冷却系统的工作原理及其常见故障的诊断与排除

保留足够的热量，或者说如果发动机是 多数新型发动机来说，这个平均温度在 常工作是多么重要。
在过低的温度下运转，那么发动机的动 ２３０～２５０¡F（℃与 ¡F 的换算关系为：℃
发动机冷却系统是以热传递的方式
力性、经济性和废气排放控制等就会变 ＝５／９（¡F－３２））之间。自动温度调节器 来控制温度的。热力学知识告诉我们，热
没有启动时，如果有 必要，可以添加些 水，使得在纵流式散
液的过程是：打开放水管，让原来的填充 物流出去，然后再注入新的冷却液，启动 发动机至充分暖机，自动调温器打开后，
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继续加入冷却液。然而事实上，更换冷却
汽缸盖密封垫片经过多年的使用后， 汽缸盖密封垫片漏气，是最常见的一种
液并没有那么简单。许多发动机是要求 由于持续承受周期性变化的温度，汽缸 泄漏。压力测试在两方面起作用，所以，
得非常糟糕，这就意味着，冷却系统还要 的设计开启温度在１８０～２００¡F之间。当 量总是从一个相对较热的物体传递到一
防止发动机在过低温度下运转。上述分 冷却液在发动机内部循环流动时，发动 个相对较冷的物体上，或者说是从一个
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温度较高的物体传递到一个温度较低的 物体，所以冷却系统会把高温发动机产 生的热量传递给在冷却系统中不断循环 的冷却液中。然后冷却液再通过散热器 把热量传递给外界空气气流。冷却系统 能够进行温度调控和热量传递是建立在 足够的系统压力和冷却液不断循环的基 础上的。
盖子上的标签和警示 来分辨这些增压冷却 液溢流储存器。这种盖 子不是简单的塞子，也
不是用来拧开的盖子。 另外，在这种冷却系统 中散热器是没有压力 盖的。
故障的检查与排
除
１．检查冷却液循环流 动状况
进行冷却系统维
图３ 你可以通过盖子上所贴的警示来识别冷却液增压储存器。当 你拆卸它的时候要遵守相应的注意事项，该注意事项和拆卸散热器 盖的注意事项是完全一样的。
辆上都装有冷却液恢复 箱，它们事实上就是很
多个溢流储存器。当发 动机工作时，溢流储存 器被加压到最大系统压 力。我们可以通过贴在
图２ 把红外废气分析仪的探针放进散热器的注入口中，使针尖距 离冷却液表面大约有１ｉｎ，用来吸取从冷却液挥发出来的碳氢化合 物，碳氢化合物的含量能表明汽缸盖密封垫片是否已经出现了漏气。
冷却液的膨胀和收缩
一般来说，液体不能够被压缩，但是 不管是什么液体，当它受热和受冷时，其 体积都会相应地发生微小的增大或减少。 液体的这一特性对于冷却系统能够正常 运行也非常重要。水泵给冷却系统产生 压力，使冷却液能够循环起来。冷却液受 热体积膨胀，增加了系统内的压力，这样 就有助于使系统内的压力维持在大气压 之上。
２６５¡F后，比大气压力下纯净水的沸点提
高了５３¡F，这个沸点已经高于现代发动机
所要求的工作温度２３０～２５０¡F，这样就避
免了冷却液在发动机内沸腾。
把水和乙二醇相混和，然后对冷却
图１ 热量总是从高温区流向低温区。因此，热量将从高温的发动机部件流向低温的冷却液， 吸收热量后，冷却液会变热，然后变热的冷却液再通过散热器把热量传给外界的空气气流。
缓慢地运转空气泵直到量表上的 读数不再增大为止。此时量表上 读出的压力就是散热器盖上安全
阀开启的压力。重复
就是冷却系统中常常会困住空气。空气 或其它气体能够通过水泵入口处、软管 连接处或燃烧室等部位泄漏出来，进入 到冷却系统内部。有趣的是，空气还能通
相同操作２～３次，以 过水泵轴上破损的密封圈进入到冷却系
如果冷却系统是完全密封的，正在 膨胀的冷却液很快就会胀破系统中承载
护工作时，首先应检查系统所有组成部 件是否出现损坏和发生泄漏。同时不要
能力最弱的部位，这类破裂损坏通常会 发生在软水管或散热器的接缝。幸运的 是，冷却系统并不是完全被密封的，系统 中膨胀的冷却液有地方流出，它们可以
忽视检查水泵的驱动皮带。水泵产生的 压力驱使冷却液在系统内循环。然而，在 散热器、发动机或软水管中一些不必要 的约束会阻碍冷却液的循环流动。检查
