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1、作者：吝立永王大伟来源：时代汽车2018年第4期摘要：公司某车型小批量试制时出现批量发动机水温高事件，经过排查分析认为冷却循环系统内部存在气体导致节温器无法开启是造成高温的直原因。本文通过分析发动机冷却系统的组成、气体产生的来源、以及气体与节温器的相互作用等方面来论述发动机冷却系统的气体对节温器的影响。关键词：发动机水温高；节温器；冷却系统；气体1故障现象发生水温过高的车辆故障现象有：第一是散热器温度没有温升（保持室温不变）；第二是散热器进水管温度较高；第三是散热器至EGR中冷器段的溢气管温度很高；第四是小批发生率达到99.2%；第五是一台试验车辆行驶了3万公里，其中未出现水温过高现象；第六是
2、节温器拆除后无水温高情况发生；第七是多数车辆膨胀水箱出水口已经无水。2直接原因通过以上的现象，得出发动机水温高的车辆共性是冷却系统大循环未打开，即节温器未开启。3节温器3.1节温器结构及工作原理该机型使用的是蜡式节温器，带副阀门，其原理是当冷却液温度低于规定值（7820C）时，节温器感温体内的精致石蜡呈固态，节温器阀在弹簧的作用下关闭发动机与散热器之间的通道，冷却液经水泵返回发动机，进行发动机内小循环。当冷却液温度达到规定值后，石蜡开始融化逐渐变为液体，体积随之增大并压迫橡胶管使其收缩。在橡胶管收缩的同时对推杆作用以向上的推力，推杆对阀门有向下的反推力使阀门开启。这时冷却液经由散热器和节温器阀
3、，再经水泵流回发动机，进行大循环；同时节温器上的副阀门在节温器完全打开时将小循环关闭。3.2节温器中石蜡的物理特性节温器中的石蜡是一种多组分物质，在石蜡组成中主要是正构烷烃以及某些具有长烷键的异构和环状结构的固体烃类，石蜡在相变温度时的体积膨胀率为67倍。该机型节温器安装在水泵的进水口位置，入水泵叶片的相距120mm,小循环的水在副阀门下侧流入，暖风系统回水入口在小循环入口上侧；如图1所示。膨胀水箱的出水管与散热端的大循环回水管相连。3.3节温器检测拆下6台水温过高的车的节温器进行测量，数据如表1所示（单位：。C），结果显示节温器没有问题。4冷却系统的组成该机型冷却系统由四个循环组成，第一个是
4、小循环：水泵一缸体一缸盖一小循环回水管一水泵，此循环在发动机启动时打开，在节温器完全打开时关闭；第二个是暖风循环：水泵一缸体一缸盖-EGR中冷器一暖风散热器一暖风回水管一水泵；第三个EGR中冷回水系统：水泵一缸体一缸盖-EGR中冷器一膨胀水箱；第四个是大循环：水泵一缸体一缸盖一散热器进水管一散热器一散热器出水管一节温器一水泵。该机型的一个特点是：散热器通往膨胀水箱的溢气管与EGR中冷器通往膨胀水箱的回水管相通。5原因分析5.1气体的来源目前该车型处在小批量试制阶段，生产线还未充分布置完备，冷却液是手工加注，自膨胀水箱出水口加入系统。加注时节温器处于闭合状态，暖风系统水循环开关处于关闭状态。加注
5、完毕后在节温器以及暖风系统风部存留大量气体，以后的排气工作证明残留气体量最多达到2.5L/台。该车型使用的是柴油动力发动机，工作时缸内压力较大，高压气体通过缸盖与缸体结合部向冷却系统内部渗入也是气体来源的部分。5.2气体造成节温器打不开的过程冷却系统内部存在大量气体，发动机启动后小循环回流的冷却液不能与节温器充分接触，会形成节温器的传热壁一部分在冷却液中，另一部分在气体中。气体的比热容较水的比热容小3倍以上；气体与节温器传热壁相比于水与节温器的传热壁的热导率也要小3倍以上，同时气体与管壁大面积接触，迅速通过管壁向系统外散热。致使节温器的石蜡不能吸收足够的热能进行相变，进而导致节温器无法打开，大
6、循环也就无法进行。最终引起发动机水温过高报警。5.3高温反复发生的原因出现水温过高的车辆返修措施是打开膨胀水箱盖，启动车辆后将发动机转速保持在2500-3000转分钟之间，直至膨胀水箱回水管不断流为止，并持续补充水箱的冷却液使其保持在要求的上限。这种排气方法不能排除暖风系统内的空气，因为暖风系统是关闭的，无水流通过，其内气体被密封其内；这种方法也不能排尽散热器内的气体，因为EGR中流出水通过散热器溢气管流入散热器封堵了气体排出通道，使散热器内的气体不能有效排出；再次启动发动机时，散热器内的气体顺着散热器进水管进入了小循环回水管，再次聚集在节温器处，暖风内的气体也部分窜入到节温器处，两处气体再次
7、使节温器不能开启。5.4膨胀水箱盖蒸气阀压力冷却循环系统的影响当壶盖的蒸气阀压力较低时，聚集在节温器处的气体受热膨胀体积就会较大，使节温器与冷却液接触面积减少，增加了节温器开启的难度；当蒸气阀压力较大时，使循环水泵工作困难，降低冷却液流动效率，同时使整个冷却系统压力过大，在管路接口处易使冷却液渗出，从而诱发水高温情况的发生。6措施实施（如表2如示）采取以上措施后，对102台水温过高车辆进行返工，对返工后的30台车辆进行检查，每台按60公里的时速跑30公里，问题全部解决。7结语节温器处集聚气体使节温器不能正常打开，是造成本次批量水温过高的直接原因。冷却液手工加注是冷却系统内存在的气体的主要来源；EGR中冷器回水管与散热器溢气管相连使循环水在发动机启动初期逆流是排气不畅的主要原因；排气后冷却液加注不足造成冷却循环缺水是本次水温高的人为原因；膨胀水箱蒸气阀压力不足不能缓解气体对节温器的影响是本次事件的零部件原因。参考文献：1徐大年蜡式节温器的设计J汽车科技.1978(4)：39-46.2程洪志发动机冷却系统中的除气循环装置J汽车技术.1990(12)：23-25.3罗康林柴油发动机膨胀水箱的应用和探讨J汽车与配件.1989(4)：30-31.
