LNG汽车冷却液温度高,将影响到发动机的动力性、经济性、可靠性,只有正确分析、排除冷却液温度高的故障,才能保证汽车的正常运行。
(1)故障表现形式
1)动力下降、上坡降档。在重载上长坡时,出现动力不足现象,往往只能通过降低档位才能运行上坡。
2)燃气消耗量增加。在动力不足时,为了能保持汽车运行,往往通过踩下加速踏板来维持汽车的运行,这样就造成耗气量增大。
3)散热器缺水。由于冷却液温度高,散热器里的冷却液会很快蒸发,变成水蒸气或者沸水排出冷却系统,造成缺水现象。
4)膨胀水箱翻水。冷却液温度高时,冷却系统就会产生高于膨胀水箱溢流管的压力,冲开膨胀水箱泄压阀,冷却液从膨胀水箱溢流管往外溢出,如图9-64所示。膨胀水箱结构如图9-65所示。
图9-64 冷却液往外溢流
图9-65 膨胀水箱
图9-66 机油结胶
5)机油变质、结胶。由于冷却液温度高,活塞、活塞环、气缸套、气缸盖和气缸体等零部件的温度也会升高,在润滑过程中,机油吸收发动机的热量,从而将发动机的热量传给机油。机油长期在高温环境下工作会造成变质、结胶,结胶层会粘附在活塞裙部及活塞环槽上,如图9-66所示。
6)机油耗量增大。由于燃烧室的高温燃气窜入曲轴箱,使曲轴箱的温度也升高,机油在高温下会产生油气,伴随着活塞、活塞环的往复运动,油气会顺着气缸套内壁进入发动机燃烧室燃烧。同时,这种油气也会随着曲轴箱通风排出发动机,从而造成机油消耗量增大。
7)发动机气缸体、气缸盖变形,冲气缸床(气缸垫)。由于冷却液温度高,发动机燃烧室相关的零部件,如气缸体、气缸盖等长期在高温状态下工作,会因此而产生翘曲变形。一旦发动机气缸体、气缸盖变形(图9-67),就会使气缸体、气缸垫与气缸盖密封不严,出现冲气缸床(气缸垫)现象,如图9-68所示。
图9-67 气缸盖变形
图9-68 气缸垫密封失效
当冷却液温度达到100℃,俗称“开锅”时,会导致气缸盖、气缸体接合平面挠曲变形甚至损坏,气缸套与活塞、活塞环因散热量不足,温度高而拉缸,如图9-69、图9-70所示。
图9-69 气缸套内孔拉缸伤纹
图9-70 活塞裙部伤纹
图9-71 活塞环卡死
8)发动机活塞环发卡。
①由于机油变质,活塞、活塞环槽被烧结的胶状物粘滞,活塞环会在活塞环槽内卡死,如图9-71所示。
②冷却液温度高,活塞、活塞环材料在高温下出现不同程度的收缩变形,活塞环槽收缩减小,活塞环在活塞环槽内发卡,如图9-71所示。
9)气缸套早期磨损。由于冷却液温度高,气缸套内壁在高温下粘滞的机油减少,活塞、活塞环与气缸套的摩擦加大,因此,气缸套的磨损会加剧,在短期内就会磨损严重(早期磨损),如图9-72所示。
图9-72 气缸套早期磨损
图9-73 轴瓦烧蚀
10)连杆轴瓦、连杆衬套、曲轴轴瓦等零件高温烧蚀。由于冷却液温度高,机油的温度也相应增高,机油膜难以形成,连杆轴瓦、连杆衬套、曲轴轴瓦表面的巴氏合金在长期高温下会出现烧蚀、剥落麻点等现象,如图9-73所示。
(2)故障分析判断
1)整车冷却系统匹配不合理。整车冷却系统由发动机水泵、风扇、节温器、发动机气缸体水套、气缸盖水套、整车护风圈、散热器和冷却水管等组成,如图9-74所示。在设计冷却系统时,所有相关零部件都要以冷却系统的散热能力为目标,尤其是发动机冷却系统和整车冷却系统的合理匹配至关重要。
图9-74 LNG发动机冷却系统
1—百叶窗 2—散热器 3—膨胀水箱 4—风扇 5—水泵 6—节温器 7—气缸盖水套 8—冷却液温度表 9—气缸体水套 10—水管 11—放水阀
LNG载货汽车出现冷却液温度高,主要原因是整车冷却系统散热能力不能满足LNG发动机的散热需求,散热器正面面积较小,整车前面罩遮挡迎风面较大等。
2)空气与燃气混合比不好、燃烧不充分。因为天然气与洁净空气混合比未能达到最佳,发动机燃烧不好,致使发动机冷却液温度高。
3)散热器散热芯管堵塞。散热器里的泥沙、水垢堵塞散热器芯管,如图9-75、图9-76所示,使冷却液流量大幅减少,造成发动机冷却液温度高。(www.xing528.com)
4)点火线圈失效。点火线圈失效后,间断点火或者无法点火,使发动机气缸不工作或者间断T作,这样就会造成发动机断缸工作(某一缸或者几缸不工作),燃烧温度高,致使冷却液温度较高。
图9-75 散热器芯有杂质
图9-76 散热器里的锈斑
5)膨胀水箱泄压阀失效。膨胀水箱泄压阀失效后,泄压阀就没有压力,处于常开状态,发动机工作时产生的压力,会直接将冷却液流经泄压阀排出膨胀水箱,致使冷却系统缺水使冷却液温度升高。
