03.01 汽車發動機常見故障:水溫表「停轉」與油耗和積碳的關係

汽車水溫傳感器對於普通汽車用戶而言有些陌生,但提到水溫表與“熱車”則應為用車常識範疇。水溫傳感器控制的正是水溫表的刻度,然而實際影響不僅僅是一個儀表那麼簡單,關鍵點為以下兩點。

  • 熱車速度與油耗
  • 燃效效率與積碳

汽車水溫傳感器可理解為“溫度計”,其運行原理是在缸體或缸蓋上固定傳感器,與水套內的冷卻液直接接觸測試其溫度。測試的原理為冷卻液溫度越低傳感器電阻越大,電阻的變化會直接影響電流的強度;ECU行車電腦會根據電流的變化即時調整噴油量和點火正時的參數,通俗一些的解釋則是冷卻液溫度與傳感器決定了發動機的工況——首先為熱車速度。

汽車發動機常見故障:水溫表「停轉」與油耗和積碳的關係



熱車概念與冷卻液的關係

燃油動力汽車裝備的是內燃式熱機,指在發動機機體內部的氣缸裡噴油和吸入空氣,將兩者混合後進行壓縮蒸發之後點火爆燃。利用燃燒產生的熱能轉化為機械能(動力),這是內燃機的能量轉化概念。其中最重要的關鍵詞是【熱】,燃燒會產生熱能,熱能可以轉化為機械能,但同時熱能也會轉化為其他多種形態的能量,這裡可以叫做“無用功”(因為沒有成為動力),參考下圖。

汽車發動機常見故障:水溫表「停轉」與油耗和積碳的關係


燃油燃燒產生的熱能只有30%~40%的比例才能轉化為機械能,剩餘的部分會被以運動和冷卻等方式損耗。參考熱力學第二定律的解析,熱能會從高溫物體無序傳導至低溫物體,也就是說低溫物體會吸熱。而汽車在長時間停放之後,發動機的機體與循環流動的冷卻液溫度會低至與環境溫度相同;發動機達到30%~40%轉化率(熱效率)是有溫度要求的,平均要在90~100℃之間,也就是說在冷車時啟動發動機——理想運行溫度與真實溫度存在很大的溫差。


汽車發動機常見故障:水溫表「停轉」與油耗和積碳的關係


溫差等於燃燒時環境為高溫環境,而機體與冷卻液液體均為低溫物體,那麼參考第二定律則會出現低溫物體“吸收”了燃燒產生的熱能,且為過量吸收。此時發動機本應該轉化為機械能的熱能會更少,這裡的機械能則是動能,汽車的動力自然而然會變差。但是汽車必須保證啟動後就能有正常的動力體驗,否則這臺車肯定不合格;在機體冷卻液大量吸收熱能的狀態下,想要讓熱能達到最佳熱效率狀態,唯一的方式則是主動提高發動機轉速以增加噴油量,以燃燒更多燃油產生更多熱能的方式補償被冷卻過度損耗的動力。

汽車發動機常見故障:水溫表「停轉」與油耗和積碳的關係


假設冷啟動會損耗5%導致熱效率為25%,此時就要多消耗能產生這5%熱能的燃油,對動力進行補償;這種狀態必然會增加油耗,但並不會持續很長時間,除非水溫傳感器損壞或環境溫度太低!因為水溫傳感器的電信號與ECU“聯動”,傳感器電阻的大小決定了電流強弱,同時也決定了ECU“認為”的正確噴油量;那麼如傳感器損壞不能調整電阻,結果則必然是ECU使用認為發動機與冷卻液為低溫狀態,也始終會加大噴油量以補償動力。

汽車發動機常見故障:水溫表「停轉」與油耗和積碳的關係


傳感器故障與燃燒充分性和積碳的關係

綜上所述,如水溫傳感器損壞ECU會持續加濃噴油,油耗的升高是沒有爭議的。而加濃噴油的過程又是“空燃比失調”的狀態,理論空燃比為14.7:1,此時由於噴油量過大會造成噴油量大於理論值的比例,也就是指沒有足夠的空氣中的氧氣為燃油助燃——沒有氧氣燃油是無法燃燒的,氧氣少了燃油會燃燒不充分。這種燃燒狀態會讓動力變差,因為部分燃油被浪費;其次會產生遊離碳顆粒,這是形成積碳的基礎。

汽車發動機常見故障:水溫表「停轉」與油耗和積碳的關係


積碳積少成多會影響噴油嘴、火花塞、節氣門、氧傳感器、三元催化器的工況,久而久之發動機會出現持續性的燃燒不充分。同時積碳因竄氣和強制通風系統還會形成油泥,這會縮短機油的使用壽命同時也會影響發動機的穩定性。所以在水溫傳感器損壞之後應當即使檢修,判斷傳感器損壞很簡單,正常天氣中啟動駕駛車輛後水溫如在20分鐘左右還沒有明顯升高至接近中線,傳感器很有可能已經損壞了。當然在零下幾十度的極寒地區水溫本就會上升很慢——沒有辦法。

汽車發動機常見故障:水溫表「停轉」與油耗和積碳的關係


總結:關於水溫傳感器瞭解這些就好,節溫器的損壞也會帶來相同的情況,不過只是水溫升高的速度很慢但還能升高。


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