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发动机冷却液出现非正常热现象分析
长城润滑油应用研究中心 林菁、黄红亚、张凯蛟、杨兵
摘要
本文针对防冻液经常出现的非正常热现象进行了大量调查研究工作，并根据对防冻液所做的试验和调研得出了除冷却液本身的质量问题外，车辆冷却系统存在问题或用户使用不当更是导致防冻液出现非正常热现象的主要原因。并针对防冻液出现非正常热现象的主要原因，对防冻液的生产厂家和用户分别提出了建议。
前言
汽车发动机防冻冷却液简称防冻液，是一种含有特殊添加剂的冷却液，可用于在低温条件（0℃以下）下运转的液冷式发动机冷却系统。防冻液的主要功能可以概括为五个方面，即防冻、防腐、防沸、冷却和清洗。由于汽车发动机防冻冷却液在汽车发动机系统中所起到的特殊作用，所以汽车发动机防冻冷却液在使用过程中所出现的问题也主要以一些非正常热现象为主。主要包括：
①、防冻液结冰； ②、防冻液温度超高；
③、水温表显示温度不高但水箱却出现类似沸腾的溢出现象。
针对防冻液出现的非正常热现象，进行了大量调查研究工作，在下文进行详述。
1 非正常热现象描述： 通过调查，我们对汽车发动机冷却液在使用过程中出现非正常热现象的具体表现和季节、车辆情况进行了总结，具体情况见表1：
2 原因分析：
经过对汽修厂、司机进行咨询，了解到导致汽车发动机冷却液在使用过程中出现上述现象的因素很多，分别有以下几方面原因：
2.1 防冻液结冰
防冻液结冰多出现在北方地区冬季，出现这种情况主要有以下几种原因：
(1)防冻液质量不过关。由于防冻液调配工艺简单，所以市场上充斥着许多劣质防冻液产品，无法满足当地低温要求；
(2) 防冻液牌号选用不适当，在选用防冻液时，防冻液的冰点应该比车辆运行地区的最低温度再低10℃左右。如果防冻液冰点过高,则会造成发动机冷却系统的冻结,造成水箱冻裂。
2.2 防冻液温度超高
防冻液温度超高的原因很多，既可能是防冻液存在质量问题,也有机械本身的原因。导致防冻液温度超高主要有以下几方面的原因： ⑴ 冷却液质量有问题
冷却液种类很多，但乙二醇水溶液冷却性能良好，与水一定比例混合时，冰点可达-60℃以下，而沸点高于110℃，不会损坏橡胶软管，在加入防锈剂后不腐蚀金属，价廉，无令人不愉快的气味，因此乙二醇水溶液作为汽车发动机冷却液获得了广泛的应用。市面上的防冻液多数都是乙二醇型防冻液产品，但质量鱼龙混杂，有许多假冒伪劣产品，由于甲醇、乙醇价格低廉，冰点低，所以一些小厂用它们来代替乙二醇，但甲醇、乙醇沸点低，又易挥发，易燃烧，所以容易产生温度超高的现象. ⑵ 冷却系统有渗漏隐患
冷却系统的渗漏隐患具体表现为：
①散热器芯子破裂或上、下水室开裂、脱焊； ②进、出水管老化损坏或卡箍松动； ③水泵水封或衬垫损坏； ④散热器压力盖帽失效； ⑤汽缸床损坏。 ⑶ 冷却液循环不良
冷却液循环不良的具体表现为： ①散热器芯管积垢堵塞； ②进水胶管因老化而吸瘪；
③缸体水道铁锈淤积或异物堵塞； ④节温器失效，无法形成大循环； ⑤水泵叶轮损坏，无法形成大循环； ⑥风扇转动带打滑或断掉。 ⑷ 冷却风量不足
冷却风量不足的具体表现为： ⑴散热器芯子通风网眼受阻； ⑵风扇叶子变形或损坏； ⑶风扇离合器失效； ⑷电动型风扇接线装错。
2.3 水温表显示温度不高但水箱却出现类似沸腾的溢出现象
水温表显示温度不高，但水箱却出现类似沸腾的溢出现象，这多数都由于是机械方面的原因造成的。
⑴ 冷却系没有储液箱、膨胀箱及调压箱等类似除气循环装置的设施或设施有问题，且车况不好，冷却系密封不严。在汽车运行过程中，随着发动机压缩比的增大，压缩终了的燃烧压力相应增高，燃气容易渗入冷却系统。另外，水管接头及水封处有时也会渗进空气。在有储液箱、膨胀箱及调压箱等类似除气循环装置情况下，在发动机运转期间，冷却水不断由节温器和散热器的上部流向膨胀水箱上部，在膨胀水箱里，蒸汽与水或进入水中的空气均易于被分离，从而防止冷却系形成气阻，否则，气体排不出去，在冷却系中会形成气阻，将冷却液“顶出”，造成冷却液自溢流孔溢出的现象。此时如果打开水箱盖，则会出现冷却液呈类似沸腾状态的溢出现象。
⑵、冷却系有堵塞，例如节温器主阀门脱落并横卡在散热器进水管内，防冻液大循环不畅。如出现这种故障，会使冷却系内压力迅速升高。当压力达到一定程度时，便会突然冲开卡滞物，导通大循环水路。此时沸腾的防冻液便迅速冲击散热器盖，造成冷车初启动时水温很快升高，冷却水“沸腾”的现象。
