发动机的合理水温、水温异常的后果与原因

1  发动机的合理水温

发动机的动力是通过燃烧燃料而产生的，由于燃气温度高达1800℃以上，如果不对与燃气接触的气缸盖、气缸、活塞和气门等零部件加以冷却，这些零部件将被损坏，然而过度冷却也不利于发动机保护，理想的冷却结果是让发动机处于安全状态并使燃油效率达到最佳水平。当前，汽车发动机均采用水冷系统冷却，在发动机内部中，有一个称为水套的冷却水循环空间，冷却水的循环是由水泵驱动的，流经水套的冷却水不断带走燃料燃烧所产生的过多热量。当水温较低时，节温器关闭，冷却水仅在水套内部循环，以便让水温尽快达到合理的范围；而当水温较高时，节温器打开，冷却水被泵入水箱（又称散热器），利用自然风和风扇产生的强制风进行冷却，然后回流至水套中。试验证明，气缸壁的温度大约为197℃至277℃时，既可保证气缸盖、气缸、活塞和气门等零部件的安全，又可让燃油效率接近最佳水平，为了让气缸壁的温度达到这个要求，汽油发动机的水温需要维持在85℃至97℃之间，而柴油发动机的水温需要维持在80℃至90℃之间，汽油发动机和柴油发动机的上述水温范围，是冷却系统的水温控制目标，称为合理的水温范围。

上述合理水温范围是常见普通车型的水温参数，一些高级车型的允许水温上限可能高达120℃，因此，驾驶员应以具体车型的数据为准，当无法查得该数据时可向相应车型的4S店咨询。

注：本文所称的水温均指冷却液的温度，而冷却水是冷却液的代称。发动机的冷却液有纯水和防冻液两种，小型车冷却液的标准配置为防冻液。

2  水温异常的后果

如果水温显著高于合理的范围，甚至因缺水等原因导致发动机机体温度过高时，会引起以下不良后果：

——润滑油变质，零件之间不能保持正常的油膜，以致润滑效果变差；

——材料性能改变，负荷能力下降，导致零件变形，高温引起的热应力甚至造成气缸盖和活塞顶产生裂纹；

——零件过度膨胀，以致原来设计的正常间隙被打破，进而摩擦加剧；活塞环失去弹性，造成燃气泄漏，引起功率下降；

——气缸壁的温度过高，以致进气量减少，使混合气早燃，造成发动机爆震，引起功率下降；

——冷却水因温度过高而沸腾，引起水蒸汽从水箱盖冒出，可能危及人身安全。

相反，低温环境下起动发动机时若未进行必要的预热，或发动机因过度冷却而长期处于低温状态时，则会引起以下不良后果：

——润滑油黏度增加，润滑效果变差，运动部件的阻力增加，导致发动机起动困难，并加剧零件磨损；

——燃油雾化不良，燃烧不充分，油耗增加，并导致内部积碳。

因此，在寒冷的冬季，对发动机进行预热是必要的。而在炎热的夏季，即使在起动之前水温低于合理的水温范围，但因水温上升很快，有时只需十分钟左右即可达到合理的水温范围，因此起动初期水温偏低并不会对发动机产生不利影响。

3 水温异常的原因检查

3.1  水温过高的原因检查

当发动机水温偏高时，可根据车辆的风扇驱动形式，按照一定的顺序进行检查。

注：本文按照先易后难、先常见后少见的原则，安排检查顺序。部分项目因需要专业设备和专业人员方可查证，故本文仅提及该项目，而有关的检查方法从略。

对于利用电子扇冷却的车型，检查顺序是：

1）  检查冷却水是否不足

冷却水缺乏是水温偏高的常见原因，平时应在车辆停息时应检查储水箱（膨胀水箱）的液位，低于最低线时应予补充。发动机起动后发现液位偏低时，应在停机冷却后添加，以免冷却水冒出而烫伤。小型车采用防冻液作为冷却水的，如果没有泄露，可能一年都不需补充冷却水，如果需要频繁添加冷却水，则说明冷却系统的密封不良。一般水箱的进水胶管接头处最容易漏水。

