本文主要介紹一臺(tái)豐田1RZ發(fā)動(dòng)機(jī)由于散熱不良，造成冷卻水水溫偏高、發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能下降的現(xiàn)象，通過更換硅油風(fēng)扇離合器和清潔水箱、缸體水道等方法，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作性能得到恢復(fù)正常。
關(guān)鍵詞：冷卻水溫高；風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)緩慢；硅油離合器；沉積水垢過多
二、前言
后制動(dòng)解除過程延緩，導(dǎo)致制動(dòng)拖滯。海獅輕型汽車是豐田汽車公司生產(chǎn)的中高級輕型客車，其采用的1RZ發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)先進(jìn)，具有20世紀(jì)末國際先進(jìn)水平，且在我國輕型客車的結(jié)構(gòu)中有一定的代表性，它采用壓力循環(huán)式水冷系統(tǒng)(圖1)。此循環(huán)系統(tǒng)含有一個(gè)裝在進(jìn)水口側(cè)的節(jié)溫器，發(fā)動(dòng)機(jī)要能正常而連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅要設(shè)置冷卻系統(tǒng)，而且要求冷卻系中的冷卻強(qiáng)度要適中，因此，分析研究冷卻系統(tǒng)的組成及產(chǎn)生故障的原因，對幫助本人及有關(guān)維修技術(shù)人員，提高維修水平，準(zhǔn)確快速地排除汽車故障具有一定的參考意義。
三、正文
(一)發(fā)動(dòng)機(jī)大負(fù)荷工作時(shí)水溫偏高的故障現(xiàn)象
1臺(tái)豐田1HZ小客車，車輛使用了8年，行駛里程在12萬km左右。在夏季，氣溫30℃以上使用時(shí)發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫高出正常值(正常水溫70～80℃)，尤其使用空調(diào)或爬坡慢行時(shí)，即發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷明顯增大時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)冷卻水溫升至95℃以上，甚至“開鍋”的現(xiàn)象。由此造成此車發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率明顯下降，車輛不能正常行駛，而且持續(xù)時(shí)間長，還會(huì)出現(xiàn)當(dāng)關(guān)閉電源開關(guān)熄火后，也不能停止發(fā)動(dòng)機(jī)工作的現(xiàn)象。
(二)造成發(fā)動(dòng)機(jī)故障的原因及分析
汽油發(fā)動(dòng)機(jī)在正常溫度下工作，進(jìn)入氣缸內(nèi)的可燃混合氣能得到充分霧化蒸發(fā)，這時(shí)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料充足并能充分燃燒，能發(fā)出足夠的動(dòng)力；但發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過低時(shí)，燃油蒸發(fā)困難，易形成腐蝕物質(zhì)，使?jié)櫥驼扯冗^大，加大發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)阻力，使機(jī)件磨損加快，引起燃料浪費(fèi)，使功率下降；而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過高時(shí)，進(jìn)入氣缸的可燃混合氣因受熱膨脹使充氣量減少，必造成功率下降，而且溫度過高，使?jié)櫥偷恼扯冉档停灰仔纬捎湍?，造成潤滑不良，使金屬機(jī)械性能降低，加速了發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損或咬死。由此分析得出，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過小或過大，都會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)工作不正常，燃油經(jīng)濟(jì)性差，令其輸出功率下降。
這臺(tái)進(jìn)修車的故障，正是由于發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度過高，造成了發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的混合氣體積膨脹，使發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，直接影響了車輛的正常行駛；由于長時(shí)間高溫，造成發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)溫度很高，這時(shí)進(jìn)入氣缸內(nèi)的可燃混合氣在無電火花的情況下仍然不能停轉(zhuǎn)。
造成汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在行駛中溫度高的原因，主要是冷卻系統(tǒng)不能正常工作，不能通過它將發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)發(fā)出的熱量散發(fā)到大氣中。根據(jù)實(shí)踐分析，造成發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系水溫過高的原因有以下幾點(diǎn)：
(1)在冷卻系中，如散熱器、水泵、氣缸體、氣缸蓋、氣缸墊、暖風(fēng)機(jī)水箱、水管，以及橡膠軟管和放水開關(guān)處有滲漏水，則會(huì)減少水量在氣缸、氣缸蓋水套的循環(huán)流動(dòng)，降低吸收氣缸內(nèi)熱量的功能，致使冷卻水溫過高。