为如此，发动机必须要有一套冷却系统 发动机的工作温度
系统加压，这样就可以确保发动机工作 温度即使远远高于纯净水的沸点，仍然 能够使冷却液处于液体状态。以上我们 对发动机的温度和冷却液的沸点做了简
以保证其必要的工作温度。
当我们谈论发动机的工作温度时， 单说明，从中可以理解到，发动机冷却系
另一方面，如果发动机不能产生并 我们指的是冷却液的平均温度。对于大 统作为温度调控系统对于确保发动机正
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热器和软水管上的温度应该是均匀分布 就会在测温仪显示器上读出该区域精确 热器中冷却液液面低于注水入口颈０．７５ｉｎ
的。如果某点的温度比其它地方的温度 的温度值。
（１ｉｎ＝２５．４ｍｍ），而在横流式散热器中冷
低，则意味着在冷却系统中，冷却液被约 ２．检查系统压力
却液液面低于注入水口颈２．５ｉｎ；接着把
特殊排气手段的，还有一些冷却系统设 盖密封垫片的材料会失去力度或被压塌。 紧接着要对你怀疑可能出现泄漏的汽缸
置有专用的排气阀。
然而大部分汽缸盖密封垫片的失效，都 进行低压泄漏测试。汽缸中气压低于正
开 始 于 常值和散热器中出现泡沫，都是表明汽
发 动 机 缸盖密封垫片出现漏气的强有力的证据。
燃烧室
为了确保诊断结果的准确性，正确
应该把散热器盖更 都被排除了，系统还存在泄漏问题，那么
换掉。
就该把水泵拆下来，检查水泵轴上的密
接下来检查散 封圈是否导致了泄漏。
热器是否存在泄漏。
人们没有按照规范的程序排出和注
散热器分为纵流式 入冷却液，是导致冷却系统中存有空气
和横流式，当发动机 最常见的原因。我们一般认为更换冷却
图５ 对冷却系统进行压力测试时，将系统加压至大约１５ｐｓｉ就能够使 系统中存在的大部分泄漏点暴露出来。如果对系统施加过高的压力，就 可能破坏散热器或冷却系统的其它部件。
周 围 的 的测试方法是当发动机运转时，把红外
热 点 。 废气分析仪伸入到散热器注入口颈中，
冷 却 液 使探针的针尖距离冷却液液面约１ｉｎ的距
的 不 良 离。千万要小心不要让探针针尖接触到
循 环 、 冷却液。如果碳氢化合物测量值超出大
不 合 适 约 ２００～４００ｐｐｍ，原因很有可能是废气
的 系 统 正在向冷却系统内泄漏。紧接着把冷却
就整个冷却系统而言，在水泵出水 口和靠近燃烧室的水套里的压力最大。 在水泵进水口处压力最小。冷却系统内 的压力是由水泵产生的，当冷却液在系 统中循环流动时，压力受到系统中很多 可变约束的限制，这些约束包括自动调 温器，加热器控制阀和在散热器盖上的 阀体等等。系统本身还有很多确定性的 约束，例如，在水套上开的孔和散热器内 的通道，这些都会影响冷却系统内压力 的分布。
油机还是汽油机，都属内燃发动机或称 却系统必须能够在一个狭窄和精确的温 再通过散热器将冷却液的平均温度维持
为热力机。因此，内燃发动机在产生动力 度范围内对发动机进行温度调节，使发 在２３０～２５０¡F之间。
时，也必然伴随着热量的产生。然而，如 动机不至于过热和过冷。在本文中，我们
然而，在中学里我们就学过，在海平
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本文首先以通俗的技术性语言介绍了汽车发动机冷却系统的工作原理，然后详细讲解了 发动机冷却系统常见故障的诊断与排除方法。
冷却系统 的工作原理
及其常见故障的 诊断与排除
● 编译／李邦国 韩建保
众所周知，汽车用发动机，不论是柴 析表明，为了最适宜于发动机的运转，冷 机发出的热量不断地传给冷却液，然后
一个闭环控制系统
如果把发动机的冷却系统仅仅想象 成是一个对冷却液加压的密闭容器，那 就把冷却系统彻底地误解了。在一个简 单的密闭容器里，压力在各个方向都是 相等的。然而，冷却系统压力是一个平均 压力，这个所谓的平均压力值通常在水 箱里测得。事实上，压力在整个冷却系统 内部是处处变化的，因为如果不存在压 力差，冷却液在冷却系统中也就不会进 行循环流动。冷却液循环对于热量传递 和温度控制来说是至关重要和必不可少 的。
像一个带有激光瞄准光束的手枪。测量 温度控制来说是非常重要的。压力测试 是很难发现的。一个针孔大小的泄漏需