⑶、汽缸垫烧坏。汽缸垫若烧坏，有时会使水箱口向外溢防冻液和排出气泡，呈现冷却水沸腾的现象。因为汽缸垫烧蚀和缸盖、缸套出现裂纹，使高压气体窜入水套，因而会冒出激烈的气泡。
⑷、冷却系太脏，石油产品混入防冻液中。如果在加入冷却液中时，冷却系统没有清理好，水箱中还有较多油泥，会大大影响冷却液的抗泡性能，使冷却液中产生大量气泡而影响散热效能。
⑸冷却液加入时温度太低，且汽车没有储液箱。通常使用的冷却液母液为乙二醇，膨胀系数比水大，从0℃上升到50℃时其膨胀量比水约大30%，而且乙二醇比热小，热容量小，在相同使用情况下，温升比水大。当发动机温度增高，冷却液膨胀时即会顶开压力阀，如果有储液箱，冷却液就会流入储液箱，否则，就会自溢流孔流出，出现防冻液污染发动机的现象，使用户产生“冷却液飞溅得到处都是”的错觉。 3 一些知名品牌冷却液性能对比
为了进一步考察冷却液的热性能，我们对一些国内外知名品牌的我防冻液产品进行了一系列性能对比试验。 3.1 理化性能比较
首先，对几种防冻液的理化指标进行了分析，结果见表2。
根据分析结果，2号防冻液很可能含有二乙二醇，而其它产品则是以纯乙二醇—水为基液的，所以2号防冻液沸点较其它几种产品高。但对于防冻液在温度<100℃时的溢出现象应该与沸点无关，判断防冻液此方面性能的主要指标应该为传热性能。 3.2 热力学试验
我们将几种冷却液送往检测部门进行热力学方面的试验，结果见表3。
从试验结果可以看出，从热力学方面看，几种品牌的防冻液产品测试数据差不多，结果均在误差允许的范围内，并无实际差别。 3.3 行车试验
由于投诉车辆均为车况不好的工程车辆及载重车，因此选择了载重3.8t的铲车和选择国产(无锡)柴油机的9t解放车进行了行车试验。在试验过程中, 载重3.8t的铲车在-7～-8℃的环境温度下、9t解放车-2～-3℃的环境温度下分别满负荷运行，检测冷却液达到的最高温度以及达到最高温度所需时间，试验结果见表4。
行车试验结果显示，几种品牌的防冻液产品使用试验数据差不多，并无明显差别。 4 结论：
根据目前对防冻液所做的试验和调研情况，可以得出以下结论：
①冷却液的非正常热现象原因很多,除冷却液本身的质量问题外，车辆冷却系统存在问题或由于使用不当均会使防冻液出现非正常热现象；而后两种原因更容易导致防冻液出现非正常热现象；
②市面上多数知名品牌的防冻液产品的热力学方面性能基本相同，从目前实验情况看，并无本质差别。 5 几点建议：
为了防止防冻液出现以上几种非正常热现象，对防冻液的生产厂家和用户提出以下建议。 ⑴对生产厂家而言，应做好以下2方面的工作： ①在冷却液售出时，请附上产品使用说明和水箱清洗办法的小册子，以避免发生用户因水箱清洗不当或防冻液加入过多造成的防冻液外溢；
②在接到类似的投诉之后，应当协同汽车修理人员帮助客户检查发动机冷却系，排除故障，解决问题。
⑵对用户而言，在使用防冻液时，应注意以下几方面问题： ①应当尽量选择质量优良的知名品牌的防冻液，应该选择冰点比车辆运行地区的最低温度再低10度左右的乙二醇型产品。合理选用防冻液是保证发动机冷却系统正常工作的重要因素，而正确选用优质防冻液是减少铝制发动机气缸盖等零部件被腐蚀的关键；
②定期检修冷却系。因为冷却系有堵塞，防冻液大循环不畅、汽缸垫烧坏、发动机风扇皮带过松等问题都会导致防冻液使用时出现不正常的现象；
③在加入防冻液前先使用专用水箱清洗剂清洗发动机冷却系，去除油泥、水垢、铁锈等。因为在水箱和水管内的铁锈和水垢会防碍防冻液在系统中流动，从而降低散热效果，导致发动机过热，甚至造成发动机损坏。油泥则会严重影响防冻液的抗泡性能，导致水箱水泵内壁点蚀，损害发动机；
④注意检查防冻液的液面高度和冷却系统的密封性。在更换防冻液时，一定要检查冷却系密封部件，以防发生渗漏，然后用清水将冷却系统清洗干净。没溢流箱的车辆加入时不要加满（约95%容积）；有溢流箱的车辆启动发动机几分钟后再加防冻液至规定高度。换用过程中因为乙二醇及腐蚀抑制剂均有不同程度的毒性，应注意防止中毒；
⑤因为防冻液的膨胀率比水大，容易受热外溢，所以在添加防冻液时，注意不要过满；
⑥对防冻液浓缩液进行稀释时，应使用去离子水或蒸馏水；
⑦正常情况下，汽车每运行40,000km更换一次防冻液，或者每年更换一次。注意防冻液的颜色、气味等是否有变化；
⑧不同厂家、不同品牌的发动机防冻液，不可以混用；否则，防冻液的性能会降低，甚至导致发动机损坏；
⑨发动机防冻液不仅具有防冻性能，还有防沸、防腐蚀和防水垢等性能。在任何时候，特别是夏季，发动机冷却系切勿只加水，夏季不能降低防冻液的使用浓度。