2）  检查水箱前方散热片是否被尘土、杂物堵塞，以及水箱散热片是否变形

散热片被堵塞或受外力作用而变形时，通风面积变小，会降低散热效果。

3）  检查水箱芯管是否堵塞

发动机工作一段时间后，检查水箱上部与下部的温度差，正常情况下，水箱上部温度略高于下部温度，但差异不大，若差异较大，说明芯管被水垢堵塞，以致冷却水的大循环被阻断。采用未经提纯的普通水作冷却水的车辆，经多年使用后可能出现上述情况。

4）  检查高温时风扇是否转动

当水温表显示的水温偏高时，电子扇应该转动，若未转动，应检查风扇保险片、风扇继电器（二者均处于保险与继电器盒中）是否损坏。由于继电器问题不易被非专业人员分辨，驾驶员可将一个暂时不用的继电器（如除霜继电器）调换至风扇继电器位置，以替代的方式查找问题。另外，电子扇通内部含有电刷，电刷过度磨损以致接触不良时，电子扇就会停转，但这种情况必须更换风扇。少数情况下，发动机已经出现冷却水沸腾的现象，但水温表未显示高温，电子扇也未被接通，这时应检查水温传感器是否存在问题。

5）  检查水泵皮带张力是否合适、皮带是否断裂

水泵皮带松弛、断裂，均会导致水泵不能正常运转，冷却水的大循环无法进行。

6）  检查节温器是否正常开启

如果仪表显示的水温偏高，而水箱的温度却较低，且膨胀水箱的液面平静（无冷却水进出引起的波动），电子扇却已经转动，当出现上述情况时，可能是节温器不能正常打开，以致冷却水的大循环无法进行。

7）  检查水泵是否损坏

当发动机起动几分钟后就出现水温过高的问题时，如果不是冷却水缺乏，可能是水泵已经损坏。

8）  检查气缸垫是否损坏

气缸垫损坏以致密封不良时，气缸中的高压气体会进入冷却系统，使冷却水翻滚，呈现沸腾状态，如果发动机工作时膨胀水箱有大量气泡冒出，而且发动机排气管有小水珠随废气排出，可能是汽缸垫已损坏。

9）  检查点火正时

汽油发动机点火提前角或柴油发动机供油提前角过早或滞后，均会导致水温过高。

10）  检查排气管是否因锈蚀而堵塞

一些车辆停用时间过长，发动机排气管严重锈蚀，以致排气不畅时，也会引起水温过高。

对于采用传动带（皮带）驱动式风扇的车型，检查顺序是：

1）  检查冷却水是否不足

2）  检查水箱前方散热片是否被尘土、杂物堵塞，以及水箱散热片是否变形

3）  检查水箱芯管是否堵塞

以上三项的检查方法同前。

4）  检查高温时风扇是否转动

当水温表显示的水温偏高时，风扇应该转动，若未转动，则问题可能在风扇离合器上。采用硅油离合器的，可能是硅油离合器已损坏；采用电磁离合器的，有可能是电磁离合器已损坏，也可能是控制电磁离合器的电路已损坏。少数情况下，发动机已经出现冷却水沸腾现象，但水温表未显示高温，采用电磁离合器的风扇仍未转动，则可能是水温传感器损坏了。

5）  检查水泵皮带张力是否合适、皮带是否断裂

6）  检查节温器是否正常开启

7）  检查水泵是否损坏

8）  检查气缸垫是否损坏

以上第5项至第8项的检查方法同前。

9）  检查点火正时

汽油发动机点火提前角或柴油发动机供油提前角过早或滞后，均会导致水温过高。

10）  检查预热器是否不能断开

少数情况下，柴油发动机的预热器不能正常断开，也会导致水温过高。

3.2  水温偏低的原因检查

在冬季，发动机工作二十分钟以后，如果水温仍为进入正常范围，则可能是节温器不能正常关闭所致，这种情况下，发动机冷却水总是处于大循环状态。

郴州市金通电器有限公司技术部

2014年8月18日   第1版

参考文献：

1）《汽车发动机机械系统检修》，杨连福、刘毅主编，人民邮电出版社，2014年1月第1版。

2）《车用内燃机》，孙业保主编，北京理工大学出版社，1997年10月第1版。

3）《发动机冷却系统工作原理及故障分析》，韦凯军编，《装备制造技术》杂志，2007年第9期。