冷却系统泄漏故障

    一辆上海大众帕萨特B5 1.8 L轿车，行驶里程2万 km。该车发生了较为严重的事故，更换了水箱、前保险杠及冷凝器等发动机前部零件。维修人员在维修中发现，缸体上的空调压缩机固定支架(图1)螺栓的螺纹孔因撞击发生断裂，且在缸体上部正时齿带张紧轮下方也有裂纹，为此他们对断裂部位进行了焊接修复。由于本站无铸铁焊接的设备，将此部分工作委托协作厂完成。
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图1   空调压缩机支架

+ v" A  b5 w0 e# C    维修完成后交付用户，但用户提车两天后返厂，报修防冻液液位报警，经检查膨胀罐内的液位低于下限约3 cm。维修人员考虑到重新加注防冻液后，冷却系统有可能存在一些气体，在运行过程中排气后，液位可能会有所下降，于是对防冻液进行了补充，并进行了查漏，但没有发现冷却系统存在明显的泄漏部位。之后，交付用户，并建议用户继续观察。但时隔两天，此车因同样的故障再次返厂。维修人员仔细检查了三通(图2)、散热器、水泵、节温器、暖风小水箱及各水管的连接部位，均未发现泄漏迹象，检查机油也没有发现因进水导致油质变化的情况。为保险起见，维修人员再次更换了散热器及气缸垫。维修完成后，交付用户并建议用户注意观察液位现象，并在膨胀罐的液位位置做好标记以便观察。四天后，用户再次返厂，并反映此车在以时速180 km/h行驶500 km后防冻液位明显降低，但在市区内行驶液位下降不明显。
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图2   三通损坏

    根据用户反映的情况，维修人员仔细检查，发现气门室罩盖上方有像果冻似的咖啡色物质，怀疑是防冻液与机油的混合物，但检查机油油质未见异常。于是怀疑防冻液本身并没有进入润滑系统，而是防冻液蒸气进入气门室罩盖内附着在气门室罩上方。至此，维修人员对于故障的诊断出现了明显的分歧：一种意见认为，气门室罩内防冻液残留物是上次更换气缸垫时流入发动机油底壳的少量防冻液，在热车状态下蒸发至气门室罩内侧并冷凝形成；另一种意见认为，发动机水道存在微小的(甚至是只在热车才会出现的)向机油油道的回油孔渗漏的现象，由于回油部分几乎没有压力，所以有少量防冻液进入了机油，而机油没有进入冷却系统。
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  _5 Q: N+ q" X* ]) ?    之后相关维修人员找到笔者帮助诊断故障，但这个故障确实不太容易判定。有迹象表明冷却系统的防冻液进入了机油，但这种现象又不很明显，而且之前更换了气缸垫，确实存在少量防冻液混入机油的可能。如何才能准确地诊断该故障呢?起初我们本想使用无损探伤仪来探察可能存在的故障点，但探伤主要用于检查零件表面的裂纹，对于油道孔内的裂纹难以检查。经过一番回忆，笔者回想起在大学《汽车构造》中提到过水压试验这种方法，但是此种方法没有详细的介绍，好像多用于制造厂的检验环节，在维修实际工作中几乎没有机会用到，且修理厂不是“财大气粗”的制造厂，缺乏相关的设备。但想来想去，也只有这种方法能够准确地定性分析故障，为此决定试用此法。水压试验主要是将发动机所有的冷却液进出口封闭，只留下一个加压口。为了方便观察气缸垫的密封情况，还应将活塞、连杆及曲轴这些与水道无关又防碍观察的零件拆掉。之后将气缸体和气缸盖安装好，再向冷却系统打压0.4～0.5 MPa并保持，此时即便是很轻微的渗漏也可以检查出来。另外，为了模拟发动机的运行温度，还可使用气焊对发动机轻微加热。为了更好地“示踪”，我们在封闭水道打压水中掺入了少量的洗衣粉。经仔细观察，终于有气泡冒出，根据冒出的气泡判断，裂纹非常细小。经过仔细地打压观察，虽然位置非常隐蔽，但在内窥镜的帮助下我们终于发现了裂纹，裂纹位于焊接修复部位内侧的发动机油道的回油孔内，至此故障终于得以定性。
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    铸铁材料的硬度比较高，但是相对比较脆，在对其进行焊接加工时容易出现温度剧烈变化引起的应力问题。这有点类似于玻璃，就像玻璃上的细小裂纹。如果温度剧烈变化可能会导致裂纹继续扩大。在缸体焊接时，如果焊接后的降温过快，可能会出现应力将缸体内部应力点附近结构强度较低的地方“拉裂”或使暗处的原有裂纹延伸。所以，对于铸铁零件的焊接工艺要求非常高，稍有不慎就会产生新的裂纹。此车的故障就是因为焊接应力造成裂纹延伸，甚至产生了新的裂纹造成漏水。此漏水处的水道向上正好通向气缸盖进入气门室，由于裂纹比较细小，车辆在长时间高温运转后，缸体温度较高，防冻液很可能更多的是以高温蒸气的形式窜入回油道，最终凝结在气门室盖内侧。虽然渗漏量非常小，但长时间运行也会造成防冻液缓慢地消耗。
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7 c9 j; a* u2 n/ q6 `8 w( E: n    在更换新的发动机缸体后，试车故障排除。
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