(2)散熱器和氣缸、氣缸蓋水套內(nèi)沉積的水垢過多，會(huì)降低冷卻水散熱功能。因?yàn)樗傅膫鳠崮芰χ挥薪饘賻资种?，換言之，水垢過多造成冷卻系不能很好地將發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的熱量散發(fā)掉。而且水套內(nèi)沉積的水垢增多也造成循環(huán)管路截面減少，使參加冷卻循環(huán)的水量減少，從而降低了吸收熱量的能力；致使冷卻水溫過高。造成沉積生成水垢的原因，是平時(shí)加注的冷卻水含有過多礦物質(zhì)。
(3)水泵損壞或傳動(dòng)皮帶打滑造成水泵不良。水泵不能正常轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生足夠水壓，也會(huì)降低冷卻水的流量。因?yàn)槔鋮s水的循環(huán)流動(dòng)是通過水泵施加水壓，使散熱器冷卻了的水壓進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)水套內(nèi)，逼出已吸了熱量的冷卻水流至散熱器去散熱的，如果水泵工作不良，產(chǎn)生的水壓不高，則冷卻水的循環(huán)流動(dòng)的流量減少，散熱效果不明顯，造成冷卻系水溫過高。
(4)節(jié)溫器損壞。在工作溫度下，節(jié)溫器主閥門開度不足或失靈打不開會(huì)令冷卻系的水不能進(jìn)入散熱器(進(jìn)行大循環(huán))。為保證發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后能盡快達(dá)到正常工作溫度，發(fā)動(dòng)機(jī)是利用節(jié)溫器來自動(dòng)控制冷卻水的循環(huán)的。當(dāng)清晨起動(dòng)時(shí)，冷卻水溫度低于正常工作溫度，此時(shí)希望水溫盡快升高，所以，節(jié)溫器主閥門關(guān)閉，副閥門打開，使循環(huán)的冷卻水不必流經(jīng)散熱器散熱，加快冷卻水升溫，冷卻水的循環(huán)路線是：水泵→水套→水泵。當(dāng)溫度高于正常工作溫度時(shí)，希望此時(shí)水溫能降至正常溫度，所以節(jié)溫器副閥門關(guān)閉，主閥門打開，使循環(huán)冷卻水流經(jīng)散熱器散熱，冷卻水的循環(huán)路線是：水泵→水套→散熱器→水泵。所以若節(jié)溫器損壞，冷卻水則不能通過大循環(huán)流經(jīng)散熱器散熱，造成發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系水溫過高。
(5)硅油風(fēng)扇離合器損壞，如圖2。汽車低速行駛時(shí)，從氣缸、氣缸蓋經(jīng)節(jié)溫器流經(jīng)散熱器的冷卻水，是通過發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇對空氣產(chǎn)生吸力來加速氣流，通過散熱器來對冷卻水進(jìn)行冷卻的。如果控制風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)的風(fēng)扇離合器損壞，不能有效帶動(dòng)風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)散熱，也會(huì)造成冷卻水溫在發(fā)動(dòng)機(jī)高溫時(shí)過熱。
(6)汽車空調(diào)系統(tǒng)的冷凝器散熱不良。在夏天使用空調(diào)制冷，制冷系統(tǒng)的制冷劑熱量，靠流經(jīng)冷凝器進(jìn)行散熱，如果冷凝器散熱片粘有塵土、油污，則會(huì)影響其散熱效果，造成使用空調(diào)制冷時(shí)車廂內(nèi)溫度下降不大，制冷壓縮機(jī)不停運(yùn)轉(zhuǎn)，加大發(fā)動(dòng)機(jī)工作負(fù)荷，造成冷卻水溫度有過熱的現(xiàn)象。
(7)供油系調(diào)整不當(dāng)，使可燃混合氣過稀?；旌蠚膺^稀會(huì)使燃燒速度緩慢，而且燃燒后所產(chǎn)生的熱能大部分散失于氣缸壁，致使發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫升高。
(8)點(diǎn)火系統(tǒng)調(diào)整不當(dāng)，點(diǎn)火提前角調(diào)整過遲，使混合氣不能及時(shí)燃燒和充分燃燒，未燃燒的燃料在排氣喉內(nèi)補(bǔ)燃，既影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出，又會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系溫度升高。
從以上原因分析得出，如果發(fā)動(dòng)機(jī)在大負(fù)荷工作時(shí)，如果出現(xiàn)冷卻系的水量不足、水泵工作不正常、氣缸蓋氣缸水套和散熱器內(nèi)沉積的水垢過多、風(fēng)扇離合器損壞、供油系或點(diǎn)火系調(diào)整不當(dāng)?shù)?，都?huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫不能降溫且升至很高，影響發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作。
(三)故障排除的措施和方法
