裂和渗漏的情况时，必须立即进行修理，如果无法修理，则要及时更换。当发现散热器盖出现问题时，应该检查并确认它的限压阀的压力，然后进行维修或者更换。当气缸盖的螺栓出现松动时，必须根据设定的扭矩来调整气缸盖的螺栓。若是发动机的密封性不佳，可能会出现渗漏的情况，导致发动机过热。根据经验分析，需要替换受损的衬垫和水封，并且根据标准力矩拧紧螺栓。检测并修补漏油部位，更换新的机油。在处理冷却液渗漏时，还需要注意以下几点：首先，操作人员需要佩戴防护用品，以防止冷却液渗漏时溅到皮肤或眼睛；其次，操作过程需要在通风良好的环境下进行，以防止有害气体泄漏；最后，处理完毕后，需要将车辆开往安全地带，并检查发动机是否正常工作。

（2）冷却液消耗异常

该故障的典型表现包括发动机漏水、冷却液液面迅速下降以及频繁更换冷却液。经过深入分析，我们发现系统外渗的原因主要与冷却液泵密封性能下降、散热装置受损以及管道连接处松动甚至损坏等因素密切相关。分析内渗的原因，多和气缸垫破损、气缸盖翘曲、缸体和缸盖水套破裂等原因相关。当自动液位警报器发出警告时，必须立即找出冷却液泄露的根源。根据规定牌号适量添加冷却液，确保冷却系统正常运行。当冷却系统出现溢水问题时，需要检查节温器的技术性能是否正常。一旦发现冷却系统发生渗漏，首先检查机体、水泵、散热器以及所有水管连接部位是否有冷却液流出。使用荧光泄漏检测设备进行检测，必要时进行压力检测和修复。如果冷却液渗进机油中，需要对发动机进行维修，以确保车辆安全。当发动机运转不畅、排放出白烟，散热器产生气泡，并且机油的液面上升并变为乳白色时，表示冷却系统发生了内部渗漏故障，因此需要对缸盖、缸体和缸垫进行拆卸检查。

3.1.2 冷却液温度异常

（1）冷却液温度过高

该故障的具体表现包括：冷却液的温度报警灯不停闪烁、冷却液的温度超过100℃、散热器的加水口有大量水蒸气，还存在散热器“开锅”等情况。当节温器出现堵塞、卡住或失效的情况时，需要进行修复或替换节温器。汽车启动初期，如果水温增长得很快，可能是因为节温器出现了故障，导致汽车发动机过热，需要替换旧的部件。当散热器的表面被污染或受到冲击而发生变形时，可能会对风量流通产生影响，导致冷却液的温度升高，因此在必要的情况下需要进行清洁和修复。当散热器或者气缸的水套被大量的污垢阻塞时，必须清掉这些污垢，同时使用已进行了软化处理的冷却液。当散热器风扇或双温热敏开关出现问题时，需要进行修理或替换旧的部件；如果风扇皮带过于紧绷，可能会导致轴承受损，而如果过于松弛，则可能会阻碍水循环效果，增加磨损程度，因此需要进行适当的调节。当冷却系统的压力超过正常水平时，应该将其降至正常水平。当冷却液泵遭遇严重阻塞或破损时，必须进行修复或替换旧的泵。当非冷却系统故障导致发动机过热时，需首先找出问题的根源，然后进行解决。

如果上述检查都没问题，则意味着冷却液过热可能是由于燃烧室中的积碳太多导致的，应该清除积碳。在寒冷的冬天，如果发动机运转的时候，水温突然提高，那么通常是散热器底部的冷却液冰冻所致，应该立即加热来解决这个问题。

