发动机工作温度过高故障分析与诊断
发动机工作时,燃料在燃烧室燃烧时气缸内的温度高达1800~2000℃,燃料释放出的热量只有1/3转化为机械功,其余2/3要通过其他途径转化为热量散出。如果不能将这些热量及时散失出去保证发动机工作温度正常,与高温气体接触的机件(如气门、气缸盖、活塞等)因吸收大量的热量受热膨胀,造成零件之间的配合间隙破坏,出现卡死、熔结;在高温作用下,这些零件的刚度和强度都会大大降低而发生变形或折断。因此,在使用中如果发现发动机的温度超过了正常范围(柴油机的冷却水温度应该保持在80~85℃,短时间允许达到90~95℃左右;机油温度应该控制在85~90℃。出现了过热,要及时停车,查找故障。
1 发动机工作温度过高的危害
(1)发动机工作温度过高,使零件之间润滑流动的润滑油温度高于正常值。润滑油温度过高,造成润滑油勃度减小,机油压力降低,机油无法到达零件的润滑表面,加剧零件的磨损,导致油膜过薄,造成机油氧化速度加快。发动机润滑油内抗氧化添加剂的有效工作温度为150%以下,温度过高会加剧润滑油的氧化速度,使发动机内产生过多的积碳和污垢。
(2)燃烧室温度过高容易造成燃烧不正常,会使发动机爆震或早燃。发动机发生爆燃产生的冲击波使缸壁表面破坏,导致气体向缸壁的传热损失增大,发动机热效率下降,工作不平稳,并严重损伤机件。
(3)发动机温度过高,由于高温零件对进入气缸空气具有加热作用,使进气终了时气体温度升高,使实际充入气缸的新鲜气体的量相对减少,进而造成燃烧不完全,导致功率下降。
(4)高温使金属机件膨胀变形后,运动件的正常间隙被破坏,金属材料力学性能下降,造成零件变形及损坏,使磨损加剧,阻力加大。严重时会产生烧毁、卡滞,甚至导致活塞烧熔在缸内。
(5)尾气中NOx的生成量与燃烧方式特别是燃烧温度和过剩空气系数密切相关,当发动机过热时,尾气中排放的NOx的含量过多。
(6)发动机工作温度过高,会造成发动机冷却液温度过高,会加剧湿式缸筒密封圈的老化,造成冷却液外漏。
2 发动机工作温度过高的原因
(1)冷却系中水量不足。发动机工作时,因渗漏、蒸发使冷却系中水量不足,因此要定期检查冷却水箱中水的容量。在正常使用中,每月应至少检查一次冷却液液面高度,如果气候炎热,检查的次数应更多一些,发现不足时,及时添加。如果水箱中的水是因渗漏原因造成的缺失,要及时补充冷却液,注意补充的冷却液应为同一品牌,不可将两种不同品牌的冷却液混合使用;若水量不足是因水蒸发所致,要补充蒸馏水,不可加入自来水,以免产生水垢。加入的水必须清洁,水中含有杂质会堵塞水道,加剧水泵叶轮等部件的磨损。加水时要等冷却液温度降到80℃左右时再补充,因为激热激冷易使缸盖与气缸垫连接处产生裂纹。
(2)循环水路不畅通。表现为散热器下部出水管堵塞或冬天冻结;散热器上部回水胶管易凹瘪或堵塞;散热器或水套内沉积有水垢或锈污太厚(使用硬水所致);分水管分水能力丧失等。这几个原因均是水在水路中流动不畅,冷却水不能将其吸收的热量随水循环至发动机体外散发,导致发动机机体温度过高而产生过热。
(3)冷却强度太低。①风扇传动带打滑或断裂,使风扇和水泵转速降低,引起风扇鼓风量不足,水泵泵水能力降低,导致散热不良、机温过高;风扇皮带过紧,则其使用寿命下降及水泵损坏。风扇皮带的松紧度可用以下方法进行检查:在皮带中部用拇指以30~50 N力往下按,皮带绕度为10~15 mm为好,否则应进行调整。②水泵在使用时常见的故障有带轮与泵轴配合松旷、水封损坏漏水、泵壳或叶轮破裂等,使水泵的泵水量下降,不能强制冷却液进行循环,把发动机内热水送到散热器进行冷却。发动机冷却水腔中的热量传不出去,造成发动机过热,应拆检水泵,更换密封件。③风扇叶片弯曲变形,风量减少并引起振动,甚至打坏散热器芯管,将导致发动机过热。④节温器损坏,不能自动调节冷却强度,使冷却水不能正常循环流动,发动机不能在最适宜的温度状态下工作而过热。
3 发动机工作温度过高故障的诊断方法
(1)导致发动机工作温度过高的原因很多,为了快速查询到故障点,最好使用红外线测温仪。用红外线测温仪检测发动机散热器进、出水管的温差,正常情况下为30 ℃。如温差过大,说明发动机散热器有堵塞故障,及时疏通。
(2)用红外线测温仪检测发动机散热器出水管开始出水的温度,6000 r/min以上发动机在正常情况下为88℃。如开始出水的温度过高,或出水管始终不出水,应更换节温器。
(3)也可以用手比较发动机机体与水箱的温度,如果机体的温度高于水箱温度,一般情况是冷却水的循环回路出了故障。可能是寒冷的冬季水箱冻结;节温器失效(大循环工作不良或不工作),这种情况容易使机体温度高于水箱温度。如果经试摸感到机体的温度与水箱的温度相同时,查看水箱返水量,将水箱盖打开,再把水箱中部分冷却水放出,到液面与散热管的上口接近,这样容易看出冷却水循环的流量。经过试验,如果冷却水的流量正常时,则说明冷却水的循环回路无故障;如果发现冷却水不流动或流动不畅时,说明冷却水的循环回路有故障。检查散热器下面软管有无凹痕或破裂,若有,应及时更换。检查散热器内水垢厚度或堵塞情况,必要时进行疏通。
(4)注意观察散热器风扇的旋转情况,正常时,发动机水温80~85℃硅油风扇开始旋转;发动机水温95℃左右时电控风扇开始低速旋转;发动机水温105℃左右时电控风扇开始高速旋转。如温控风扇的旋转的情况不正常,应进一步查找具体原因。
(5)发动机工作时将手伸到排气尾管处,感觉废气的流量,如流量过小,说明发动机排气不畅,会造成冷却液温度过高。也可以打开空气滤清器盖,拆下滤芯,急加速如看到废气返流,说明发动机排气不畅。如发动机排气不畅,在急加速时能听到金属撞击声,说明消声器内部隔音板开焊。急加速时听不到异常响声,说明三元催化器堵塞。也可以在三元催化器达到正常工作温度后,用红外线测温仪检测三元催化器的前后温差,正常的温差应在38℃以上。