6)节温器失效。节温器失效汽车大循环未打开,冷却液始终进行小循环,如图9-77所示,而无法经过散热器进行散热。
7)冷却液沸点低。采用自来水、河水、雪水等作为冷却介质,水的沸点不超过100℃,不能适应重型载货汽车的正常工作温度需要。
8)膨胀水箱膨胀空间小。膨胀水箱安装高度应足够高,以形成较大的水压,同时,膨胀空间应占总膨胀容积的1/3~1/2,以利于膨胀水箱形成一定的膨胀空间,有利于高温气泡的排出。
(3)产生故障原因及检查排除故障
1)整车冷却系统匹配不合理。
故障原因:整车冷却系统的匹配必须根据LNG载货汽车的负荷、发动机燃烧效率、汽车载货量和汽车运行路面等情况进行冷却系统散热能力的计算。LNG载货汽车散热能力应高于柴油载货汽车20%左右,才能满足其散热要求。
排除故障:根据LNG发动机的燃烧热负荷,LNG载货汽车的排气温度、排气背压等相关试验数据,合理计算、匹配整车散热系统的散热能力。
2)混合比不好、燃烧不充分。
故障原因:当氧传感器、天然气温度传感器损坏后,ECM无法根据发动机燃烧需要调整空燃比、修正燃气供给量,所以天然气与洁净空气混合比未能达到最佳燃烧要求,致使冷却液温度高。
排除故障:更换失效的氧传感器、天然气温度传感器,保证各种传感器正常工作。
3)散热器散热芯堵塞。
故障原因:未按规定牌号使用防冻液,或者没有使用防冻液,采用河水、井水、自来水,因为冷却液里有泥沙,或者燃烧后产生大量的矿物质、水垢堵塞散热器,如图9-75、图9-76所示,使冷却液流通阻力增大,流速缓慢,冷却液温度增高。
图9-77 节温器小循环
排除故障:按规定要求使用防冻液,避免产生水垢堵塞散热器芯。
4)点火线圈、火花塞失效。
故障原因:点火线圈、火花塞长期在高温下工作,极容易出现烧蚀,使相对应的气缸出现不工作或者间断工作现象,这样就会造成发动机燃烧不完全,出现冷却液温度高现象。
排除故障:按规定保养周期和保养要求对点火线圈、火花塞进行保养,保证点火线圈、火花塞必需的性能要求。
5)膨胀水箱泄压阀失效。
故障原因:膨胀水箱排气口泄压阀是由弹簧控制的,如图9-78所示。泄压阀弹簧压力是根据冷却系统压力要求而设置的,当弹簧失效后,泄压阀就没有压力,处于常开状态,发动机工作时产生的压力会直接将冷却液流经泄压阀排出膨胀水箱,致使冷却系统缺水而使冷却液温度高。
图9-78 泄压阀
排除故障:出现此种情况,更换一个新的泄压阀,检查新泄压阀是否能在发动机冷却液温度正常情况下打开,以此判别原泄压阀失效与否。
6)水泵传动带打滑。
故障原因:发动机水泵由曲轴带轮通过传动带传动水泵带轮,从而驱动水泵叶轮旋转,产生水压、扬程作用,而形成冷却液循环。在使用一段时间后传动带会变形,传动带挠度会增加,从而使水泵转速下降、压力降低、水泵流量会有所减少,也会造成冷却液温度高现象。
排除故障:按规定要求调整传动带的松紧度(挠度),消除传动带打滑现象,保证水泵转速、流量要求。
7)未使用防冻液。
故障原因:由于未使用防冻液,冷却液的沸点低,出现“失水”现象,同时,因为未使用防冻液,散热器芯堵塞,冷却液流量减少。
排除故障:为了保证冷却系统的散热效率,应当按规定牌号使用防冻液。在更换防冻液时,必须放完冷却系统里面的防冻液,并清洗干净冷却系统。同时,应当避免不同牌号、不同品质的防冻液混合使用,以免混合后产生化学反应,达不到防冻液应有的效能要求。
(4)冷却液温度高整车简易判断法
1)检查冷却液液面是否符合要求,冷却液补给间隔时间是否正常。
2)在发动机运行时,检查膨胀水箱内液面“翻水”情况。若膨胀水箱内液面“翻水”平稳,表示冷却系统工作正常;若液面“翻水”不平稳,呈冲击波涛状态,则说明冷却液里面存在高温气体。
3)如果发动机出水管口处很烫手,而散热器出水管口处不热,此时应排除散热器不通的故障。
4)散热器表面上部很烫手,下部不热,上下部温度差较大,说明散热器存在堵塞现象,冷却液循环不好。
LNG汽车冷却液温度高涉及因素很多,在分析时应结合故障模式、故障类别进行判断,而发动机的动力衰减、机油变质、冷却液变色有杂质、经常补加水、冲气缸床(气缸垫)等现象是冷却液温度高的基本表现特征。根据这些现象,就能分析判别冷却液温度高的故障,并为正确处理故障打下基础。
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