时把激光点对准你想要测试的区域，你 设备包括一个带有量表的小型空气泵、 要很高的压力才能使它自身暴露出来。
一小段软管，还有一些适配器，这 如果使系统加压到１５ｐｓｉ进行检查，你就
些适配器能够与各种各样散热器 可以确定大部分泄漏出现的位置。１５ｐｓｉ
束所限制或者被阻塞了。
如果冷却系统中存有小的泄漏或者 压力设备连接好，然后启动空气泵，直到
这个很长时间以来被普遍使用的检 内部泄漏现象，使用一般比较简单的检 量表上读数达到指定压力为止。量表上
查方法今天仍然非常有效，但是在新型 查方法很可能发现不了它们，但是如果 的压力读数应该至少保持两分钟，时间
车辆上，冷却系统的有些部件我们用手 使它们处在一定的压力下，这些泄漏就 再长一点更好。如果出现压力跌落现象，
流进溢流罐，溢流罐又被称为膨胀罐。 在散热器盖上安装有一个压力安全
阀，压力安全阀都设置了一个开启压力， 在本文给出的例子中，压力安全阀的开
冷却液循环流动状况的最基本方法是检 查系统中是否存在冷点。
使发动机不停的运转，直到充分的 暖机，并将自动调温器打开（或者将要打
启压力为１５ｐｓｉ。当冷却系统内的压力达 到安全阀的设计开启压力时，安全阀就 会自动打开，使冷却液能够通过软水管 流到溢流罐中。当发动机熄火后，系统中
的注水入口颈和端盖进行配合。 这个压力对于大部分系统来说是安全的。
如果散热器盖密封得不好，在此 如果泄漏在系统中的位置比较高，那么
处就会出现压力泄漏，所以你在 当发动机熄火后，在泄漏存在的地方就
测试过程中一定不能忘记测试散 会积聚很多空气，这种漏洞很难被发现。
热器盖的密封性。把散热器盖从 当系统加压后，可以使用肥皂水溶液来
果发动机产生并积存了太多的热量，那 将着重介绍有关冷却系统的基本原理， 面高度上、大气压力状况下，水在２１２¡F
么它的工作性能会迅速下降，这样导致 以及一些常见故障现象及其诊断与排除 时就会沸腾。如果我们把水装进一个密闭
的严重后果是发动机自身的损坏。正因 方法。
的容器里，然后不断地增加容器内的压
力，使容器内的压力增加到大约 １５ｐｓｉ
（１ｐｓｉ＝６．８９ｋＰａ），高于大气压力，这样我
们就可以把水的沸点提高到２５０¡F左右。
如果我们用一半是水一半是乙二醇的混和
液体来替代纯净水，我们可以将混和液的
沸点提升得更高，大约会提高到２６５¡F。在
这里，我们使用的压力１５ｐｓｉ是名义压力
值，但实际上工程师们的设计压力一般在
１０～２０ｐｓｉ 之间。混合液的沸点提高到
往往触摸不到。在这种情况下，更精确地 会暴露出来。另一方面，这样的压力测试 就应该启动空气泵，使系统保持在一定
检查温度分布不均的方法是用一个非接 方法也能用来检查系统保持压力的能力， 的压力下，以便检查散热器存在的泄漏。
触式光学测温仪，这种测温仪看起来很 这种保持压力的能力对于冷却系统进行
冷却系统中存在的泄漏现象有时候
散热器上拆下来，然后将它连接 检查可疑区域的泄漏点，比如软水管连
到测试适配器上；同时把散热器 接处等部位。
盖垫片润湿，这样有助于提高散 ３．冷却系统“打嗝”
热器盖和适配器之间的密封性；
现代冷却系统存在的最大问题之一
图４ 在散热器盖上看起来脏兮兮的东西是一种失效了 的化合物，这种化合物本来的作用是防止此处出现泄 漏。它能够堵住冷却系统中存在的泄漏，例如，它能够 非常有效地防止散热器盖上安全阀的泄漏。
开）时为止；然后使发动机熄火，把你的 手放在散热器中心，然后从散热器的进 水箱移动到出水箱，来感知冷点是否存 在。用同样的方法检查所有的软水管。散
的冷却液将变冷，体积 收缩，于是在冷却系统 中就会出现微小的真空 度。这时，位于散热器
盖上的真空安全阀就会 自动打开，使冷却液能 够从溢流罐中回流到散
热器里。 在许多新型的车
检验测试结果的正 统。 因为水泵ห้องสมุดไป่ตู้口在反方向力的作用下也
确性。如果安全阀在 能工作，这个反方向的力是因离心力而
低于规定的最小压 产生的，此时空气能够通过水泵轴上破
力或者高于规定的 损的密封圈被吸进冷却系统内。这个看
最大压力２～４ｐｓｉ的 不见的空气进口很难查出，但是如果泄
情况下就被开启，就 漏出现在冷却系统中其它地方的可能性