（2）冷却液温度过低

这种故障表现为：冷却水的温度低于75℃，发动机的动力下降，油耗上升。这类故障的发生根源在于节温器失效以及卡在全开位置，冷却液在低温条件下进行大循环；散热器风扇电机出现故障或者处于低速运行状态；冷却液测温计或者对应的传感器出现故障；在寒冷的环境中，逆风前进。冷车启动之后，必须打开水箱，让汽车发动机的运行速度提高。如果水流速过快并且流量过大，那么可能是因为没有安装节温设备，或者是阀门的粘连无法关闭，此时需要安装或者替换节温设备。当冷却液的温度过低，接触到散热器会感到发烫，测量水温没有异常，则表示冷却液的温度计或者是温度传感器发生了问题，其显示的信息可能存在错误，需要进行维修或者替换旧的部分。当风扇离合器的接合过早或者温度控制开关闭合过快时，需要进行检查维修，或者替换风扇离合器/温度控制开关。

3.2 散热器渗漏、淤塞

该故障的具体表现包括：散热器渗水、漏水，冷却液消耗异常，发动机过热，散热装置易“开锅”，这些问题严重影响着车辆的性能和安全。为了解决这些问题，建议使用专业的检测方法。首先，可以使用密封测试仪器来检测散热器是否存在渗漏。倒满冷却液后，关闭散热器的盖子和进出水阀门，利用测试仪的皮带将散热器的排水口连接起来，打开排气阀门，然后用手捏住橡皮球施加压力。如果压力计的数值下降，那就意味着散热器有渗漏，此时需要做好标记以方便后续的维护工作。另外，还可以采用压缩空气方法来检测散热器是否有渗漏。首先使用膨胀型橡皮塞对散热器的进、出水口进行封闭，然后把散热器置于水池内，并在橡皮塞的软管里注入压缩空气。如果散热器在水中产生大量的气泡，那就说明散热器已经遭受严重腐蚀。如果只有一个地方出现气泡，则表示这个部位有损坏，可以将其标注出来，方便进行焊接修复。对于散热器的维护，当发现散热器的表面出现裂纹或者渗漏，且上下水道的腐蚀程度相对较低时，建议使用镀锡方法进行维护。当部分散热器的冷却管出现破裂时，除了使用补焊方式外，也可以通过接管方式进行维护。当发现散热器的软管有损坏或者出现裂纹时，必须立即进行修复。此外，还需要注意检测散热器中的水垢和阻塞状态。如果发现水垢过多或者阻塞严重，需要及时进行清理。如果散热器的内部和外部以及芯管都出现损坏，需要及时更换。

3.3 冷却风扇故障

这类故障主要表现在发动机过热或升温速度缓慢方面。其根本原因在于风扇被油渍污染导致打滑，或者皮带松散导致叶子变形，还有风扇离合器、温度调节器和电动机等关键部件受损。针对风扇转速慢的问题进行分析，主要与驱动电机故障和控制电路附加电阻等因素相关，因此需要更换新电机并对电路进行检查维修。对于风扇不转动的原因，主要与驱动电机故障、控制电路断路等因素相关，处理方法同样需要更換新电机并对电路进行检查维修。如果风扇的运转时机无规律，则多与风扇控制系统故障相关，需要对相应的电路进行检查和修理。

3.4 水垢堵塞严重

这类故障的主因是水垢对金属部件造成腐蚀，致使散热不畅及发动机过热。而传统的水垢清理方式往往效果不尽如人意，不但工作负担重，且再堵塞风险高。为解决这一问题，推荐采用微循环法进行水垢清除。此法利用酸性溶液对水垢进行初步清洗，随后以碱性溶液进行冲洗与中和，全程仅需耗时5分钟。相较于传统方法，微循环法不仅清除水垢更为彻底，而且效率更高、劳动强度更低。

4 总结

综上所述，伴随着汽车产业的快速崛起与不断扩张，当前的汽车发动机正在逐步走向“高功率、节能、紧凑结构”的路线。这个趋势提高了发动机冷却系统的需求标准。但是，随着汽车的驾驶距离增加，冷却系统的运行效率逐步下滑，这对发动机的总体运行性能造成了明显的影响。在进行冷却系统的故障检测和维修时，需要遵守“从简单到复杂、从容易到困难、从外部到内部”的准则。通过对可能存在的故障点进行检测、锁定和信息筛选，以便及时修复故障车辆，从而提高车辆的完好性和可操作性。确保车辆的安全和稳定运行。

参考文献：

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