根據(jù)以上原因分析，圍繞著冷卻系水溫高的這一問題，我反復(fù)學(xué)習(xí)了有關(guān)的汽車?yán)鋮s系維修保養(yǎng)資料，并虛心向有經(jīng)驗(yàn)的師傅請教，對逐個(gè)可能產(chǎn)生的原因進(jìn)行檢查分析，對可能會(huì)發(fā)生故障的部位采取先易后難的方法進(jìn)行檢查。首先從外表檢查，包括散熱器、水泵、氣缸體、暖風(fēng)機(jī)水箱、水管，以及橡膠軟管和放水開關(guān)等，觀察其是否有漏水，檢查水泵皮帶是否太松，風(fēng)扇葉片是否有損爛。經(jīng)外表檢查，沒有發(fā)現(xiàn)漏水部位，水泵皮帶處沒有過松打滑的現(xiàn)象，風(fēng)扇葉也沒有變形損壞。再檢查節(jié)溫器有否工作不良導(dǎo)致冷卻水的水量循環(huán)不足，把節(jié)溫器拆下來，將節(jié)溫器放在裝有水的鐵盤上，然后加熱，同時(shí)把玻璃溫度計(jì)放在水中測試，觀察溫度計(jì)上的讀數(shù)與節(jié)溫氣額定開啟溫度是否相符，升程是否在95℃時(shí)＞8mm，如圖3。結(jié)果當(dāng)溫度計(jì)讀數(shù)為90℃時(shí)節(jié)溫器才開始張開工作，比額定開啟溫度82℃高了8℃。所以，我就安裝了一個(gè)新的節(jié)溫器(額定開啟)溫度為82℃。起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并開空調(diào)觀察水溫表的情況，結(jié)果水溫表的指針略比以前低些，行駛車輛進(jìn)行路試，經(jīng)過10min高速行駛，水溫表的指針很快就過中線，仍然有冷卻水溫過高的現(xiàn)象。我又對空調(diào)冷凝器進(jìn)行淋水降溫，檢查水溫，雖有好轉(zhuǎn)，但效果仍然不明顯，說明與冷凝器散熱情況關(guān)系不大。我又重新檢查調(diào)整供油系和點(diǎn)火系，結(jié)果也收效不大，說明水溫過高的現(xiàn)象，主要不是以上的情況所致。
再次起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，開大空調(diào)制冷，控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以低速直升到高速運(yùn)轉(zhuǎn)來觀察此時(shí)冷卻風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度超過90℃時(shí)，仔細(xì)傾聽風(fēng)扇響聲和風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，仍無變化。將發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，隨即用手撥動(dòng)風(fēng)扇葉，較為輕松，與冷車時(shí)撥動(dòng)風(fēng)扇的感覺相差不大。硅油風(fēng)扇離合器是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)冷熱狀態(tài)自動(dòng)調(diào)節(jié)冷卻強(qiáng)度，使發(fā)動(dòng)機(jī)始終保持最佳的熱工作的狀態(tài)。發(fā)動(dòng)機(jī)溫度高，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)就快，風(fēng)量就大；發(fā)動(dòng)機(jī)溫度低，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)就慢，風(fēng)量就小。風(fēng)扇轉(zhuǎn)速應(yīng)該是隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度升高而提高。其出現(xiàn)故障必然影響散熱器的冷卻散熱，造成發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過高。由此可見，水溫高是硅油風(fēng)扇離合器損壞造成風(fēng)扇工作不良所致。我于是更換了風(fēng)扇離合器，更換后，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速能隨著溫度的升高而加快轉(zhuǎn)動(dòng)，噪音明顯增大，在水溫達(dá)到95℃時(shí)風(fēng)扇更是全速運(yùn)轉(zhuǎn)。
我又通過使用清洗水垢的清洗劑來清洗散熱器和缸體、缸蓋的水套，將清洗劑加注到冷卻水中，經(jīng)過運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)后，再浸泡8h，放出清洗液，發(fā)現(xiàn)液體內(nèi)有不少污垢，證明是散熱器、氣缸、氣缸蓋水套內(nèi)的沉積水垢過多，經(jīng)以上修復(fù)后試驗(yàn)冷卻系水溫明顯下降，此車在夏季和負(fù)荷增大時(shí)，再無出現(xiàn)冷卻水水溫高的情況。車輛回復(fù)正常技術(shù)狀況。
(四)結(jié)論
綜上所述，此車發(fā)動(dòng)機(jī)水溫過高的主要原因是硅油風(fēng)扇離合器損壞和散熱器、氣缸、氣缸蓋水套內(nèi)的沉積水垢過多，而其他的故障雖有影響，但不是主要原因。伴隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，精度更高，故障的多樣化隱蔽性，給車輛的維修工作帶來了一定的難度。因此，我們應(yīng)盡快熟練掌握專業(yè)維修知識(shí)，提高工作效能，這對現(xiàn)代汽車實(shí)施科學(xué)地、合理地保養(yǎng)和維修，就顯得十分重要。
(五)防發(fā)動(dòng)機(jī)水溫高的幾點(diǎn)建議
從以上情況分析，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)水溫過高的現(xiàn)象，在車輛使用一定的時(shí)間后是比較容易產(chǎn)生的，根據(jù)故障的原因去做好預(yù)防措施，是可以防止發(fā)動(dòng)機(jī)水溫過高的。所以，我們在曰常的維護(hù)保養(yǎng)中，要有針對性地做好以下工作。
(1)勤檢查氣缸、散熱器、水泵、橡膠軟管和放水開關(guān)等處有否漏水，發(fā)現(xiàn)滲漏的部位應(yīng)及時(shí)檢修。
(2)加注冷卻水時(shí)要加注軟水和加一些水箱寶以減少水垢的沉積生成，要定期清洗來，希望同行之間交流。此故障修復(fù)表明，提高企業(yè)管理水平，重視維修技術(shù)人員的培訓(xùn)，提高從業(yè)人員的素質(zhì)，提高設(shè)備、工藝技術(shù)水平的迫切性。零件生產(chǎn)廠要嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，不合格產(chǎn)品得堅(jiān)決燒毀，提高質(zhì)量，提高競爭力，這樣我們的汽車行業(yè)才有出路，維修行業(yè)才有質(zhì)的飛躍
